Сырье и его подготовка
Одним из самых распространенных и самых древних строительных материалов является кирпич.
Широкому применению кирпича способствовало повсеместное распространение основного сырья — глины и его высокие потребительские свойства, то есть: высокая механическая прочность, долговечность, стойкость к воздействию воды, огня, атмосферы, а также солнечного излучения.
И в настоящее время, несмотря на бурное развитие строительной индустрии, достижения в науке и техническом прогрессе в строительстве, кирпич является преобладающим строительным материалом.
Используя кирпич тысячелетия, человек изготовлял его по мере необходимости, в количестве, потребном на данный момент, во временных печах малой емкости. Впоследствии, с ростом потребителей, кирпич стал изготавливаться централизованно на заводах. Естественно, чем крупнее завод, тем легче его механизировать и автоматизировать. Но при этом кирпич с этих заводов поставляется оптовыми партиями и в основном крупным потребителям.
Мелкие партии кирпича стоят намного дороже, да и не всегда его можно купить, особенно для населения из сельской местности, которым не всегда нужен кирпич крупными партиями. К тому же накладные расходы и транспортные часто превышают стоимость самого кирпича.
Для строительства небольшого дома для одной семьи, для строительства дачи, сарая, погреба, гаража нужно не так много кирпича.
Это пособие поможет вам избавиться от монополии крупных кирпичных заводов и изготовить кирпич самим, своими руками: во дворе своего дома, на даче или просто в небольшом хозяйстве, в нужном вам количестве.
В этой технологии описаны способы, доступные любому человеку, желающему иметь кирпич и способному к физическому труду. Разумеется, недалеко должно быть сырье для изготовления кирпича, т. е. глина, а также сопутствующие по технологии материалы: песок, опилки (или другие наполнители), дрова, уголь или другое топливо, о которых будет подробно изложено в этом пособие.
Кроме того, всех, кого интересует технологии изготовления различных строительных материалов в домашних условиях, подробнее об этом вы можете узнать в разделе «В помощь строителю».
I . СЫРЬЕ И ЕГО ПОДГОТОВКА
Кирпич изготовляют из чистых глин либо из глин с добавлением непластичных материалов и выгорающих добавок (песок, шамот, опилки, торф, лузга, мелкорубленая солома и др.). В качестве добавок можно использовать непластичные глины, например, ил.
Чем больше пластичность, тем легче изготовить кирпич. Наиболее простой способ достижения пластичности глины — это вылеживание ее в увлажненном состоянии. Хорошим способом повышения пластичности глины является ее вымораживание в зимний период.
Для приготовления глины на кирпич заготовленное и измельченное сырье кладут в емкость (типа корыта) и замачивают водой, прибавляя ее постепенно в 2—3 приема, при периодичном перемешивании, пока глина полностью не размокнет.
Не допускать в производство глину с включениями гальки и мелких камешков, очищенную от растительного слоя почвы, а также не допускать в производство глины с белыми включениями (карбонаты) в виде крупных частиц, размером более 1 мм.
После замачивания глину оставляют для вылеживания не менее 3-х суток, можно и более продолжительное время, закрыв корыто влажной тканью или полиэтиленовой пленкой.
После вылеживания глина проверяется на качество и пригодность к формованию, сушке и обжигу. При нормальной рабочей консистенции глиняное тесто проявляет пластические и формовочные свойства, сохраняет без деформации приданную форму и не прилипает к рукам и металлу. В качестве примера приблизительного определения качества глины можно привести следующее: скатывается глина толщиной в палец и накручивается на бутылку. При этом она не должна разрываться и иметь трещин, а также не размазываться по бутылке. По разрушениям или насечкам на образцах определяется потребность в добавках. Эти добавки служат как бы упрочняющей «арматурой». Так, в жирные глины можно добавлять до 30% добавок.
Для производства кирпича лучше брать нежирные глины. В качестве доступных добавок можно использовать; речной песок, опилки, лузгу от зерновых культур, торфяную крошку и т.д. Песок используется в основном для снижения жирности глины. Количество добавленного песка не должно превышать 3 или 5%. Другие наполнители, для связки кирпича, — не более 20%. При этом крупность частиц добавок не более 3—5 мм. Количество добавок определяется в основном путем пробных замесов и сушки образцов сырца. Определение качества сырца описано ниже.
Формовка
Формование кирпича производится вручную укладкой глины в деревянные или металлические формы и последующим трамбованием.
Формы могут быть разборными и неразборными. Внутренняя поверхность формы должна иметь гладкую поверхность. Эскиз примерной формы показан на рис. 1-а, 1-б. Перед формованием форму необходимо смазать маслом, или побелкой (вода с мелом), или просто смочить водой для предотвращения налипания глины на формы.
Рис. 1-а. Форма металлическая на 1 кирпич
Рис. 1-б. Форма деревянная на 3 кирпича
Надо также помнить, что изделия из глин при сушке и обжиге уменьшаются в размерах. Это явление носит название воздушной усадки — при сушке и огневой усадке — при обжиге. Так, для формования обыкновенного кирпича (250х120×65 мм) необходима форма 260x130x75 мм.
Можно делать формы сразу для нескольких кирпичей в виде пластины и затем пластину разрезать на кирпичи нужного размера натянутой струной или металлической лентой, смоченной водой. Форма может быть с дном и без дна.
Формы устанавливаются на чистую ровную поверхность. В низ формы насыпаются опилки или небольшое количество песка.
Подготовленную глину лопатой укладывают в формы, затем утрамбовывают. По мере усадки в формы добавляется глиняная масса до заполнения краев формы. Излишки глины с формы срезают ровной деревянной или металлической рейкой. Далее производится заглаживание срезанной поверхности и снятие форм. Если отформована пластина, то она разрезается на кирпичи. После чего дать кирпичу-сырцу «подвялиться» и направить на сушку. Подвяливание длится один час или 2 часа и определяется отсутствием вмятин от пальцев при его поднятии. Брак от формовки пускать повторно в производство.
Использование горячей воды при приготовлении глины ускоряет подвяливание сырца.
Процесс формования сырца можно механизировать с помощью простейшего шнекового пресса с ручным приводом или приводом от любой силовой установки (электромотора, двигателя внутреннего сгорания, ветрового или водяного двигателя). Такой пресс можно изготовить в любой механической мастерской.
Сушка
При сушке необходимо добиваться того, чтобы испарение влаги проходило равномерно как из внутренней части кирпича, так и с его поверхности. Это достигается путем медленной сушки. Неравномерная сушка является причиной коробления и растрескивания изделий.
Правильность сушки достигается в основном опытным путем. Продолжительность сушки можно сократить путем уменьшения первоначальной влажности кирпича-сырца, а также более тщательной обработкой массы, увлажнением ее горячей водой.
Сушка кирпича-сырца обычно протекает в сушильных сараях. При небольших объемах, если позволяет погода, сырец сушат на открытых площадках.
Срок естественной сушки кирпича-сырца колеблется, в зависимости от климатических условий, от 5 до 20 суток.
Сформованный кирпич-сырец укладывается в пакеты в 6—8 рядов по высоте, с пересыпкой каждого ряда песком или опилками. Этот кирпич выдерживается в сарае до набора кирпичом-сырцом достаточной прочности. По мере подсыхания пакеты наращивают свежеотформованным сырцом с аналогичной пересыпкой. Нижний ряд кирпича-сырца часто ставят на тычок.
Если учесть, что верхние ряды сохнут несколько быстрее, то весь пакет высохнет примерно одновременно.
Эта операция позволит значительно увеличить емкость сушильных площадей, при приблизительно том же времени сушки.
Если кирпич выдерживается в сарае, то в течение 3-х дней сушка производится в закрытом помещении, а далее в проветриваемом.
При выборе площадки для сушки необходимо исходить из того, чтобы почва не была влажной. Лучше для этих целей на почву уложить деревянный щит или, в крайнем случае, засыпать участок сухим песком и сделать водоотводную траншейку.
Если сушка производится вне помещений, то необходимо над сушильной площадкой сделать навес от дождя. Наружная температура при сушке должна быть не менее 10°С.
После сушки кирпич-сырец направляется на обжиг для получения кирпича.
Обжиг
Обжиг кирпича производится в самодельных печах, устройство которых не представляет собой сложности. Формы печей, их устройство, укладка кирпича-сырца на обжиг описаны ниже.
Качество кирпича при обжиге зависит от: времени подъема температуры, конечной температуры обжига, длительности выдержки достигнутой температуры, характера газовой среды и скорости охлаждения. При температуре до 150°С происходит досушка кирпича-сырца. При этом образуется значительное количество водяного пара, который при быстром подъеме температуры выделяется столь быстро, что может разорвать изделие. Поэтому резко повышать температуру не рекомендуется.
При устройстве печи необходимо предусмотреть противопожарные меры. От деревянных строений они должны находиться не ближе 100 м. Уровень грунтовых вод на участке строительства должен быть ниже 2,5 м (в целях уменьшения потерь тепла).
Печи могут быть круглыми и прямоугольными. Формы печей показаны на рис. 2 и 3.
Рис. 2. Вариант круглой печи. Размеры произвольные
Рис. 3. Вариант устройства прямоугольной печи с несколькими топками. Размеры печи произвольные
Устройство печи производится следующим образом: вначале укладывают фундамент шириной 60 см и глубиной 50 см, затем выкладываются стены толщиной 50 см, уменьшающиеся после 2/3 высоты печи до 25 см. Внутренняя часть стены до 2/3 высоты печи должна быть вертикальной, далее стена может сужаться, образуя дымоход. Стены могут выкладываться как из обожженного кирпича, так и из сырца на тощем глиняном растворе, чтобы можно было легче разбирать стены после того, как печи больше не понадобятся.
При кладке стен необходимо предусмотреть проем для загрузки кирпича-сырца, в котором после загрузки делается топка. Топка может делаться как перед печью, так и внутри ее.
Если ширина или диаметр печи более двух метров, то можно делать несколько топок, в зависимости от размеров печи.
Пол печи, так называемый ПОД, засыпают сухой глиняной крошкой или мелким щебнем, толщиной слоя 10 см.
Загрузку печи, то есть садку кирпича, производят, как показано на рис. 4. Загрузку печи кирпичом-сырцом начинают столбиками с зазором между кирпичами, образуя при кладке топочные каналы. Каждый канал перекрывается кирпичом-сырцом, оставляя зазор.
Плотность садки на 1 куб.м печи (внутренней ее части) 220 или 240 шт. обыкновенного кирпича размером 250x120x65 мм. Кверху плотность садки увеличивается до 300 шт. на 1 куб.м.
Плотность садки 220 – 240 штук кирпича на 1 куб.м. печи (внутренней ее части).
Кверху плотность увеличивается до 300 шт.
Рис. 4. Вариант укладки «ножек» при высоких печах
Рис. 5. Вариант укладки сырца на обжиг
Садку вести, строго придерживаясь схемы. После 1,5 м, или 2/3 высоты печи, садку сырца ведут одновременно с кладкой стен печи. При этом кладку ведут на сужение с наклоном около 30°С. Чем выше печь, тем эффективнее ее работа, так как тепло уходящих газов в верхней части используется для сушки кирпича-сырца. Для лучшей тяги на печь можно поставить трубу. Печь тщательно замазывается толстым слоем глины. Проем заделывается под топку. Топка должна иметь хорошо подогнанную дверку или крышку. Для обжига используются дрова, но более эффективно применение угля. Возможно установление горелок-форсунок, работающих на солярке или мазуте. В целях лучшего сгорания твердого топлива желательно устанавливать колосники на высоте 20 см, которые необходимо укрепить.
Расход топлива на 1 тыс. шт. обожженного кирпича составляет 1,8—2,6 куб.м или 100—140 кг угля. Обжиг проходит несколько стадий. Вначале осуществляется розжиг печи и поддержание температуры до 150—200°С для сушки кирпича-сырца в течение 2-х суток. Топливо при этом — низкосортные дрова. Затем увеличивают подачу топлива, постепенно поднимая температуру до 850—1000°С, время обжига 3—4 суток. Температуру можно наблюдать визуально. 850—1000°С — светло-желто-оранжевый цвет.
После полного обжига наступает стадия охлаждения. Вновь промазывают появившиеся трещины глиной. Топку закладывают кирпичом, замазывают глиной, исключая подсос воздуха. Время такого охлаждения не менее двух суток.
После полного охлаждения печь вскрывают, выбирают, сортируют кирпич. Хорошо обожженный кирпич при ударе молоточком должен звенеть. Необожженный кирпич или недожженный вновь закладывают на обжиг или используют на фундамент или внутренние стены в сухих помещениях.
При обжиге кирпича и остывания печи необходимо соблюдать следующие правила безопасности:
— обжиг и остывание кирпича должны быть под постоянным наблюдением и контролем;
— не допускать преждевременное вскрытие печи;
— не допускать осмотр готовности обжига и остывания кирпича, влезая на печь;
— не допускать попадания большой массы воды в горячую печь во избежание ожога паром;
— укладку сырца на сушку и обожженного кирпича, при высадке из печи, вести только с наклоном внутрь штабеля во избежание падения штабеля.
Первые 4 ряда – «ножки садки».
Укладка сырца на «ножки» ведется елочкой в разбежку.
Верхние ряды уплотняются
Причины возникновения дефектов кирпича при его изготовлении
и меры их устранения
Автор: А.В.Привалов