В этой статье мы разберем из чего делается лего кирпич, а также изучим оборудование на котором делают исследования сырья для гиперпрессованных изделий.
Кирпич с соединением шип-паз (напоминающий лего кирпич) представляет собой отличный строительный материал используемый в основном для облицовки строений и с целью строительства домов по технологии “дом-термос”. Основным материалом в составе смеси для изготовления лего кирпича являются отсевы дробления каменных пород, которые образовываются в больших количествах при разработке карьеров.
Технология полусухого прессования, являющаяся основой производства лего кирпича, экологически абсолютно безопасная, а современное оборудование входящее в состав производственных линий экономично и эффективно. Сырье для лего кирпича очень многообразно, широко доступно и можно сказать что это почти неисчерпаемый ресурс.
Гранулометрический состав смеси напрямую влияет на гладкость поверхности гиперпрессованного лего кирпича. При использовании преимущественно мелкой фракции с наличием большого количества пылевидных частиц поверхность изделий получается очень гладкая. Добавление большого количества крупных частиц, при малом количестве пылевидных частиц обнажает поверхность крупных частиц и придает кирпичу грубый вид, который особенно ценен при дальнейшем искусственном состаривании изделий.
От свойств исходного сырья внешний вид изделия имеет определенную зависимость, но не на столько на сколько многие считают. Природный цвет сырья при добавлении вяжущего очень сильно гасится из-за способности цемента обволакивать своими мелкими частицами все остальные элементы смеси. В результате естественный цвет лего кирпича без добавления пигментов скорее сероватый.
Несомненно светлые частицы сырья при добавлении белого цемента являются лучшим фоном для пигментов. Прямой аналогией является белый лист бумаги, на котором лучше видны любые другие цвета.
Вторым важным свойством исходного сырья является его пластичность. Мягкие осадочные породы под большим давлением ведут себя как пластилин и могут даже частично «перетекать» в горизонтальном направлении, что вообще не характерно для формовочных смесей из других материалов. Поэтому использование осадочных горных пород предпочтительнее. Кроме этого некоторые виды сырья дают хороший глянец при дальнейшей поверхностной обработки используя станок для шлифовки и полировки кирпича, среди них: доломит, мрамор, травертин.
Где взять сырье для лего кирпича
Основной частью (85–92%) состава смеси для гиперпрессованного лего кирпича выступают отсевы (отходы) камнедробления, имеющиеся в основном на близлежащих карьерах. Дополнительно в качестве сырья можно использовать отходы промышленного производства. Ниже приведен неполный перечень материалов используемых для изготовлениая для лего кирпича:
- карбонатные породы;
- вулканические породы;
- котельные, мартеновские шлаки;
- зола уноса электростанций;
- отходы переработки с горно-обогатительных, металлургических предприятий;
- бой керамического кирпича.
Состав смеси для производства лего кирпича
Для изготовления лего кирпича состав смеси в первую очередь зависит от доступности наполнителя на местном уровне и может корректироваться в довольно широких границах. Такими наполнителями могут служить песок, глина, известь, отсев щебня и отходы от камнедробления которые составляют около 85% от общего объема готового изделия. Подбирая рецептуру для изготовления лего кирпича следует принимать во внимание климатический пояс и сферу применения. Например присутствие глины в тех или иных пропорциях в составе лего кирпича, достаточно сильно снижает морозоустойчивость строительного материала.
Помимо основного заполнителя, для производства облицовочного лего кирпича М150 и выше используется портландцемент М400 и М500 D0, реже применяется белый цемент М600. Связующее должно быть высокого качества, не рекомендуется брать старый цемент.
Внешний вид прессованного лего кирпича зависит также от добавления в смесь декоративных добавок. При производстве кирпича, для получения некоторых фактур, используются небольшое количество камней стекла ракушек или других включений, которые при их помещение рядом с поверхностью, а также при раскалывании придают лего кирпичу неповторимый внешний вид.
Пигмент для лего кирпича
Цветной кирпич получают путём введения в смесь 3–10% пигментов: охры, сурика, окиси хрома или ультрамарина. Замечено, что использование красящих пигментов несколько снижает марку лего кирпича, требуя некоторого увеличения доли цемента. Исключение составляет инертный к гидроокиси кальция оксид хрома
В нашей стране наиболее популярен натуральный цвет лего кирпича. Но тенденция в строительстве частных домов направлена на использование комбинированных цветов. Из-за этого спрос на цветной лего кирпич растет ежегодно. Смесь для изготовления лего кирпича окрашивается уже на этапе смешивания всех компонентов. Качественные пигменты проверенных производителей придают изделию стойкие, яркие цвета. При их неравномерном распределении по массе кирпича создается естественный окрас схожий с расцветкой натурального камня.
При отказе от красителей, состав смеси для производства лего кирпича можно окрашивать природными материалами, которые входят в состав изделия. К примеру, песок придает бежевые оттенки, доломит и известняк - светлые тона, глина - красный оттенок. Цвета, при использовании натуральных красителей получаются более бледные в сравнении с пигментами. Разнообразие цветовой палитры лего кирпича можно оценить на фото.
Исследования состава смеси лего кирпича
Непосредственному запуск производства предшествует этап разработки состава рабочей смеси с целью определить точные пропорции лего кирпича. Так как вариантов комбинаций используемых материалов для лего кирпича может быть 5, 10, 20 и более необходимо ответственно подходить к их утверждению.
Для лучшего понимания того, как происходят исследования каменных пород и других компонентов и как создаются “правильные” рецепты смеси лего кирпича, мы приведем обзор процесса и оборудования которое применяется в лабораториях.
Лабораторное оборудование для изучения состава смеси
Перемешивание сырьевых смесей, применяемых при изготовлении гиперпрессованного лего кирпича производится на лабораторном вибрационном смесителе. Материалы подаются в смесительную камеру через загрузочный люк. Исследуемый состав приготавливается в смесителе по принципу виброперемешивания, при котором вращению лопастей, закрепленных на горизонтально расположенном валу сопутствует параллельная вибрация приготавливаемой смеси за счет вибрации резинового днища смесительной камеры.
Измельчение цементного клинкера входящего в состав смеси для изготовления лего кирпича производится в лабораторной двухкамерной шаровой мельнице, с объемом загрузки каждой камеры в 5 кг сырьевого материала. Для соблюдения чистоты исследования пробы цементного клинкера массой 5 кг перемалываются всегда в одной и той же камере мельницы, с использованием одного и того же набора стальных мелющих шаров, подобранных в соответствии с рекомендациями, содержащимися в специализированной технической литературе и представленного в таблице 1.
Табл. 1. Набор стальных мелющих шаров, применяемый для помола цементного клинкера
Перед применением в составах лего кирпича, полученный в результате помола цемент, просеивается через сито № 0,2. Для сушки исходных материалов и получаемых образцов материала используется лабораторный сушильный шкаф, оборудованный терморегулятором и вентиляционной установкой.
Гранулометрический состав природного кварцевого песка и отсевов дробления карбонатных пород, применяемых при изготовлении смесей для кирпича, определяется при помощи стандартного набора сит с размером отверстий от 70 до 5 мм и от 5 до 0,05 мм.
Удельная поверхность цемента определяется с помощью прибора Т-3, который также может применяться для измерения удельной поверхности ряда других порошкообразных материалов (гипса, угольной пыли).
Для изготовления и испытания образцов кирпича на основе отсевов дробления карбонатных пород используется оборудование, предназначенное для испытания бетонов в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
Рентгенографический количественный фазовый анализ сырья для лего кирпича производится на дифрактометре D8 Advance фирмы Bruker. С целью определения количественного химического состава отсевов дробления карбонатных пород применяется многоканальный спектрометр СРМ 25М.
Тепловлажностная обработка образцов гиперпрессованного кирпича осуществляется в лабораторной пропарочной камере, оснащенной терморегулятором.
Испытания лего кирпича из различных составов смеси, изготовленного по технологии гиперпрессования, на прочность при сжатии проводятся на гидравлическом прессе П-125. Аналогичные испытания искусственного каменного материала, изготавливаемого методом прессования, осуществляются на гидравлическом прессе ИПэ-100.
Испытания, направленные на определение предела прочности при изгибе искусственного каменного материала, изготовленного методом прессования, осуществляются на образцах-балках сечением 20×20 мм длиной 60 мм по схеме представленной на рисунке 1.
Определение коэффициента теплопроводности лего кирпича, осуществляется при помощи прибора ИТС-1.
Рис. 1. Схема испытания гиперпрессованного кирпича на изгиб
Влияние введения укрупняющих добавок в смесь для кирпича типа лего
Роль укрупняющих добавок, вводимых в смесь кирпича типа лего, заключается в том, что вяжущее затрачивается только на покрытие их поверхности (которая очень мала по отношению к объему крупных зерен). Одновременно при одинаковом расходе вяжущего увеличивается его удельное содержание по отношению к рядовому фракции, количество которой уменьшают на количество укрупняющей добавки, что равнозначно по уплотняющему действию увеличению количества дисперсной муки в обычной смеси без укрупняющего заполнителя. Размер зерен укрупняющих добавок должен быть в пределах 3-5 мм.
В качестве укрупняющих добавок можно применять высевки при дроблении и сортировке гранита, известняка и других горных пород, являющиеся отходами дробильно-сортировочных фабрик, а также специально раздробленные для этой цели часто встречающиеся в песчаных карьерах булыжник, кремень и подобные каменные включения.
