Керамический кирпич является древнейшим стеновым материалом, нисколько не утратившим своей актуальности сегодня. Прочность и долговечность, высокие гигиенические и эстетические качества керамического кирпича, доступность глинистого сырья, позволили ему стать одним из самых распространенных строительных материалов.
               Основным направлением развития керамической промышленности является повышение уровня технической оснащенности предприятий, совершенствование технологии и расширение ассортимента продукции. В условиях современного строительства наиболее перспективно производство лицевых, пористо-пустотелых и клинкерных керамических изделий. При этом вопрос повышения качества продукции актуален как для действующих кирпичных заводов, так и для вновь строящихся.
               В большинстве случаев низкое качество выпускаемого кирпича связано с недостаточным уровнем исследований глин и слабой отработкой технологических параметров. Именно глинистое сырье, его свойства и особенности определяют способ производства, оптимальные технологические параметры, необходимый количественный и качественный состав оборудования.
               При проведении испытаний глин основным руководством являются методические указания, утвержденные Министерством промышленности строительных материалов СССР в 1975 г. Кроме этого используют другие методики, а также различные ГОСТы, рекомендации и инструкции. При большом научно-практическом значении разработанных методов исследований глин, указанные методики имеют ряд существенных недоработок и недостатков, что отрицательно сказывается на результатах испытаний сырья и впоследствии на качестве выпускаемой продукции.
               Во ВНИИстром им П.П.Будникова усовершенствована методика исследований глинистого сырья для производства керамических стеновых материалов способом пластического формования, что позволяет:
               - получить более полную, точную и полезную информацию о свойствах глины;
               - повысить уровень лабораторных исследований;
             - использовать потенциальные возможности глинистого сырья для повышения качества и расширения ассортимента стеновых керамических материалов.
               В статье излагаются основные особенности механизма исследований глинистого сырья.
             Программа исследований глинистого сырья включает: физико-химический анализ; определение керамических характеристик сырья; технологические испытания методом пластического формования для получения лицевых, пористо-пустотелых и клинкерных изделий
               Следует отметить, что достоверность полученных результатов исследований в значительной степени зависит от представительности отобранных технологических проб глинистого сырья. Обеспечение качественного отбора проб с месторождения является начальным и очень важным этапом при проведении исследований сырья.
               При физико-химическом анализе сырья обязательными являются следующие определения: макроскопическая характеристика, степень вскипания пробы при взаимодействии с 10-процентным раствором соляной кислоты, химический состав, содержание водорастворимых солей, минералогический состав методами дериватографического и рентгенофазового анализов.
               На следующем этапе необходимо определить керамические характеристики сырья: засоренность, активность карбонатных включений, гранулометрический состав, пластичность, чувствительность к сушке, показатель критической влажности, спекаемость и огнеупорность. Кроме этого для исследования термических свойств глин используют методы дилатометрического и дериватографического анализов. На этом же этапе определяют дисперсность отощающих и поризующих добавок, а также целесообразность их использования в дальнейших исследованиях.
               В целом анализ результатов исследований физико-химических и керамических свойств сырья дает первоначальное представление о поведении глины в процессах технологической переработки, формования, сушки, обжига, а также о будущих свойствах изделий. Это позволяет оценить возможные проблемы, принять меры для их устранения и сориентироваться при проведении технологических испытаний.
               Технологическая часть исследований включает подготовку сырья и добавок, составление шихт, их переработку, формование, сушку и обжиг.
               Подготовку масс в лабораторных условиях проводят по пластическому или сухому способу. Выбор способа подготовки зависит от влажности исходного сырья, количества, размера, вида и твердости крупнозернистых включений, а также от состава шихты.
               Способ подготовки корректирующих добавок определяется их назначением, дисперсностью, твердостью и другими параметрами.
               По пластическому способу глинистое сырье подвергают грубому измельчению, смешивают с добавками и увлажняют до формовочной влажности в глиномешалке. После этого массу дважды обрабатывают на вальцах тонкого помола с зазором между валками 1,5-2 мм и пропускают через пресс с гранулирующей решеткой без вакуума.
               По сухому способу сырье высушивают до относительной влажности 3-5 % и подвергают измельчению в щековой дробилке и молотковой мельнице. При этом методе подготовки возможно варьирование максимальной крупности частиц измельченного материала от 0,5 до 3 мм. После этого глину смешивают с добавками, увлажняют до формовочной влажности в глиномешалке и потом гранулируют.
               В каждом конкретном случае параметры, количество и последовательность операций подготовки масс могут изменяться, что позволяет приблизиться к реальным условиям переработки сырья на производстве и получить более достоверные результаты исследований.
               Формование образцов проводят на лабораторном вакуумном прессе. Глубина вакуумирования массы должна составлять не менее 730-740 мм ртутного столба. Обязательно определение формовочной влажности шихты, давления в головке пресса, температуры и пластической прочности бруса. Параметры формования зависят от глинистого сырья, состава шихты, вида изделий и определяются экспериментально.
               Недопустимо формование образцов вручную методом набивки массы в металлические формы. Результаты исследований в этом случае существенно отличаются от действительных. Это откосится и к образцам, которые формуют для определения керамических характеристик сырья - чувствительности к сушке, критической влажности, степени и температуры спекания, а также для дилатометрического анализа.
               Из каждой массы формуют образцы-плитки для определения отношения шихт к сушке и обжигу. Для исследования сушильных и обжиговых свойств формуют следующие образцы, при получении:
               - лицевого кирпича - полнотелые кирпичики и пустотелые кубики с пустотностью 38 %;
               - пористо-пустотелого кирпича и камня -пустотелые кирпичики с пустотностью 54 %;
               - клинкерного кирпича - полнотелые кирпичики и кубики.
               При исследовании сушильных свойств необходимыми определениями являются: критическая влажность, чувствительность к сушке, трещиностойкость опытных масс, усадка, предел прочности при изгибе и средняя плотность высушенных образцов Критическую влажность определяют по методу Биго, чувствительность к сушке - по ускоренному методу Чижского. Для исследования трещиностойкости используется лабораторная труба-сушилка, позволяющая сушить образцы при различной температуре, скорости подачи теплоносителя и его относительной влажности. Анализ характера трещинообразования и других сушильных свойств играет существенную роль при выборе состава шихты и определении параметров сушки.
               Обжиг образцов проводят в электрической печи. Исследование обжиговых свойств включает дилатометрический анализ, определение огневой и общей усадок, физико-механические и прочие испытания Обязательны следующие определения: предел прочности при сжатии и изгибе, средняя плотность, водопоглощение, морозостойкость, испытания на пропаривание и капиллярный подсос, оценка внешнего вида обожженных образцов. Для клинкерных изделий помимо приведенных выше исследований необходимо определение минералогического состава черепка, деформации под нагрузкой в обжиге, истираемости, кислотостойкости, щелочеустойчивости и водопроницаемости. Параметры обжига устанавливают с учетом результатов дилатометрических и дериватографических исследований.
               Необходимо отметить, что при получении лицевого кирпича особое внимание уделяют качеству поверхности - цвету и текстуре, способам устранения дефектов - высолов, выцветов, отколов от карбонатных включений и др. Устанавливают возможность получения из исследуемой глины изделий с различными цветовыми оттенками. При этом используют методы объемного и поверхностного окрашивания керамического кирпича.
               Основные исследования сырья для пористо-пустотелой керамики направлены на получение изделий средней плотностью 700-850 кг/м³ и повышение их прочности. Для этого применяют различные поризующие добавки, определяют способ их подготовки, оптимальную пустотность изделий и т.д.
               При получении клинкерных изделий исследуют возможности расширения интервала спекания кирпичных глин, во избежание деформации изделий при высокой температуре. С этой целью используют добавки тугоплавких и огнеупорных глин.
               Результаты испытаний считают удовлетворительными, если глинистое сырье можно рекомендовать для производства керамических изделий со следующими основными свойствами:
               - для лицевого пустотелого и полнотелого кирпича: марка по прочности - не менее M 150, водопоглощение - не более 14 %, марка по морозостойкости - не менее F50;
               - для пористо-пустотелого кирпича и камня: марка по прочности - не менее М100, средняя плотность - не более 850 кг/м³, марка по морозостойкости - не менее F50;
               -для клинкерного кирпича: марка по прочности - не менее М700, плотность черепка - не менее 2200 кг/м³, водопоглощение - не более 4 %, марка по морозостойкости - не менее F200, истираемость - не более 0,2 г/см².
               На основании результатов исследований разрабатывают технологический регламент производства керамических изделий, включающий состав шихты, параметры технологии, набор и качественный состав оборудования, предполагаемые свойства готовых изделий и т.д
               Применение изложенных методов исследований позволяет полностью использовать свойства глин для производства качественной стеновой керамики.