Определение состава глины. Проверка глины на пригодность для изготовления кирпича производится следующим образом. Сначала глину просушивают и затем растирают в порошок. Порошок насыпают в прозрачный стеклянный сосуд (мензурку или просто стеклянную банку), заливают водой и хорошо перемешивают. Можно глину просто залить водой на несколько дней с тем, чтобы она при перемешивании «разошлась» до взвешенного состояния (растворилась в воде полностью), для чего раствор изредка перемешивают. Если глина при перемешивании полностью переходит во взвешенное состояние («висит» в воде), дайте ей отстояться несколько часов, пока вода не станет прозрачной; внизу увидите слой песка, выше – слой глины, а над глиной может быть слой ила или других примесей. По количеству выпавшего в осадок песка определяется довольно точно пригодность глины для производства кирпича или черепицы.
Пользуясь формулой
П
A=100 __
П + Г
вычисляют процентное содержание песка в глине, где П – высота слоя песка в мм; Г – высота слоя чистой глины в мм.
Глины бывают тощие, средние и жирные. Тощие глины содержат более 20-30% песка. Они сильно шероховаты на ощупь. Шарик из такой глины 05 см при падении с высоты в 1 м на пол разваливается. Средние содержат песок в пределах 10-30%. Они на ощупь шероховаты, и шарик 05 см при отпускании с высоты в 1 м сплющивается, но не рассыпается. Жирные содержат менее 12% песка. Эти глины на ощупь мягкие, пластичные. Тесто из них также мягкое. Стержни, изготовленные из него, не ломаются, но при высыхании трескаются.
Общее количество песка в глине для изготовления кирпича или черепицы должно быть не менее 12-15% и не более 20-30% в зависимости от качества глины.
В глинах, идущих на производство кирпича, не допускаются включения камней, корней, веток и особенно известковых и меловых вкрапин, так как они усложняют переработку глины и резко повышают количество брака при сушке и обжиге.
Имеется другой («народный») способ определения качества глины. Для этого небольшое количество глины замешивают уровня крутого теста и тщательно перемешивают вручную (мнут) до тех пор, пока она не перестанет прилипать к рукам. Изготовленный из этого теста шарик 5 см сдавливается двумя дощечками (лучше кусками стекла) до появления трещин. Если трещина появляется при сжатии на 1/4 диаметра (расстояние между дощечками – 4 см) – глина тощая и для обжига не годится. Если трещина появляется при сжатии на 1/3 диаметра (расстояние между дощечками – 3,5 см) – глина средняя и ее можно применять для обжига.
Жирная глина дает трещину при сжатии на 1/2 диаметра (расстояние между дощечками – 2,5 см); в такую глину можно добавлять песок и получать кирпич отличного качества.
Количество песка, добавляемого в глину, можно рассчитать по вышеуказанной формуле или опытным путем в зависимости от степени жирности глины. Песок необходимо брать промытым, очищенным от нежелательных включений – ила, камешков, растительных остатков.
Формовка и сушка. При заготовке глины впрок ее раскладывают на земле слоем толщиной до 40 см. При смешивании нескольких видов глины различной пластичности или при подмешивании добавок (песок, шлак, опилки) дозировку лучше производить не на глаз, а с помощью емкостей (тачки, носилок или ведер), добиваясь строгого соблюдения пропорциональности компонентов и полной однородности массы.
Для формовки кирпича используют смесь тестообразного состояния и формуют кирпич обычно методом пластического прессования или путем укладки теста в формы. Состояние этого теста должно быть таким, чтобы сохранялась форма опалубки. Это возможно только при влажности теста не более 18-20%. Такое тесто равномерно и без особого труда формуется, но долго сохнет при естественной сушке (другой
возможности обычно не бывает). Для достижения конечной влажности кирпича-сырца до 6-8% требуется от недели до месяца сушки в зависимости от погодных условий и места (на сквозняке под кровлей сырец сохнет быстрее и качественнее, чем при других условиях.)
Готовность кирпича-сырца к обжигу устанавливают по следующим признакам: взятый из средних рядов кирпич ломают пополам и при отсутствии в середине темного пятна (признака влажности), сырец признается годным для обжига.
С помощью описанного пресса, использующего полусухое прессование (в некоторой литературе это называют сухим прессованием, но более правильно название «полусухое прессование»), прессованию подвергается исходная смесь естественной влажности 6-8%, т. е. свежевскопанная глина со снятым сухим слоем. При копке глины ее хорошо размельчают, затем перемешивают с добавками и отправляют на формовку в бункер пресса. Воду при такой заготовке добавлять не нужно, ее в глине достаточно. Готовность такого изделия к обжигу – через сутки сушки при теплой погоде.
При излишней влажности исходного сырья требуется досушка кирпича-сырца. Если после предварительной сушки влажность все еще достаточно высокая, сырец необходимо досушить в штабелях: кирпич укладывают в два ряда на ребро с зазором от 2-3 до 5-7 см. Ширина штабеля в основании 80 см, наверху – 60 см. Чтобы кирпич не деформировался, в нижние ряды ставят более просушенный сырец, выдерживающий нагрузку 10 рядов, в верхний – менее просушенный. Для укладки кирпича, в целях уменьшения брака (деформации), подготавливают горизонтальную площадку. Эта площадка должна быть выше уровня грунта, чтобы предохранить кирпич от подтекания осадочных вод.
После укладки кирпичей штабели прикрывают сверху кусками толя или пластика для защиты от дождя и солнца. Прямое солнечное воздействие производит неравномерную сушку кирпича – в результате образуются трещины. Чтобы уменьшить возможность образования в кирпиче трещин при сушке, следует выкладывать кирпичи их торцовой частью по направлению господствующих ветров.
Печь для обжига кирпича. После выравнивания и очистки площадки (под печь) от растительного слоя производят ее горизонтальную планировку и трамбовку. Площадка должна быть на возвышенном месте, защищенном от грунтовых и осадочных вод.
Один из видов обжиговой печи представлен на рис. 6. Ее вместимость 700-1500 шт. Это одна из самых маленьких печей. Внутренние размеры ее: ширина – 160 см, длина (в зависимости от предполагаемой загрузки) – от 132 до 208 см, высота укладки сырца колеблется от 165 до 180 см. Высота печи выполняется соответственно выбранной высоте укладки.
Рис. 6. Печь для обжига кирпича:
а – разбираемая часть передней стенки, б – смотровые отверстия, в – загрузочные отверстия, г – топка, д – шибер, е -дымовой канал, ж – свод, з – труба; и – вид загруженной печи без передней стенки.
Стены печи изготавливают из кирпича-сырца и делают толщиной в один кирпич (250 мм). Перекрытие желательно сделать на металлическом каркасе, при условии, что каждый ряд кирпичей свода будет ложиться на две стальные полосы 8×40 мм, или стержни 020-24 мм, которые собираются в металлическую рамку при помощи сварки. Свод в середине должен иметь высоту над укладкой сырца не менее 30- 35 см.
Топку формируют при укладке сырца в печи. Ширина топки 48-50 см, высота 38-40 см. В топке по всей длине нужно выполнить на высоте 25-30 см уступы на обеих стенках, куда потом укладывают колосниковые решетки (при использовании в качестве топлива угля). При обжиге дровами колосниковую решетку можно не устанавливать. Топка закрывается дверкой размерами 40х40 см.
В своде делают дымовые каналы сечением 25х28 см, а если обжиг ведется малокалорийным топливом (торфом или бурым углем), тогда предусматриваются еще и отверстия сечением 25×15 см, в которые по необходимости сверху подсыпается уголь или торф. Эти отверстия должны иметь крышки.
Дымовая труба делается высотой до 5 м (из кирпича) с внутренним сечением 40×40 см или из любой огнестойкой трубы 030-40 см. Труба устанавливается рядом с печью, с задней стороны печи (можно с одной стороны использовать заднюю стенку печи). Труба соединяется с печью дымовым каналом (сечением 40х30 см), который делается в верхней части задней стенки печи.
На середине высоты укладки в стенках печи устраивают смотровые отверстия (25×15 см), которые после просмотра закладывают кирпичами и замазывают глиной.
Кладку печи производят, учитывая необходимость частичной ее разборки при укладке и разборке садки. Боковые стенки, свод, задняя стенка, труба, а также угловые части передней стенки кладут на обычном глинопесчаном растворе. Та часть передней стенки, которая будет разбираться для разделки садка, укладывается без раствора. После заделки проема кирпичом стенка обмазывается глиной.
Садка. Укладывать в печь можно только хорошо высушенный сырец, иначе при обжиге потребуется много топлива. Кроме того, недостаточно высохший сырец дает до 80% брака (главная причина – вскипающая влага при нагреве кирпича ищет выход – образует трещины).
Рис. 7. Укладка рядов кирпича в печь:
а – 1-го ряда, б – 2-го ряда, в – 3-го ряда, г – «решеткой», д – «елочкой».
Укладку сырца в печь (рис. 7) производят так, чтобы в первых 3-4 рядах уложенного кирпича просветы между ними были (для кирпичей, расположенных непосредственно вблизи топки) 10-15 мм, а по мере удаления (от топки дальше) увеличивались до 25 мм. Ряды можно укладывать любым способом, например, «решеткой» или «елочкой».
Способы можно чередовать. Нужно помнить главное: каждый кирпич должен быть доступен обтеканию его дымовым газам. Расстояние между кирпичами садка и стенками печи должно быть в пределах 20-25 мм.
Обжиг. Печь начинают топить соломой, хворостом и затем дровами. Первая стадия – сушка. Это самая ответственная стадия. Топить следует неинтенсивно, используя низкокалорийное топливо (отходы древесины), до тех пор, пока кирпич не избавится от внутренней влаги. Наличие влаги в кирпиче определяется наличием конденсата в верхних рядах. Просушку можно считать законченной, если на опущенном на 2-3 минуты в печь железном штыре не будет влаги. Наличие влаги можно также определить рукой, поместив ладонь над выходящими газами. Процесс сушки обычно занимает до 12 часов.
После того как будет установлено, что остаточная влага удалена, огонь постепенно усиливают, доведя кирпич до темно-красного цвета (наблюдая по своду). Подогрев длится до 9 часов, затем переходят на большой огонь до выхода огня наружу. Увеличение тепла производится только увеличением подачи топлива. Если по какой-либо причине пламя начинает выбиваться из какого-либо места, это место сразу засыпают землей.
Когда в верхней части печи появится огонь (900-950 °С) – верхние ряды светло-красного цвета, а нижние- желтого, печь «ставят на остывание». Для этого топочное отверстие закладывают кирпичом и обмазывают глиной, а на верх печи насыпают сухую землю или кирпичную пыль (можно сухой песок) слоем 10-15 см.
Температурный режим обжига характеризуется четырьмя этапами:
1. Сушка: температура 20-90°С, время 10-13 часов.
2. Подогрев: температура 90-600°С; время 8-10 часов.
3. Обжиг: температура 600-1000°С; время 10-12 часов.
4. Остывание: температура 1000-50°С; время 7-10 часов. Контроль температуры обжига в печи производится визуально по
цвету свода:
1. Темно-красный, видимый в темноте, – 450-500°С.
2. Темно-красный – 600-650°С.
3. Вишнево-красный – 700°С.
4. Светло-красный – 850°С.
5. Желтый – 950-1000°С.
6. Белый – 1200°С – ПЕРЕЖОГ!
Для качественного получения кирпича печь раньше выдерживали в закрытом состоянии до недели и лишь потом приступали к охлаждению. Это давало отличное качество, так как снятие термических напряжений происходило постепенно. Практически достаточно 7-10 часов. Охлаждение печи начинают пробивкой в топке малого отверстия – величиной с куриное яйцо, через час отверстие увеличивают вдвое, еще через час – уже вчетверо. Таким образом, через 6 часов можно открыть топочную дверку и ждать полного остуживания печи.
После остуживания разбирается передняя стенка печи и производится разделка садки, начиная с верхних рядов. После разборки, сортировки и выбраковки качественный кирпич складывают штабелем плотно друг к другу. Недообожженный можно использовать в неответственных конструкциях для перегородок или в верхних рядах кладки.
Определение качества кирпича.
Причина брака. Правильно обожженный кирпич — однородного оранжево-красного цвета. Он имеет правильную форму с прямыми ребрами и ровными поверхностями. При ударе металлическим молотком издает чистый звук. Недообожженный — имеет более светлый цвет, неоднороден на изломе. При ударе издает глухой звук (причина — недостаточная температура или время обжига). Пережженный — имеет темно-серый или сине-черный цвет, часто со следами оплавления по поверхности. При ударе издает высокий звук. Образуется при чрезмерно высокой температуре обжига.
Повреждение углов и ребер изделия — результат небрежной переноски, транспортировки или неосторожной укладки изделий в печи. Деформация изделия — недосушенность перед укладкой в печь. Мелкие трещины образуются при слишком быстром нагревании или охлаждении печи.
Крупные трещины и сквозное растрескивание изделия — результат неправильного соотношения глины и песка, плохого качества глины, нарушения режима сушки и обжига. Черный кирпич получается из-за недостатка воздуха или из-за плохой его циркуляции в печи. Белые пятна на готовом изделии — следствие неправильной просушки (пересушка).