CC BY
11УДК 666.7.127
К.А. ЛАПУНОВА, инженер (keramik_kira@mail.ru),
В.Д. КОТЛЯР, канд. техн. наук, Ю.В. ТЕРЕХИНА, инженер (yuliya-2209@mail.ru), Ростовский государственный строительный университет (Ростов-на-Дону)
Фигурный керамическим кирпич на основе опок: классификация и производство
В последнее время в гражданском строительстве наблюдается увеличение спроса на изделия архитектурно-строительной керамики, и прежде всего на лицевой кирпич разнообразной формы. Это обусловлено стремлением застройщика к индивидуальности, а именно: фигурный кирпич дает возможность выразить многообразие решений, придать выразительность отдельным зданиям и архитектурным комплексам в целом, подчеркнуть их индивидуальность и красоту. Характеристики фигурного кирпича позволяют использовать его как стеновой материал, способный воспринимать нагрузки; как облицовочный, выполняющий декоративные функции, и как элемент для внутренней отделки помещений без последующей обработки стен. Область применения фигурного кирпича обширна: украшение фасадов зданий, декорирование стен, оформление оконных и дверных проемов, лестничных маршей, парапетов, выкладка сложных орнаментов, применение при отделке внутреннего интерьера и в ландшафтном дизайне.
В настоящее время спрос на фигурный кирпич в основном удовлетворяется за счет импортной продукции. В России фигурный кирпич выпускается на единичных предприятиях в весьма ограниченном ассортименте. Проведенный анализ ситуации позволил выявить ряд проблем, связанных между собой и препятствующих производству фигурного кирпича, а также предложить пути их решения.
Главной, по нашему мнению, является технологическая проблема при выпуске фигурного кирпича. Большинство современных автоматических технологических линий пластического формования предусматривает в основном выпуск однотипных изделий. Переход на выпуск изделий другой формы занимает достаточно много времени, что связано с заменой мундштука пресса и отладкой всего технологического процесса. Практически все автоматы-садчики не могут выполнять своих функций при садке фигурного кирпича, следовательно, приходится привлекать ручной труд. Таким образом предприятия могут себе позволить выпуск такого кирпича лишь в зимний период, когда падает спрос на основную продукцию.
Второй по важности проблемой является цвет фигурного кирпича. Наиболее востребованными являются лицевые изделия светлых цветов (бежевый, розовый, желтый) различных оттенков, а также темных цветов — коричневого, темно-серого, черного. Однако светло-жгущееся глинистое сырье является дефицитным и достаточно дорогим для производства стеновой керамики, а осветлять красножгущиеся глины технологически сложно и трудоемко. Получение темного цвета требует ввода керамических пигментов или окрашивающих добавок. Первые в основном импортного производства, вторые часто неоднородны по составу и свойствам, что
затрудняет получение готовой продукции одинакового цвета.
Третья сложность возникает в разработке минимально необходимого ассортимента форм кирпича для максимально широкого применения. Необходимо предложить потенциальному потребителю не только тот или иной вид фигурного кирпича, но и варианты архитектурных решений исходя из пожеланий потребителя и характеристик конкретных изделий. С этой задачей, на наш взгляд, можно справиться только коллективно, совместно с архитекторами, проектировщиками, технологами, инженерами и дизайнерами.
Четвертой проблемой является отсутствие общепринятой классификации, нормативно-технической базы для производства и испытаний фигурного кирпича. Например, для изделий, применяемых для оформления фасадов зданий, наряду с декоративно-эстетическими важными являются физико-механические показатели, долговечность, морозостойкость и т. д.
Очевидно, что решение такой многогранной задачи, как производство фигурного кирпича, требует комплексного подхода. Работы, проводимые в Ростовском государственном строительном университете на протяжении последних лет совместно с кирпичными заводами, геологическими, проектными, архитектурными, реставрационными организациями, позволили предложить пути решения данной задачи.
По нашему мнению, рациональным решением является создание отдельных гибких технологических линий по производству фигурного кирпича по технологии полусухого прессования, на которых можно оперативно изменять номенклатуру продукции. При полусухом прессовании быстрая смена вида выпускаемых изделий обусловливается коротким временем замены пресс-формы. Формование изделий предпочтительно производить на гидравлических прессах с возможностью регулирования параметров прессования. Садка фигурного кирпича на печные вагонетки возможна только вручную. Сырьем для производства фигурного кирпича могут стать опоки и опоковидные породы, имеющие широкое распространение во многих регионах России. Они, как показали лабораторно-технологические испытания и промышленная апробация, являются достаточно технологичным сырьем. Изменяя степень измельчения, параметры прессования, температуру обжига, можно в значительных пределах изменять свойства изделий [1]. Изделия на основе опок обеспечивают хорошие теплозащитные свойства стеновых конструкций вследствие пониженной плотности. Для изделий светлых оттенков сырьем могут служить карбонатные опоки, дающие после обжига керамический камень розового, желтого, бежевого цветов [2]. При введении красящих добавок в керамическую массу можно получать самые разнообразные
научно-технический и производственный журнал
Классификация лицевого фигурного кирпича по форме и назначению
№№ п/п Наименование и тип изделия Описание Назначение
1 Плашковые или тычковые: а) со скошенными ребрами; б) с закругленными ребрами Профильный рельеф расположен на тычковой поверхности кирпича Для фоновой стеновой кладки, декоративных вставок, фризов, карнизов, тяг, подоконников, оконных и дверных проемов
2 Ребровые или ложковые: а) со скошенными ребрами; б) с закругленными ребрами Профильный рельеф расположен на ложковой поверхности кирпича Для фоновой стеновой кладки, декоративных вставок, фризов, карнизов, тяг, подоконников, оконных и дверных проемов
3 Постельные Профильный рельеф расположен на постельной поверхности кирпича Для фоновой фасадной кладки, декоративных вставок, цоколя, фризов, карнизов, тяг, оконных и дверных проемов, формования пилястр, пилонов
4 Профильные Одна из тычковых или ложковых сторон имеет профиль архитектурного облома Для кладки отдельных выступающих архитектурных элементов, фризов, карнизов, капителей, кронштейнов, подоконников, поясов цоколей, оконных и дверных проемов
5 Лекальные Сложная, неправильная форма кирпича по специальным лекалам Для рельефной фасадной кладки, оформления закругленных угловых завершений, эркеров, колонн, полуколонн, оконных и дверных проемов, как переходные элементы
6 Клиновидные В сечении имеет форму трапеции Для формирования арок, сводов, колонн, полуколонн, каминной топки, ниш, как переходные элементы
7 Стыковые С одним скошенным или заоваленным углом Для перехода от рядового кирпича к фигурному, для угловых стыков фасонных кирпичей; могут использоваться и для фоновой декоративной кладки
8 Угловые: а) внешний наружный угловой; б) внутренний угловой Г-образной формы Для формирования углов наружных и внутренних
чистые цвета и оттенки изделий. Для темных цветов более приемлемыми являются опоки с повышенным содержанием оксида железа, цвет которых может усиливаться за счет ввода различных добавок, в том числе и отходов промышленности. Нами проведены перспективные работы по получению керамического кирпича темно-коричневого цвета на основе некарбонатных опок и пыли газоочистки электрометаллургического производства [3].
Технология производства фигурного кирпича способом компрессионного прессования на основе опок имеет следующие особенности. Подготовка пресс-порошка осуществляется полусухим способом, при этом наибольшая крупность зерен измельченного сырья не должна превышать 1—1,5 мм. Процесс прессования, в силу микропористости исходного сырья, осуществляется при повышенной влажности. Повышенная влажность пресс-порошка также необходима для хорошей «пропрессовываемости» и получения максимально равноплотных изделий. Это особенно важно для изделий сложной конфигурации. Для улучшения прессуе-мости пресс-порошка возможен ввод пластифицирующих добавок. Это способствует также получению более гладкой поверхности изделия и значительно снижает износ пресс-форм. Обожженный фигурный кирпич, учитывая особенности его применения, для повышения долговечности должен обрабатываться гидрофобными полимерными составами. Разработанная нами технологическая линия по выпуску керамического кирпича на основе опок защищена патентом на полезную модель.
Однако для технологии компрессионного формования необходима разработка приемлемых форм фигурного кирпича. При этом большие сложности вызывает отсутствие четкой классификации данного вида изде-
лий. В настоящее время не существует единой нормированной или общепринятой классификации фигурного кирпича, что вызывает разночтения в терминологии и создает трудности в изучении данного вопроса. Например, лицевой кирпич нестандартной формы (угловой, полукруглый, П- или Г-образный) называют фасонным, фигурным, модульным, профильным, лекальным. Однако правильными названиями для всей группы данного вида кирпича являются названия «фасонный» и «фигурный». Лицевым «профильным» кирпичом следует называть только кирпич, у которого тычковая или ложковая поверхность имеет форму того или иного архитектурного облома (муллюра).
Один из последних вариантов детальной, систематизированной классификации фигурного кирпича предложен И.Ф. Шлегелем [4]. В предлагаемой им таблице более 200 форм кирпича, упорядоченных по стороне изделия (тычок, ложок, угол) и характеру профиля. Размеры керамических изделий изменяются относительно модуля (длина ложка). Перспективным для фигурного кирпича автор считает укрупненный размер, так называемый старорусский формат (290x140x65 мм). Однако отступление от современного «нормального» размера влечет за собой изменения в архитектурных стандартах, нормах, проектах и т. д.
История кирпича показывает примеры производства и применения кирпича разных линейных размеров, возникавших под влиянием следующих факторов: время, место, национальные местные особенности и традиции, качество глинистого сырья, его количество, опыт в технологии производства, функция строения и влияние извне. В предлагаемом нами варианте разработок форм фигурного кирпича для технологии полусухого прессования размер кирпича вписывается в размер стандартного, следовательно, фигурный кирпич сохраняет поли-
научно-технический и производственный журнал
Тычковые
Ложковые
Постельные
Угловые завершения
ТОI
Профильный тычковый лицевой кирпич с гранью и сечением 1/4 окружности
Ложковый лицевой кирпич с рифленой каннелированной поверхностью
Профильный тычковый лицевой кирпич с двухскатным тычком и промежуточной средней гранью
Ложковый лицевой кирпич с закругленной ложковой гранью
Профильный тычковый лицевой кирпич с полуциркульным завершением
Ложковый лицевой кирпич с закругленным углом на стыке ложковой и постельной граней
Постельный лицевой кирпич с центрально-выпуклым полуциркульным закруглением и симметричными концевыми плоскими ребрами
Лицевой кирпич с закруглением 1/4 диаметра окружности на стыке тычковой и ложковой граней
Постельный лицевой кирпич с центрально-вогнутым полуциркульным закруглением и симметричными концевыми плоскими ребрами
Лицевой кирпич со скошенной постельной гранью
& ^ ^
Ложковый лицевой кирпич
Постельный лицевой кирпич с рельефным параболическим ребром диагонального размещения
Лицевой кирпич с закругленным профилем
Дизайн наиболее востребованных форм лицевого кирпича компрессионного формования
валентность в сочетании с основным строительным кирпичом.
Выбор формы фигурного кирпича обоснован функцией, конструкцией, архитектурным стилем времени и дизайном общего архитектурного фасада, требованиями к внешнему виду сооружения, способом производства и качеством глинистого сырья. Так как потенциально возможно выпускать практически бесконечное многообразие фигурного кирпича, необходимо, на наш взгляд, выделить конечное количество форм, для которых сделать максимальное количество различных расчетов кладки, примеров использования. Затем следует эту информацию как можно шире донести до архитекторов и проектировщиков.
Метод компрессионного формования позволяет получать достаточно большую палитру форм для фигурного керамического кирпича. Нами предлагается вариант классификации фигурного кирпича по форме и назначению (таблица). Каждый тип изделия может включать 4—8 видов кирпича. Анализ показал, что наиболее рациональным ассортиментом фигурного кирпича для предприятия будет ассортимент из 30—40 видов. При этом наиболее востребованными будут 10—15 видов.
На рисунке представлены наиболее востребованные формы фигурного кирпича, которые можно получить по технологии компрессионного прессования. Ассортимент предлагаемых различных форм кирпича компрессионного прессования, среди которых традиционные и новые, запатентованные нами как полезные модели, позволяет реализовать самые разнообразные архитектурные и дизайнерские решения [5, 6].
Открытым остается вопрос о методиках испытания фигурного кирпича. И в первую очередь это касается определения марки по прочности. Нами предлагается косвенно оценивать прочность всего изделия по прочности керамического камня. Из кирпича, не имеющего дефектов (трещин), выпиливают образцы прямоугольной формы с соблюдением пропорции относительного исходного размера и испытывают на проч-
ность при сжатии и изгибе по стандартной методике (ГОСТ 8462). Полученная марка по прочности образцов распространяется на партию фигурного кирпича.
Ключевые слова: кирпич фигурный, компрессионное формование, полусухое прессование, опоки, опоковидные породы, классификация, архитектура.
Список литературы
1. Котляр В.Д., Талпа Б.В. Опоки — перспективное сырье для стеновой керамики // Строительные материалы. 2007. № 2. С. 31-33.
2. Котляр В.Д., Бондарюк А.Г. Стеновая керамика на основе опоковидных кремнисто-карбонатных пород и искусственных кремнисто-карбонатых композиций // Известия вузов. Строительство. 2010. № 7. С. 18-24.
3. Котляр В.Д, Терехина Ю.В., Устинов А.В. Стеновая керамика на основе опок и отходов электрометаллургического производства // Материалы V Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов». Пенза, 6-8 октября 2010. С. 122-125.
4. Шлегель И.Ф., Шлегель Я.И. Классификация изделий керамических облицовочных // Строительные материалы. 2011. № 4. С. 66-69.
5. Лапунова К.А. Исторические аспекты дизайна изделий стеновой керамики // Дизайн. Материалы. Технология, 2010. № 1(12). С. 89-94.
6. Котляр В.Д., Лапунова К.А., Лещинская А.С. Дизайн и технология фигурного прессованного керамического кирпича на основе кремнистых опоковидных пород // Труды XV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технология». Томск, 4-8 мая 2009. Т. 3. С. 421-423.
rj научно-технический и производственный журнал
J^J ® декабрь 2011 19~
