Цегла

Цеглина

Штабель цегли

Це́гла — штучний камінь форми паралелепіпеда, виготовлений з мінеральних матеріалів та підданий термічній обробці, що застосовується як будівельний матеріал. Окрема одиниця цегли називається цегли́ною.

Історія використання

У Біблії є згадка про цеглу як про будівельний матеріал. «І сказали один одному: наробимо цегли і обпалимо вогнем. І стала у них цегла замість каменів.» (Старий Заповіт, Буття 11-3).

Хоча аж до нашого часу в багатьох країнах широке розповсюдження мала неопалена цегла-сирець, часто з додаванням в глину різаної соломи, застосування в будівництві обпаленої цегли також сходить до глибокої старовини (споруди в Єгипті, 3-2-е тисячоліття до н. е.). Особливо важливу роль грала цегла в архітектурі Месопотамії і Стародавнього Риму, де з цеглини (45х30х10) викладали складні конструкції, зокрема арки, зведення тощо.

Плінфа — тонка і широка глиняна пластина — завтовшки приблизно 2,5 сантиметра. Виготовлялася в спеціальних дерев'яних формах. Плінфа сушилася 10-14 днів, потім обпалювалася в печі. На багатьох плінфах знаходять клейма, які вважаються клеймами замовника. Стандартна опалена цеглина — приблизно з XVI століття.

До XIX століття техніка виробництва цегли залишалася примітивною і трудомісткою. Формували цеглу вручну, сушили тільки влітку, обпалювали в тимчасових підлогових печах, викладених з висушеної цегли-сирцю. В середині XIX століття були побудовані кільцева обпалювальна піч і стрічковий прес, що зумовили переворот в техніці виробництва. В кінці XIX століття стали будувати сушарки. В цей же час з'явилися глинообробні машини бігуни, вальці, глином'ялки. У наш час більше 80 % всієї цегли проводять підприємства цілорічної дії, серед яких є крупні механізовані заводи, продуктивністю понад 200 млн. шт. на рік.

Технологія виробництва

Організація виробництва

Організація цегляного виробництва має створити умови для двох основних параметрів виробництва: забезпечувати постійний або середній склад глини і забезпечувати рівномірну роботу виробництва. Для виявлення дійсних причин великої кількості браку на виробництві проводиться аналіз відповідності організації виробництва цим вимогам.

Цегляне виробництво належить до тих видів людської діяльності, де результату досягають тільки після тривалих експериментів з режимами сушки і випалювання. Ця робота має проводитися за сталих основних параметрів виробництва. Неможливо зробити правильні висновки і відкоригувати роботу, не дотримуючись цього простого правила.

Неможливо виготовляти якісну продукцію за непостійних складу глини і продуктивності. Неможливо знайти причини браку, зменшуючи переробку, не маючи можливості контролювати і регулювати режим сушарки, не дотримуючись режиму випалювання в печі. Тоді неможливо визначити джерело браку: глина, видобування, переробка, формування, сушка або випалювання.

Найкраща глина — це глина постійного складу, який з низькими витратами може забезпечити тільки багатоковшовий або роторний екскаватор. Цегляне виробництво потребує постійного складу глини в тривалому проміжку часу для дослідного підбору режимів сушки і випалювання. Немає простішого і кращого способу отримати продукцію відмінної якості.

Глина

Якісна керамічна цегла виробляється з глини, здобутою дрібною фракцією з постійним складом мінералів. За постійного складу мінералів колір цегли при виробництві однаковий, що притаманне лицьової цеглі. Родовища з однорідним складом мінералів і багатометровим шаром глини, придатним для здобичі одноковшовим екскаватором, дуже рідкісні і майже всі розроблено.

Більшість родовищ містять багатошарову глину і кращими механізмами, здатними при видобуванні робити глину середнього складу, вважаються багатоковшовий і роторний екскаватори. При роботі вони зрізають глину по висоті забою, подрібнюють її, і при змішуванні виходить середній склад. Інші типи екскаваторів не змішують глину, а здобувають її глибами. На Михайлівському ГЗКе колесо роторного екскаватора має діаметр 9,5 метрів!

Постійний або середній склад глини необхідний для підбору постійних режимів сушки і випалення. Не можна отримати якісну цеглу, якщо склад глини постійно міняється, адже для кожного складу потрібний свій режим сушки і випалення. При здобичі глини середнього складу, один раз підібрані режими дозволяють отримувати якісну цеглу з сушарки і печі роками.

Якісний і кількісний склад родовища з'ясовується в результаті розвідки родовища. Тільки розвідка з'ясовує мінеральний склад, тобто які суглинки пиловані, глини легкоплавкі, глини тугоплавкі тощо, містяться в родовищі. Кращими глинами для виробництва цегли вважаються ті глини, які не потребують домішок.

Для виробництва цегли завжди використовується глина непридатна для інших керамічних виробів. До ухвалення рішення про спорудження заводу на основі родовища проводяться промислові випробування придатності глини для виробництва цегли. Випробування проводяться за спеціальною стандартною методикою, що полягає в підборі технології для переробки.

Випробування дають відповідь на декілька поставлених питань. Є в родовищі шар однорідної глини, придатний для промислової розробки? Якщо немає, то придатний середній склад глини для виробництва цегли? Якщо немає, то які домішки потрібні для отримання якісної цегли? Яка потрібна техніка для видобутку і устаткування для переробки?

На цегельних заводах за допомогою машини відокремлюють від глини каміння і розминають її. В другій машині ця глина перемішується з піском та водою. Третя машина дуже стискує одержане тісто; з неї безперервно виходить товста і вузька глиняна стрічка. Стрічку розрізують на цеглини, які відвозять в сушарню.

Сушарки камерні

Камерні сушарки завантажуються цеглою повністю і в них поступово змінюється температура і вологість за всім обсягом сушарки, відповідно до заданої кривої сушки виробів. Сушарки знаходять застосування для виробів електрокераміки, фарфору, фаянсу і при малих обсягах виробництва. Дуже важко регулювати режим сушки.

Сушарки тунельні

Тунельні сушарки завантажуються поступово і рівномірно. Вагонетки з цеглою просуваються через сушарку і проходять послідовно зони з різною температурою і вологістю. Тунельні сушарки добре працюють тільки з сировини середнього складу. Застосовуються при виробництві однотипних виробів будівельної кераміки. Дуже добре «тримають» режим сушки при постійному і рівномірному завантаженні цегли-сирцю.

Процес сушки

Глина, з погляду сушки, це суміш мінералів, що складається за масою понад 50 % з частинок до 0,01 мм. До тонких глин відносяться частинки менше 0,2 мкм, до середніх 0,2-0,5 мкм і грубозернистим 0,5-2 мкм. У об'ємі цегли-сирцю є безліч капілярів складної конфігурації і різних розмірів, утворених глинистими частинками при формуванні.

Глини дають з водою масу, яка після висихання зберігає форму, а після випалення набуває властивостей каменю. Пластичність пояснюється проникненням води між площинами кристалічної решітки мінералів глини. Властивості глини з водою важливі при формуванні і сушці цеглини, а хімічний склад визначає властивості виробів під час випалення і після випалення.

Чутливість глини до сушки залежить від процентного співвідношенням «глинистих» і «піщаних» часток. Чим більше в глині «глинистих» частинок, тим важче видалити воду з цеглини-сирцю без утворення тріщин при сушці і тим більше міцність цеглини після випалення. Придатність глини для виробництва цегли визначається лабораторними випробуваннями.

Якщо на початку сушки в сирці утворюється багато пари води, то цей тиск може перевищити межу міцності сирцю і з'явиться тріщина. Тому температура в першій зоні сушарки має бути такою, щоб тиск пари води не руйнував сирець. У третій зоні сушарки міцність сирцю достатня для підвищення температури і збільшення швидкості сушки.

Режимні характеристики сушки виробів на заводах залежать від властивостей сировини і конфігурації виробів. Режими сушки, що існують на заводах, не можна розглядати як незмінні і оптимальні. Практика багатьох заводів показує, що тривалість сушки можна значно скорочувати, користуючись методами прискорення зовнішньої і внутрішньої дифузії вологи у виробах.

Крім того, не можна не враховувати властивості глиняної сировини конкретного родовища. Саме у цьому і полягає завдання заводських технологів. Потрібно підібрати таку продуктивність лінії формування цегли і режими роботи сушарки цегли, за яких забезпечується висока якість сирцю при максимально досяжній продуктивності цегляного заводу.

Процес випалення

Глина з погляду випалення представляє суміш легкоплавких і тугоплавких мінералів. При випаленні легкоплавкі мінерали зв'язують і частково розчиняють тугоплавкі мінерали. Структура і міцність цеглини після випалення визначається процентним співвідношенням легкоплавких і тугоплавких мінералів, температурою і тривалістю випалення.

В процесі випалення керамічної цегли легкоплавкі мінерали утворюють склоподібну, а тугоплавкі кристалічну фази. З підвищенням температури все більш тугоплавкі мінерали переходять в розплав і зростає зміст стеклофази. Із збільшенням змісту стеклофази підвищується морозостійкість і знижується міцність керамічної цегли.

При збільшенні тривалості випалення зростає процес дифузії між склоподібною і кристалічною фазами. У місцях дифузії виникає велика механічна напруга, оскільки коефіцієнт термічного розширення тугоплавких мінералів більше коефіцієнта термічного розширення легкоплавких мінералів, що і призводить до різкого зниження міцності.

Після випалення при температурі 950 — 1050 °C частка склоподібної фази в керамічній цеглі має складати не більше 8-10 %. В процесі випалення підбираються такі температурні режими випалення і тривалість випалення, щоб всі ці складні фізико-хімічні процеси забезпечували максимальну міцність керамічної цегли.

Назва граней

Постіль — рабоча грань виробу (з розмірами 250х120 мм);

Ложок — середня по площі грань виробу (з розмірами 250х65 мм);

Тичок — найменша грань виробу (з розмірами 120х65 мм).

Види цегли

• Гіперпресована цегла
• Вогнетривка цегла
• Червона цегла
• Фасонна цегла
• Лицьова цегла
• Рядова цегла
• Пічна цегла
• Актурна цегла
• Силікатна цегла
• Лекальна цегла
• Глазурована цегла
• Черенева цегла
• Клінкерна цегла
• Тротуарна цегла
• Свинцева цегла
• Саман

Найбільші виробники цегли в Україні

ЦЗ "Фагот" (Луганська обл. м.Красний Луч), ТзОВ "КерамБуд" (Львівська обл.), ФПГ "Альтком" (Донецька обл.), ТОВ "Кузьминецький цегляний завод" (Київська обл.), ТОВ "Керамікбудсервіс" (Івано-Франківська обл.), ДП "Артемівський ЗСМ" (Донецька обл.), ТОВ "Керамейя" (Суми), ЗАТ з ІІ "СБК" (Сумська, Київська обл.). ТОВ "Білоцерківські Будматеріали" (Київська область, м.Біла Церква - Білоцерківська цегла)

Виробники обладнання для цегельних заводів

АТЗТ "Харківський машинобудівний завод "Червоний жовтень" (Харків), ТОВ "Техно-Маш-Сервіс" (Сумська обл.), ВАТ "Завод "Строммашина" (Хмельницький).

Предмет колекціонування

20 - е століття стало періодом уніфікації і стандартизації. Зачепив цей процес і виготовлення цегли. Стандарти полегшують розрахунки, скільки потрібно на ті чи інші роботи.

Але так було не завжди.і цегла з різних епох і майстерень має розбіжнисті. Тому цегла стародавніх зразків стала предметом колекціонування. Її залюбки збирають приватні колекціонери і музеї архітектури ( Київ, Москва та ін.) Справа важлива ще й тому, що цегла містить тавро майстерень. Важливо це і для реставраційних робіт. По зразкам стародавньої цегли ( плінфи ) в місті Чернігів на прохання реставратора Петра Барановського було виготовлено багато цегли, якої не вистачало для відбудови церкви П'ятниці. Зате тепер шедевр архітектури, згаданий в « Слові о полку Ігоревім » постав на своєму історичному місці, як і в далекому 12 столітті.

Посилання

• (відео) Discovery Science «Як це зроблено. Цегла» (рос.)