что добавляют в глину при изготовлении формы для колокола
Искусство колокольного литья
Работа мастера над будущим колоколом начинается с расчётов и построения чертежа его профиля. От решения этой первоначальной задачи будут зависеть голос, прочность и внешний вид изделия.
Обычно заказчик определяет массу нужного ему колокола, но иногда задаётся и его основной тон. То и другое зависит от определенного соотношения размеров всех частей формы колокола. Главные параметры, определяющие прочность и красоту звучания колокола, – нижний диаметр, высота и толщина стенки.
Немецкая (а), русская (б) и французская (в) формы колоколов
Известны несколько вариантов построения профиля колокола: «немецкий» профиль, «французский», «английский», «русский», – но принцип всегда один: все части формы рассчитываются по единому модулю и должны быть ему кратны. Величина модуля определяется толщиной стенки в месте удара, т.е. в наиболее утолщённой части, которую русские мастера назвали «бой». Рассчитывается бой в зависимости от массы и тона будущего колокола по специальным таблицам. Далее по осевой линии стенки колокола строятся линии внутреннего и наружного профиля. Вся система пропорций основана на свойствах логарифмической спирали. От соотношения толщины боя к диаметру колокола зависит и его прочность. В старинных колоколах (до XV в.) это соотношение было равно 1:12 и 1:13; у русских колоколов XIX в. – 1:15. Чем тоньше стенки колокола, тем ниже его основной тон и пластичнее звук.
Существующий, выверенный многовековой практикой метод построения формы колокола не предусматривает точного расчёта его верхнего диаметра. В итоге каждый мастер имеет свой собственный, индивидуальный профиль колокола. Когда чертёж будущего колокола готов, по нему изготовляются два лекала: для внутреннего профиля колокола и для наружного. Далее начинается создание объёмной формы колокола из кирпича и глины.
Литейная форма состоит из трёх частей: болвана, или стержня (внутренняя часть формы), «фальшивого колокола» (модели), и кожуха (внешняя часть формы колокола).
Самая кропотливая часть работы – изготовление фальшивого колокола. Модель изготовляется из глины и песка по лекалу; готовая внутренняя форма обмазывается тонкими слоями, каждый слой подсушивается. В глину добавляют пластификаторы и армирующие материалы: коровью шерсть, конский навоз, квасное сусло.
На фальшивый колокол наносятся орнаменты, иконы, надписи. Подготовка декора колокола – отдельный, очень длительный процесс. Готовая модель с украшениями и надписями обмазывается тонкими слоями жирной глины с просушкой каждого слоя. Таких слоев может быть 20–30 в зависимости от массы будущего колокола. Жидкая глина должна заполнить все детали украшений.
Затем форма обмазывается толстым слоем глины, который стягивается металлическими прутьями с крючками наверху, служащими для подъема верхней части колокола – кожуха. Кожух поднимают, фальшивый колокол уничтожается, болван и внутреннюю часть кожуха (на которой отпечатались все украшения и надписи) зачищают и поправляют. Затем ставят кожух на прежнее место, между болваном и кожухом получается пустое пространство для заливки металлом. Форму устанавливают в литейную яму и тщательно засыпают землей, плотно трамбуя, чтобы кожух выдержал давление расплавленного металла.
Подготовка к заливке бронзы: а – внешний вид формы, готовой к заливке. На заднем плане – подъём кожуха; б – желоба для заливки бронзы в форму
Медь плавится в подовой печи в течение 5. 6 ч. Мастер всё это время постоянно следит, чтобы пламя не ослабевало и медленно, постепенно температура приближалась к точке плавления меди (1083 °С). Далее температуру быстро поднимают до 1200. 1300 °С и добавляют нужное количество олова. Полученный сплав тщательно перемешивают деревянными шестами, раскисляя металл. Затем сплав охлаждают до температуры 1080 °С и начинают выпуск.
Заливка бронзы из пламенной печи непосредственно в форму при изготовлении крупных отливок
Жидкий металл стремительно течёт по жёлобу и наполняет форму. До этого момента от загрузки олова в печь должно пройти не более 10 минут, иначе олово выгорит. Если температура будет меньше 1080 °С, тело колокола получится пористым, если больше – сплав в наиболее толстых участках стенок будет неоднородным: лёгкое олово разделится с тяжёлой медью, что окажет вредное влияние на звук.
Готовность сплава, кроме точного контроля температуры, можно определить старинным способом: опустить в него деревянную палочку. Если бронза готова, она застывает на ней в виде стеклообразной корки. При правильном заполнении формы металл глухо журчит (более резкие звуки говорят о пузырях в сплаве, что ведёт к появлению раковин в колоколе). Колокол остывает несколько дней, затем его вынимают из ямы, очищают от пригоревшей глины абразивными материалами и тщательно обрабатывают чеканкой каждый сантиметр поверхности. Это позволяет сделать поверхность колокола гладкой и блестящей, а украшения – более рельефными.
Чистовая обработка колокола: а – очистка поверхности (гравюра из книги «Арена природы и искусств», Вена, конец XVII в.); б – чеканка (гравюра К. Люйкена, 1698 г.)
«Для чего человеку песок и глина» опыты и эксперименты по окружающему миру (подготовительная группа) по теме
Величину усадки менее 5% имеют тощие глины, 6–8 % — имеют глины средней пластичности, 8–10 % — выше средней пластичности, и усадкой выше 10 % обладают высокопластичные глины.
Самыми оптимальными для использования являются средне пластичные глины с усадкой 6–8 %. Для снижения величины усушки в глину добавляют отощители (песок с зернами 0,5–2 мм, дробленые или просеянные шлаки, опилки).
Обжиг глины
Кирпичи из глины могут быть либо необожженными, либо обожженными. При этом последние обладают наибольшей прочностью и полезными в строительстве свойствами, поэтому рекомендуется покупать именно такой тип кирпича, либо обжигать его самостоятельно в том случае, когда изготовление самана происходит своими руками.
Печь для обжига, конечно, лучше купить, так как подобные устройства позволяют пропечь материал не только сверху, но и внутри.
Существует 2 вида печей:
Предпочтительнее всего первый тип устройств, так как они обеспечивают наилучшее пропекание кирпича.
Сушка
Так или иначе, когда кирпичи сформированы, обычно настает время их сушить. На этой фазе обработки добиваются понижения влажности до 5—6%. Если проигнорировать это требование и отправить в печь более влажные изделия, они могут растрескаться и даже деформироваться. Современное динамичное производство уже не может себе позволить продолжительную естественную сушку. Для ускорения процесса используют камерные либо туннельные сушилки.
А чтобы повысить техническую и экономическую эффективность производства, все чаще выбирают установки непрерывного действия.
Дом из глины и соломы
Материал этот достаточно дешев и даже способен изготавливаться самостоятельно, что позволяет практически каждому значительно снизить стоимость постройки. В домах, которые строятся из саманного кирпича, всегда хорошая влажность, воздух, а так же температура летом. Однако в зимний период времени он плохо удерживает тепло, из-за чего дом будет нуждаться в дополнительном прогревании.
В том случае, если предполагается осуществлять стройку во влажном климате, то стоит учитывать свойства материала сильно впитывать влагу, из-за чего кирпичи, особенно с внешней стороны, начинают быстро крошиться. Этого можно избежать, если в качестве облицовки использовать обожженные глиняные кирпичи. Внутренние же стены потребуется обшить пароизоляционным слоем.
Саманный кирпич укладывается друг на друга и соединяется раствором из песка и глины в таких же пропорциях, которые были подобраны и для изготовления кирпича. При этом в первом ряду обязательно проводится гидроизоляция, а арматурной сеткой укрепляют углы. Важно так же распределить нагрузку от балок перекрытий равномерно, так как вынести точечной нагрузки саман не сможет.
Про особенности постройки такого дома расскажет видео:
Фундамент
Возведение фундамента на глине обязательно предполагает использование таких важных компонентов, как щебень и гравий, поскольку они обеспечивают наилучшую прочность. Так как подобная почва обладает очень сильной способностью к усадке, обязательно потребуется при строительстве учитывать этот факт, точно рассчитывая всю нагрузку.
При этом важно знать и уровень грунтовых вод, так как чем дальше они будут расположены, тем дешевле и прочнее будет фундамент. В том же случае, если они будут близко к поверхности, то лучше отдать предпочтение свайному типу фундамента. Предварительно обязательно потребуется соорудить щебневую или гравийную подушку, а так же соорудить дренажную систему.
Как сделать кирпич из глины своими руками
Глиняные кирпичи, изготавливаемые своими руками, называются саман. Данный материал является одним из самых экологичных.
Чтобы изготовить его самостоятельно, потребуются следующие компоненты:
Четко установленных пропорций нет, и они будут добавляться в основную массу только в зависимости от того, какой плотности необходимо получить раствор. Количество других составляющих так же будет зависеть от качества глины, ее жирности.
Подготовительные работы
Перед тем, как начать изготовление кирпичей, потребуется очистить глину от всего мусора и посторонних примесей. В том случае, если предполагается сделать их большое количество, всю глину можно поместить в гурт под пленку, постепенно используя небольшие части.
Свойства остальной глины только улучшатся со временем. Песок потребуется взять крупнозернистый, чистый, а вот солома может быть абсолютно любой. Вода так же должна быть чистая, так как от этой характеристики будет зависеть качество получаемого кирпича.
Предварительно потребуется изготовить форму под саман. Она может быть из пластика, дерева или же пластика. Дна при этом быть не должно, а оптимальная толщина — это 36 мм. Как только чертеж будет подготовлен, выпиливаются доски нужного размера.
Между собой они скрепляются при помощи саморезов. При этом форма может включать несколько ячеек. По краям для удобства лучше присоединить ручки. Важно при этом тщательно подогнать углы и сделать внутреннюю поверхность досок достаточно гладкой.
Это потребуется для того, чтобы засохший сформировавшийся саман хорошо выходил из формы. Дополнительно можно пересыпать деревянные части слоем соломы, чтобы он не прилип.
Технология
Весь процесс можно поделить на следующие этапы:
Кирпич высыхает в течение недели, при этом его потребуется укрыть от возможного дождя. Скорость подсыхания самана будет зависеть от того, насколько сильна температура и влажность. Кирпичи можно составить друг на друга для большего удобства.
Как изготавливают глиняные кирпичи в производственных масштабах можно посмотреть на видео:
Как обмазать печь глиной
Для обмазывания печи при помощи глины можно использовать классический раствор. Для его приготовления потребуется взять песок, шамотную глину и солому. Для предотвращения растрескивания солому советуют измельчать и использовать дополнительно конский навоз. Это позволяет сделать смесь более однородной, а частицы — мелкими. При этом навоз можно заменить поваренной солью, которую потребуется добавить в размере 300г/10л раствора.
Некоторые специалисты рекомендуют предварительно замачивать глину и оставлять на ночь, чтобы к утру она лучше и однороднее смешивалась с песком. Непосредственно перед обмазыванием печь потребуется смочить водой, что обеспечит лучшую схватываемость материалов. Наносить раствор можно как шпателем, так и рукой, а разравнивать ее возможно при помощи мастерка.
После обмазки ее потребуется оставить для высыхания. При этом лучше, чтобы в помещении постоянно циркулировал воздух для лучшей просушки. Это можно обеспечить, открыв предварительно в нем окна и двери.
Раствор для кладки печи
Глиняный раствор не только обеспечивает наилучшее сцепление между кирпичами, но и лучше всего переносит постоянное воздействие тепла. Швы кладки при этом не должны превышать 4 мм, в противном случае глина потеряет свои свойства к термической обработке и разрушится.
Раствор, который подготавливается для данной цели, должен быть в меру жирным, пластичным. Если смесь будет слишком жирна, то уже после высыхания она растрескается, а тощий не будет достаточно прочен. Именно поэтому количество того или иного компонента в растворе подбирается всегда индивидуально, с учетом качества глины.
Глиняная масса для кладки замешивается точно так же, как и в других случаях, за исключением соломы. Она должна быть не просто однородной, но и не прилипать к лопате или мастерку. Проверить качество полученного раствора можно, нанеся ее на кирпич, а сверху положив второй. Если уже через несколько минут их очень сложно будет разъединить, значит, качество полученной глины отличное.
Глиняный раствор для ремонта печей, приготовление:
Заготовка сырья
Первым шагом закономерно является снабжение производственных объектов сырьем. Поиск глиняных залежей осуществляется стандартными методами геологической разведки. Когда пласты обнаружены, эксперты оценивают их мощность, доступные для выработки ресурсы. Если принято решение об использовании конкретного карьера, заблаговременно (еще за 1—2 года) расчищают местность. Она должна быть освобождена и от растительности, и от заведомо ненужных пород.
Часто поверхность грунта разрыхляют, чтобы упростить последующую добычу. На этом же этапе к карьеру подводят (при отсутствии готовых коммуникаций) транспортные и энергетические магистрали. Извлечение глины производится за счет:
дробления породы взрывчатыми веществами;
с применением относительно малых машин (бульдозеров и так далее).
Пол из глины
Перед формированием глиняного пола обязательно потребуется проложить слой гравия, так как пароизоляционный слой в данном случае не поможет избежать образования конденсата. Пол можно изготовить литой или же утрамбованный.
Для формирования литого пола потребуется изготовить такую же смесь, как и для изготовления саманных кирпичей, но с добавлением гравия. Важно подобрать правильно все пропорции, так как чрезмерно большое количество глины позволит материалу растрескаться, а малое ее количество приведет к рыхлости.
Укладывание раствора производится слоями, при этом каждый из них должен быть ровным, дабы предотвратить растрескивание. Первый слой получается наиболее липким, тогда как второй должен быть гладким. Для получения более мелких частиц можно использовать измельченную солому или же, например, лошадиный навоз.
Утрамбованный пол не считается простым способом формирования пола, однако сохнуть способен гораздо быстрее, чем литой. Первые два глиняных слоя потребуется утрамбовывать специальным ручным катком, третий же заливается и пропитывается специальным раствором. При этом важно, чтобы в глиняной массе, необходимой для формирования утрамбованного пола, было несколько меньше воды и соломы, но больше колотых камней.
Технология выполнения пола из глины в частном доме:
Утрамбовка глины
Наилучшим способом трамбовки глины до сей поры считается утрамбовка в опалубке. При этом на ней устанавливаются деревянные щиты, после чего в полученную форму послойно насыпается глиняный раствор. Вместе с этим можно использовать в качестве дополнительного материала гальку, мелкий щебень или же полимер. При этом трамбование может быть как ручное, так и при помощи виброплиты. Однако при изготовлении кирпичей из данного материала используют вибропресс, а для формирования пола — ручной каток.
Виды продукции
Производство разных видов кирпича предполагает существенные различия в технологии изготовления продукта, даже если речь идет об изделиях одинаковой величины.
Двойной силикатный кирпич лучше керамического по звукоизоляции, зато уступает ему по таким показателям:
стойкость к холоду;
тепловая стабильность постройки;
При этом красный кирпич традиционного образца оказывается дороже. Его изготовление требует более дорогого оборудования, длится существенно дольше. Трудоемкость тоже увеличена, как и расход энергии. Но в обоих случаях сырье проходит последовательно несколько этапов. Сначала готовят глиняную массу, придавая ей необходимые характеристики.
Затем формуют сырец, сушат его. И только затем приходит время обжига, то есть основной технологической операции. Чтобы правильно выполнить работу, глинистые породы, поступившие на кирпичный завод, сортируют в соответствии с ГОСТ 1975 года.
При этом учитывают:
механическую стойкость в сухом состоянии.
Химическая характеристика сырья подразумевает определение концентрации:
растворимых в воде солей;
тонких дисперсных фракций;
Отмостка из глины
Формирование глиняной отмостки известно достаточно давно, так как данный способ позволял защищать фундамент от просачивания в него влаги. Постройка из данного материала эффективнее всего в частном доме. К тому же, она будет менее затратной, чем в случае использования бетона.
Можно выделить поэтапные шаги, необходимые для постройки отмостки:
Отмостка из глины очень хороша в своих качествах, поскольку данный материал, впитав воду, сразу же перестанет ее пропускать дальше, что отлично защитит дом и фундамент от воздействия влаги.
Последняя стадия обработки
Необходимая температура обжига кирпича создается в печах разнообразных видов — чаще всего туннельных и кольцевых.
Обжиг подразделяется на три более мелких этапа:
разогрев подготовленного глиняного блока;
собственно температурное воздействие;
планомерное и постепенное понижение температуры.
В первой стадии заготовку нагревают до 120 градусов. Это приводит к испарению связанной физическими эффектами влаги. Изделие становится намного менее пластичным. Как только температура вырастает до 600 градусов, это изменение становится уже необратимым. Происходит испарение остаточной влаги, а глина приобретает аморфную структуру — вскоре органика выгорит.
Как только кирпич прогрет до 800 градусов, внешние грани частиц заготовки накрепко сцепляются между собой. Это и позволяет готовому кирпичу стать многократно прочнее. Когда температура вырастает до 1000 градусов, наступает время огневой усадки. Готовая продукция спекается и становится плотнее. Легко плавящиеся вещества, превратившись в жидкость, обволакивают то, что еще не расплавилось — при этом, кроме уменьшения объема на 2—8%, немного вырастает механическая крепость кирпича.