История кирпича. Силикатный кирпич: прошлое и настоящее

История кирпича началась очень давно, с того самого времени, когда люди стали обжигать посуду. Именно тогда было положено начало и современному керамическому производству.

Древнее Египетское кирпичное строение

Особенную гордость вызывает кирпичное строительство Древнего Египта и Месопотамии, которые создавали сложные элементы конструкций. Возьмем, например, Вавилонскую башню, являющуюся одной из семи чудес света. Ее остатки были обнаружены на стыке эпох (19-го и 20-го столетий). Это было кирпичное сооружение в семь ярусов, облицовка его стен была сделана голубым глазурованным кирпичом. Можно сделать предположение, что тысячи лет назад на Востоке уже существовали технологии, которые позволяли изготавливать и обжигать кирпичи разных видов, аналогичных современным рядовым и лицевым. Но в античности бедные люди строили свои жилища из кирпича, высушенного на солнце, а не из обожженного. Наверное, впоследствии технику эту как-то утратили.

Кирпичи встречались разные:

1. необожженные, то есть высушенные солнцем ;
2. обожженные в печи для обжига .

Первый вид кирпичей – это глиняные сырцы. Специальные знания для изготовления такого строительного материала не требовались. Он до сих пор применяется в некоторых странах мира.

Существуют разные версии его появления.

Глиняный сырец. Изготовление.

Недостаток такого кирпича-сырца – воздействие дождя на него. По предположениям ученых, такие кирпичики получались из глиняной массы, которая сбивалась в комки после того, как река затапливала берега. По мере высыхания воды глина, грязь и солома, сбившиеся в комки, оставались у кромки берега, а солнце их высушивало. Бывало, что в массу добавляли еще и смолу. В таких кирпичах могло быть от 20 процентов глины до семидесяти пяти.

Современные кирпичные заводы добывают глину из глубины, тщательно смешивая с песком. Но раньше люди отдавали предпочтение залежам на поверхности, в них уже находилась и глина, и песок в определенном соотношении. Изготовители кирпичей тогда проверяли глину, попробовав ее на вкус. От наличия кирпичной глины зависело решение о проведении строительства в конкретном районе.

При обнаружении подходящего сорта глины ее освобождали от камешков, чтобы они не затрудняли нарезку кирпичной продукции, а при обжиге не лопнули. Когда глина была готова, ее смешивали с водой и формовали.

Благодаря обжигу кирпичи становились прочными, приобретали качества камня. Но отличались тем, что им легче было придать нужную форму.

Обжиг кирпичей – сложный процесс производства

После обжига кирпичи приобретают водостойкость. Обжиг – не такой уж простой процесс. Поместив кирпич в огонь, прочным он не станет. До достижения конкретной степени спекания должна быть постоянная температура (900–1 150 градусов по Цельсию) в течение нескольких часов (8–15). Температура зависит от сорта глины, который используется. Чтобы не возникло трещин, после обжига требуется медленное охлаждение.

Обжиг кирпича

Если кирпичи обожжены мало, то они становятся мягкими и крошатся. Если чересчур сильно – теряют при обжиге свою форму и могут сплавиться в стеклообразное вещество. Для правильного обжига должна быть печь, в которой постоянно будет поддерживаться требуемая температура.

Самой распространенной кирпичной формой был квадрат, у которого стороны по 30 и 60 сантиметров, а толщина – от 3 до 9 сантиметров. Их называли плинфами (слово пришло из греческого). В Древней Греции и Византии они пользовались большим спросом. Плинфа была похожа на плоский брусок. В нашем восприятии больше напоминает плитку, чем кирпич.

Когда кирпич появился на Руси

Древняя Русь узнала о кирпиче благодаря византийской культуре. Строители из Византии привезли и раскрыли секрет производства кирпича. Приехали они вместе с другими мастерами, учеными и священниками в 988 году после крещения Руси. Первым кирпичным сооружением стала здесь десятинная церковь в Киеве. Первые кирпичные строения в Москве появились в 1450 году, и лишь через 25 лет возвели первый завод в России (1475 г.), производивший кирпич. До этого кирпичи делали преимущественно при монастырях. В 1485 началась перестройка Московского Кремля, где и применили кирпич. Строительством кремлевских стен и храмов руководили итальянские мастера. Следующим этапом стало возведение кирпичного Кремля в Нижнем Новгороде (1500 г.). Похожий был построен в Туле в 1520 году.

Петр I, Петербург и кирпичные заводы

В Петербурге в числе первых кирпичных домов оказались палаты адмиралтейского советника Кикина, построенные в 1707 году. Через три года на Троицкой площади – дом канцлера Г. П. Головина (1710). На следующий год соорудили дворец Натальи Алексеевны, царевны, сестры Петра I. Далее – строительство Зимнего и Летнего дворцов самого Петра I (1712). Достаточно долго, в течение семи лет производили строительство Дворца Меньшикова. Несколько раз он перестраивался. Но, несмотря ни на что, первоначальный облик его был сохранен. Нынче – это музей, филиал Государственного Эрмитажа.

Первые Росссийские кирпичи. Петр 1

Петр I своим указом разрешил строительство новых кирпичных заводов, в которых производители должны были ставить клейма на свои кирпичи для того, чтобы легче было найти бракоделов. Ведь прочность этого строительного материала определялась очень просто. Всю партию продукции сбрасывали с телеги. Если хотя бы три кирпича разбивались, то вся продукция считалась некачественной. Кирпичное производство развивалось, по всей России собирали мастеров. В то же время был запрет на постройку каменных зданий в иных городах. Нарушившим этот указ существовала угроза отправки в ссылку и конфискация имущества. Многие каменщики в поиске работы приходили в Петербург. Всяк входивший или въезжавший должен был оставить кирпич, так называемый пропуск в город. Именно на это и рассчитывал Петр I. Есть предположение, что Каменный переулок был построен из привезенных и принесенных кирпичей.

Как развивалась кирпичная промышленность

Технологическое производство кирпича продолжало оставаться примитивным и трудоемким до 19 века. Формованием кирпича занимались вручную, сушили его только в летнюю пору, обжиг производили в напольных печах-времянках, выложены которые были из высушенного кирпича-сырца.

Еще один клейменный кирпич

В середине 19 столетия активно начала развиваться кирпичная промышленность. Появляются современные заводы, которые производят кирпич нашего времени. Сегодня с уверенностью можно сказать, что выпуск кирпича широк и разнообразен: выпускаются свыше пятнадцати тысяч различных сочетаний, форм, размеров, фактур поверхности и цветов. А также кирпич может быть и пустотелым, керамическим, с теплозащитными свойствами, рядовым, фасонным, лицевым, каминным, одинарным, двойным, утолщенным и другими. И построить соответственно из него можно все, что угодно: от простого столба до высотного здания необычной формы… С ним удобно работать, он считается прочным материалом, долговечным, красивым и экологичным.

Немногие строительные материалы могли бы соперничать по древности с глиной. Её освоение человеком продолжалось не одно тысячелетие. Возраст древнейших предметов из обожжённой глины, найденных в Словакии, на стоянке времён палеолита, составляет около 24 тысяч лет. Изделия из обожжённой глины обозначаются термином «керамика», а самым важным продуктом в гончарном деле является кирпич. В строительстве обожжённый кирпич применяется с древних времён. Тому примером египетские постройки, возведённые в третьем и втором тысячелетиях до н.э. Кирпич, как строительный материал, упоминается в Библии : «И сказали друг другу: наделаем кирпичей и обожжем огнем. И стали у них кирпичи вместо камней» (Ветхий завет. Бытие. Гл. 11:3). Большое значение кирпич имел для зодчества Междуречья и Древнего Рима, где из него выкладывали арки, своды и другие сложные конструкции. В Египте и Месопотамии кирпич умели обжигать ещё за три тысячелетия до нашей эры. Постепенно сырцовый кирпич был вытеснен керамическим. Тому причиной - низкая водостойкость. Керамический кирпич был более надёжным и долговечным. Получается он путём обжига сырцового. По данным, оставленным Геродотом, во времена, когда Вавилоном правил царь Навуходоносор (VI век до н.э.), этот город был одним из самых больших и красивых в мире, что во многом обязывает керамическому кирпичу. В описании прообраза Вавилонской башни, семиярусного храма, Геродот отметил, что облицован храм был голубым глазурованным кирпичом. Город-государство Ур, расположенный в Междуречье, был обнесён стеной из необожжённых кирпичей, ширина которой была 27 метров. Ур был столицей Южной Месопотамии начала II тысячелетия до н. э. Своеобразную форму имел кирпич в Древнем Востоке. Он носил форму глиняных бутылок и был похож на современные буханки белого хлеба. Самой распространённой формой древнейшего кирпича являлся квадрат со сторонами 30-60 см и толщиной 3-9 см. Такие кирпичи использовались в Древней Греции и Византии, и назывались они плинфа, что в переводе с греческого означает «кирпич».

История древнего старинного кирпича

История создания старинного кирпича в России

Появление в Х веке на древней Руси кирпича произошло благодаря византийской культуре. Массово его применять стали с конца столетия. Секрет производства кирпича привезли с собой византийские строители, приехавшие вместе со священниками, учёными и другими мастерами после крещения в 988 году. Десятинная церковь в Киеве стала первым кирпичным строением в древней Руси. Сооружение первых кирпичных домов в Москве было произведено в 1450 году, а первый кирпичный завод в России был построен в 1475 году. Прежде кирпич производился в основном при монастырях. Он применялся при перестройке Московского Кремля в 1485-1495 гг. Примером тому стало строительство кремлёвских стен и храмов, которое велось под руководством итальянских мастеров. В 1500 году кирпичный Кремль был возведён в Нижнем Новгороде, через 20 лет идентичный построили в Туле, а в 1424 году, в Московской области, был построен Новодевичий монастырь.

Зодчие древней Руси широко использовали плинфу размером 40х40 см и 2,5-4 см в толщину. К примеру, строительство Софийского собора в Киеве происходило при использовании такой плинфы. Объясняет её форму и размеры простота формования, сушка и обжиг «тонких» кирпичей. Характерным признаком кладки из плинфы являются довольно толстые швы раствора с прослойками из природного камня после нескольких рядов кладки. Использовалась плинфа в России вплоть до XV в. Сменил её «аристотелев кирпич», схожий по размерам с современным аналогом. На протяжении веков форма и размеры кирпича постоянно менялись, но главным критерием всегда было удобство работы с ним каменщика, чтоб размер и сила руки были соизмеримы с кирпичом. Например, по российскому ГОСТу вес кирпича должен быть не более 4,3 кг. Стандарты современного кирпича были установлены в 1927 году и остаются таковыми до сих пор: 250х120х65 мм. Каждая из граней кирпича имеет своё название: наибольшая называется «постель», боковая длинная – «ложок», а наименьшая – «тычок». Оценка качества строительного материала при Петре I была очень строгой. Одним из самых простых способов проверки качества кирпича было свалить с телеги всю привезенную на стойку партию, и если разбивалось более трёх штук, то всю партию браковали.

Первым кирпичным петербуржским домом считаются палаты адмиралтейского советника Кикина. Построены они в 1707 году. Позже, в 1710 году, построили дом канцлера Г. П. Головина, на Троицкой площади. Затем дворец Царевны Натальи Алексеевны, которая была сестрой Петра I, сооружён в 1711. В 1712 году производилась постройка летнего и зимнего дворцов Петра I. С 1710 по 1727 гг. строился Меньшиковский дворец - первый крупный кирпичный дом в Петербурге. Дворец многократно перестраивался, но, тем не менее, первоначальный облик сохранил. Теперь он используется в качестве музея, является филиалом Государственного Эрмитажа.

Уже в XVIII веке для выявления бракоделов производителям велели клеймить свои кирпичи. В 1713 году по указу Петра I возле Санкт-Петербурга были построены новые кирпичные заводы. Каждому из их владельцев император дал задание произвести как можно больше кирпичей. Мастеров для работы собирали со всей России. Также по указу запрещалось строить каменные здания в других городах страны под угрозой отъёма имущества и отправки в ссылку. Этот пункт был написан специально для того, чтобы оставить без работы каменщиков и прочих мастеров, в расчете на то, что те сами придут застраивать Петербург. Всякий въезжавший в город должен был «заплатить» за проезд кирпичом, который он привёз с собой. Есть версия, что Кирпичный переулок так назван потому, что в месте его расположения был склад кирпичей, взятых за въезд в город.

Техника производства кирпича продолжала оставаться примитивной и трудоёмкой до XIX века. Формование кирпича производилось вручную, сушился он только летом, обжиг происходил в напольных печах-времянках, которые выкладывались из высушенного кирпича-сырца. Середина XIX столетия ознаменовалась началом активного развития кирпичной промышленности, в результате чего появились современные заводы, производящие кирпич нашего времени. Кирпич был и остаётся популярнейшим строительным материалом для различных конструкций, будь то простые заборы, роскошные виллы или многоэтажные здания. Благодаря разнообразию цветов и форм, строения из кирпича всегда имеют неповторимый облик. Удобство в работе, прочность и долговечность этого строительного материала ещё долго будут держать его в лидерах среди строительных материалов. Сегодня в мире выпускается более 15 000 сочетаний размеров, форм, фактур поверхности и цветов кирпича. Выпускаются полнотелый и пустотелый кирпичи, поризованные керамические камни с повышенными теплозащитными свойствами.

Русский царский кирпич второй половины ХIХ века обычно весил около10 фунтов, или порядка 4,1 кг, и имел размеры 26-27х12-13х6-7 см. Такие габариты имеет строительный старинный кирпич гражданских и культовых построек Коломны, выстроенных в конце ХIХ - начале ХХ вв. Современный стандартный кирпич получил свои размеры в 1927 г. и остается таковым и поныне: 250х120х65 мм. Российский ГОСТ требует, чтобы вес кирпича не превышал 4,3 кг. Каждая грань кирпича имеет свое название: самая большая, на которую обычно кладут кирпич, называется «постель», длинная боковая – «ложок», а малая – «тычок». Кирпич, укладываемый длинной стороной вдоль стены, образует кладку в полкирпича, ряд таких кирпичей в составе сложной кладки называется ложковым. Если кирпич укладывается длинной стороной поперек стены, ряд будет называться тычковым. Верстами называются крайние ряды кирпича, которые образуют поверхность кладки. Расположенные со стороны фасада версты называются наружными, а обращенные в помещения - внутренними. Все старинные кирпичи, укладываемые между внутренней и наружной верстами, называются забутовочными кирпичами, или забутовкой.

Исторически так сложилось, что керамический кирпич в общей истории строительной индустрии мировой практики нашел надежную нишу своего применения, в которой до сегодняшнего дня играет важную и лидирующую роль. Сегодня уже ни кто не сушит керамический кирпич на костре и не отвечает за качество производимого кирпича своей головой. С середины XIX в. началось активное развитие кирпичной промышленности, результатом чего стало появление современных заводов по производству кирпича. В наше время более 80% это строительного материала производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы производительностью свыше 200 млн. шт. в год. Количество видов современного кирпича трудно себе представить, настолько оно широко. Сейчас в мире выпускается кирпич более 15000 сочетаний форм, размеров, цветов и фактур поверхности.Разнообразие цветов и форм придает строениям неповторимый облик. Кирпич остается наиболее популярным материалом для сооружения различных конструкций: от простых заборов до роскошных вилл и многоэтажных зданий. Кирпич удобен в работе, прочен и долговечен. В настоящее время выпускается полнотелый, пустотелый кирпич, поризованные керамические камни, обладающие повышенными теплозащитными свойствами. Полнотелые кирпичи используют, к примеру, для возведения фундамента, а легкие пустотелые - для кладки стен. Этот древний и вместе с тем современный материал не потерял своей актуальности и в наши дни.

В Египте люди научились обжигать кирпич уже за 3 тысячелетия до нашей эры, что подтверждается письменами манускриптов. Из-за низкой водостойкости сырцовый кирпич вытеснялся более долговечным керамическим, который получается путем обжига сырцового. На изображениях, сохранившихся со времен фараонов, можно видеть, как получали кирпичи и как строили из них здания. Справедливости ради надо сказать, что разница между стройками той поры и нынешней не очень велика. Только правильность кладки стен древние египтяне проверяли треугольником и кирпичи носили на коромыслах, а принцип возведения зданий сохранился с тех пор практически без изменений.

До кирпича использовалась плинфа (например, при посещении Иваном Грозным недостроенного Софийского собора в Вологде на него упала плинфа : «как из своду туповатова упадала плинфа красная»). «Плинфа» - тонкая и широкая глиняная пластина , толщиной примерно 2,5 см. Изготавливалась в специальных деревянных формах. Плинфа сушилась 10-14 дней, затем её обжигали в печи. На многих плинфах находят клейма, которые считаются клеймами изготовителя. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожжённый кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы , применение в строительстве обожжённого кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте , 3-2 тысячелетие до н. э.). Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима , где из кирпича (45×30×10 см) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки , своды и тому подобное. Форма кирпичей в Древнем Риме варьировалась, использовались в том числе прямоугольные, треугольные и круглые в плане кирпичи , прямоугольные плиты кирпича радиально разрезали на 6-8 частей, что позволяло из получившихся треугольных кусков класть более прочную и фигурную кладку.

Стандартный обожжённый кирпич использовался на Руси с конца XV века . Ярким примером стало строительство стен и храмов Московского Кремля во времена Иоанна III , которым заведовали итальянские мастера. «… и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырем , в Калитникове , в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножём невозможно расколупить ».

Привычный же нам кирпич прямоугольной формы (его удобней было держать в руке) появился в Англии в XVI веке .

Размеры

• 0,7 НФ («Евро») - 250х85х65 мм;
• 1,3 НФ (модульный одинарный) - 288х138х65 мм.

Неполномерный (часть):

• 3/4 - 180 мм;
• 1/2 - 120 мм;
• 1/4 - 60-65 мм.

Названия сторон

Согласно ГОСТ 530-2012, грани кирпича имеют следующие названия :

Виды кирпича и их преимущества

Кирпич делится на две большие группы: красный и белый. Красный кирпич состоит в основном из глины, белый - из песка и извести. Смесь последнего была названа «силикатной», а отсюда и силикатный кирпич.

Силикатный кирпич

«Готовить» силикатный кирпич стало возможно только после развития новых принципов производства искусственных строительных материалов. В основе такого изготовления заложен так называемый автоклавный синтез: 9 долей кварцевого песка, 1 доля воздушной извести и добавки после полусухого прессования (таким образом, создаётся форма кирпича) подвергаются автоклавной обработке (воздействие водяного пара при температуре 170-200°С и давления 8 - 12 атм.). Если к этой смеси добавляются атмосферостойкие, щелочестойкие пигменты, то получается цветной силикатный кирпич.

Преимущества силикатного кирпича

Недостатки силикатного кирпича

• Серьёзным недостатком силикатного кирпича является пониженная водостойкость и жаростойкость, поэтому его нельзя использовать в конструкциях, подвергающихся воздействию воды (фундаменты, канализационные колодцы и др.) и высоких температур (печи, дымовые трубы и др.).

Применение силикатного кирпича

Силикатный кирпич обычно применяется для возведения несущих и самонесущих стен и перегородок, одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений, внутренних перегородок, заполнения пустот в монолитно-бетонных конструкциях, наружной части дымовых труб.

Керамический кирпич

Керамический кирпич обычно применяется для возведения несущих и самонесущих стен и перегородок, одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений, внутренних перегородок, заполнения пустот в монолитно-бетонных конструкциях, кладки фундаментов, внутренней части дымовых труб, промышленных и бытовых печей.

Керамический кирпич подразделяется на рядовой (строительный) и лицевой . Последний применяется практически во всех областях строительства .

Лицевой кирпич изготавливается по специальной технологии, которая придаёт ему массу преимуществ. Лицевой кирпич должен быть не только красивым, но и надёжным. Облицовочный кирпич обычно применяется при возведении новых зданий, но также с успехом может быть использован и в различных реставрационных работах. Его используют при облицовке цоколей здaний, стен, заборов, для внутреннего дизайна.

Преимущества керамического рядового кирпича

• Прочен и износостоек. Керамический кирпич обладает высокой морозостойкостью, что подтверждается многолетним опытом его применения в строительстве.
• Хорошая звукоизоляция - стены из керамического кирпича, как правило, соответствуют требованиям [СП] 51.13330.2011 «Защита от шума»..
• Низкое влагопоглощение (менее 14 %, а для клинкерного кирпича этот показатель может достигать 3 %) - Более того, керамический кирпич быстро высыхает.
• Экологичность Керамический кирпич изготовлен из экологически чистого натурального сырья - глины, по технологии, знакомой человечеству десятки веков. Во время эксплуатации построенных из него зданий, красный кирпич не выделяет вредных для человека веществ, таких как газ радон .
• Устойчивость почти ко всем климатическим условиям , что позволяет сохранять надёжность и внешний вид.
• Высокая прочность (15 МПа и выше - 150 атм.).
• Высокая плотность (1950 кг/м³, до 2000 кг/м³ при ручной формовке).

Преимущества керамического облицовочного кирпича

• Морозостойкость. Облицовочный кирпич обладает высокой морозостойкостью, а для северного климата это особенно важно. Морозостойкость кирпича является наряду с прочностью важнейшим показателем его долговечности. Керамический облицовочный кирпич идеально подходит для российского климата.
• Прочность и устойчивость . Благодаря высокой прочности и малому объёму пористости кладка, возводимая из облицовочных изделий, отличается высокой прочностью и поразительной устойчивостью к воздействию окружающей среды.
• Различная фактура и цветовая гамма. Диапазон различных форм и цветов облицовочного кирпича даёт возможность создания имитации старинных построек при возведении современного дома, а также позволит возместить утраченные фрагменты фасадов старинных особняков.

Недостатки керамического кирпича

• Высокая цена . В связи с тем, что керамический кирпич требует несколько этапов обработки, его цена довольно высокая, по сравнению с ценой силикатного кирпича.
• Возможность появления высолов . В отличие от силикатного кирпича, керамический кирпич «требует» качественный раствор, в противном случае могут появляться высолы.
• Необходимость приобретать весь требуемый облицовочный кирпич из одной партии . Если облицовочный керамический кирпич приобретается из разных партий, могут возникнуть проблемы с тоном.

Технология производства

До XIX века техника производства кирпичей оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпичи вручную, сушили исключительно летом, а обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине XIX века была построена кольцевая обжиговая печь, а также ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства. В конце XIX века стали строить сушилки. В это же время появились глинообрабатывающие машины: бегуны, вальцы, глиномялки.

В наше время более 80 % всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн шт. в год.

Организация кирпичного производства

Керамический кирпич

Необходимо создание условий для обеспечения основных параметров производства:

• постоянного или среднего состава глины;
• равномерной работы производства.

В кирпичном производстве результата добиваются только после длительных экспериментов с режимами сушки и обжига. Эта работа должна проводиться при постоянных основных параметрах производства.

Глина

Хороший (лицевой) керамический кирпич производится из глины, добытой мелкой фракцией с постоянным составом минералов. Месторождения с однородным составом минералов и многометровым слоем глины, пригодным для добычи одноковшовым экскаватором , очень редки и почти все разработаны.

Большинство месторождений содержит многослойную глину, поэтому лучшими механизмами, способными при добыче делать глину среднего состава, считаются многоковшовый и роторный экскаваторы. При работе они срезают глину по высоте забоя, измельчают её, и при смешивании получается средний состав. Другие типы экскаваторов не смешивают глину, а добывают её глыбами.

Постоянный или средний состав глины необходим для подбора постоянных режимов сушки и обжига. Для каждого состава нужен свой режим сушки и обжига. Один раз подобранные режимы позволяют получать высококачественный кирпич из сушилки и печи годами.

Качественный и количественный состав месторождения выясняется в результате разведки месторождения. Только разведка выясняет минеральный состав: какие суглинки пылеватые, глины легкоплавкие, глины тугоплавкие и т. д. содержатся в месторождении.

Лучшими глинами для производства кирпича считаются те глины, которые не требуют добавок. Для производства кирпича обычно используется глина, непригодная для других керамических изделий.

Сушилки камерные

Сушилки загружаются кирпичом полностью, и в них постепенно изменяется температура и влажность по всему объёму сушилки, в соответствии с заданной кривой сушки изделий.

Сушилки туннельные

Сушилки загружаются постепенно и равномерно. Вагонетки с кирпичом продвигаются через сушилку и проходят последовательно зоны с разной температурой и влажностью. Туннельные сушилки лучше всего применять для сушки кирпича из сырья среднего состава. Применяются при производстве однотипных изделий строительной керамики. Очень хорошо «держат» режим сушки при постоянной и равномерной загрузке кирпича-сырца.

Процесс сушки

Глина - это смесь минералов, состоящая по массе более чем на 50 % из частиц до 0,01 мм. К тонким глинам относятся частицы менее 0,2 мкм, к средним 0,2-0,5 мкм и крупнозернистым 0,5-2 мкм. В объёме кирпича-сырца есть множество капилляров сложной конфигурации и разных размеров, образованных глинистыми частицами при формовке.

Глины дают с водой массу, которая после высыхания сохраняет форму, а после обжига приобретает свойства камня. Пластичность объясняется проникновением воды, хорошего природного растворителя, между отдельными частицами минералов глины. Свойства глины с водой важны при формовке и сушке кирпича, а химический состав определяет свойства изделий во время обжига и после обжига.

Чувствительность глины к сушке зависит от процентного соотношения «глинистых» и «песчаных» частиц. Чем больше в глине «глинистых» частиц, тем труднее удалить воду из кирпича-сырца без образования трещин при сушке и тем больше прочность кирпича после обжига. Пригодность глины для производства кирпича определяется лабораторными испытаниями.

Если в начале сушилки в сырце образуется много паров воды, то их давление может превысить предел прочности сырца и появится трещина. Поэтому температура в первой зоне сушилки должна быть такой, чтобы давление паров воды не разрушало сырец. В третьей зоне сушилки прочность сырца достаточна для повышения температуры и увеличения скорости сушки.

Режимные характеристики сушки изделий на заводах зависят от свойств сырья и конфигурации изделий. Существующие на заводах режимы сушки нельзя рассматривать как неизменные и оптимальные. Практика многих заводов показывает, что длительность сушки можно значительно сокращать, пользуясь методами ускорения внешней и внутренней диффузии влаги в изделиях.

Кроме того, нельзя не учитывать свойства глиняного сырья конкретного месторождения. Именно в этом и заключается задача заводских технологов. Нужно подобрать такую производительность линии формовки кирпича и режимы работы сушилки кирпича, при которых обеспечивается высокое качество сырца при максимально достижимой производительности кирпичного завода.

Процесс обжига

Глина представляет смесь легкоплавких и тугоплавких минералов. При обжиге легкоплавкие минералы связывают и частично растворяют тугоплавкие минералы. Структура и прочность кирпича после обжига определяется процентным соотношением легкоплавких и тугоплавких минералов, температурой и продолжительностью обжига.

В процессе обжига керамического кирпича легкоплавкие минералы образуют стекловидную, а тугоплавкие кристаллическую фазы. С повышением температуры всё более тугоплавкие минералы переходят в расплав, возрастает содержание стеклофазы. С увеличением содержания стеклофазы повышается морозостойкость и снижается прочность керамического кирпича.

При увеличении длительности обжига возрастает процесс диффузии между стекловидной и кристаллической фазами. В местах диффузии возникают большие механические напряжения, так как коэффициент термического расширения тугоплавких минералов больше коэффициента термического расширения легкоплавких минералов, что и приводит к резкому снижению прочности.

После обжига при температуре 950-1050 °C доля стекловидной фазы в керамическом кирпиче должна составлять не более 8-10 %. В процессе обжига подбираются такие температурные режимы обжига и продолжительность обжига, чтобы все эти сложные физико-химические процессы обеспечивали максимальную прочность керамического кирпича.

Силикатный кирпич

Песок

Основным компонентом силикатного кирпича (85-90 % по массе) является песок, поэтому заводы силикатного кирпича размещают, как правило, вблизи месторождений песка, и песчаные карьеры являются частью предприятий. Состав и свойства песка определяют во многом характер и особенности технологии силикатного кирпича.

Песок - это рыхлое скопление зёрен различного минерального состава размером 0,1 - 5 мм. По происхождению пески разделяют на природные и искусственные. Последние, в свою очередь, разделяют на отходы при дроблении горных пород (хвосты от обогащения руд, высевки щебеночных карьеров и т. п.), дробленые отходы от сжигания топлива (песок из топливных шлаков), дробленые отходы металлургии (пески из доменных и ватержакетных шлаков).

Форма и характер поверхности зерен песка имеют большое значение для формуемости силикатной смеси и прочности сырца, а также влияют на скорость реакции с известью, начинающейся во время автоклавной обработки на поверхности песчинок.

При грубой шихтовке песков в карьере проверяют, в какой пропорции загружают вагонетки или автосамосвалы песками различной крупности в каждом забое. При наличии нескольких приемных бункеров для разных фракций песка необходимо проверять заданную пропорцию песков в шихте по количеству питателей одинаковой производительности, одновременно выгружающих пески различной крупности.

Песок, поступающий из забоя до его употребления в производство, должен быть отсеян от посторонних примесей - камней, комочков глины, веток, металлических предметов и т. п. Эти примеси в процессе производства вызывают брак кирпича и даже поломки машин, поэтому над песочными бункерами устанавливают барабанные грохоты.

Известь

Известь является второй составной частью сырьевой смеси, необходимой для изготовления силикатного кирпича.

Сырьём для производства извести являются карбонатные породы, содержащие не менее 95 % углекислого кальция CaCO3. К ним относятся известняк плотный, известняковый туф , известняк-ракушечник, мел , мрамор . Все эти материалы представляют собой осадочную горную породу, образовавшуюся главным образом в результате отложения на дне морских бассейнов продуктов жизнедеятельности животных организмов.

Известняк состоит из известкового шпата-кальцита и некоторого количества различных примесей: углекислого магния, солей железа, глины и др. От этих примесей зависит окраска известняка. Обычно он бывает белым или разных оттенков серого и желтого цвета. Если содержание глины в известняках более 20 %, то они носят название мергелей. Известняки с большим содержанием углекислого магния называются доломитами.

Мергель является известково-глинистой породой, которая содержит от 30 до 65 % глинистого вещества. Следовательно, наличие в нем углекислого кальция составляет всего 35 - 70 %. Понятно, что мергели совершенно не пригодны для изготовления из них извести и поэтому не применяются для этой цели.

Доломиты , так же как известняки, относятся к карбонатным горным породам, состоящим из минерала доломита (СаСО3*МgСО3). Так как содержание в них углекислого кальция менее 55 %, то для обжига на известь они также непригодны. При обжиге известняка на известь употребляют только чистые известняки, не содержащие большого количества вредных примесей в виде глины, окиси магния и др.

По размерам кусков известняки для обжига на известь делятся на крупные, средние и мелкие. Содержание мелочи в известняке определяют, просеивая породу через грохоты.

Основным вяжущим материалом для производства силикатных изделий является строительная воздушная известь. По химическому составу известь состоит из окиси кальция (СаО) с примесью некоторого количества окиси магния (МgО).

Различают два вида извести: негашеную и гашеную; на заводах силикатного кирпича применяется негашеная известь. При обжиге известняк под влиянием высокой температуры разлагается на углекислый газ и окись кальция и теряет 44 % своего первоначального веса. После обжига известняка получается известь комовая (кипелка), имеющая серовато-белый, иногда желтоватый цвет.

При взаимодействии комовой извести с водой происходят реакции гидратации СаО+ Н2О = Са(ОН)2; МgО+Н2О=Мg(ОН)2 или, по другому - гашение извести. Реакции гидратации окиси кальция и магния идут с выделением тепла. Комовая известь (кипелка) в процессе гидратации увеличивается в объеме и образует рыхлую, белого цвета, легкую порошкообразную массу гидрата окиси кальция Са(ОН)2. Для полного гашения извести необходимо добавлять к ней воды не менее 69 %, то есть на каждый килограмм негашеной извести около 700 г воды. В результате получается совершенна сухая гашеная известь (пушонка). Её так же называют воздушной известью. Если гасить известь с избытком воды, получается известковое тесто.

Известь нужно хранить только в крытых складских помещениях, предохраняющих её от воздействия влаги. Не рекомендуется длительное время хранить известь на воздухе, так как в нем всегда содержится небольшое количество влаги, которая гасит известь. Содержание в воздухе углекислого газа приводит к карбонизации извести, то есть соединению с углекислым газом и тем самым частичному снижению её активности.

Силикатная масса

Известково-песчаную смесь готовят двумя способами: барабанным и силосным.

Силосный способ приготовления массы имеет значительные экономические преимущества перед барабанным, так как при силосовании массы на гашение извести не расходуется пар. Кроме того, технология силосного способа производства значительно проще технологии барабанного способа. Подготовленные известь и песок непрерывно подаются питателями в заданном соотношении в одновальную мешалку непрерывного действия и увлажняются водой. Перемешанная и увлажненная масса поступает в силосы, где выдерживается от 4 до 10 часов, в течение которых известь гасится.

Силос представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали или железобетона; высота силоса 8 - 10 м, диаметр 3,5 - 4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму. Силос разгружается при помощи тарельчатого питателя на ленточный транспортёр. При этом происходит большое выделение пыли.

При вылёживании в силосах масса часто образует своды; причина этого - относительно высокая степень влажности массы, а также уплотнение и частичное твердение её при вылёживании. Наиболее часто своды образуются в нижних слоях массы, у основания силоса. Для лучшей разгрузки силоса необходимо сохранять возможно меньшую влажность массы. Силосы разгружаются удовлетворительно лишь при влажности массы в 2 - 3 %. Силосная масса при выгрузке более пылит, чем масса, полученная по барабанному способу; отсюда более тяжелые условия для работы обслуживающего персонала.

Работа силоса протекает следующим образом: внутри силос разделен перегородками на три секции. Масса засыпается в одну из секций в течение 2,5 часов, столько же требуется и для разгрузки секции. К моменту заполнения силоса нижний слой успевает вылежаться в течение того же времени, то есть около 2,5 часов. Затем секция выстаивается 2,5 часа, и после этого её разгружают. Таким образом, нижний слой гасится около 5 часов.

Так как разгрузка силосов происходит только снизу, а промежуток между разгрузками составляет 2,5 часа, то и все последующие слои также выдерживаются в течение 5 часов в непрерывно действующих силосах.

Прессование кирпича-сырца

На качество кирпича и его прочность наиболее существенно влияет давление, которому подвергается силикатная масса во время прессования. В результате прессования происходит уплотнение силикатной массы.

Еще с давних времен жилища наших предков были построены из такого природного материала, как камень. Но эволюция не стояла на месте и на смену камню пришла обожженная глина, на сегодняшний день известна как кирпич. Впервые кирпич появился еще во втором-третьем тысячелетии до нашей эры в Древнем Египте.

Данный природный материал имел немаловажное значение для зодчества Древнего Рима и Междуречья, где из кирпичей выкладывали различные арки, а также другие сложные сооружения. Через некоторое время сырцовые кирпичи были заменены кирпичами, сделанными из керамики, потому как первые обладали весьма низкой водоустойчивостью. Кирпич, изготовленный из керамики, считается более добротным и долговечным. Его получают путем огненной обработки сырцового кирпича. Согласно данным, во времена правления вавилонского царя Навуходоносора, Вавилон являлся самым красивым городом во всем мире благодаря керамическому кирпичу. В описании семиэтажного собора, Геродот сделал пометку о том, что собор был покрыт кирпичом голубого оттенка. Оригинальной формой был наделен кирпич на Востоке. Он был в виде бутылок, сделанных из глины, а также он напоминал буханку хлеба. Одной из самых распространенных форм кирпича являлся квадрат, сторона которого равнялась 30-60 см, а толщина 3-9 см. Такие строительные материалы применялись не только в Древней Греции, но и в Византии, однако назывались они плинфа, что с греческого языка означает «кирпич».

На Руси кирпич появился только в Х веке. Это лучилось благодаря культуре Византии. Однако многочисленное его применение стало лишь в конце X столетия. Тайну изготовления кирпича завезли с собой византийские творцы в 988 году. Десятинный собор, находящийся в Киеве, был первым кирпичным сооружением на Руси. Первые кирпичные дома в Москве были построены в 1450 году, а первый завод по производству кирпичей в России – в 1475 году. До этого кирпич производили при храмах. Также его применяли при реконструкции Кремля, которая была в 1485-1495 годах. Примером тому послужило возведение кремлевских стен и монастырей, которое проводилось под управлением итальянских специалистов. Так, в 1500 году первый кирпичный Кремль был сооружен в Нижнем Новгороде, спустя еще 20 лет такой же возвели в Туле, а в 1424 году, в Москве был сооружен Новодевичий монастырь. На Руси архитекторы использовали такой широко используемый материал, как плинфа, размер которого был 40х40 см, а толщина достигала 2,5-4 см. В России плинфу применяли до XV столетия, после чего на смену ей пришел, так называемый, «аристотелев кирпич», похожий по параметрам с нынешним аналогом. На протяжении нескольких столетий форма и параметры кирпича беспрестанно видоизменялись, однако основным условием во все времена являлось удобство работы строителя с таким материалом. Например, в соответствии с российским ГОСТом вес кирпича не должен превышать 4,3 кг. Установленные в 1927 году стандарты нынешнего кирпича остаются неизменными и по сей день: 250х120х65 мм. Проверка качества данного строительного материала при правлении Петра I была очень и очень строгой.

Производство кирпича оставалось весьма примитивным и трудоемким до XIX столетия. Формование строительного материала делалось вручную, сушили его только в летний период, а огненная обработка осуществлялась в устанавливаемых на полу печах-времянках. В середине XIX века началось активное развитие кирпичной промышленности, в результате которой появились заводы по производству кирпича.

Кирпич в настоящее время остаётся самым популярным строительным материалом для различных построек. Благодаря многообразию форм и цветовой гамме, конструкции, сделанные из кирпича, всегда обладают непревзойденным обликом. Прочность, долговечность и удобство в работе с ним еще очень долгое время будут держать кирпич в лидерах среди других строительных материалов.

Слово «кирпич» заимствовано из тюркских языков. До кирпича на Руси использовалась «плинфа» - тонкая и широкая глиняная пластина размером около 40 х 40 см, толщиной от 2,5 до 4 см. Такую плинфу, например, применяли при строительстве Софийского собора в Киеве. Форма и размеры плинфы объясняются простотой формования, сушки и обжига "тонких" кирпичей. Изготавливалась она в специальных деревянных формах, сушилась 10-14 дней, а затем её обжигали в печи. Для кладки из плинфы характерны относительно толстые швы раствора и использование прослоек из природного камня после нескольких рядов плинфы. На многих плинфах ставили клейма, которые считаются клеймами изготовителя.

Плинфа в России использовалась вплоть до XV века. На смену ей пришел "Аристотелев кирпич", близкий по размерам к современному. Первой кирпичной постройкой в древней Руси была Десятинная церковь в Киеве, в Москве первые кирпичные дома были сооружены в 1450 году. А в 1475 г. был построен первый в России кирпичный завод. До этого производство кирпича было в основном развито при монастырях. В 1485-1495 гг. кирпич использовался при перестройке Московского Кремля. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна III стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера.

И кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырём, в Калитникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русскаго кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножем невозможно расколупить."

В 1500 г. из кирпича был построен Кремль в Нижнем Новгороде, в 1520 г. - Кремль в Туле, а в 1524 г. - Новодевичий монастырь в Московской области.

Кирпич, как строительный материал, имеет свою историю, в ходе которой изменялся процесс его изготовления и, соответственно, менялись морфология (размеры, экстерьер) а также структура формовочной массы. Зная об этих изменениях можно построить хронологическую шкалу, которая позволит точнее датировать культурные слои и кладки, в которых обнаруживаются кирпичи. Главным признаком, позволяющим определить время изготовления кирпича, являются его размеры. Стандарт «государева кирпича», введенный Борисом Годуновым (7х3х2 вершка, то есть 31,2х13,4х8,9 см) должен был использоваться при изготовлении кирпичей для первого в Западной Сибири каменного здания – жилой палаты митрополита Корнилия в г. Тобольске, построенной в 1574 г.
В начале XVIII века Пётр I установил размеры, которые затем долго считались эталонными – 28х14х7 см. Кроме того, он обязал всех производителей кирпича клеймить свою продукцию, так как только этот способ позволял выявлять недобросовестных производителей. Тогда качество кирпича оценивалось очень строго. Привезенную на стройку партию кирпича просто сваливали с телеги: если при этом разбивалось более трех штук, то вся партия браковалась.

Первым кирпичным домом в Петербурге стали палаты адмиралтейского советника Кикина, построенные в 1707 году. В 1710 году на петербуржской стороне на Троицкой площади был построен дом канцлера Г. П. Головнина. В 1711 году сооружен дворец царевны Натальи Алексеевны – сестры Петра I. Летний и зимний дворцы Петра I были построены 1712 году. Первым крупным кирпичным домом Петербурга стал Меньшиковский дворец (1710-1727 гг.). Несмотря на неоднократные перестройки, дворец сохранил свой первоначальный облик. В настоящее время - это музей, филиал Государственного Эрмитажа.

С 1714 по 1741 г. в Российской империи действовал запрет на каменное строительство (а соответственно и изготовление строительного кирпича) во всех городах, кроме Санкт-Петербурга. Император издал специальный указ о строительстве новых заводов близ столицы, приказав их владельцам увеличить объёмы производства.

…дабы всякий на своем заводе сделал кирпичу в год по последней мере миллион, а что больше, то лучше.

Для работы на кирпичных заводах города стали собирать мастеров со всей России. Запрет на каменное строительство был введён специально для того, чтобы каменщики и прочий мастеровой люд, оставшись без работы, сами потянулись на строительство Петербурга. Каждый въезжающий в город был обязан в качестве платы за проезд отдать кирпич, привезённый с собой. По одной из версий, Кирпичный переулок в Санкт-Петербурге назван так именно потому, что на том месте, где он расположен, принимался и складировался «кирпичный налог» за въезд в город.
В середине XVIII в. в стране производилось два вида кирпича: «городовой» пяти сортов (размером 27х13х6,7 см), шедший на строительство зданий, и «трубяной» (хотя до начала каменного строительства здесь производился малоформатный печной кирпич 22х9х4,5 см или 22х11х7 см), использовавшийся для кладки труб и печей. Применение последнего для строительства зданий не разрешалось.

В 1811 г. Инженерный департамент Военного министерства составил «Урочный реестр по части гражданской архитектуры», в котором указывалось, что кирпич должен иметь размеры 26,6х13,3х6,7 см. Этим параметрам должен был соответствовать свежеотформованный материал, который во время сушки и обжига менял свои размеры. В результате параметры обожженного кирпича даже на одном кирпичном заводе получались немного разными. Разница могла достигать 1-2 см. Таким образом, все предпринимавшиеся попытки стандартизации кирпича не могли обеспечить постоянства размеров обожжённого товара. С учетом этих соображений во втором издании «Урочных положений», которые вышли в свет в 1839 г, габариты кирпича устанавливались уже по размерам сухого сырца. В 1847 г. были опубликованы «Правила для единообразной прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться как в Санкт-Петербурге, так и в других местах России, на казённых и частных заводах». Этими правилами устанавливался размер готового (т.е. обожжённого) кирпича 26,7х13,3х6,7 см. В 1927 г. в СССР был принят новый стандарт изготовления кирпича: 25х12х6,5 см, а также, 25х12х8,8 см (т.н. полуторный).

Форма и размеры кирпича изменялись на протяжении веков, но всегда оставались такими, чтобы каменщику было удобно работать с ним, т. е. чтобы кирпич был соизмерим с размером и силой руки каменщика. Так, например, российский ГОСТ требует, чтобы вес кирпича не превышал 4,3 кг. Каждая грань кирпича имеет свое название: самая большая, на которую обычно кладут кирпич, называется "постель", длинная боковая - "ложок", а малая - "тычок". Кирпич остается наиболее популярным материалом для сооружения различных конструкций: от простых заборов до роскошных вилл и многоэтажных зданий. Разнообразие цветов и форм придает строениям неповторимый облик. Кирпич удобен в работе, прочен и долговечен. Сейчас в мире выпускается кирпич более 15 000 сочетаний форм, размеров, цветов и фактур поверхности. В настоящее время выпускается полнотелый, пустотелый кирпич, поризованные керамические камни, обладающие повышенными теплозащитными свойствами.