Керамический (глиняный, красный) кирпич

Сырьем для производства кирпича являются суглинки или «тощие» глины разнообразного состава, содержащие всегда три основные фракции: глинистая, песчаная и карбонатная. Первая образована каолинитом (А1₂О₃ • 2SiО₂ • 2Н₂О) и обеспечивает пластичность теста. Вторая, состоя­щая, из кварцевого песка, наоборот, является непластичным компонентом и обеспечивает сохранение формы кирпича в процессе сушки и обжига. Тре­тья, содержащая известняк (СаСО₃ с примесью MgCО₃), вносит значитель­ный вклад в образование пористости кирпича.

После размола, увлажнения, формования и сушки сырые кирпичи обжи­гают при температурах до 950 - 1000°, как правило, в печах туннельного типа. При этом в различных температурных зонах происходят следующие процессы:

а) до 200° - удаление свободной и межслоевой воды глины;

б) 300 - 350° - выгорание органических веществ, содержавшихся в сы­рье или введенных специально с целью повышения пористости кирпича;

в) 600 - 800° - окончательное обезвоживание и разрушение кристал­лических решеток глинистых минералов:

А1₂О₃ • 2SiО₂ • 2Н₂О → А1₂О₃ + 2SiО₂ (аморфный) + 2Н₂О

г) 950 - 1000° - реакции между твердыми продуктами разложения гли­ны, завершающиеся образованием муллита:

3А1₂О₃ + 2SiО₂ → 3А1₂О₃ • 2SiО₂

В общем виде реакцию образования муллита из каолинита можно за­писать следующим образом:

3(А1₂О₃ • 2SiО₂ • 2Н₂О) → 3 А1₂О₃ • 2SiО₂ + 4SiО₂ + 6Н₂О

Вследствие относительно невысокой температуры обжига, образова­ние муллита происходит не полностью. Оставшийся аморфный кремнезем частично кристаллизуется. Содержащиеся в сырье карбонаты разлагаются при 600 - 900°, образующиеся оксиды кальция и магния реагируют с крем­неземом и глиноземом, образуя силикаты и алюминаты. Гидроксид железа, входящий в состав глины, в результате обжига превращается в гематит Fe₂О₃, результатом чего является красная окраска кирпича.

Таким образом, минералогический состав обожженного кирпича скла­дывается из муллита (3А1₂О₃ ∙ 2SiО₂), кварца (SiО₂), гематита (Fe₂О₃), а так­же алюминатов и силикатов кальция и магния, частично в виде стекла.

Пористость полнотелого кирпича обычно составляет 8 - 13%, что, с одной стороны, позволяет ему сохранять достаточную прочность (5 -15 МПа), а с другой - придает ему заметные теплоизоляционные свой­ства. По своим химическим свойствам кирпич является инертным материа­лом, в частности, по отношению к воде и кислотам.

Обожженный при более высоких температурах кирпич называют клинкером. От обычного кирпича он отличается высокой твердостью и прочностью, главным образом вследствие пониженной пористости и по­вышенного содержания стеклообразной фазы. Недостатком его является плохое сцепление с цементным вяжущим.