Процесс сушки оказывает заметное влияние на экономику производства, поскольку его осуществление требует значительных расходов топлива и электроэнергии, а денежные затраты на этот процесс составляют в ряде случаев 10—12% от общей себестоимости готовых изделий. Значительны также капиталовложения на сооружение сушильных установок, размеры которых растут в прямой зависимости от длительности процесса сушки. Во многих случаях размеры сушильных установок и интенсивность процесса сушки лимитируют общий выпуск продукции предприятием, являясь так называемым «узким местом», и от возможности  увеличения  производительности  сушильного  цеха  зависит рост общей производственной мощности завода.

     Поэтому во всех случаях нужно стремиться к такой организации процесса сушки, в котором сочеталось бы получение продукции или полуфабриката высокого качества, минимальная длительность процесса и возможно малые расходы тепла и электроэнергии. Достижение этих целей составляет задачу рациональной организации процесса сушки и требует знания основ ее технологии. В технологии сушки рассматриваются закономерности протекания физико-химических, структурно-механических, тепло - и влагообменных и других явлений, сопутствующих процессу сушки.

     Общие сведения о процессе сушки. Сырец содержит много воды. Количество ее зависит от свойств глины и способа формовки.

     Сырец, сформованный на ленточном прессе — 20—24% воды. Необходимо без повреждений  сырца постепенно удалить эту  воду до остаточной влажности 8—9%.

     При сушке сырец, теряя влагу, уменьшается  в размерах. Если усадка неравномерна, то-есть одни части сырца высыхают быстрее, чем другие, то в нем возникают напряжения и могут образоваться трещины, поэтому сырец надо сушить постепенно и равномерно, соблюдая определенный порядок, называемый режимом сушки.

     Режим сушки устанавливается опытным путем и зависит от сушильных свойств глины, способа формовки, типа сушильных устройств, погоды и других местных особенностей.

     Общим для всех режимов является более  осторожная и замедленная сушка  в начале и более быстрая в  конце.

     Одни  глины легко переносят быструю сушку, не давая трещин, другие — склонны к образованию трещин и требуют медленной, осторожной сушки. Поэтому продолжительность сушки колеблется в широких пределах — от 6 до 25 суток.

     Чем выше температура воздуха, чем он суше, чем быстрее он движется, тем быстрее сохнет сырец. Если же на дворе прохладно, туман, дождь, нет ветра — сушка протекает крайне медленно. Поэтому в одних случаях необходимо принимать меры к замедлению сушки, а в других, наоборот, к возможному ускорению ее. Сушку кирпича ведут как в камерных, так и в туннельных сушилках (рис.8). В качестве теплоносителя и одновременно влагопоглотителя используют нагретый воздух или дымовые газы.

     ^{Рис. 8. Туннельное сушило}

     5. Обжиг.

     В технологии керамического кирпича обжиг является завершающей и наиболее ответственной стадией его изготовления. В процессе обжига формируются наиболее важные свойства керамического материала, определяющие его техническую ценность: прочность, плотность, водостойкость, морозостойкость и др. Пороки обжига являются необратимыми дефектами в изделии. Они не поддаются последующему устранению и потому в большинстве случаев дефекты обжига определяют качество готовой продукции — сортность и количество брака. Велико также влияние результатов обжига на экономику производства. Об этом свидетельствуют довольно значительные удельные весовые расходы топлива, которые в пересчете на 1 т готовой продукции составляют в среднем для стеновой керамики 45 кг. Суммарные затраты на обжиг достигают 35— 40%, а потери от брака — почти  10% себестоимости товарной продукции.

     Квалифицированное ведение обжига требует знания тех  изменений, которые происходят в керамической массе при этом процессе, и знания закономерностей, которые управляют процессом формирования конечных свойств керамического черепка. Все это составляет основу теории обжига.

     Обжигают  высушенный кирпич в туннельных печах (рис.9.): сырец, уложенный на вагонетки, непрерывно движется вдоль печи навстречу горячим газам и последовательно проходит зоны подогрева, обжига и охлаждения.

     При воздействии высоких температур на глинистые материалы в них происходят сложные физические, химические и физико-химические изменения. В начале нагревания при 100... 150 °С удаляется физически связанная вода, при 350...400 °С выгорают органические примеси, при 300...900 °С удаляется химически связанная (кристаллизационная и цеолитная) вода, причем глинистые минералы разрушаются и глина переходит в аморфное состояние.

      Обжиг кирпича из легкоплавкого сырья ведут при 900... 1000 °С, из тугоплавкого - при 1100... 1200 °С. В процессе обжига протекают последовательно реакции в твердой фазе, собственно жидкофазное спекание и кристаллизация новообразований. Жидкофазное спекание или образование расплавов в обжигаемых изделиях по мере повышения температуры является наиболее важным процессом, в результате которого керамическая масса переходит в керамический черепок.

      
                  ^{Рис. 9. Туннельная печь:}

     ^{1  — корпус  печи;  2 —  вагонетка} 

     6. Сортировка и хранение.

     При выгрузке из печи керамические изделия сортируют. Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешнему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов. По степени обжига они могут быть разделены на изделия нормального обжига, недожог (кирпич алого цвета, характеризуется низкими прочностью, водо- и морозостойкостью) и пережог (кирпич фиолетово-бурого цвета с оплавленной поверхностью). Сортность изделий устанавливают по внешнему виду, форме, размерам и наличию дефектов в соответствии с требованиями ГОСТа.

     При механизированной погрузке, разгрузке  и транспортировании используют деревометаллические поддоны, на которые кирпич укладывают на ребро с перевязкой или «в елочку» (с наклоном в 45° к центру пакета). Чтобы уложить кирпич «елочкой», к торцам поддона прибивают треугольные бруски. Без поддонов кирпич перевозят уложенным в штабель с перевязкой; перевозить навалом запрещается, так как при этом много кирпича бьется. Хранят поддоны с кирпичом на открытых площадках, желательно в полиэтиленовой упаковке.

     Кирпич  керамический рядовой применяют  для кладки внутренних и наружных стен, столбов, сводов и других частей зданий там, где необходима высокая прочность.

     Кирпич  полусухого прессования нельзя применять  для кладки цоколей, фундаментов и наружных стен влажных помещений.

 

     

     6. Основные  свойства продукции.

     Основные  свойства керамических стеновых материалов — механическая прочность, объемная масса и плотность, водопоглощение, морозостойкость — регламентированы соответствующими стандартами. Эти  свойства в значительной степени зависят от пористости и показателя плотности изделий.

     Прочностью материала называется его способность сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних сил (нагрузок).

     Кирпич  хорошо сопротивляется сжатию, хуже — растяжению. Поэтому его применяют в конструкциях, работающих на сжатие.

     Прочность кирпича характеризуется пределом прочности при сжатии и изгибе. Пределом прочности кирпича называют напряжение, соответствующее нагрузке, при которой он разрушается.

     В кладке кирпич испытывает напряжение не только на сжатие, но и на изгиб. Поэтому стандартами регламентирован также предел прочности кирпича на изгиб.

     Предел  прочности при  сжатии или растяжении R, Па, рассчитывают по формуле:

     R = Fразр/A,                           

     где Fpaзp - разрушающая нагрузка, Н; А - площадь первоначального сечения образца в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, м².

     Предел  прочности при  изгибе образца прямоугольного сечения и при одной сосредоточенной нагрузке в середине пролета определяют по выражению

     Rизг=3Fl/2bh²   

       где F — разрушающая нагрузка, Н; l - расстояние между опорами, м; b, h - ширина и высота поперечного сечения образца, м.

     Объемной  массой называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и пустотами. Если кирпич или камни имеют специальные пустоты, то различают объемную массу брутто без вычета объема пустот и объемную массу нетто с вычетом пустот.

     Объемную  массу брутто изделия вычисляют  по его внешним размерам, и она зависит от количества пустот и объемной массы материала керамики.

     Объемную  массу образца ту вычисляют по формуле:

     

     где т — масса образца, высушенного до постоянной массы, кг; V —объем образца, м³.

     Объемная  масса полнотелых керамических стеновых материалов колеблется в пределах 1300—1800 кг/м³.

     Плотностью называется отношение массы материала к его объему без пор и пустот. Плотность керамических изделий колеблется в пределах 2200—2500 кг/м³. Плотность ρ вычисляют по формуле:

     

     где т — масса (навеска) материала, высушенного до постоянной массы, кг; V — объем материала без пор и пустот, м³.

     Показатель  плотности материала — это степень заполнения его объема твердым веществом, из которого состоит данный материал. Определяют показатель плотности материала Ρ как отношение объемной массы к плотности материала.

     

     Плотность керамических стеновых материалов всегда меньше 100% вследствие большего или  меньшего количества пор. По плотности  можно определить пористость материала.

     Пористость материала — это степень заполнения его объема порами. Пористость Π определяют по формуле

       

     где — плотность, ; V — объем материала порами и пустотами, м3.

     По  величине пористость является дополнением  плотности до единицы или до 100%·  Показатель пористости определяют по формуле:

     

     Водопоглощение — это способность материала впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при погружении и выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала (массовое водопоглощение или к объему материала в сухом состоянии (объемное водопоглощение ). Водопоглощение вычисляют по формулам:

       

     где — масса образца в насыщенном водой состоянии, г;          —

     масса образца в сухом состоянии, г; V — объем образца в сухом состоянии, см³.

     Керамические  стеновые материалы должны иметь  водопоглощение в пределах не менее 8%.

     Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

     Морозостойкость характеризует срок службы материала.

 

     

     7. Технико-экономические  показатели.

     Большие запасы повсеместно распространенного сырья, сравнительная простота технологии и высокая долговечность керамических материалов выдвинули их на одно из первых мест среди других строительных материалов. Основным стеновым материалом до сих пор остается штучный кирпич, составляющий в общем балансе стеновых материалов до 50%.

     Структура производственных затрат в промышленности строительной керамики характеризуется  большой трудоемкостью вследствие невысокого уровня механизации производства. Удельный вес заработной платы в  среднем по промышленности строительной керамики составляет 38%, а в целом по промышленности — 18,6% себестоимости продукции. Резервы снижения себестоимости продукции являются весьма значительными.