Производство аэрированного керамического кирпича доступно на любом сырье российских месторождений

Вскоре после публикации в «Строительной газете» моей статьи «Кирпич не тонет» я получил письмо из Санкт-Петербурга от генерального директора ООО «ИНФОСМИТ» Константина Сергеевича Дмитриева. Молодой исследователь и предприниматель сообщал, что моя статья подтолкнула его написать о результатах научно-исследовательской работы возглавляемой им компании в области получения легких и прочных керамических материалов (кирпичей и блоков). Речь в письме шла о новой технологии производства материала из глины, который имеет структуру газобетона, но при этом в несколько раз прочнее его. Статью об этой технологии, сопровожденную комментариями известных специалистов, сегодня публикует «Строительная газета».

Алексей ТОРБА

ПУЗЫРЬКИ В ГЛИНЕ

Выпуск аэрированного керамического кирпича может стать хорошим решением для российских производителей

Гонка за снижение теплопроводности строительных материалов с каждым годом набирает обороты: спрос на традиционный керамический кирпич уменьшается, а керамические блоки пытаются конкурировать с газобетоном за свою долю рынка. Обеспечение высокого класса энергетической эффективности здания заставляет производителей кирпича пересматривать свои технологии производства и добиваться снижения теплопроводности при сохранении высоких значений коэффициента конструктивного качества. Сделать это крайне сложно, поскольку основные технологические переделы эффективно работают уже многие десятилетия, а расширять номенклатуру практически нечем, так как основные тренды задают зарубежные лидеры в производстве оборудования для кирпичных заводов. Купить за внушительную сумму у стороннего зарубежного разработчика готовую отработанную схему производства – это значит навсегда стать зависимым от него в вопросах своевременного обслуживания оборудования. Такой подход могут позволить себе только крупные игроки, а мелким и средним кирпичным заводам приходится просто выживать, используя имеющееся оборудование по максимуму.

Восполнить дефицит современных отечественных технологий взялась команда Центра строительных материалов и технологий «ИНФОСМИТ». С 2013 года мы разрабатываем эффективный способ получения ячеистой керамической структуры с применением уже имеющейся в составе российских кирпичных заводов технологической базы и небольшой модернизацией отдельных узлов и агрегатов. Основную ставку мы сделали на принцип аэрирования керамического шликера, с помощью которого можно добиться качественного распределения воздушных пузырьков в глиняной массе с последующей их стабилизацией при сушке и окончательным закреплением высокотемпературным обжигом. Способ является универсальным и подходит для глин с различным минералогическим составом (от легкоплавких до огнеупорных), учитывая широкую географию глиняных месторождений по всей территории Российской Федерации.

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. По итогам этой работы в 2018 году мы получили патент на изобретение №2663980 «Способ изготовления аэрированных керамических изделий». Этот способ основывается на коагуляционных и тиксотропных свойствах глинистых шликеров, поэтому каждое месторождение глины имеет свой потенциал использования технологии аэрирования для достижения наилучших показателей при минимальной себестоимости. Компонентный состав керамического шликера определяется с помощью разработанной нами математической модели, позволяющей гибко изменять требуемые параметры изделий без проведения дополнительных лабораторных исследований. Основной экономический эффект формируется за счет уменьшения цикла обжига, так как ячеистая структура керамического сырца обладает высокой газопроницаемостью и позволяет проводить скоростной обжиг изделий в традиционных туннельных печах. Снижает издержки производства и расход глины, уменьшенный в 2-3 раза по сравнению с полнотелыми и пустотелыми кирпичами.

Полученный нами в опытно-промышленных условиях 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. Первые партии будут реализовываться по индивидуальным заказам на производственной площадке ООО «ИНФОСМИТ», расположенной в городе Боровичи Новгородской области, в 2020 году. Стоит также отметить, что основное оборудование, позволяющее полностью автоматизировать все технологические процессы, собирается в России.

Применение технологии аэрирования керамических масс позволит также изготавливать крупноформатные плиты для устройства фасадов и отделочные декоративные плитки для создания неповторимых интерьеров. Впервые аэрированные керамические изделия будут представлены широкому зрителю на 25-ой Международной выставке строительных и отделочных материалов «ИнтерСтройЭкспо» с 18 по 20 апреля 2019 года в Санкт-Петербурге. 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.

Константин Дмитриев, генеральный директор ООО «ИНФОСМИТ», г. Санкт-Петербург

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

За последние 50-60 лет в ряде стран были предложены многочисленные технические решения, 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 единой 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 (в статье Константина Дмитриева идет речь о производстве именно таких изделий – прим. редакции) возникает множество проблем, сводящих к минимуму её достоинства. Второе техническое решение основано на вспучивании гранул глинистого сырья. Этот вариант технологии не получил 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 последней из трех рассматриваемых технологий примкнул и Константин Дмитриев – прим. редакции). 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 измельчённая 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 измельчённая глина распускается в воде с помощью электролитов. К шликеру добавляется пенообразователь, и всё 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, подвергается любому виду механической обработки (в том числе хорошо пилится и гвоздится), обладает эффектом порового проветривания стеновых ограждений, является экологически чистым материалом.

Владимир Езерский, генеральный директор ООО «Научно-исследовательский институт керамики», кандидат технических наук, профессор

ПРЕДСТОИТ НЕПРОСТОЙ ПУТЬ ОТ ИДЕИ К ВОПЛОЩЕНИЮ

Много лет считалось, что все вопросы по стеновой керамике решены, что там ничего уже нельзя придумать. На самом деле все не так, и энтузиасты cнова и снова пытаются это доказать. На базе Центра строительных материалов и технологий «ИНФОСМИТ» автор статьи проводит исследования в области одного из направлений керамики – так называемой пористой керамики или, как он ее называет, ячеистой керамики. Предыдущие поколения занимались этим вопросом, но, к сожалению, так и не довели свои исследования до конца. В данном случае рассматривается технология эффективного способа получения ячеистой керамической структуры с применением принципа аэрирования керамического шликера, с помощью которого можно добиться качественного распределения воздушных пузырьков в глиняной массе с последующей их стабилизацией при сушке и окончательным закреплением высокотемпературным обжигом.

У участников нашей ассоциации возникает много вопросов к предлагаемому техническому решению, и это не удивительно, 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, т.к. на строительном рынке популярны более дешевые ячеистые бетоны, газосиликаты, вентилируемые фасады и др.

Сейчас российские кирпичные заводы переживают не лучшие времена – появляются сложности в сбыте продукции, снижается рентабельность за счет увеличения расходов и снижения цены реализации. Такая ситуация в отрасли усложняет модернизацию существующего производства и препятствует открытию новых заводов. Но если присмотреться к предлагаемому Константином Дмитриевым способу повнимательнее, то возникает надежда: может это и есть один из выходов из сложившейся ситуации? Автор предлагает использовать уже имеющуюся в составе российских кирпичных заводов технологическую базу с небольшой модернизацией отдельных узлов и агрегатов. При этом убивается сразу два зайца: развивается и новая технология, и отечественная машиностроительная база. Участники нашей ассоциации считают, что идея Константина Дмитриева достаточно интересная, но, как говаривали древние римляне, дорогу осилит идущий. Хочется пожелать ему удачи и, конечно же, мы будем следить за судьбой данного проекта.

Владислав ГЕРАЩЕНКО,

Директор Ассоциации производителей керамических стеновых материалов (АПКСМ)

СПРАВОЧНО

Технология аэрирования керамического шликера эффективна для получения керамических изделий со средней плотностью от 400 до 800 кг/м3 с пределом прочности при сжатии от 3,5 до 23,5 МПа.

«Строительная газета», 22 марта 2019 г. (в сокращении)

На снимках: аэрированный керамический кирпич; Константин Дмитриев; Владимир Езерский; Владислав Геращенко