Обязательной промежуточной операцией технологического процесса производства керамических изделий по пластическому способу является сушка. Если сырец, имеющий высокую влажность, сразу после формования подвергнуть обжигу, то он растрескивается. При сушке сырца искусственным способом в качестве теплоносителя используют дымовые газы обжигательных печей, а также специальных топок. При изготовлении изделий тонкой керамики применяют горячий воздух, образуемый в калориферах. Искусственную сушку производят в камерных сушилах периодического действия или туннельных сушилах непрерывного действия.
Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанных с тепло– и массообменом между материалом и окружающей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее. Одновременно с удалением влаги частицы материала сближаются, и происходит усадка. Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась. Для получения высококачественных керамических изделий процессы сушки и обжига должны строго соблюдаться установленные режимы. При нагревании изделия в интервале температур О—150 °C из него удаляется гигроскопическая влага. При температуре 70 °C давление водяных паров внутри изделия может достигнуть значительной величины, поэтому для предупреждения трещин температуру следует поднимать медленно (50–80 °C/ч), чтобы скорость порообразования внутри материала не опережала фильтрации паров через ее толщу.
Обжиг является завершающей стадией технологического процесса. В печь сырец поступает с влажностью 8—12 %, и в начальный период происходит его досушивание. В интервале температур 550–800 °C идет дегидратация глинистых минералов и удаление химически связанной воды. При этом разрушается кристаллическая решетка минерала и глина теряет пластичность, в это время происходит усадка изделий.
При температуре 200–800 °C выделяется летучая часть органических примесей глины и выгорающих добавок, введенных в состав шихты при формовании изделий, и, кроме того, окисляются органические примеси в пределах температуры их воспламенения. Этот период характерен весьма высокой скоростью подъема температур – 300–350 °C/ч, а для эффективных изделий – 400–450 °C/ч, что способствует быстрому выгоранию топлива, запрессованного в сырец. Затем изделия выдерживают при этой температуре в окислительной атмосфере до полного выгорания остатков углерода. Дальнейший подъем температуры от 800 °C до максимальной связан с разрушением кристаллической решетки глинистых минералов и значительным структурным изменением черепка, поэтому скорость подъема температуры замедляют до 100–150 °C/ч, а для пустотелых изделий – до 200–220 °C/ч. По достижении максимальной температуры обжига изделие выдерживают для выравнивания температуры по всей его толще, после чего температуру снижают на 100–150 °C, в результате изделие претерпевает усадку и пластические деформации.
Затем интенсивность охлаждения при температуре ниже 800 °C увеличивается до 250–300 °C/ч и более. Ограничением спада температуры могут служить лишь условия внешнего теплообмена. При таких условиях обжиг кирпича можно осуществить за 6–8 часов. Однако в обычных туннельных печах скоростные режимы обжига не могут быть реализованы из-за большой неравномерности температурного поля по сечению обжигательного канала. Изделия из легкоплавких глин обжигают при температуре 900—1100 °C. В результате обжига изделие приобретает камневидное состояние, высокие показатели водостойкости, прочности, морозостойкости и другие ценные строительные качества.
Стеновые каменные материалы классифицируются по виду изделий, назначению, виду применяемого сырья и способу изготовления, а также по плотности, теплопроводности и прочности при сжатии и изгибе.
По виду изделий стеновые каменные материалы делят на три группы:
1) кирпич керамический и силикатный, из трепелов и диатомитов, полнотелый и пустотелый массой до 4,4 кг;
2) камни керамические, силикатные, бетонные, пустотелые и полнотелые, из горных пород массой не более 16 кг;
3) мелкие блоки керамические, силикатные, бетонные, пустотелые и полнотелые из горных пород массой не более 40 кг.
По назначению различают стеновые каменные материалы рядовые – для кладки наружных и внутренних стен и лицевые – для облицовки стен зданий и сооружений.
По виду применяемого сырья и способу изготовления керамические стеновые материалы подразделяют на изделия, изготовляемые методом пластического или полусухого прессования из глины, трепела, диатомита и другого сырья, образующего при обжиге спекшийся черепок.
По теплотехническим свойствам и плотности кирпич и камни делят на три группы:
1) эффективные с высокими теплотехническими свойствами, позволяющими уменьшить толщину стен по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича; к этой группе относятся кирпич плотностью до 1400 кг/м 3и камни плотностью не более 1450 кг/м 3;
2) условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций; к этой группе относятся кирпич плотностью свьтттте 1400 кг/м 3и камни плотностью 1450–1600 кг/м 3;
3) обыкновенный кирпич плотностью свыше 1600 кг/м 3.
Кирпич керамический сплошной и пустотелый пластического и
полусухого прессования представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. По внешнему виду кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и углами и с ровными гранями. Кирпич изготовляют одинарный размером 250x120x65 мм и утолщенный – 250x120x88 мм. Модульный кирпич с технологическими пустотами выполняют размером 288x138x63 мм. Кирпич можно изготовлять сплошным или пустотелым, а камни – только пустотелыми.
Кирпич пустотелый с круглыми или прямоугольными пустотами , вертикально расположенный по отношению к постели, выпускают девяти видов с количеством пустот 2—60 и пустотностью 10–33 %. Кирпич с горизонтальным расположением пустот производят трех видов с четырьмя или шестью сквозными прямоугольными отверстиями в один или два ряда и пустотностью 41–42 %.
Камни керамические с вертикальным расположением пустот выпускают шести видов с 7—38 отверстиями и пустотностью 25–37 %. Камни керамические с горизонтальным расположением пустот изготовляют трех видов с количеством пустот 3, 7 и 11 и, соответственно, пустотностью 17, 56 и 53 %. Камни керамические выпускают четырех типоразмеров: камень 250x120x138 мм; камень модульный 288x138x138 мм; камень укрупненный 250x250x138 мм; камни с горизонтальным расположением пустот 250x200x80 мм.
В зависимости от предела прочности при сжатии кирпич и камни производят марок 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100 и 75; по морозостойкости – марок F15, 25, 35и50. Условное обозначение кирпича и камней записывают в следующем виде: кирпич керамический рядовой полнотелый М100, плотностью 1650 кг/м 3и морозостойкостью F15 – кирпич КР Ю0/1650/15/ГОСТ530—80; кирпич керамический рядовой пустотелый Ml50, плотностью 1480 кг/м 3и морозостойкостью F25 – кирпич КРП 150/1480/25/ ГОСТ530—80; камень керамический рядовой пустотелый эффективный укрупненный Ml50, плотностью 1320 кг/м 3и морозостойкостью F35 – камень КРПЭУ 150/1320/35/ШСТ 530-80.
Кирпич и камни должны иметь форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностях. Поверхность граней может быть рифленая, а углы закруглены радиусом до 15 мм. Пустоты в кирпиче и камнях располагаются перпендикулярно или параллельно постели, они могут быть сквозными или несквозными. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм. Нарушение температурного режима кирпича и камней существующим стандартом не допускается. Водопоглощение полнотелого кирпича должно быть не менее 8 %, а пустотелых изделий – не менее 6 % высушенного до постоянной массы изделия.
Наряду с общими требованиями свойств отечественная промышленность производит кирпич и камни высшей категории качества. Это, прежде всего, пустотелые изделия, которые должны иметь марку по прочности не менее Ml00 (полнотелый кирпич – не менее Ml50), морозостойкость – не менее F25; особые требования предъявляются к их внешнему виду.
