Как устроено производство облицовочного кирпича: от карьерной глины до обжига

Облицовочный кирпич выглядит несложным изделием: брусок обожженной глины с ровными гранями и аккуратной лицевой поверхностью. За этой простотой стоит цикл длиной в несколько суток, в котором участвуют карьер, вальцы, пресс, сушило и печь. Сбой на любом этапе проявится не сразу, а через год-два эксплуатации фасада: высолами, отколами по грани, разнотоном между рядами.

Понимание технологии помогает читать характеристики в прайсе и отличать заводской брак от нормальной для керамики вариативности. Заводы полного цикла ведут материал от карьера до паллеты собственными силами и обычно подробно описывают этот путь в карточках коллекций, как сделано на донские-зори.рф.

Разберем цепочку по этапам: сырье, добыча и подготовка массы, формование, сушка, обжиг, контроль качества. И посмотрим, что покупатель может проверить сам при приемке.

Из чего делают облицовочный кирпич

Основное сырье керамического кирпича – легкоплавкие глины и суглинки, которые спекаются при температуре порядка 950–1050 °C. Глина состоит из глинистых минералов (каолинит, иллит, монтмориллонит), кварцевого песка, полевых шпатов и оксидов металлов. Именно от их соотношения зависит, каким кирпич выйдет из печи.

Цвет черепка задает химический состав. Оксиды железа дают красную и коричневую гамму, причем оттенок меняется в зависимости от их количества и режима обжига. Повышенное содержание карбоната кальция сдвигает цвет к светло-желтому и абрикосовому. Никакой краски в массе при этом нет: цвет рождается в печи и потому не выгорает и не смывается.

Чистая глина в производство почти не идет. Ее корректируют добавками:

• отощители (кварцевый песок, шамот, дегидратированная глина) снижают усадку при сушке и уменьшают риск трещин;
• выгорающие добавки (опилки, угольная мелочь) создают поры и облегчают изделие;
• карбонат бария связывает растворимые сульфаты, из-за которых на фасаде появляются белые высолы;
• пластификаторы улучшают формуемость тощих глин.

Отдельная головная боль технолога – известковые включения. Крупное зерно карбоната кальция после обжига превращается в оксид кальция, тот со временем набирает влагу, увеличивается в объеме и выбивает из лицевой грани характерную воронку, которую на стройке называют дутиком. Поэтому сырье пропускают через камневыделительные вальцы, а готовую продукцию проверяют пропариванием.

Добыча и подготовка сырья

Карьер и усреднение

Завод керамики привязан к месторождению: возить глину издалека экономически бессмысленно. Перед разработкой участок разведывают, бурят скважины и определяют состав по горизонтам, потому что глина неоднородна даже в пределах одного карьера. Дальше снимают вскрышу и добывают сырье экскаватором послойно.

Чтобы состав массы не скакал от смены к смене, глину складируют в конусы усреднения и забирают срезкой поперек слоев. Часть заводов практикует зимнее вылеживание: за сезон вода в порах несколько раз замерзает и оттаивает, структура разрушается, глина становится однороднее и пластичнее.

Переработка массы

Подготовка идет цепочкой машин. Глинорыхлитель разбивает слежавшиеся куски, камневыделительные вальцы убирают камни и известь, бегуны мокрого помола перетирают массу, вальцы тонкого помола доводят ее до зазора порядка 0,8–1 мм. Потом смеситель дозирует добавки и увлажняет шихту, часто паром – прогретая масса лучше формуется.

Влажность на выходе зависит от способа формования: для пластического она составляет примерно 18–23 %, для полусухого прессования – 8–12 %. Далее массу выдерживают в шихтозапаснике, чтобы влага равномерно распределилась по объему. Пропуск этой выдержки дает расслоения, которые вылезут трещинами уже после сушки.

Формование: три технологии и разный результат

Пластическое формование

Самый распространенный способ. Подготовленная масса подается в вакуумный ленточный пресс, где шнек продавливает ее через мундштук, а вакуум-камера удаляет из глины воздух. Удаление воздуха повышает плотность и прочность сырца, снижает пористость черепка. На выходе получается непрерывный брус, который струнный автомат режет на изделия заданной длины.

Пустоты формируются кернами в мундштуке. Пустотелый кирпич легче, теплее и требует меньше сырья, полнотелый прочнее и тяжелее. Лицевые изделия с высокими марками по морозостойкости чаще выпускают именно пластическим способом: плотный, хорошо провакуумированный черепок лучше сопротивляется циклам замораживания.

Полусухое прессование

Здесь работают с пресс-порошком влажностью около 8–12 %, который уплотняют в стальных пресс-формах под высоким давлением. Изделие сразу получает четкую геометрию и острые кромки, а длительная сушка ему почти не нужна – цикл производства короче. Плотность черепка при этом сильнее зависит от режима прессования и гранулометрии порошка, поэтому подбор состава требует более тонкой настройки.

Ручная формовка

Технология, которая дает облицовочному кирпичу узнаваемый характер. Ком глины обваливают в песке и с силой набивают в форму, излишек срезают скобой. Песчаная опушка не дает глине прилипнуть к стенкам и остается на поверхности готового изделия. Отсюда неровные грани, складки, заломы, легкая асимметрия и переливы цвета в пределах партии.

На современных заводах бросок в форму выполняют автоматы, повторяющие движение мастера, что сохраняет фактуру и дает стабильную производительность. Разнотон для такой керамики закладывается технологией. Фасад из ручной формовки собирают, смешивая кирпич сразу с нескольких паллет, иначе на стене появятся цветовые пятна.

Форматы задает ГОСТ 530-2012. Нормальный формат 1 НФ – это 250 x 120 x 65 мм, есть также утолщенные и укороченные варианты, включая популярный евроформат 0,7 НФ размером 250 x 85 x 65 мм. Длинные ригельные и европейские форматы вроде WDF выпускают по техническим условиям производителя.

Сушка: этап, где теряется больше всего брака

Свежесформованный сырец содержит слишком много воды, чтобы попасть в печь: резкий нагрев превратит ее в пар и разорвет изделие изнутри. Перед обжигом влажность нужно довести примерно до 5–6 %.

Сушат в камерных или туннельных сушилах теплоносителем, которым чаще всего служат отходящие газы обжиговой печи. Продолжительность зависит от состава массы, формата и способа формования: от суток до трех, а для ручной формовки нередко дольше. При удалении воды изделие дает усадку, поэтому режим ведут по кривой с постепенным подъемом температуры. Ускорение процесса оборачивается усадочными трещинами, которые после обжига уже не исправить.

На сушке отсеивается заметная часть брака: треснувший сырец возвращается на переработку. Незамеченная микротрещина проходит печь и всплывает уже на фасаде.

Обжиг: что происходит с глиной в печи

Зоны туннельной печи

Основной агрегат современного завода – туннельная печь длиной порядка 100–150 метров. Вагонетки с садкой медленно движутся по туннелю навстречу потоку горячих газов, проходя три зоны.

1. Зона подогрева. Изделия досушиваются, из них уходит остаточная влага, выгорают органические добавки.
2. Зона обжига. При 950–1050 °C глинистые минералы разрушаются, часть массы переходит в расплав и при остывании образует стеклофазу, которая связывает частицы. Черепок приобретает прочность, водостойкость и морозостойкость.
3. Зона охлаждения. Кирпич постепенно отдает тепло, которое возвращается в сушила и на подогрев.

Критическая точка режима – температура около 573 °C, при которой кварц меняет кристаллическую модификацию и скачком меняет объем. Печь проходят ее медленно и на нагреве, и на охлаждении: спешка дает сетку трещин. Полный цикл в туннельной печи занимает примерно сутки-двое.

Недожог, пережог и клинкер

Недожженный кирпич светлее нормы, имеет горчичный оттенок излома, глухой звук при ударе, повышенное водопоглощение и низкую морозостойкость. Пережог дает оплавленные грани, темную сердцевину и искажение геометрии. Оба варианта отбраковываются, хотя пережог иногда сознательно используют для декоративных партий.

Клинкерный кирпич делают из тугоплавких глин при более высокой температуре – порядка 1100–1250 °C. Спекание идет глубже, поры почти закрываются, черепок становится плотным и тяжелым. По ГОСТ 530-2012 водопоглощение клинкерного кирпича не должно превышать 6,0 %, марки по прочности лежат в диапазоне М300–М1000, а марка по морозостойкости составляет не ниже F75.

Откуда берутся цвет и фактура

Кроме состава глины и температуры, на внешний вид влияет атмосфера в печи. При подаче топлива с недостатком кислорода железо в черепке восстанавливается, и поверхность получает темные подпалины и переливы. На этом эффекте строится часть коллекций баварской кладки, где на фасаде смешивают кирпич нескольких оттенков.

Поверхностные покрытия наносят до обжига. Ангоб – слой жидкой цветной глины, который спекается вместе с изделием и дает матовую однородную поверхность. Глазурь образует стекловидную пленку. Фактуру формируют механически: накатка рельефа, колка ложка для имитации рваного камня, обработка щеткой или песком.

Контроль качества и приемка по ГОСТ 530-2012

Что проверяют в заводской лаборатории

Основной документ для керамического кирпича – ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия». Он распространяется и на клинкер. Проверяют несколько групп показателей.

• Прочность при сжатии и изгибе. Для кирпича установлены марки от М100 до М300, для клинкерного – от М300 до М1000.
• Морозостойкость. Изделия должны выдерживать 25, 35, 50, 75, 100, 200 или 300 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. Марка лицевых изделий – не ниже F50, клинкерных – не ниже F75.
• Водопоглощение. Не менее 6,0 % для обычных изделий и не более 6,0 % для клинкерного кирпича.
• Известковые включения. Оценивают после пропаривания: допускаются единичные вспучивающиеся включения глубиной не более 3 мм общей площадью не более 0,2 % площади лицевых граней.
• Геометрия. Для лицевых изделий предельные отклонения составляют ±4 мм по длине, ±3 мм по ширине и ±2 мм по толщине.

Нижняя граница водопоглощения на первый взгляд выглядит странно, но логика простая: слишком плотный черепок хуже сцепляется с кладочным раствором. По той же причине нормируется скорость начальной абсорбции воды постелью – у лицевых изделий она должна укладываться в диапазон от 0,10 до 3,00 кг/(м2·мин).

Внешний вид лицевого кирпича тоже регламентирован: отбитости углов и ребер глубиной более 15 мм не допускаются, суммарная длина посечек ограничена, высолы на лицевой поверхности недопустимы.

Как оценить партию на площадке

Полноценные испытания проводит лаборатория, но базовую проверку покупатель делает сам за несколько минут.

1. Запросите документ о качестве на партию: марка прочности, марка по морозостойкости, водопоглощение, номер партии и дата выпуска.
2. Постучите по кирпичу: у хорошо обожженного изделия звук звонкий, у недожога глухой.
3. Расколите одно изделие и посмотрите на излом. Однородный цвет без светлого рыхлого ядра говорит о нормальном обжиге.
4. Осмотрите лицевые грани нескольких паллет на сколы, дутики и белесый налет.
5. Сравните геометрию: сложите пять-шесть кирпичей стопкой и оцените разброс по толщине.

Для ручной формовки отдельно уточните у продавца рекомендованную схему перемешивания паллет и убедитесь, что весь объем идет из одной партии обжига.

 

Производство облицовочного кирпича – это последовательность точно выдержанных режимов: усреднение глины в карьере, тонкий помол и вылеживание массы, вакуумирование при формовании, медленная сушка и контролируемая кривая обжига. Каждый этап отвечает за конкретное свойство готового изделия, а конечные показатели прочности, морозостойкости и водопоглощения нормирует ГОСТ 530-2012.

Покупателю полезно вынести из этой цепочки два вывода. Цвет и фактура керамики рождаются в печи и не повторяются партия в партию, поэтому материал на фасад считают заранее и берут одним заказом с запасом 5–7 % на подрезку и бой. А ключевые цифры для российского климата – морозостойкость не ниже F50 у лицевых изделий и подтвержденное документом водопоглощение: эта пара определяет, как фасад переживет десяток зим.