Какие отходы используют для изготовления кирпича. Современные наукоемкие технологии

Кирпич всегда был и есть, пожалуй, одним из самых востребованных строительных материалов, начиная с 3-2 тысячелетий до нашей эры и заканчивая сегодняшним днем. И это не удивительно, если учитывать его сочетание качеств – универсальность, надежность, отличные эксплуатационные характеристики, приятная цена.

В любое время года на этот материал имеется стабильный спрос, так что линия по производству кирпича – довольно-таки выгодное дело. К тому же, несмотря на приличную конкуренцию, нынешний рост строительства дает возможность предпринимателям удачно создавать и развивать свой бизнес. Почему бы тогда не рискнуть и не попробовать? Специально для тех, кто решился, в рамках нашей статьи мы обговорим основные моменты, которые необходимо знать, прежде чем начать заниматься организационными вопросами.

Методы изготовления кирпича или будущий ассортимент вашего производства

По определению кирпич – это камень искусственного происхождения, изготавливаемый из минеральных компонентов и имеющий прямоугольную форму. Однако внешние показатели, эксплуатационные свойства и способ изготовления изделий могут разниться.

Способ исполнения:

Силикатный кирпич. Основные компоненты – вода, кварцевый песок и воздушная известь.
Керамический кирпич. Создается из глины.
. В качестве сырья используются отходы асбестовой, металлургической, цементной и горнорудной промышленностей.

Сфера применения:

Строительный кирпич (полнотелый и пустотелый) – незаменим при кладке стеновых конструкций, печей и других сооружений.
представляет собой гладкий брусок с множеством пустот в «теле», благодаря чему очень легок и удачно применяется для отделки и украшения зданий.
Клинкерный – используется для покрытия дорог и украшения экстерьера зданий.

Основные характеристики:

По виду поверхности кирпич бывает – гладкий, рельефный, с колотой фактурой.
По цвету – белый (силикатный), красный (глиняный) и желтый.
По размеру – одинарный, полуторный, двойной (например, двойной силикатный кирпич М 150), нестандартный.
Исходя из , существуют следующие марки кирпича – F15, F20, F30, F50, F100.
Исходя из водопоглащения – диапазон данного показателя может быть в пределах от 6 до 16%.

Керамический кирпич – традиционный способ изготовления

Бизнес по производству кирпича из глины, пожалуй, самый затратный во всех планах (свободная площадь, оборудование, топливо, электроэнергия, исходное сырье, число работников и т.п.). Однако он же и самый рентабельный – высокая мощность производства дает возможность быстро окупить все затраченные средства.

Основным компонентом для керамического кирпича служит глина, которая в зависимости от месторождения может быть различного качества. Именно доля глины в составе кирпича определяет качество самих изделий.

Например, необожженный кирпич, высушенный на воздухе, обычно состоит из глины и соломы, поэтому имеет малое содержание (менее 30%) основного компонента. Понятное дело, свойства и долговечность такого кирпича будут гораздо меньшими, нежели у терракотовых продуктов, на 75% состоящих из глины.

Изготавливаются керамические кирпичи методом пластического формирования. Для большего понимания рассмотрим эту технологию по этапам:

В первую очередь, подготавливается сырье – глина увлажняется паром и тщательно обрабатывается до получения пластичной массы, без крупных каменистых частиц (данная процедура заменяет традиционный процесс вылеживания).

Затем осуществляется формирование кирпича-сырца. Предварительно полученная глиняная лента нарезается автоматическим экструдером. На этом этапе размер кирпичей немного больше стандартного, так как последующая обработка (сушка и обжиг) усадит их.

Сушка – пожалуй, самый сложный и важный этап изготовления. Ведь нужно сушить медленно, следить за тем, чтобы скорость испарения не превышала скорости ее миграции из внутренних слоев. И если эта инструкция не будет соблюдена, кирпич попросту растечется. Как только будет достигнута влажность изделия 6-8% – его можно отправлять на обжиг.

Заключительный этап – обжиг. Для данной цели используются печи различной конструкции: это и старинные кольцевые печки, в которые кирпичи укладываются и вынимаются своими руками, и современные туннельные агрегаты, где изделия обжигаются в процессе их продвижения по печи. Температура обжига полностью зависит от состава сырьевой массы (обычно она варьируется в диапазоне от 950 до 1000ºC).

После обжига структура кирпича полностью изменяется: теперь это камневидный искусственный строительный материал, прочный, устойчивый к температурным перепадам, влаге и обладающий другими незаменимыми свойствами.

Нужно заметить, что керамический кирпич может быть полнотелым и пустотелым. В чем разница? Наличие пустот не только улучшает качество продукции (в частности уменьшение массы и коэффициента теплопроводности), но также облегчает процесс производства. Кирпичи гораздо быстрее проходят процесс сушки, так как пустоты позволяют повысить равномерность нагрева изделия. Как результат – меньший расход топлива не в ущерб, а даже в угоду качеству.

Силикатный кирпич – технологические нюансы

Как уже говорилось выше, силикатные изделия состоят из воздушной извести и кварцевого песка. В этом случае производство кирпичей осуществляется по методу автоклавного синтеза:

Берутся компоненты в таких пропорциях: 9 долей кварцевого песка, 1 доля воздушной извести и различные добавки. Затем все это перемешивается и подвергается сухому прессованию, в результате чего будущему кирпичу придается стандартная прямоугольная форма. Далее заготовка проходит автоклавную обработку под воздействием водяного пара при температуре 170-200ºC и при давлении 8-12 атмосфер.

Что такое автоклав? Это установка из стали, имеющая горизонтально цилиндрическую форму. В диаметре она достигает более двух метров, а в длину – от двадцати до тридцати метров. С торцов автоклав закрыт крышками, в его нижней же части расположены рельсы, по которым продвигаются загруженные вагонетки с готовыми изделиями.

К сведенью! Кирпичи, изготавливаемы исключительно из основных компонентов (извести и песка), получаются белого цвета. Для достижения других цветовых решений к двум составляющим добавляются всевозможные пигменты, устойчивые к щелочам.

Уникальность автоклавного метода производства кирпича в том, что можно получать продукцию различной плотности и прочности, используя при этом одни и те же компоненты и процессы их обработки. Здесь все зависит лишь от температуры и давления.

Оценивается качество готовой продукции по ее техническим характеристикам:

Предел прочности изделия при сжатии не должен быть менее 15-20 МПа.
Средняя плотность – не менее 1300 кг/м³.
Устойчивость к морозам (т.е. число циклов замораживания-размораживания, которые кирпич способен выдержать).
Допустимая температура применения – не более 550ºC.

Для изготовления силикатного кирпича требуется следующее оборудование:

дозатор и бункер для песка;
дозатор и бункер для вяжущих компонентов;
двухвальный смеситель;
стержневой смеситель;
силос-реактор;
пресс;
автоклав;
автоматический укладчик;
передаточная тележка для загрузки вагонеток;
транспортеры.

Производственная мощность такой линии – 20 миллионов тонн изделий в год. Однако для ее нормальной работы нужно нанять более двадцати сотрудников (из расчета по 10 человек на смену).

Внимание! Помимо рабочих рук, не обойтись без водителя, менеджера по продажам, бухгалтера, кладовщика и уборщика. Понятное дело, один человек не сможет следить за всеми процессами, касающимися производства.

Кроме того, необходимо позаботиться о поставке топлива (более 700 тонн в год), отдельном здании под кирпичный завод и грузовом автомобиле с автокраном для погрузки, транспортировки и разгрузки строительного материала.

В целом же, чтобы организовать силикатное кирпичное производство в России потребуется меньше площади, чем, например, для возведения керамического завода. К тому же, оно расходует в 2 раза меньше топлива и в 3 раз меньше электричества, а сам процесс изготовления в 2,5 раза менее трудоемкий и затратный по времени. Таким образом, по сравнению с керамическим кирпичом, себестоимость силикатных изделий снижается где-то на 25-30%.

Гиперпрессованный кирпич как альтернативный вариант

Если на данный момент у вас нет достаточного капитала для строительства керамического или силикатного кирпичного завода, то существует наиболее бюджетный вариант организации бизнеса – производство гиперпрессованного кирпича.

В таком случае понадобится следующее оборудование:

бетоносмеситель;
цементный дозатор;
установка для формирования;
печка с двумя рукавами;
питатель-дозатор;
компрессионная установка;
приемные и расходные бункеры;
конвейеры;
дробилка;
подъемники.

Минимальная стоимость перечисленного выше оборудования составляет примерно 10 миллионов рублей. Производственная же мощность линии – около 4 миллионов изделий в год.

Важно! Лучше не экономить на техники. Поддержанное оборудование хоть и стоит гораздо дешевле, но регулярные ремонтные работы и, как результат, простои сделают производство невыгодным.

Для размещения всего оборудования, а также для хранения готовых кирпичных изделий потребуется не менее 400м² свободной площади, где высота потолков будет 5-6 или более метров.

На таком мини-заводе за сырье, как правило, берутся отходы асбестовой, металлургической, цементной и горнорудной промышленностей. Все расходы окупаются примерно за два года, а выгода производства кирпича гиперпрессованным методом составляет около 20%. Тем не менее, прибыль от такого предприятия, конечно же, будет меньше, нежели от крупного керамического или силикатного завода.

Итак, вне зависимости от того, какой метод изготовления вы выберете, и какую продукцию будете создавать (например, производство облицовочного кирпича) – в любом случае вам нужно будет учесть следующие моменты:

Организация любого дела начинается с составления проектной документации. Сюда же входит бизнес план на производство, в ходе составления которого будут определены перспективы будущего предприятия, потенциальная прибыль, возможные подводные камни. Также в нем должен быть четко прописан процесс производства и технико-экономические расчеты.
Поиск подходящего помещения площадью не менее 500м² и с потолком не ниже 5 метров для комфортного размещения производственной линии. Самое рациональное решение на первое время – аренда заброшенного цеха, завода, фабрики, загородного склада и так далее.

Обратите внимание! Помещение под кирпичное производство в идеале должно разделяться на три зоны: склад для сырья, цех для производства, склад для готовых изделий.

Поиск поставщика необходимого оборудования, в зависимости от того, какой метод производства выбран. Сегодня в этом нет никаких сложностей, так как подобное оборудование продается почти в каждом регионе страны. Однако помните, что приобретать его лучше у проверенных поставщиков, находящихся недалеко от вас. Таким образом, вы упростите доставку и дальнейшее техническое обслуживание агрегатов.

Наем работников, даже, несмотря на то, что кирпичное производство является полуавтоматизированным. О количестве рабочих и управляющих людей мы уже упоминали выше.

Непосредственно перед запуском производства потребуется провести лабораторные исследования и испытания сырья, а затем на их основе разработать соответствующий регламент.
Еще один важный вопрос – куда девать отходы кирпичного производства? Пожалуй, самое рациональное решение – вывозить их во вторичный ПЭТ. Например, из битого кирпича получается отличная черепица для крыш. Регулярная небольшая прибыль в «копилку» вашего бюджета.

Вывод

Кирпичное производство – прекрасная идея для открытия собственного бизнеса в строительной сфере. Главное все хорошо проанализировать, спланировать и организовать. Тогда и спрос на продукцию быстро возрастет, и вложения окупятся за считанное время, и регулярная прибыль будет расти.

Желаем вам успехов в ваших перспективных начинаниях! А в представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

В последние годы крупные промышленные предприятия часто обвиняют во вреде наносимом экологии. Видимо поэтому сейчас все чаще стали появляться идеи бизнеса, в которых массовое производство совмещается с пользой для экологической обстановки на планете. Одной из таких бизнес идей можно назвать изготовление строительных материалов из отходов других производств, а попросту говоря из мусора.

Давайте рассмотрим один из уже существующих типов производства подобных стройматериалов – кирпичей и блоков из вторсырья.

Как можно использовать «мусор» для производства кирпичей
Сразу хочется отметить, что все примеры производства кирпичей и блоков из отходов различных промышленных производств находятся на уровне стартапов. Но все это более чем перспективные проекты, каждый из которых может вырасти в высокодоходный бизнес.

И сразу же хочется рассмотреть то, почему у подобного бизнеса есть большие перспективы:

Дешевое сырье. То, что станет сырьем для изготовления вашей продукции, другими производителями рассматривается как отходы, от которых нужно избавляться, затрачивая на это собственные ресурсы. Предложите подобным бизнесменам или муниципальным организациям услуги по вывозу отходов, и вы обеспечите себя дешевым сырьем.

Возможность выиграть тендеры. Если для запуска бизнеса вам придется участвовать в тендерах, то на вашей стороне будет то, что своим производством вы улучшите экологическую обстановку в регионе, и обеспечите рынок доступными строительными материалами.

Широкая целевая аудитория. Производимые вами строительные материалы будут интересны для малоэтажного строительства, создания канализационных систем, возведения цехов и производственных помещений и т.д. Спрос будет обеспечен доступной ценой, которая ниже на 10-15% в сравнении с традиционными строительными материалами.

Перспективы открываются большие. А теперь рассмотрим, как их уже реализуют на практике.

Примеры производства кирпича из вторичных отходов

Теперь рассмотрим несколько вариантов использования отходов для производства кирпича:

Кирпич из котельной золы
Данная технология разработана в Массачусетском университете, показала себя успешной, и теперь внедряется на строительных работах в индийском городе Музаффарнагар. В качестве сырья используется зола из котельной (70%), к которой добавляется глина и известь. До этого котельную золу попросту закапывали в землю. А теперь из нее можно стоить комфортное жилье.

Блоки из строительных отходов
Следующий пример относится к изготовлению стеновых блоков, а не кирпичей. Производство было организованно во Владивостоке, там был создан завод по производству стройматериалов из строительных и производственных отходов. Все эти отходы подаются в шредер, измельчаются, превращаются в однородную массу, после чего из них формируются блоки для строительства зданий.

Кирпичи из бумаги.
Последний пример еще находится на стадии разработки. Из отходов бумажного производства и глины, создается масса, из которой формируют кирпичи, далее обжигаемые в печи. Технология разработана в университете Хаэна, и согласно отчетам их исследователей из данного материала можно создавать надежные малоэтажные энергоэффективные дома. Правда, такие кирпичи имеют более низкую прочность, чем традиционные, что требует дополнительных решений в армировании стен будущего здания

Бизнес идея производства кирпича из мусора, эта та отрасль, которая требует исследовательской смелости, технической смекалки и предпринимательского гения. Но если у вас получится реализовать подобный проект, то вы сможете занять главенствующее положение в только формирующемся рынке. А если вы предпочитаете полностью проработанное производство стройматериалов, то имеет смысл заняться изготовлением пенобетонных блоков и прочих традиционных стеновых материалов.
Контакты:

Адрес: Товарная, 57-В , 121135 , Москва ,

Телефон:+7 971-129-61-42 , Электронная почта: [email protected]

В. Путин: Уважаемые коллеги, добрый день! Очень рад всех приветствовать, всех участников, гостей съезда Российского союза промышленников и предпринимателей. Мы с вами встречаемся на этапе, когда раз…

Если вы задумали облагородить свой дом, но сильно тратиться не охота, из этой ситуации есть креативный выход. Все, что вам потребуется, это сделать ревизию в гараже, на даче, на чердаке или в кладовке…

в послeдниe годы крyпныe промышлeнныe прeдприятия часто обвиняют во врeдe наносимом экологии. видимо поэтомy сeйчас всe чащe стали появляться идeи бизнeса, в которыx массовоe производство совмeщаeтся с пользой для

Марат Хуснуллин о градостроительном развитии столицы, программе реновации и создании уникальных объектов. 2017-й год стал знаковым для всего московского стройкомплекса.…

гуру венчурного мира пол грэм - основатель y combinator, создатель yahoo! store и автор книги hackers & painters - делится своей философией бизнеса. за годы моей жизни я занимался несколькими довольно разными делами, но

Куртка Levi"s из военного парашюта

Бренд Levi"s выпустил ветровку из парашютного материала. Классическая модель Tucker сделана по образцу куртки водителя грузовика, однако создана она из списанных военных парашютов, которые были раскроены и перешиты в ветровку цвета хаки.

Бренд Levi"s создал уже , использовав в производстве своей одежды более 10 000 000 PET бутылок. В 2012 году компания запустила линию Levi"s Wasteless, каждая вещь которой содержала минимум 20% переработанного материала, что соответствует примерно восьми пластиковым бутылкам.

Топливо из полиэтиленовых пакетов

Ученые Иллинойсского центра устойчивых технологий разработали методику, с помощью которой полиэтиленовые пакеты можно переработать в качественное топливо, газ и другие полезные углеводородные продукты. При этом на преобразования пластика тратится значительно меньше энергии, чем из него производится.

Полученный бензин может быть смешан с биотопливом, что в значительной степени улучшит его экологические показатели. Пакеты также могут быть сырьем для изготовления растворителей, воска и смазочных масел. Технология изготовления топлива, придуманная американскими учеными, подразумевает нагревание пакетов в безкислородной камере.

Канцелярская бумага из слоновьего навоза

В Таманском парке на острове Бали и в индонезийском сафари-парке производится бумага из навоза слонов. Полученная продукция экологически чистая и имеет все необходимые сертификаты качества.

Ежедневно в обоих парках накапливается до 2,5 тонн слоновьего навоза, часть которого идет на удобрение, а остальное - на производство бумаги. Слоны способны лишь частично переваривать траву, а потому их волокнистый навоз пригоден для переработки. В день каждая особь съедает порядка 180 кг зелени, а выдает - около 110 кг потенциального материала.

Декоративная плитка из электронно-лучевых трубок

С развитием высоких технологий экраны компьютеров и телевизоров с электронно-лучевыми трубками были заменены на плоские LCD-мониторы. При этом именно электронно-лучевые трубки являются одними из самых опасных и сложно перерабатываемых отходов в мире. В одних только Соединенных штатах Америки набралось около 390 миллионов килограмм ЭЛТ.

Американская компания Fireclay Tile, которая занимается изготовлением декоративной плитки из переработанных материалов, придумала использовать электронно-лучевые трубки в производстве своей продукции. Плитка получается невероятно прочной, долговечной и экологичной.

Скейтборд из рыболовных сетей

Американская скейтбордическая компания Bureo выпустит первую в мире доску для скейтборда из переработанных рыболовных сетей. На изготовление одного скейтборда уйдет около 30 квадратных метров старых сетей, собранных на побережье Чили.

По дизайну он похож на рыбу с «хвостом» и чешуйчатым узором. Колеса доски будут сделаны из материала, полностью пригодного к переработке. Он на 30% состоит из растительного масла.

Полотенца и памперсы из медуз

Израильская компания Cine’al создала из медузы натуральный материал гидромаш, который можно использовать в производстве детских памперсов, полотенец и пеленок. Медузы содержат в своем теле до 90% влаги, что делает их самыми водянистыми существами в мире. Их тело запасает жидкость в тканях, впитывая воду, как губка.

Создатели проекта подсчитали, что за год на одного ребенка приходится порядка 70 килограммов отходов от памперсов. В отличие от синтетических материалов, из которых они сделаны, гидромаш полностью экологичен. Он разлагается естественным путем в течение 30 дней. Компания Cine’al обещает, что их изобретение будет стоить недорого.

Кольцо из смога

Голландский дизайнер Даан Рузегэарде создал бижутерию из смога. Для этого он разработал специальную вакуумную систему, которая высасывает городскую сажу прямо из воздуха, и поместил собранные частицы в искусственные кристаллы для колец.

Созданные украшения призваны напомнить людям о загрязнении окружающей среды. Они наглядно показывают состав воздуха, которым мы дышим. Весь смог для колец был собран в Пекине, где проблема достигла критической отметки.

Экологичный цемент из унитазов

Из Бразилии, Испании и Англии научилась делать экологичный цемент из старых унитазов и других керамических отходов. Полученный раствор прочнее и долговечнее того цемента, который используется при строительстве сейчас.

Он изготавливается путем измельчения керамических отходов, которые превращаются в пыль и смешиваются с водой. Затем добавляется активатор - смесь из гидроксида и силиката натрия. Полученная масса наливается в форму и подвергается интенсивному нагреванию.

Туалетная бумага из бамбука

Американская компания Nimbus Eco разработала экологичную бумагу из бамбука и сахарного тростника. Она пригодна для производства туалетной бумаги, салфеток и одноразовых полотенец. Бамбук делает изделия прочными, а волокна сахарного тростника придают бумаге необходимую мягкость для кожи.

Согласно исследованиям, средний американец ежегодно использует более 23 рулонов туалетной бумаги. Если каждый житель США заменит хотя бы один рулон обычной туалетной бумаги на бумагу из бамбука, он поможет спасти около 470 тысяч деревьев в год.

Проведен анализ состояния проблемы утилизации боя керамического кирпича, образующегося в качестве отхода при замене кирпичной кладки в процессе проведения ремонтных работ. Выявлено отсутствие в мировой практике действенных способов массовой утилизации таких отходов. Представлены результаты исследования, определяющие новое направление утилизации боя керамического кирпича путем возвращения его в ресурсный цикл в качестве сырьевого материала для производства строительных композитов, уменьшая одновременно риск от загрязнения окружающей среды. Показано, что с точки зрения рационального природопользования вышедший из употребления керамический кирпич представляет собой недоиспользованное сырье строительного назначения, способное обеспечить керамическую промышленность высококачественным отощающим материалом, подобным шамоту. Обоснована целесообразность использования таких отходов в качестве механически активной составляющей сырьевой шихты для получения декоративных бетонов мелкоразмерных элементов дорожного мощения, улучшая их физико-механические показатели и цветовые характеристики.

бой керамического кирпича

строительные композиты

отощающая добавка

теплопроводность материала

1.Андрианов Н.Т., Балкевич В.Л., Беляков А.В. и др. Химическая технология керамики: Учебное пособие/ под ред. И.Я. Гузмана. – М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2011. – 496 с.

2.Довженко И.Г. Исследование влияния металлургических шлаков на сушильные свойства керамических масс для производства лицевого кирпича// Стекло и керамика. – 2013. – №12. – С. 24–27.

3.Рахманкулов Д.Л. Исторические аспекты производства и использования мелкоштучных бетонных стеновых и дорожных изделий// Башкирский химический журнал. – 2006. – Т. 13. – №2. – С. 77–83.

4.Семенов А.А. Состояние российского рынка керамических стеновых материалов// Строительные материалы. – 2014. – №8. – С. 9–12.

5.Столбоушкин А.Ю., Бердов Г.И., Столбоушкина О.В., Злобин В.И. Влияние температуры обжига на формирование структуры керамических стеновых материалов из тонкодисперсных отходов обогащения железных руд// Известия вузов. Строительство. – 2014. – №1. – С. 33–42.

6.Ткачев А.Г., Яценко Е.А., Смолий В.А. и др. Влияние углепромышленных отходов на формовочные, сушильные и обжиговые свойства керамической массы// Техника и технология силикатов. – 2013. – №2. – С. 17–21.

7.Экологические, теоретические и технологические принципы использования фосфорного шлака и золошлакового материала в производстве высокомарочного керамического кирпича: монография/ В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков. – Самара: изд-во ООО «Центр Перспективного Развития», 2009. – 156 с.

8.Юшкевич М.О., Роговой М.И. Технология керамики: учеб. пособие. – М.: Изд-во литературы по строительству, 1969. – 350 с.

Строительные отходы, в том числе кирпичные, образующиеся в больших объемах при проведении ремонтных работ, до настоящего времени в основном вывозятся на свалки твердых бытовых отходов (ТБО). При этом не только значительно увеличиваются объемы свалок, но и безвозвратно теряется невозобновимое минеральное сырье, ресурсы которого ограничены. Отсутствие в мировой практике действенных способов массовой утилизации отходов строительной отрасли выдвинуло задачу изыскания новых подходов и технологий по их вовлечению в хозяйственный оборот.

Данная работа посвящена изучению свойств кирпичных отходов как техногенного минерального сырья строительного назначения. Актуальность решения такой задачи обусловлена, с одной стороны, экологическими проблемами снижения ресурсоемкости строительных материалов и изделий, с другой - вопросами социально-экономического развития региона. Известно, что минерально-сырьевая база исчерпывается с возрастающими темпами и является недостаточной для удовлетворения потребностей строительной отрасли в минеральных ресурсах, что определяет необходимость вовлечения в ресурсный цикл техногенных материалов. При этом большими возможностями для использования техногенного сырья обладает производство керамического кирпича . Вработах доказана возможность применения различных техногенных материалов при производстве керамического кирпича в качестве добавки, а в некоторых композициях в качестве основного сырья , замещая частично или полностью невозобновимые исчерпаемые ресурсы глинистых пород. Большой объем производства керамического кирпича позволяет утилизировать промышленные отходы в значительных количествах и широком диапазоне их состава с использованием традиционной технологии и аппаратурного оснащения. Кроме того, создание сырьевых композиций с применением техногенных материалов в качестве добавки является одним из путей расширения масштабов использования низкосортных глинистых пород, повышения технических свойств и понижения стоимости получаемого керамического кирпича.

С точки зрения рационального природопользования бой керамического кирпича представляет собой недоиспользованное сырье строительного назначения, способное обеспечить керамическую промышленность высококачественным отощающим материалом подобным шамоту. Известно , что шамот является одним из наиболее качественных отощителей глин. Шамот в отличие от других отощителей не снижает огнеупорность керамической массы, но является дорогим материалом, и поэтому его не применяют для изготовления дешевых керамических изделий, в частности керамического кирпича.

Целью проводимых исследований являлась оценка применимости вышедшего из употребления керамического кирпича для использования как компонента сырьевой шихты строительных композитов.

Материалы и методы исследования

В исследованиях использовали бой керамического кирпича, образующийся в качестве отхода при замене кирпичной кладки в процессе проведения ремонтных работ на предприятии теплоэнергетики. Исследуемый отход рассматривался как отощающая добавка в составе керамической массы для получения керамического черепка строительного назначения. Вкачестве основного сырья использовались глинистые породы местных месторождений. Сырье глинистое было испытано в соответствии с требованиями ГОСТ 9169-75 «Сырье глинистое для керамического кирпича» и нормативными методиками ГОСТ 21216-2014 «Сырье глинистое. Методы испытаний». По физико-механическим свойствам, определяемым числом пластичности и показателем огнеупорности, они относятся к среднепластичному и легкоплавкому глинистому сырью, а по гранулометрическому составу к низко- и среднедисперсным. По минеральному составу исследованные в эксперименте образцы глинистых пород относятся к полиминеральным, в основном монтмориллонитовым глинам. По химическому составу они соответствовали требованиям ГОСТ 32026-2012, ГОСТ 9169-75 и ОСТ 21-78-88 к сырью для керамической промышленности.

Экспериментальные исследования в работе включали разработку составов сырьевой шихты и изготовление образцов керамического черепка. Составы керамических масс разрабатывались с использованием методов строительного материаловедения и математического моделирования. Сырьевые материалы, смеси, образцы подготавливались по стандартной методике.

На стадии подготовки бой кирпича измельчался путем сухого помола в шаровой мельнице до тонкости помола с остатком на сите №008 не более 5мас. %. Отсеянный на сите №008 кирпичный порошок (насыпной плотностью ρн=1256кг/м3) в количестве 5-35мас. % смешивался с глиной до получения однородной массы. Сырьевая шихта затворялась водой до образования пластичного теста. Из подготовленной керамической массы методом пластического формования изготавливались лабораторные образцы-кубы размером 70×70×70мм. Изготовленные образцы выдерживались при температуре (20±5) °C в течение 24часов. Расформованные образцы досушивались в сушильном шкафу в течение 4ч при температуре (105±2) °С. Обжиг образцов проводился в муфельной печи SNOL6,7/1300. Режим обжига устанавливался с учетом компонентного состава сырьевой шихты. Максимальная температура обжига рассчитывалась по формуле

где - массовые доли в шихте оксидов кремния, алюминия, кальция, магния, железа, мас. %.

Для исследованных составов сырьевой шихты в выбранных интервалах варьирования массовой доли порошка кирпичного боя максимальная температура обжига определялась в пределах 900-950 °С.

Оценка качества изготовленных в лабораторных условиях образцов проводилась на соответствие нормативным требованиям ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия» по показателям: водопоглощение, средняя плотность, объемная воздушная и огневая усадка (ГОСТ 7025-91 «Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости»), механическая прочность при сжатии (ГОСТ 8462-85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе»), коэффициент теплопроводности (ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме»), марка по средней прочности образцов. Образцы испытывались в лабораторных условиях.

Оставался открытым вопрос утилизации остатка на сите №008, представленного фракцией кирпичного порошка с примесью кладочного раствора на его поверхности. Внастоящей работе этот остаток был исследован в качестве механически активной составляющей сырьевой шихты для получения декоративных бетонов мелкоразмерных элементов дорожного мощения (тротуарных плит и элементов фигурного мощения). Основная задача проводимых исследований состояла в определении возможности использования такой фракции кирпичного порошка в составе сырьевой шихты для получения бетонов дорожных элементов с эксплуатационными свойствами, удовлетворяющими требования ГОСТ на соответствующие виды изделий, и улучшенными цветовыми характеристиками.

Мелкоразмерным элементам мощения на современном этапе развития строительных технологий уделяется большое внимание . Вотличие от сплошных асфальтовых покрытий применение сборных элементов сравнительно небольших размеров для устройства тротуаров, пешеходных дорожек и площадей считается более целесообразным ввиду их гибкости. При перепадах температур эти одежды подвержены меньшим деформациям, являются более ремонтопригодными и менее ресурсоемкими, не вызывают нарушения равновесия в системе атмосфера почва гидросфера, способствуют повышению санитарно-гигиенических условий городской среды. Характерной современной особенностью тротуарных плиток является возможность их изготовления с применением различных технологий и методов модификации структуры и свойств бетонов, обеспечивающих повышенную стойкость к воздействию агрессивной среды и механическим нагрузкам. Для придания архитектурной выразительности используются различные пигменты.

Составы сырьевых смесей разрабатывались расчетно-экспериментальным методом с использованием портландцемента, кварцевого песка с модулем крупности более 2,5 и добавки кирпичного порошка. Вкачестве пластифицирующей добавки был использован реламикс Т-2. Расход воды определялся из расчета водоцементного отношения в пределах 0,37-0,47. Компонентный состав сырьевой шихты изменялся в пределах, мас. %: 23 - портландцемент, 52-77 - кварцевый песок, 0-25 - порошок кирпичного боя.

В эксперименте использован метод объемного окрашивания бетона. Технология приготовления бетона предусматривала раздельность процесса. На первом этапе приготавливалась гомогенная смесь цемента с добавкой порошка кирпичного боя. Последующие операции приготовления раствора бетона и изготовления образцов осуществлялись в соответствии с требованиями ГОСТ. Для испытаний из подготовленной массы были изготовлены методом виброформования образцы-кубы размером ребра 70×70×70мм.

Оценка декоративных качеств бетонных фактур и цветоустойчивости проводилась визуальным способом в естественных условиях. Для оценки соответствия качества образцов бетонов нормативным требованиям ГОСТ 17608-91 «Плиты бетонные тротуарные. Технические условия» проводились испытания на прочность при сжатии (ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам») и определялись марка бетона (ГОСТ 26633-2012 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия»), водопоглощение (ГОСТ 12730.3-2012), средняя плотность (ГОСТ 12730,1-2012), морозостойкость (ГОСТ 10060.4). Предел прочности при сжатии определялся путем испытания образцов на гидравлическом прессе. Образцы испытывались в лабораторных условиях в возрасте 28суток. Испытание материала на водопоглощение проводилось путем насыщения стандартных образцов бетона водой. Морозостойкость материала определялась в соответствии с требованиями ГОСТ 10060.4 путем переменного замораживания и оттаивания стандартных образцов бетона в насыщенном водой состоянии.

Результаты исследования и их обсуждение

При исследовании зависимости между содержанием порошка кирпичного боя в составе сырьевой шихты и основными физико-механическими характеристиками образцов керамического черепка (водопоглощение, средняя плотность, объемная воздушная и огневая усадка, теплопроводность, предел прочности при сжатии) использовался метод линейной регрессии. Степень нелинейности рассматриваемых зависимостей устанавливалась определением значения коэффициента детерминации R2 при аппроксимации параметров уi (водопоглощение, средняя плотность, объемная усадка, теплопроводность, предел прочности при сжатии) линейной моделью

Модель строилась на основании результатов фактического эксперимента и аналитически описывает полученные в опытах зависимости (рисунок).

Высокое значение коэффициента R2 для зависимостей определяемых показателей от содержания в шихте порошка кирпичного боя обусловлено практически линейным характером.

Анализ экспериментальных данных, приведенных на рисунке, показывает, что увеличение доли кирпичного порошка в шихте приводит к некоторому повышению водопоглощения. Вто же время четко прослеживается динамика снижения значений общей усадки, средней плотности, коэффициента теплопроводности, прочности образцов при сжатии. Всоответствии с нормативными документами для разных видов изделий строительной керамики нормируется водопоглощение, которое не должно превышать 20мас. % и является качественной характеристикой процесса спекания. На графике водопоглощения (рисунок,а) данное значение является лимитирующим при оптимизации керамической шихты и позволяет определить с учетом полученных значений усадочных деформаций, средней плотности, коэффициента теплопроводности и прочности при сжатии рациональный диапазон изменения содержания кирпичного порошка в двухкомпонентной шихте на основе легкоплавкой глины при определенной температуре обжига. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использовать кирпичные отходы в действующей технологии керамического кирпича марки М125, М150 с содержанием в двухкомпонентной шихте кирпичного порошка до 30мас. % при температуре обжига до 950 °С, что соответствует нормативным требованиям ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия». Оптимальное содержание измельченного боя керамического кирпича 10-30мас. %. При увеличении более 30мас. % уменьшается прочность при сжатии ниже нормируемого и повышается водопоглощение образцов, а при уменьшении его содержания менее 10мас. % не наблюдается существенного снижения коэффициента теплопроводности. Изделия, изготовленные из легкоплавкой глины с добавкой в пределах изменения в составе керамической массы массовой доли порошка боя керамического кирпичного, имеют достаточную насыщенность цвета и чистоту цветового тона. Влияния эффекта взаимодействия компонентов сырьевой шихты на показатели определяемых физико-механических характеристик изготовленных в условиях эксперимента образцов керамического черепка не установлено.

Вид экспериментальных зависимостей показателей от содержания порошка кирпичного боя в составе сырьевой шихты: а - водопоглощение; б - средняя плотность; в - объемная усадка; г - теплопроводность; д - предел прочности при сжатии; е - экспериментальные данные; - данные расчета по модели в программе МS Excell

Образцы бетона изделий мелкоразмерных элементов мощения, изготовленные с добавкой кирпичного порошка в пределах до 20мас. %, по показателям марочной прочности на сжатие и средней плотности соответствовали требованиям ГОСТ 17608-91. Введение порошка кирпичного боя в сырьевую шихту в больших количествах вызывает снижение прочностных характеристик бетона и повышение водопоглощения. Морозостойкость изготовленных опытных партий образцов бетона в исследованном диапазоне компонентного состава относительно высокая и отвечает величине, регламентированной ГОСТ 17608-91. Изделия, изготовленные на основе сырьевой шихты с добавкой порошка кирпичного боя, имели достаточную насыщенность цвета и чистоту цветового тона.

Заключение

Результаты исследований показали, что утилизация вышедшего из употребления керамического кирпича в качестве отощающей добавки в составе керамической массы для получения керамического черепка строительного назначения и для частичной замены природного песка в производстве бетона мелкоразмерных элементов дорожного мощения является перспективным направлением его использования. Кроме того, создание сырьевых композиций с применением отходов в качестве добавки является одним из путей снижения стоимости получаемых изделий и предотвращения их размещения на объектах складирования, что принципиально для обеспечения рационального использования сырьевых ресурсов.

Полученные данные носят оценочный, предварительный характер, но они позволяют акцентировать внимание на существующей проблеме и необходимости проведения комплексного исследования, требующего своего дальнейшего теоретического изучения и углубления технологических проработок.

Библиографическая ссылка

Фоменко А.И., Грызлов В.С., Каптюшина А.Г. ОТХОДЫ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 2-2. – С. 260-264;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35613 (дата обращения: 26.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Кирпич из обожженной глины, при его постоянно растущем производстве, имеет ряд негативных экологических и социальных последствий. Студенты Массачусетского технологического института создали кирпич, который на 70% состоит из котельной золы и совершенного не нуждается в обжиге.

Бурный рост строительства в развивающихся странах приводит к росту производства кирпичей, как одного из самых доступных материалов для строительства зданий. Это в свою очередь создает 2 проблемы:

и загрязнения окружающей среды при обжиге
добыча глин для этого кирпича приводит к переработке плодородной почвы, а точнее к ее разрушению в больших масштабах

«Глиняные кирпичи обжигаются при температуре 1000 градусов по Цельсию», говорит Майкл Лэрэси (Michael Laracy), аспирант, который работал над проектом. «Они потребляют огромное количество энергии из угля, в дополнение к тому, что эти кирпичи производятся полностью из верхнего слоя почвы, поэтому они истощают количество пригодной для фермерства земли».

Так Майкл предложил решить обе проблемы путем переработки промышленных отходов в строительные материалы.
Кирпич Eco BLAC на 70% состоит из котельной золы бумажных фабрик, смешанной с гидроксидом натрия, извести и небольшого количества глины. Он производится при комнатной температуре, с помощью «технологии щелочной активации», что обеспечивает его прочность.

«В настоящее время эта зола не имеет практического применения из-за изменчивости ее физико-химических свойств, а на свалки ее отправлять очень затратно, как для окружающей среды, так и для заводчиков. По этой причине мы видим возможность в создании надежной конструкции, которая может отвечать за эти изменчивости с помощью технологии щелочной-активации.»

Кирпич из золы оказался очень практичным и масштабируемым решением для всей Индии, где, собственно, и проводился этот эксперимент.
Eco-BLAC был награжден, как финалист в конкурсе MIT 2015, грантом в размере $100 тыс и был назван одним из лучших нововведений 2015 года по версии Mashable.