В этой статье мы разберем, что входит в состав «лего-кирпича», а также изучим оборудование, на котором проводят исследования смеси для гиперпрессованных изделий.
Кирпич с соединением шип-паз представляет собой отличный строительный материал используемый в основном для облицовки зданий и с целью строительства современных энергоэффективных домов. Основным материалом в составе смеси для изготовления пазогребневого кирпича являются отсевы дробления каменных пород, которые образовываются в больших количествах при разработке карьеров.
Технология полусухого прессования, являющаяся основой производства строительных материалов, экологически абсолютно безопасная, а современное оборудование для «лего-кирпича» входящее в состав производственных линий экономично и эффективно. Используемый материал для запуска производства разнообразен и широко доступен, можно сказать что это почти неисчерпаемый ресурс.
Гранулометрический состав смеси напрямую влияет на гладкость поверхности гиперпрессованного «кирпича-лего». 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 материала внешний вид изделия имеет определенную зависимость, но не на столько на сколько многие считают. Природный цвет инертных, при добавлении вяжущего, очень сильно гасится из-за способности цемента обволакивать своими мелкими частицами все остальные элементы смеси. В результате естественный цвет кирпича без добавления пигментов скорее сероватый.
Несомненно светлые частицы базового материала 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 материала 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 материалов входящих в состав дают хороший глянец при дальнейшей поверхностной полировке, среди них: доломит, мрамор, травертин.
Компоненты состава: от наполнителя до декоративных добавок
Состав смеси для изготовления «лего-кирпича» в первую очередь зависит от доступности наполнителя на местном уровне и может корректироваться в довольно широких границах. Такими наполнителями могут служить отсев щебня, отходы камнедробления и прочее, которые составляют около 85% от общего объема готового изделия. Подбирая рецептуру для изготовления прессованного кирпича следует принимать во внимание климатический пояс и сферу применения. Например присутствие глины в тех или иных пропорциях в составе «кирпича-лего», достаточно сильно снижает его морозоустойчивость.
Помимо основного заполнителя, для производства облицовочного 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 кирпича «формы лего» зависит также от добавления в смесь декоративных добавок. 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 неповторимый внешний вид.
Окрашивание «лего-кирпича» в массе
Цветной кирпич получают путём введения в смесь 3–10% пигментов: охры, сурика, окиси хрома или ультрамарина. Замечено, что использование красящих пигментов несколько снижает марку 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 кирпич растет ежегодно. Смесь 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, смесь 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 можно оценить на фото.
Исследования состава смеси для «лего-кирпича»
Непосредственному запуск производства предшествует этап разработки состава рабочей смеси с целью определить точные пропорции «лего-кирпича». Так как вариантов комбинаций используемых материалов 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, 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 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, 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 основного наполнителя для «лего-кирпича» производится на дифрактометре Д8 Адванс (D8 Advance). 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» 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, осуществляется при помощи прибора ИТС-1.
Рис. 1. Схема испытания гиперпрессованного кирпича на изгиб
Влияние введения укрупняющих добавок в состав смеси
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.
