Керамзит, его характеристики и способы изготовления

Само слово «керамзит» в переводе с греческого обозначает «обожженная глина». Уже из этого названия понятно, что для получения керамзита глину нужно обжечь. Сущность технологического процесса сводится к следующему: подготовленную глину подвергают резким тепловым ударам, что позволяет добиться пористости материала, его вспучивания. Благодаря оплавлению внешней оболочки, керамзит герметизируется и приобретает высокую прочность.

Особенности технологии производства

Сырьем для получения керамзита являются преимущественно осадочные глинистые породы, реже – метаморфические (аргиллит, глинистые сланцы и другие камнеподобные породы).

Они имеют сложный состав и включают в себя как глинистые минералы (гидрослюды, каолинит и т. д.), так и полевой шпат, кварц, карбонаты, органические и железистые примеси.

Из чего же делают этот строительный материал? Лучше всего для изготовления керамзита подходят глины, которые содержат максимум 30% кварца.

Подходит ли тот или иной материал для производства, устанавливают с помощью специальных исследований. Главные требования к сырью:

1. возможность вспучивания при обжиге;
2. легкоплавкость;
3. определенный интервал вспучивания.

Иногда в сырье вводят специальные добавки для повышения коэффициента вспучивания. В качестве добавки может быть использованы органические (соляровое масло, мазут и др.), железистые вещества, горные породы (перлит, алунит и т. п.) или искусственные вещества.

В результате переработки исходного сырья получают сырцовые гранулы определенных размеров и состава. Эти гранулы поддаются термической обработке: они просушиваются, обжигаются и охлаждаются. На следующем этапе полученный материал сортируют по плотности и в случае надобности дробят на более мелкие фракции. После сортировки керамзит готов к складированию или отгрузке к месту использования.

Основные этапы изготовления керамзита:

• завоз сырья;
• сушка глины;
• обжиг сырья;
• охлаждение гранул;
• разделение на фракции;
• транспортировка и складирование.

Утепление коммуникаций

Широкое использование керамзита для утепления подземных инженерных коммуникаций обусловлено его положительными свойствами. Он является насыпным, аморфным материалом, а потому обеспечивает свободный доступ к месту повреждения для проведения ремонтных работ. При прокладке коммуникаций в траншеях керамзит оказывается значительно эффективней минеральной ваты. Рекомендуем: Размеры листа гипсокартона, его виды и характеристики. Применение гипсокартона

С помощью керамзитового щебня, вначале засыпается подушка на дно траншеи. Затем осуществляют засыпку трубопровода, которую рекомендуется выполнять смесью керамзитового гравия с пенопластовой крошкой. Такая теплоизоляция надежно защищает водопровод или канализацию от промерзания.

При этом она вбирает в себя лишнюю влагу и выполняет дренажную функцию. Воздействие влаги практически не отражается на теплоизоляционных характеристиках.

Наиболее часто утепление пола керамзитом обеспечивается путем формирования теплоизоляционного, насыпного слоя под бетонной стяжкой. Толщина его зависит от нагрузок, которые ожидаются при эксплуатации помещения.

Важно! Ощутимый эффект от керамзита в качестве утеплителя проявляется при толщине слоя не менее 10 см. Этот фактор необходимо учитывать при формировании подушки под бетонную заливку

Керамзитовая теплоизоляция пола изготавливается в следующем порядке:

1. Гидроизоляция. Ее можно сделать из рубероида или толстой полиэтиленовой пленки. Полосы материала накладываются с перекрытием/нахлестом не менее 15-20 см. По краям котлована гидроизоляция поднимается вертикально по стенкам до начала стены дома (на 5-7 см выше поверхности стяжки). Стык между полосами и кромка по периметру проклеивается скотчем.
2. Подготовка керамзита. Для пола лучше всего использовать керамзитовый гравий, но подойдет и щебень. Для обеспечения хорошего уплотнения насыпного слоя рекомендуется использовать смесь из разных фракций – от 5 до 20 мм.
3. Выставление маяков. Эти нехитрые приспособления в форме небольших отрезков металлических труб, профилей или стержней помогают засыпать керамзит нужной толщины и сформировать ровную поверхность (горизонтальную или с уклоном). Начальные элементы устанавливаются, отступив от стены на 8-10 см. Далее, выдерживается шаг порядка 60-80 см.
4. Фиксация маяков. Маячки надежно закрепляются в строго вертикальном положении цементом или гипсом. С помощью строительного уровня выравниваются вершины столбиков так, чтобы они формировали идеально ровную поверхность.
5. Засыпка керамзита. Материал насыпается равномерно по всей площади, слоями. По мере засыпки производится уплотнение массы и разуклонка.
6. Заливка жидким цементом. Предварительное скрепление стяжки осуществляется «цементным молоком», т.е. цементным раствором жидкой консистенции.
7. Армирование стяжки. Для обеспечения механической прочности покрытия и перераспределения нагрузок поверх керамзита укладывается армирующая, металлическая сетка.
8. Заливка пола. Цементно-песчаный раствор для стяжки должен иметь такую консистенцию, чтобы мог проникать между гранулами керамзита. Работы начинаются от стены, расположенной напротив входа в помещение. Поверхность заливки контролируется вершинами маяков.

Обратите внимание. Для полного затвердения стяжки надо выделить время порядка 7-8 суток

В этот период рекомендуется периодически увлажнять пол для исключения растрескивания при высыхании.

Помимо рассмотренного варианта утепления пола, керамзит можно наложить и другими способами:

• Стяжка керамзитобетоном. В таком варианте бетон для стяжки готовится с использованием в качестве наполнителя керамзитового щебня вместо обычного щебня.
• Сухая стяжка. Она осуществляется аналогично бетонной стяжке, но вместо заливки используются плиты ГВЛ.

Советуем почитать: Состав и виды легкого бетона

Добыча исходного сырья

Процесс производства керамзита начинается с добычи глинистого сырья в карьерах и перевозки его в глинозапасник. Разработка выполняется открытым способом, с использованием одно- и многоковшовых экскаваторов. Добыча сырья проводится по всей высоте, не выделяя отдельные пласты.

Если выполняется добыча камнеподобных пород, таких как аргиллиты или глинистые сланцы, прибегают к проведению буровзрывных работ. Разработку таких пород можно делать круглый год, в том время как мягкие породы добывают лишь в определенный период.

Чтобы производство керамзита было непрерывным, оборудуют специальные морозостойкие глинохранилища, которые могут вместить около полугодового запаса материала. Также для хранения глины используют промежуточные конусы, в которых она находится на открытом воздухе несколько месяцев.

Вследствие влияния температуры, периодического увлажнения и высыхания природная структура материала частично нарушается. Это значительно облегчает процесс дальнейшей переработки сырья в однородную массу.

Способы получения керамзитовых гранул

Существует четыре основных способа изготовления керамзита, которые отличаются своей технологией:

1. сухой;
2. мокрый;
3. порошково-пластический;
4. пластический.

Выбор конкретного способа зависит от качества сырья.

Этот способ является наиболее простым. Он применяется в случае, когда имеют дело с камнеподобным сырьем. Вначале его дробят, затем отправляют во вращающуюся печь. Такой способ наиболее эффективен, если порода однородная, без вредных включений. Он отличается невысокими затратами и низкой энергоемкостью.

Глину помещают в емкости большого размера – глиноболтушки. Затем ее разводят водой, получая шликер влажностью около 50%. Его подают насосами в шламбассейн, откуда он перемещается во вращающуюся печь. Здесь он разбивается на отдельные гранулы. Их высушивают газы, которые выходят из печи.

Мокрый способ требует большого расхода топлива, поскольку шликер имеет высокую влажность. Однако он позволяет очищать сырье от каменистых включений, вводить в него добавки, получать однородную массу. Его используют в случае высокой влажности исходного сырья.

Как делают керамзитовый гравий на примере производства мокрым способ более подробно расскажет видео:

Этот метод наиболее распространен при производстве керамзита. Он предусматривает увлажнение рыхлого сырья и его переработку в вальцах или глиномешалках. Процесс изготовления керамзита напоминает производство кирпича.

Из полученной массы на дырчатых вальцах или ленточных прессах формируют цилиндрические гранулы, которым позже придается шарообразная форма. Гранулы сразу отправляют во вращающуюся печь или дополнительно просушивают в специальных барабанах.

Пластический способ более сложный, энерго- и капиталозатратный, чем сухой, но он позволяет сделать материал с лучшими свойствами. Во время переработки природная структура сырья нарушается, оно гомогенизируется, поэтому имеет более высокий коэффициент вспучивания.

Вначале сухое сырье доводят до порошкообразного состояния, затем разводят водой. В итоге получают пластичную массу, из которой формируют гранулы. Этот метод является довольно затратным, поскольку необходимо дополнительно выполнять измельчение материала. Еще одним недостатком является необходимость дополнительной сушки гранул.

Поскольку качество готового материала зависит от качества сырцовых гранул, сырье необходимо хорошо перерабатывать и формировать одинаковые по размеру гранулы. Их параметры устанавливаются в зависимости от коэффициента вспучивания сырья.

Приготовление смеси

Как сделать керамзитобетон, пропорции которого подобраны и готовы для замеса? Для работы используется смеситель принудительного перемешивания, который не допускает изменений гранулометрического состава зерен керамзита и их разрушения.

Длительность замеса зависит от виброукладываемости раствора и составляет 3-6 мин. Благодаря тому, что керамзитобетон быстро теряет удобоукладываемость, допустимо выдерживание ее в форме после приготовления до уплотнения не более 30 сек.

Последовательность закладки компонентов в бетономешалку:

• вода;
• пластификатор – если используется;
• песок, после чего масса тщательно перемешивается;
• постепенно вводится весь объем керамзита;
• цемент.

При замешивании гравий должен покрыться цементным раствором. Масса должна быть однородной.

Дозировать материал удобно объемными дозаторами, что обеспечит оптимальный гранулометрический состав.

При более длительном выдерживании можно потерять прочность керамзитобетона, что опасно при производстве материала, предназначенного для стеновых конструкций

Охлаждение гранул

После обжига керамзит следует охладить. Охлаждение начинается еще во вращающейся печи, благодаря поступающему воздуху. Далее оно продолжается в аэрожелобах, барабанных холодильниках и т. п.

От того, насколько быстро выполнено охлаждение гранул, зависит прочность материала. Если охлаждение произошло слишком быстро, гранулы могут треснуть. При медленном охлаждении качество материала может снизиться в результате размягчения и смятия гранул.

Поэтому керамзит охлаждают до 800-900 градусов сразу же после вспучивания. После этого выполняют охлаждение до 600-700 градусов на протяжении 20 минут.

Это нужно для того, чтобы затвердение произошло без большого термического напряжения, и сформировались кристаллические минералы, которые увеличивают прочностные качества материала. Дальнейшее охлаждение можно выполнять довольно быстро.

Керамзитобетон, состав для пола

Подбор пропорций керамзитобетона для пола зависит от эксплуатационной нагрузки покрытия. Если подразумевается обустройство полов бытового назначения, целесообразно использовать указанную рецептуру:

• цемент М500 – 263 кг;
• вода – 186 л;
• песок – 1068 кг;
• керамзит – 0.9 м³.

Для приготовления рабочей массы используется стандартная бетономешалка. Ручным замешиванием трудно достигнуть однородности рабочей массы

Для керамзитобетона пропорции для стяжки могут варьироваться. Не менее эффективным считается следующий рецепт:

• цементно-песчаная смесь – 60 кг;
• керамзит – 50 кг.

Для приготовления цементно-песчаной смеси соотношение компонентов принимается, как 1:3, например, для 45 кг песка потребуется 15 кг цемента.

Пропорции керамзитобетона для пола позволяют выбирать марочную прочность материала. Далее указаны пропорции относительно содержания керамзита, песка, цемента:

• 7/3.5/1.0 – М150;
• 7/1.9/1.0 – М300;
• 7/1.2/1.0 – М400.

Фракционирование и транспортировка

Для фракционирования применяют барабанные грохоты, которые имеют цилиндрическую или многогранную форму.

Транспортируют керамзит в пределах завода пневматическим способом или по ленточному конвейеру. Более популярен конвейерный способ, так как транспортировка по трубам с помощью воздушного потока приводит к повреждению оболочки и дроблению гранул.

Хранят готовый материал на складе силосного или бункерного типа. Для этого керамзит предварительно фасуют по специальным влагозащитным мешкам различного объема.

Себестоимость блоков, изготовленных в домашних условиях

Керамзитобетонные блоки, изготовленные своими руками, по стоимости выйдут гораздо дешевле. Если вы хотите узнать, какую сумму вы сможете сэкономить, произведите следующие несложные вычисления. Из 100 л раствора получают около 10-11 пустотелых блоков. Для замешивания такого количества раствора нам понадобятся:

Стоимость 10 блоков составит 201 руб. 60 коп. Соответственно, 1 штука будет стоить 20 руб. 16 коп. Допустим, для строительства гаража 4х7х3 м вам потребуется 776 блоков. Их себестоимость при изготовлении своими руками 15 тыс. 664 руб.

Стоимость же одного готового изделия в среднем составляет 80 руб., то есть 776 блоков будут стоить 62 тыс. руб. 80 руб. Таким образом, изготовление керамзитобетонных блоков в домашних условиях выгодней – ведь мы экономим солидную сумму 46 тыс. 416 руб.

Сертификация материала

Поскольку технология получения керамзита довольно трудоемкая и сложная, любые нарушения могут негативно повлиять на качество изделий. Поэтому при покупке обязательно необходимо ознакомиться с сертификатом соответствия.

Существует ГОСТ 9759-76, в котором указаны требования к параметрам гранул, весу и прочности керамзита. Именно прочность выступает главным показателем, который принимают во внимание при допуске материала в эксплуатацию.

Керамзит является важным компонентом керамзитобетона, и ни одна компания по изготовлению легких бетонов не станет приобретать его без наличия нужных документов. Кроме этого, он получил широкое применение в сфере строительства. В сертификате соответствия указывается информация об экологической безопасности материала, его соответствии санитарным нормам, даются рекомендации относительно хранения и транспортировки.

Основные показатели для сертификации различных фракций керамзита

Подготовка форм

Формы можно изготовить самостоятельно, используя простую деревянную доску, 20 мм. Конструкция формируется на основе поддона и двух элементов г-образной формы, которые при сборке образуют борты или 4 стандартных бортов.

Изделие может быть предназначено для изготовления пустотелых или полнотелых модулей:

• формы без пустот;
• формы со сквозными пустотами;
• формы с несквозными пустотами.

Параметры изделия должны обеспечивать изготовление требуемых габаритов керамзитобетонного блока. Внутри форма обшивается металлом. Альтернативным вариантом может послужить изготовление форм целиком из металла. Это обеспечит легкое отхождение готового блока.

Оборудование для производства керамзита

Линия для получения керамзита состоит из:

• рыхлительных устройств;
• дырчатых вальцов;
• глиномешалки;
• сушильных барабанов;
• печи для проведения обжига;
• бункеров;
• пневматических транспортеров;
• ленточных или других конвейеров;
• лотков;
• сортировщиков гравия и др.

Для первичной обработки сырья используется специальная дробилка. Она включает в себя узел измельчения, который состоит из таких элементов:

1. лопастные валы, вращающиеся в направлении друг друга;
2. жесткая рама;
3. привод с зубчатой передачей;
4. приемный бункер.

Когда валы начинают вращаться, сырье измельчается до требуемых размеров. Для введения специальных добавок применяется смеситель.

На видео — дробилка валковая для дробления керамзита в работе:

Обжиг сырья происходит во вращающейся печи. Она имеет цилиндрический стальной корпус и состоит из таких элементов:

• загрузочная и разгрузочная головка;
• опорная станция;
• приводы;
• уплотнения концов печи;
• кожух венцовой пары и т. д.

Для установки печки оборудуют фундамент. В роли опоры используют сварную раму и ролики, регулируя их положение.