Термин «кирпич» относится к небольшим единицам строительного материала, часто изготавливаемым из обожженной глины и закрепляемым раствором, связующим веществом, состоящим из цемента, песка и воды. Издавна популярный материал, кирпич сохраняет тепло, выдерживает коррозию и противостоит огню. Поскольку каждая единица мала — обычно четыре дюйма в ширину и вдвое больше в длину, кирпич — идеальный материал для конструкций в ограниченном пространстве, а также для изогнутых конструкций. Более того, при минимальном уходе кирпичные постройки обычно служат долго.
По указанным выше практическим причинам, а также потому, что кирпич является эстетически привлекательным материалом, кирпич использовался в качестве строительного материала не менее 5,000 лет. Первый кирпич, вероятно, был изготовлен на Ближнем Востоке, между реками Тигр и Евфрат на территории современного Ирака. Не имея камня, который их современники в других регионах использовали для капитальных построек, первые строители здесь полагались на изобилие природных материалов для изготовления обожженных на солнце кирпичей. Однако они имели ограниченное применение, поскольку им не хватало прочности и их нельзя было использовать на открытом воздухе; воздействие элементов привело к их распаду. Вавилоняне, которые позже господствовали в Месопотамии, были первыми, кто начал обжигать кирпичи, из которых были построены многие их башни-храмы.
С Ближнего Востока искусство изготовления кирпича распространилось на запад, где сейчас находится Египет, и на восток, в Персию и Индию. Хотя греки, обладая обильными запасами камня, не использовали много кирпича, свидетельства существования кирпичных печей и построек сохранились по всей Римской империи. Однако с упадком и падением Рима производство кирпича в Европе вскоре уменьшилось. Он не возобновлялся до 1200-х годов, когда голландцы стали производить кирпичи, которые, по-видимому, экспортировали в Англию. В Америке люди начали использовать кирпич в шестнадцатом веке. Однако именно голландцы считались искусными мастерами.
До середины 1800-х люди производили кирпичи небольшими партиями, полагаясь на относительно неэффективные методы обжига. Одним из наиболее распространенных был открытый зажим, в котором кирпичи клали на огонь под слоем земли и использованных кирпичей. Когда в течение нескольких недель огонь утих, кирпичи загорелись. Такие методы постепенно устарели после 1865 года, когда в Германии была изобретена печь Гофмана. Эта печь, лучше подходящая для производства большого количества кирпича, содержала ряд отсеков, через которые штабелированные кирпичи перемещались для предварительного нагрева, обжига и охлаждения.
Улучшения в производстве кирпича продолжались и в двадцатом веке. Улучшения включают в себя абсолютно однородную форму кирпича, уменьшение веса и ускорение процесса обжига. Например, современные кирпичи редко бывают цельными. Некоторым придают форму, которая оставляет лягушка, или углубление на их верхней поверхности. Другие экструдированы с отверстиями, которые впоследствии ускорят процесс обжига, подвергая большую площадь поверхности воздействию тепла. Оба метода уменьшают вес без снижения прочности.
Однако, хотя производственный процесс определенно улучшился, рынок кирпича не изменился. На долю кирпича приходится самая большая доля рынка непрозрачных материалов для коммерческого строительства, и он по-прежнему используется в качестве облицовочного материала в жилищном строительстве. Однако другие облицовочные материалы, такие как
Для производства кирпича сырье сначала дробят и измельчают в щековой дробилке. Далее ингредиенты формируют одним из нескольких способов. При экструзии измельченные ингредиенты смешивают с водой, пропускают в деаэрационную камеру (которая удаляет воздух для предотвращения растрескивания), уплотняют и выдавливают из матрицы желаемой формы.
дерево, лепнина, алюминий, гипс и винил являются сильными конкурентами, поскольку они стоят на 50% дешевле, а некоторые из них (особенно штукатурка и гипс) имеют встроенную изоляцию. Тем не менее, эти системы могут стоить до 1.75 раз больше, чем кирпич, который также требует меньшего обслуживания. Другие материалы, которые конкурируют с кирпичом, несмотря на их обычно более высокую стоимость, включают сборный железобетон. бетон панели, стекло, камень, искусственный камень, бетонная кладка и комбинации этих материалов, потому что достижения в производстве и дизайне сделали такие материалы более привлекательными для строителя. По данным US Industrial Outlook, использование кирпича в качестве облицовочного материала для домов на одну семью сократилось с 26 процентов в 1984 году до 17 процентов в 1989 году.
сырье
Природные глинистые минералы, в том числе каолин и сланец, составляют основную массу кирпича. Небольшие количества марганца, бария и других добавок смешивают с глиной для получения различных оттенков, а карбонат бария используется для повышения химической стойкости кирпича к элементам. В кирпиче использовались многие другие добавки, в том числе побочные продукты производства бумаги, соединения аммония, смачивающие агенты, флокулянты (которые заставляют частицы образовывать рыхлые кластеры) и дефлокулянты (которые рассеивают такие кластеры). Некоторые глины требуют добавления песка или грог (предварительно измельченный, предварительно обожженный материал, такой как кирпичный лом).
Для производства кирпича определенного цвета или фактуры поверхности используются самые разнообразные материалы и методы покрытия. Для создания типичного покрытия песок (основной компонент) механически смешивают с каким-либо красителем. Иногда поток or жареное (стекло, содержащее красители) добавляется для создания текстуры поверхности. Флюс снижает температуру плавления песка, чтобы он мог сцепиться с поверхностью кирпича. Также могут использоваться другие материалы, включая обожженный и необожженный кирпич, нефелиновый сиенит и гранулированный заполнитель.
Производство
Обработка
Начальным этапом производства кирпича является дробление и измельчение сырья в сепараторе и щековой дробилке. Затем смесь ингредиентов, необходимых для каждой конкретной партии, выбирается и фильтруется перед отправкой на один из трех процессов формования кирпича — экструзию, формование или прессование, первый из которых является наиболее адаптируемым и, следовательно, наиболее распространенным. После того, как кирпичи сформированы и выполнены все последующие процедуры, их сушат для удаления избыточной влаги, которая в противном случае могла бы вызвать растрескивание во время последующего процесса обжига. Далее их обжигают в печах, а затем охлаждают. Наконец, они распаковываются — автоматически укладываются друг на друга, обматываются стальными лентами и дополняются пластиковыми угловыми протекторами.
Измельчение, калибровка и комбинирование
сырье
- 1 Сначала каждый из ингредиентов подается в сепаратор, который удаляет негабаритный материал. Затем щековая дробилка с горизонтальными стальными пластинами сжимает частицы, делая их еще мельче. После того, как сырье для каждой партии кирпича выбрано, часто используется грохот для разделения материалов разных размеров. Материал нужного размера отправляется в бункеры для хранения, а слишком крупный материал поступает в молотковую мельницу, которая измельчает его быстро движущимися стальными молотками. Молотковая мельница использует еще одно сито для контроля максимального размера частиц, выходящих из мельницы, а разгрузка идет на ряд вибрационных сит, которые отделяют материал неподходящего размера, прежде чем он будет отправлен на следующий этап производства.
Экструзия
- 2 При экструзии, наиболее распространенном методе формирования кирпича, порошкообразный материал и вода подаются в один конец мопс мельница, который использует ножи на вращающемся валу для разрезания и складывания материала в неглубокой камере. Затем смесь подают в экструдер на дальнем конце мельницы. Экструдер обычно состоит из двух камер. Первый вакуумом удаляет воздух из размолотой глины, тем самым предотвращая растрескивание и другие дефекты. Вторая камера, цилиндр высокого давления, уплотняет материал, чтобы шнек мог выдавливать его через головку. После сжатия пластик вытесняется из камеры через отверстие матрицы особой формы. Поперечное сечение экструдированной колонны, называемое «мопсом», принимает форму матрицы. Секции нужной длины нарезаются по размеру вращающимися ножами или жесткой проволокой.
При лепке мягкую влажную глину формуют в форме, обычно в деревянном ящике. Внутренняя часть коробки часто покрывается песком, что обеспечивает нужную текстуру и облегчает извлечение сформованного кирпича из формы. Вода также может быть использована для облегчения высвобождения. Прессование, третий тип формирования кирпича, требует материала с низким содержанием воды. Материал помещается в пресс-форму, а затем уплотняется стальным плунжером, настроенным на желаемое давление. Более правильные по форме и более четкие по контуру, чем кирпичи, изготовленные двумя другими способами, прессованные кирпичи также имеют крестовины.
Снятие фаски с кирпича
- 3 Станки для снятия фаски были разработаны для создания борозд в кирпиче, например, при мощении. В этих машинах используются ролики для вдавливания кирпича во время его экструдирования. Иногда они оснащены кусачками для снятия фаски и резки за один шаг. Такие машины могут производить до 20,000 XNUMX единиц в час.
Покрытие
- 4 Выбор песчаного покрытия, также наносимого при экструзии кирпича, зависит от того, насколько мягким или твердым является экструдируемый материал. Для покрытия мягких материалов используется непрерывный вибрационный питатель, тогда как для текстурированных материалов покрытие может наноситься кистью или валиком. Для более твердых материалов используется прижимной ролик или сжатый воздух, а для очень твердых материалов требуется пескоструйная обработка.
Высушивание
- 5 Перед обжигом кирпич необходимо просушить, чтобы удалить лишнюю влагу. Если эту влагу не удалить, вода будет слишком быстро выгорать во время обжига, вызывая растрескивание. Используются два типа сушилок. В туннельных сушилках используются автомобили для перемещения кирпича через зоны с контролируемой влажностью, которые предотвращают растрескивание. Они состоят из длинной камеры, через которую медленно проталкивают посуду. Внешние источники горячего воздуха, циркулирующего с помощью вентилятора, принудительно подаются в сушилку для ускорения процесса.
- 6 Также используются автоматические камерные сушилки, особенно в Европе. Экструдированные кирпичи автоматически укладываются рядами на две параллельные планки. Затем кирпичи подаются на специальные стеллажи с пальцеобразными устройствами, которые удерживают несколько пар брусков в несколько слоев. Затем эти стеллажи перемещаются на рельсовых транспортных тележках или автопогрузчиках в сушилки.
Стрельба
- 7 После сушки кирпич загружают в вагоны (обычно автоматически) и обжигают до
После формования и нанесения покрытия кирпичи сушат либо в туннельных сушилках, либо в автоматических камерных сушилках. Затем кирпичи автоматически загружаются в вагоны и перемещаются в большие печи, называемые туннельными печами. Обжиг затвердевает и укрепляет кирпич. После охлаждения кирпичи устанавливаются и упаковываются.
Настройка и упаковка
- 8 После того, как кирпич обожжен и охлажден, он выгружается из печной тележки с помощью процесса распалубки, который был автоматизирован до такой степени, что почти полностью исключена ручная обработка кирпича. Были разработаны автоматические укладочные машины, которые могут устанавливать кирпичи со скоростью более 18,000 180 штук в час и могут поворачивать кирпичи на XNUMX градусов. Обычно уложенные рядами по одиннадцать кирпичей стопка обмотана стальными лентами и снабжена пластиковыми полосами, которые служат защитой углов. Затем упакованный кирпич доставляется на строительную площадку, где он обычно выгружается с помощью автокранов.
Качество
Хотя кирпичная промышленность часто считается несложной, многие производители участвуют в программах полного управления качеством и статистического контроля. Последнее включает в себя установление контрольных пределов для определенного процесса (например, температуры во время сушки или обжига) и отслеживание параметра, чтобы убедиться, что соответствующие процессы находятся в пределах пределов. Таким образом, процесс можно контролировать, предотвращая дефекты и повышая выход продукции.
Должны быть измерены различные физические и механические свойства, которые должны соответствовать стандартам, установленным Американским обществом испытаний и материалов (ASTM). Эти свойства включают физические размеры, плотность и механическую прочность. Другим важным свойством является устойчивость к замораживанию и оттаиванию, когда кирпич испытывается в условиях, которые должны имитировать то, что встречается на открытом воздухе. Однако текущие тесты неадекватны и не соответствуют реальным условиям. То, что проходит в лаборатории, может не пройти в поле. Поэтому кирпичная промышленность пытается разработать более точный тест.
Аналогичная проблема существует с условием, известным как выцветание, это происходит, когда вода растворяет определенные элементы (соль является одним из наиболее распространенных) во внешних источниках, растворе или самом кирпиче. Остаточные отложения растворимого материала вызывают обесцвечивание поверхности, которое может усугубиться при неправильной очистке. Когда солевые отложения становятся нерастворимыми, выцветание ухудшается, что требует тщательной очистки. Хотя кирпич может пройти лабораторные испытания, он может не сработать в полевых условиях из-за неправильного проектирования или методов строительства. Поэтому кирпичные компании разрабатывают свои собственные внутренние процедуры тестирования, и продолжаются исследования по разработке более надежного стандартного теста.
Будущее
В настоящее время использование кирпича остается стабильным, примерно от семи до девяти миллиардов в год, по сравнению с 15 миллиардами, которые использовались ежегодно в начале 1900-х годов. Стремясь увеличить спрос, кирпичная промышленность продолжает изучать альтернативные рынки и повышать качество и производительность. Топливная эффективность также улучшилась, и к 2025 году производители кирпича могут даже использовать для обжига кирпича солнечную энергию. Однако такие изменения в технологии произойдут только в том случае, если спрос на кирпич все же будет.
Даже если этот спрос сохранится, кирпичная промышленность как у нас, так и за рубежом столкнется с другой проблемой: вскоре она будет вынуждена соблюдать экологические нормы, особенно в области выбросов фтора. Фтор, побочный продукт производства кирпича, представляет собой высокореактивный элемент, опасный для человека. Длительное воздействие может вызвать повреждение почек и печени, проблемы с пищеварением и изменения зубов и костей, поэтому Агентство по охране окружающей среды (EPA) установило максимальные пределы воздействия. Чтобы уменьшить опасность, связанную с выбросами фтора, на кирпичных заводах можно установить скрубберы, но они дороги. Хотя некоторые заводы уже установили такие системы, кирпичная промышленность США пытается играть более важную роль в разработке менее дорогих методов тестирования выбросов и установлении лимитов выбросов. Если кирпичная промышленность не сможет убедить федеральные регулирующие органы снизить свои требования, вполне возможно, что отрасль может сократиться в размерах, поскольку некоторые компании не могут позволить себе их соблюдать и обанкротятся.
Где узнать больше
Книги
Бендер, Вилли и Фрэнк Хэндл. Изготовление кирпича и плитки. Бауверлаг ГмбХ, 1985.
Джонс, Дж. Т. и М. Ф. Берард. Керамика: промышленная обработка и испытания. Издательство государственного университета Айовы, 1972.
Робинсон, Гилберт С. Керамика и стаканы. ASM International, 1992, стр. 943-950.
периодические издания
«Тенденции в работе кирпичных заводов». Бюллетень Американского керамического общества. 1992, стр. 69-74.
Холл, Элвин. «Использование автоматизированного производства для создания лучшего кирпича», Бюллетень Американского керамического общества. 1990, стр. 80-82.
Ричардс, Роберт В. «Производство кирпича от прошлого к настоящему». Бюллетень Американского керамического общества. Май 1990 г., стр. 807-813.
Шеппард, Лорел М. «Изготовление кирпичей и соблюдение правил», Бюллетень Американского керамического общества. 1993
«Кирпичный завод Lodge Lane: прорыв в восстановительном обжиге кирпичей», Ziegelindustrie. Сентябрь 1992 г., стр. 344-341.
Каменное строительство: преимущества и недостатки
Кладка состоит из строительных конструкций из отдельных блоков, уложенных и скрепленных раствором. Кирпич, камень и бетонные блоки являются наиболее распространенными материалами, используемыми в каменной кладке.
Кирпичная кладка является популярной технологией строительства во всем мире благодаря своим многочисленным преимуществам. Однако, как и у любого метода строительства, у него есть ограничения. В этой статье собраны плюсы и минусы каменной кладки.
Сократите материальные и трудовые затраты с помощью профессиональных услуг по проектированию и управлению проектами.
Преимущества кирпичного строительства
Эти общие преимущества применимы ко всем типам каменной кладки (кирпич, камень или бетонные блоки):
- Кирпичная кладка негорючая, поэтому улучшает противопожарную защиту здания и его жителей. Камины обычно делают из кирпича по той же причине.
- Каменная кладка обладает высокой устойчивостью к гниению, вредителям, погоде и стихийным бедствиям, таким как ураганы и торнадо.
- Каменные конструкции придают дому или зданию привлекательный деревенский или элегантный вид, в зависимости от используемого материала и опыта рабочих.
- Будучи прочным и устойчивым, Mansory может выдерживать большие нагрузки на сжатие.
- Кладочные блоки увеличивают тепловую массу здания.
- Кирпичные дома имеют более длительный срок службы, чем здания любого другого типа.
- Использование кирпичной кладки в вашем строительстве повышает его стоимость при перепродаже.
- Каменная кладка не гниет, и насекомые, такие как муравьи и термиты, не могут разрушить ее структуру.
- Использование этого метода в строительстве обходится дешевле с точки зрения труда и материалов по сравнению с использованием дерева.
Каменная кладка, пожалуй, лучший способ добавить величие и красоту любой постройке. Кроме того, есть различные проекты, которые обеспечат отличный апгрейд вашего дома, а затем заставят вас задуматься: «Есть ли рядом со мной каменщики?» Планируете ли вы использовать каменную, кирпичную или бетонную кладку, убедитесь, что вы тщательно выбираете команду для достижения ваших планов.
Ограничения каменной кладки
- В каменной кладке используются тяжелые материалы, такие как кирпич, камень и бетонные блоки. Их нельзя перевозить в обычных транспортных средствах, а в некоторых случаях их необходимо заказывать по специальным каталогам, особенно камни.
- Устойчивость каменных конструкций полностью зависит от их основания. Если происходит какая-либо осадка фундамента, вероятны трещины, которые необходимо заделать, чтобы предотвратить проникновение влаги и повреждение.
- Работы по кладке нельзя выполнять во время сильного дождя или мороза, так как это сильно повредит раствор.
- Кирпичная кладка требует большого количества времени и надлежащего планирования проекта. В зависимости от типа или каменной кладки может потребоваться специализированная рабочая сила.
Теперь, когда общие преимущества и недостатки каменной кладки установлены, давайте обсудим плюсы и минусы наиболее часто используемых материалов: кирпича, камня и бетонных блоков.
Кирпичная кладка
Плюсы: Кирпичная кладка не требует высококвалифицированного труда, так как форма и размеры блоков кладки однородны. Кирпичи также легкие (меньшая собственная нагрузка), просты в обращении и транспортировке и дешевле, чем камни и бетонные блоки. Кирпичные стены тоньше, и блоки можно склеивать с помощью различных типов раствора, в зависимости от требований к конструкции. Проемы для дверей и окон легко сделать из кирпича, а затраты также снижаются, потому что швы тоньше.
Минусы: Кирпичи имеют низкую устойчивость к растягивающим и скручивающим нагрузкам, что делает их более восприимчивыми к сейсмическим повреждениям. По сравнению с каменными и бетонными блоками кирпич также менее прочен и долговечен, а также ограничен в размерах и цветах. В качестве отделки требуется штукатурка, что удорожает строительство.
Каменная кладка
Плюсы: Каменная кладка является наиболее долговечной, прочной и устойчивой к атмосферным воздействиям, благодаря природной прочности материала. Камень рекомендуется для зданий с высокой проходимостью, так как он не прогибается и не вминается. Одним из главных достоинств камня является его эстетичный вид, разнообразие цветов, размеров и фактур – возможности дизайна безграничны. Наконец, каменная кладка требует минимального обслуживания и ремонта благодаря своей долговечности.
Минусы: Каменные стены толстые и тяжелые, что уменьшает площадь пола. Он также имеет высокий собственный вес в сочетании с низкой прочностью на изгиб, прочностью на растяжение и сейсмостойкостью. Каменная кладка требует много времени и квалифицированных рабочих, поскольку ее нельзя легко изменить, отремонтировать или переместить. При использовании каменной кладки тщательная установка сделает окончательную конструкцию более безопасной для жильцов.
Кладка из бетонных блоков
Плюсы: Бетонные блоки устойчивы к погодным условиям, вредителям, плесени и огню. Транспортировка бетонных блоков может быть довольно дорогой, но в большинстве случаев этот материал можно найти на месте. Бетонные блоки доступны во многих размерах, отделках и цветах. Эти блоки также могут быть изготовлены в соответствии с любыми установленными требованиями проекта, а некоторые бетонные блоки изготавливаются с использованием переработанных материалов. Кроме того, бетонные блоки обладают хорошими изоляционными свойствами по отношению к теплу, звуку и влаге.
Минусы: Большие бетонные блоки тяжелые и трудные в обращении, требующие большего количества рабочей силы. Бетонные блоки также увеличивают количество стали, необходимой для железобетонных конструкций. Цена на бетонные блоки может варьироваться в зависимости от региона, стоимости цемента и наличия. Проблемы с сантехникой труднее решить, когда они возникают в бетонной каменной конструкции, поскольку они могут вызвать внутреннее затопление. Бетонные блоки в этом случае необходимо разрезать, что приводит к отходам материала и дорогостоящему ремонту. Эффективная дренажная система очень важна при работе с кладкой из бетонных блоков.
Строительная индустрия внедрила множество методов строительства зданий. Эти методы претерпели ряд усовершенствований, которые проложили путь к повышению долговечности и минимизации усилий по техническому обслуживанию. Одним из самых популярных методов строительства, применяемых при возведении жилых домов и высотных и тяжелых зданий, является кирпичная кладка.
Каменная кладка имеет свои плюсы и минусы, как обсуждалось выше. В этом методе вам понадобится профессиональная команда, которая стремится к достижению ваших планов. Работы по кладке требуют времени, полного планирования и обсуждения. Хотя у него есть свои недостатки, он по-прежнему считается самым надежным и долговечным методом строительства.
Компания Nearby Engineers New York Engineers имеет опыт проектирования MEP более чем в 1,000 проектов. Свяжитесь с нами по электронной почте (info@ny-engineers.com) или по телефону (786) 788-0295 212-575-5300 и убедитесь, что ваши строительные системы соответствуют нормам.
