Пузырьки в глине

Выпуск аэрированного керамического кирпича может стать хорошим решением  для российских производителей

Борьба за снижение теплопроводности строительных материалов приводит к тому, что спрос на традиционный керамический кирпич постепенно уменьшается. Необходимость повышения класса энергетической эффективности здания заставляет производителей кирпича пересматривать свои технологии и добиваться снижения теплопроводности при сохранении высоких значений коэффициента конструктивного качества. Сделать это непросто. Основные тренды задают зарубежные производители оборудования для кирпичных заводов. Купить у них за большие деньги готовую отработанную схему производства могут позволить себе только крупные игроки, а мелким и средним кирпичным заводам приходится просто выживать, выжимая все возможное из имеющегося оборудования.

Выходом для них могла бы стать технология получения ячеистой керамической структуры с помощью аэрирования керамического шликера. Таким способом можно добиться качественного распределения воздушных пузырьков в глиняной массе с последующей их стабилизацией при сушке и окончательным закреплением высокотемпературным обжигом. Данный способ является универсальным и подходит для глин с различным минералогическим составом (от легкоплавких до огнеупорных). Это важно, учитывая разнообразие глиняных месторождений на территории России. При этом производить продукцию можно на существующей технологической базе при условии модернизации отдельных узлов и агрегатов.

Изучение основных принципов аэрирования на глинах с разным химическим составом позволило разработать технологический регламент на производство аэрированных кирпичей формата 0,7 НФ-1,8 НФ, имеющих марку от М35 до М250. Способ изготовления аэрированных керамических изделий основывается на коагуляционных и тиксотропных свойствах глинистых шликеров, поэтому для достижения наилучших показателей необходимо учитывать свойство конкретного месторождения глины. Сделать это можно с помощью специальной математической модели, позволяющей гибко изменять требуемые параметры изделий без проведения дополнительных лабораторных исследований. Основной экономический эффект достигается за счет уменьшения цикла обжига, так как ячеистая структура керамического сырца обладает высокой газопроницаемостью и позволяет проводить скоростной обжиг изделий в традиционных туннельных печах. Издержки производства снижаются также за счет уменьшения в 2-3 раза расхода глины по сравнению с полнотелыми и пустотелыми кирпичами.

Полученный таким способом аэрированный керамический кирпич сочетает в себе лучшие свойства газобетона и традиционного керамического кирпича: низкую среднюю плотность и теплопроводность, а также высокую долговечность, экологичность, абсолютную огнестойкость и архитектурную выразительность.

Применение технологии аэрирования керамических масс позволяет также изготавливать крупноформатные плиты для устройства фасадов и отделочные декоративные плитки для создания неповторимых интерьеров. А следующим шагом в развитии этого направления станет создание новых принципов производства крупноформатных блоков (камней), что, безусловно, поменяет у потребителей представление о возможностях строить кирпичные дома быстро и по доступной цене.

В поисках решения

Владимир ЕЗЕРСКИЙ, генеральный директор ООО «Научно-исследовательский институт керамики», кандидат технических наук:

За последние 50-60 лет в мире было предложено немало технических решений, которые послужили основой для разработки технологий производства керамических материалов с низкой плотностью. Основными из них являются технологии производства легковесного кирпича методом пластического формования с введением выгорающих добавок, пористокерамических блоков методом высокотемпературного вспучивания глинистого сырья, пенокерамических материалов методом вспенивания глинистого шликера. Каждая из этих технологий предназначена для решения одной задачи — повышения теплозащитных свойств керамики. Наибольшее распространение получила пористая керамика с использованием выгорающих добавок. Данная технология не требует разработки принципиально нового оборудования и реализуется в условиях действующих заводов. Однако при получении изделий с плотностью ниже 800 кг/м3 возникает множество проблем, сводящих к минимуму ее достоинства. Техническое решение, основанное на вспучивании гранул глинистого сырья, не получило реального воплощения по причине высоких требований к сырью и сложности процесса вспучивания. В России и во многих странах ведутся разработки технологии пористой керамики способом вспенивания шликерной массы (к числу поборников этой технологии относится автор статьи Константин Дмитриев. — «СГ»). Для поризации массы используют способы пенообразования и реже — аэрирования. По одному из способов пенообразования в смеситель вводятся в дозированном количестве вода и пенообразователь. Затем приготавливается пена, в которую вводится измельченная смесь компонентов. Во вспененный шликер вводится стабилизирующая добавка и смесь заливается в форму. Изделие высушивается в два этапа (сначала в формах, а после набора определенной структурной прочности — в распалубленном состоянии) и обжигается. При использовании аэрирования измельченная глина распускается в воде с помощью электролитов. К шликеру добавляется пенообразователь, и все это вместе механически взбивается до нужной степени пористости. Обжиг полученных пенокерамических изделий можно проводить более интенсивно по сравнению с традиционными керамическими материалами, так как из-за наличия большого количества пор не возникает проблемы трещинообразования. Пенокерамика при достаточно высоких прочностных показателях обладает низкой сорбционной влажностью, хорошими теплозащитными свойствами, высокой морозостойкостью. Она может подвергаться любому виду механической обработки (в том числе хорошо пилится и гвоздится), обладает эффектом порового проветривания стеновых ограждений, является экологически чистым материалом.

Вопросы остаются

Владислав ГЕРАЩЕНКО, директор Ассоциации производителей керамических стеновых материалов (АПКСМ):

Многие годы считалось, что все вопросы по стеновой керамике решены и что там ничего уже нельзя придумать. На самом деле все не так. Одно из возможных направлений — так называемая пористая керамика, или, как ее называет автор статьи, ячеистая керамика. Сейчас российские кирпичные заводы переживают не лучшие времена — появляются сложности в сбыте продукции, снижается рентабельность из-за увеличения расходов и снижения цены реализации. Такая ситуация в отрасли осложняет модернизацию существующего производства и препятствует открытию новых заводов. Константин Дмитриев предлагает использовать уже имеющуюся у российских кирпичных заводов технологическую базу для выпуска аэрированного керамического кирпича. При этом удается «убить» сразу двух зайцев: освоить и развивать новую технологию, загрузить заказами отечественных машиностроителей. Члены нашей ассоциации считают, что идея Константина Дмитриева достаточно интересная и к ней стоит присмотреться повнимательнее. Однако у нас возникает целый ряд вопросов, нуждающихся в прояснении. И это неудивительно, так как все новое подвергается сомнению. Каким образом эту технологическую линию спроектировать и воплотить в рабочую документацию? Просматривается проблема при производстве больших объемов, поскольку наблюдается большой разброс в показателях, а это значит, что нет технологической стабильности. Много вопросов и к экономике проекта. А как быть с потребителем? Готов ли он к новому продукту? Вспоминается история 1999-2009 годов, когда крупнейшие игроки рынка стеновой керамики с боями доказывали преимущество большого формата и поризованной продукции. А сегодня наблюдается тенденция снижения доли производства керамических материалов, так как на строительном рынке популярны более дешевые ячеистые бетоны, газосиликаты, вентилируемые фасады.