Напольные печи для обжига глины системы инж. К. Купреянова
Инж. К. КУПРЕЯНОВ
СВОЙСТВО глины меняться под влиянием огня было замечено в самой глубокой древности. Этим свойством пользовались и пользуются для приготовления из глины различных предметов, напр., посуды и т. п.
Есть три степени обжига глины: первая дает материал, подобный кирпичу, вторая вызывает спекание материала (для предметов, где требуется особая прочность) и, наконец, третья — это остекление поверхности глины.
Огонь переводит глину из состояния, в котором она очень жадно соединяется с водой, в состояние, когда эта активность к соединению с водой совершенно исчезает. Переводя глину, находящуюся на дороге, в состояние, подобное обожженному кирпичу, можно значительно улучшить глинистую дорогу и создать таким образом особый тип дорог, не имеющий неприятных свойств обыкновенной глинистой дороги.
Главное вредное свойство глинистой дороги, чрезвычайно затрудняющее движение по ней в сырую погоду, — это способность к образованию грязи, происходящая вследствие большой активности глины к связи с водой. Другим вредным ее свойством является липкость, вследствие которой большие массы глины наматываются на ободья колес, затрудняя этим движение. Наконец, глина во влажном состоянии отличается скользкостью, вследствие которой повозки скатываются в стороны при малейших боковых скатах дороги, а автомобили и грузовики при под'емах на такой дороге способны "буксовать" (вращение колес на месте, не двигая вперед машину). Глина в сыром состоянии обладает и очень большой податливостью, т.-е. способностью к образованию глубоких колей, внизу которых собирается вода и размокает грунт. К тому же глина чрезычайно медленно высыхает, и влияние дождей долго отражается на дороге — даже при наступлении сухой погоды.
Разные глины обладают этими свойствами в разной степени.
Каковы особые свойства глинистой дороги, которых нет в песчаных грунтах? Проф. М. М. Филатов об'ясняет это так: глины состоят из очень мелких частиц разрушившихся каменных пород (крупность 0,01 мм и мельче); частицы же меньше 0,001 мм обладают уже особыми свойствами так называемых коллоидальных частиц — способностью притягивать и удерживать на своей поверхности воду, образуя клееобразную массу, от которой и зависят, главным образом, вредные свойства глинистой дороги. Чем больше коллоидальная часть, тем резче проявляются эти свойства. Высокая температура при обжиге разрушает свойства коллоидных частиц как в отношении их к воде, так и к химическому составу и вызывает спекание частиц и их укрупнение (глина как бы опесчанивается). Перевод глины в опесчаненное состояние и разрушение ее коллоидальной части сообщает всей массе благоприятные свойства песчаной дороги, уменьшение гигроскопичности, увеличение, с одной стороны, водопроницаемости (быстрота прохода воды через массу), а с другой — противоположные свойства: увеличение водопод'емной и испаряющей способности (отдача влаги из массы в воздух под влиянием солнца и ветра). Таким образом, огонь резко и выгодно меняет свойства глины в дорожном отношении.
Распространенный способ резки сырца из глины для обжига. Этот способ нецелесообразен, так как он удорожает работу.
В какой же мере рационально для службы дороги полное уничтожение коллоидальной части глины, подобно тому, которое происходит при обжиге обыкновенного строительного кирпича? Теория и дорожная практика дают отрицательный ответ на этот вопрос. Полный обжиг без оставления части сырой глины — нежелателен, так как при полном обжиге уничтожается вся коллоидная — связующая часть; при полном отсутствии этой связующей части дорога будет в жаркую погоду слишком сыпуча, так как частицы ее не будут связаны никаким цементом.
Поэтому дорога из заводского кирпича, всегда полностью обожженого, не имея должной связи между частицами, будет легко разрушаться и пылить. Наоборот, сырая глина, остающаяся в обожженной глине при нашем обжиге, тесно с ней перемешана естественным образом и играет ту же роль, что и битум в асфальтовой одежде. В асфальте гравелисто-песчаная часть связана битумом, без которого одна гравелисто-песчаная часть будет рыхла и сыпуча.
Эта работа состоит из следующих отдельных операций, разработанных автором: вспашка земляного полотна плугом или рытье его вручную с профилировкой дна ящика; устройство печей для обжига из крупных кусков полученной от копания ящика глины и самый обжиг; россыпь полученного обожженого материала в ящике с разбивкой его на части и укатка россыпи катком.
Первая операция должна дать как можно больше крупного материала (комья размерами 15 × 15 × 15 см и крупнее), так как крупный материал идет целиком в обжиг.
Чем вязче глина, т.-е. чем более тяжелый суглинок, тем больше получается комьев. При рытье вручную, комьев получается больше, чем плугом с тракторной тягой.
Вторая операция — устройство печей для обжига и самый обжиг — является главнейшей. Во время работы выработались два типа печей — напольные печи обычного типа и печи конструкции автора. Напольные печи устраивались двух разных систем при небольших комьях размерами до 35 × 35 × 35 см для перекрытия отверстия печи величиной в 35 см применялись небольшие отрезки газовых труб, поверх которых укатывались комья; при больших комьях перекрытие печи делалось без помощи труб, но вертикальные стенки топок кверху суживались (напуском рядов комьев) и перекрывались сверху крупными комьями, предпочтительно имеющими вид плиток.
Недостаток напольных печей с перекрытием трубами заключается именно в применении этих труб, ограничивающих фронт работы из-за необходимости переноса труб с печи на печь: при этом нельзя устроить сразу несколько печей на значительном протяжении дороги, а приходится устраивать печь за печью, что вызывает напрасную затяжку работ. Напольные печи устраивались на 1, 2 или 3 топки; размеры топочного отверстия — 35 × 35 см; размеры в плане печки с одной топкой — 2,5 × 2,5 мм1); высота — 1—1,5 м; таким образом, количество обожженного материала от одной печи — около 5 куб. м. Печи на 2 топки выгоднее чем в 1, и в 3 — выгоднее чем в 2, так как при увеличении числа топок уменьшается количество необожженного по краям печи материала. Топочные отверстия могут делаться сквозными, но при сильном движении воздуха (при совпадении направления ветра с осью печи) одну сторону приходится закрывать во время топки. Горячие газы из топки проходят через промежутки между комьями и обжигают их. В продолжении первой стадии, в течение 2—3 часов, происходит просушка с удалением влаги, при этом закладывается небольшое количество дров; во второй стадии, продолжающейся 12 часов, идет энергичная топка, в конце которой начинает в промежутки между комьями прорываться пламя; при этом рабочий засыпает мелочью те места, где вырывается пламя. Расход березовых дров определился в ¼ куб. саж. на 1 куб. саж. обожженого материала. Верх обжигается во всех случаях на полную толщину, края же иногда остаются необожженными.
Печи конструкции автора устраиваются так: складывается штабель из пяти дровяных клеток размером 2,65 × 0,53 м, каждая клетка размером в плане 53 × 53 см. высотой 0,75—1 м, в каждом ряду клетки два полена; ряды идут крест на крест; таких штабелей устраивается несколько, между штабелями расстояние 53—63 см. Комья глины загружаются между штабелями и по сторонам крайних штабелей; толщина загрузки выше верха штабелей на 50—75 см, с торцов штабеля дров также закрываются комьями после того, как дрова зажжены. Расход дров тот же, что и в предыдущем случае.
Материал, получающийся от обжига, имеет цвет красного кирпича, при чем встречаются части менее обожженные — розового цвета,и пережженные — темно-лилового цвета.
Третья операция производится после окончания обжига; печь, обжиг в которой закончился, будучи расположена в ящике, по середине дороги разламывается, материал разбрасывается по дну ящика и разбивается трамбовками на щебенки величиной 5—6 см. Россыпь профилируется и укатывается катком; при этом верхний слой кирпичных щебенок раздавливается; промежутки между щебенками нижнего слоя заполняются полученной мелочью и одежда получается в виде плотной, гладкой, звонкой при ударах массы, хорошо сопротивляющейся действию проезда и влаги.
Стоимость устройства 1 км обожженной дороги исчисляется в 3 тыс. руб. при ширине проезжей части в 4,0 м и толщине обжига в 20 см, при чем на стоимость дров (по 75 руб. за 1 куб. саж. с доставкой) падает из этой суммы 200 × 7 р. 50 к. = 1.500 руб.; остальная сумма 1.500 руб. падает на рабочую силу.
Наблюдения над службой обожженой дороги показывают, что она обладает большой водопроницаемостью и испаряемостью, быстро впитывает в себя воду, но также быстро ее и отдает, т.-е. быстро просыхает.
Первый опыт обжига был произведен в 1927 г. Московским Омесом по инициативе начальника его Л. Д. Циммеринова на Тайнинском тр. близ Москвы.
Инж. К. Куприянов
Машина помогает побороть трудные условия постройки дороги. Вспашка каменистого участка дороги дорожным рутером (особым плугом)
1) Так в тексте. Скорее всего имеется в виду "2,5 × 2,5 м". (примечание составителя).
