Bata
Latar Belakang
Istilah bata mengacu pada unit kecil bahan bangunan, sering dibuat dari tanah liat yang dibakar dan diamankan dengan mortar, bahan pengikat yang terdiri dari semen, pasir, dan air. Lama menjadi bahan yang populer, batu bata menahan panas, tahan korosi, dan tahan api. Karena setiap unit berukuran kecil—biasanya lebarnya empat inci dan panjangnya dua kali lipat, batu bata merupakan bahan yang ideal untuk struktur di ruang terbatas, serta untuk desain melengkung. Apalagi dengan perawatan minimal, bangunan bata umumnya tahan lama.
Untuk alasan praktis yang disebutkan di atas dan karena juga merupakan media estetis, batu bata telah digunakan sebagai bahan bangunan setidaknya selama 5.000 tahun. Batu bata pertama mungkin dibuat di Timur Tengah, antara sungai Tigris dan Efrat di tempat yang sekarang disebut Irak. Karena kekurangan batu sezaman mereka di daerah lain yang digunakan untuk struktur permanen, para pembangun awal di sini mengandalkan bahan-bahan alami yang melimpah untuk membuat batu bata yang dipanggang dengan sinar matahari. Namun, ini adalah penggunaan yang terbatas karena mereka tidak memiliki daya tahan dan tidak dapat digunakan di luar ruangan; paparan unsur-unsur menyebabkan mereka hancur. Orang Babilonia, yang kemudian mendominasi Mesopotamia, adalah orang pertama yang membakar batu bata, yang darinya banyak kuil menara mereka dibangun.
Dari Timur Tengah seni pembuatan batu bata menyebar ke barat ke tempat yang sekarang menjadi Mesir dan timur ke Persia dan India. Meskipun orang-orang Yunani, yang memiliki persediaan batu yang berlimpah, tidak menggunakan banyak batu bata, bukti dari tempat pembakaran batu bata dan strukturnya tetap ada di seluruh Kekaisaran Romawi. Namun, dengan kemunduran dan kejatuhan Roma, pembuatan batu bata di Eropa segera berkurang. Itu tidak dilanjutkan sampai tahun 1200-an, ketika Belanda membuat batu bata yang tampaknya telah diekspor ke Inggris. Di Amerika, orang mulai menggunakan batu bata selama abad keenam belas. Akan tetapi, Belandalah yang dianggap sebagai pengrajin ahli.
Sebelum pertengahan 1800-an, orang membuat batu bata dalam jumlah kecil, mengandalkan metode pembakaran yang relatif tidak efisien. Salah satu yang paling banyak digunakan adalah penjepit terbuka, di mana batu bata ditempatkan di atas api di bawah lapisan tanah dan batu bata bekas. Saat api mereda selama beberapa minggu, batu bata ditembakkan. Metode seperti itu berangsur-angsur menjadi usang setelah tahun 1865, ketika tungku Hoffmann ditemukan di Jerman. Lebih cocok untuk pembuatan batu bata dalam jumlah besar, tungku ini berisi serangkaian kompartemen di mana tumpukan batu bata dipindahkan untuk pemanasan awal, pembakaran, dan pendinginan.
Perbaikan pembuatan batu bata terus berlanjut hingga abad kedua puluh. Perbaikan termasuk membuat bentuk bata benar-benar seragam, mengurangi berat, dan mempercepat proses pembakaran. Misalnya, batu bata modern jarang kokoh. Beberapa ditekan menjadi bentuk, yang meninggalkan seekor katak, atau depresi, di permukaan atas mereka. Yang lain diekstrusi dengan lubang yang nantinya akan mempercepat proses pembakaran dengan memaparkan lebih banyak area permukaan ke panas. Kedua teknik mengurangi berat badan tanpa mengurangi kekuatan.
Namun, sementara proses produksinya pasti meningkat, pasar batu bata belum. Bata memang memiliki pangsa pasar bahan buram terbesar untuk bangunan komersial, dan terus digunakan sebagai bahan pelapis dinding di industri perumahan. Namun, bahan berpihak lainnya seperti Untuk memproduksi batu bata, bahan baku pertama-tama dihancurkan dan digiling dalam jaw crusher. Selanjutnya, bahan-bahannya dibentuk menggunakan salah satu dari beberapa metode. Dalam ekstrusi, bahan-bahan yang dihaluskan dicampur bersama dengan air, dilewatkan ke ruang de-airing (yang menghilangkan udara untuk mencegah retak), dipadatkan, dan diekstrusi dari cetakan dengan bentuk yang diinginkan. kayu, plesteran, aluminium, plester, dan vinil adalah pesaing kuat karena harganya hingga 50 persen lebih murah, dan beberapa (terutama plesteran dan plester) menawarkan insulasi built-in. Namun sistem ini dapat menghabiskan biaya hingga 1,75 kali lipat dari batu bata, yang juga membutuhkan lebih sedikit perawatan. Bahan lain yang bersaing dengan batu bata meskipun biasanya harganya lebih tinggi termasuk beton pracetak panel, kaca, batu, batu buatan, pasangan bata beton, dan kombinasi dari bahan-bahan ini, karena kemajuan dalam pembuatan dan desain telah membuat bahan-bahan tersebut lebih menarik bagi pembangun. Menurut U.S. Industrial Outlook, penggunaan batu bata sebagai bahan dinding untuk rumah keluarga tunggal turun dari 26 persen pada tahun 1984 menjadi 17 persen pada tahun 1989.
Bahan Baku
Mineral lempung alami, termasuk kaolin dan serpih, merupakan penyusun utama batu bata. Sejumlah kecil mangan, barium, dan aditif lainnya dicampur dengan tanah liat untuk menghasilkan warna yang berbeda, dan barium karbonat digunakan untuk meningkatkan ketahanan kimia bata terhadap unsur-unsurnya. Banyak aditif lain telah digunakan dalam batu bata, termasuk produk sampingan dari pembuatan kertas, senyawa amonium, zat pembasah, flokulan (yang menyebabkan partikel membentuk kelompok lepas) dan deflokulan (yang membubarkan cluster tersebut). Beberapa lempung memerlukan penambahan pasir atau grog (bahan pra-tanah, pra-pebakaran seperti bata bekas).
Berbagai macam bahan pelapis dan metode digunakan untuk menghasilkan batu bata dengan warna atau tekstur permukaan tertentu. Untuk membuat lapisan yang khas, pasir (komponen utama) dicampur secara mekanis dengan beberapa jenis pewarna. Terkadang sebuah fluks atau goreng (gelas yang mengandung pewarna) ditambahkan untuk menghasilkan tekstur permukaan. Fluks tersebut menurunkan suhu leleh pasir sehingga dapat menempel pada permukaan batu bata. Bahan lain termasuk batu bata yang dibakar dan tidak dibakar bergradasi, nepheline syenite, dan agregat bergradasi dapat digunakan juga.
Manufaktur
Proses
Langkah awal dalam memproduksi batu bata adalah menghancurkan dan menggiling bahan baku di separator dan jaw crusher. Selanjutnya, campuran bahan yang diinginkan untuk setiap batch tertentu dipilih dan disaring sebelum dikirim ke salah satu dari tiga proses pembentukan batu bata—ekstrusi, pencetakan, atau pengepresan, yang pertama adalah yang paling mudah beradaptasi dan dengan demikian paling umum. Setelah batu bata terbentuk dan prosedur selanjutnya dilakukan, batu bata tersebut dikeringkan untuk menghilangkan kelembapan berlebih yang dapat menyebabkan keretakan selama proses pembakaran berikutnya. Selanjutnya, mereka dibakar dalam oven dan kemudian didinginkan. Akhirnya, mereka di-dehack—secara otomatis ditumpuk, dibungkus dengan pita baja, dan dilapisi dengan pelindung sudut plastik.
Menggiling, mengukur, dan menggabungkan
bahan mentah
- 1 Pertama, masing-masing bahan dibawa ke pemisah yang menghilangkan bahan yang terlalu besar. Jaw crusher dengan pelat baja horizontal kemudian menekan partikel, menjadikannya lebih kecil. Setelah bahan baku untuk setiap batch batu bata dipilih, layar scalping sering digunakan untuk memisahkan berbagai ukuran bahan. Bahan dengan ukuran yang benar dikirim ke silo penyimpanan, dan bahan yang terlalu besar dikirim ke hammermill, yang menghancurkannya dengan palu baja yang bergerak cepat. Hammermill menggunakan saringan lain untuk mengontrol ukuran maksimum partikel yang meninggalkan pabrik, dan pelepasan mengalir ke sejumlah saringan getar yang memisahkan material dengan ukuran yang tidak tepat sebelum dikirim ke fase produksi berikutnya.
Ekstrusi
- 2 Dengan ekstrusi, metode yang paling umum dari pembentukan batu bata, bahan bubuk dan air dimasukkan ke salah satu ujung pabrik pug, yang menggunakan pisau pada poros yang berputar untuk memotong dan melipat material dalam ruang yang dangkal. Campuran tersebut kemudian dimasukkan ke dalam ekstruder di ujung penggilingan. Extruder biasanya terdiri dari dua ruang. Yang pertama menghilangkan udara dari tanah liat dengan vakum, sehingga mencegah retak dan cacat lainnya. Ruang kedua, silinder bertekanan tinggi, memadatkan material sehingga auger dapat mengeluarkannya melalui cetakan. Setelah dikompresi, bahan plastik dipaksa keluar dari ruangan melalui lubang die yang berbentuk khusus. Penampang kolom yang diekstrusi, yang disebut "pug", dibentuk menjadi bentuk dadu. Bagian dengan panjang yang diinginkan dipotong sesuai ukuran dengan pisau berputar atau kabel kaku.
Dalam cetakan, tanah liat basah yang lembut dibentuk dalam cetakan, biasanya kotak kayu. Bagian dalam kotak sering dilapisi dengan pasir, yang memberikan tekstur yang diinginkan dan memudahkan mengeluarkan batu bata yang terbentuk dari cetakan. Air juga dapat digunakan untuk membantu pelepasan. Pengepresan, jenis pembentuk batu bata ketiga, membutuhkan bahan dengan kadar air rendah. Bahan ditempatkan dalam cetakan dan kemudian dipadatkan dengan plunger baja yang diatur pada tekanan yang diinginkan. Bentuknya lebih teratur dan garisnya lebih tajam daripada batu bata yang dibuat dengan dua metode lainnya, batu bata tekan juga menampilkan katak.
Menghancurkan batu bata
- 3 Mesin chamfering dikembangkan untuk menghasilkan alur pada batu bata untuk aplikasi seperti paving. Mesin ini menggunakan rol untuk membuat indentasi bata saat diekstrusi. Mereka kadang-kadang dilengkapi dengan pemotong kawat untuk melakukan chamfering dan pemotongan dalam satu langkah. Mesin tersebut dapat memproduksi sebanyak 20.000 unit per jam.
Pelapisan
- 4 Pemilihan lapisan pasir, yang juga digunakan sebagai batu bata yang diekstrusi, tergantung pada seberapa lunak atau keras bahan yang diekstrusi. Sebuah pengumpan bergetar terus menerus digunakan untuk melapisi bahan lunak, sedangkan untuk bahan bertekstur lapisan mungkin harus disikat atau digulung. Untuk material yang lebih keras, roller tekanan atau udara tekan digunakan, dan untuk material yang sangat keras, diperlukan peledakan pasir.
Pengeringan
- 5 Sebelum batu bata dibakar, batu bata harus dikeringkan untuk menghilangkan kelembapan berlebih. Jika kelembaban ini tidak dihilangkan, air akan terbakar terlalu cepat selama pembakaran, menyebabkan keretakan. Ada dua jenis pengering yang digunakan. Pengering terowongan menggunakan mobil untuk memindahkan batu bata melalui zona yang dikontrol kelembaban yang mencegah retak. Mereka terdiri dari ruang panjang di mana barang didorong perlahan. Sumber eksternal dari udara panas yang disirkulasikan oleh kipas dipaksa masuk ke dalam pengering untuk mempercepat proses.
- 6 Pengering ruang otomatis juga digunakan, terutama di Eropa. Batu bata yang diekstrusi secara otomatis ditempatkan dalam baris pada dua batang paralel. Batu bata kemudian dimasukkan ke rak khusus dengan perangkat seperti jari yang menampung beberapa pasang balok dalam beberapa lapisan. Rak ini kemudian dipindahkan dengan mobil transfer yang dipasang di rel atau dengan truk pengangkat ke pengering.
Menembak
- 7 Setelah kering, batu bata dimuat ke mobil (biasanya secara otomatis) dan ditembakkan ke Setelah dibentuk dan dilapisi, batu bata dikeringkan dengan menggunakan tunnel dryer atau automatic chamber dryer. Selanjutnya, batu bata dimuat ke mobil secara otomatis dan dipindahkan ke tungku besar yang disebut tunnel kiln. Menembak mengeras dan memperkuat batu bata. Setelah pendinginan, batu bata diatur dan dikemas. suhu tinggi dalam tungku yang disebut kiln. Pada umumnya, mobil yang memindahkan batu bata melalui proses pengeringan juga digunakan untuk mengangkutnya melalui terowongan kiln. Mobil-mobil ini didorong melalui zona suhu kiln yang terus dipertahankan pada tingkat tertentu yang bergantung pada materialnya. Mayoritas kiln di Amerika Serikat menggunakan gas sebagai sumber bahan bakar, meskipun sepertiga dari batu bata yang diproduksi saat ini menggunakan bahan bakar padat seperti serbuk gergaji dan batu bara. Tunnel kiln telah berubah dalam desain dari kiln beban tinggi dan lebar sempit menjadi kiln lebar yang lebih pendek dan lebih rendah yang dapat membakar lebih banyak batu bata. Jenis desain ini juga menghasilkan pembakar api berkecepatan tinggi, api panjang, dan suhu rendah, yang telah meningkatkan keseragaman suhu dan menurunkan konsumsi bahan bakar.
Pengaturan dan pengemasan
- 8 Setelah batu bata dibakar dan didinginkan, batu bata diturunkan dari mobil kiln melalui proses pembongkaran, yang telah diotomatisasi ke titik di mana hampir semua penanganan batu bata manual dihilangkan. Mesin pengaturan otomatis telah dikembangkan yang dapat mengatur batu bata dengan kecepatan lebih dari 18.000 per jam dan dapat memutar batu bata 180 derajat. Biasanya disusun dalam barisan selebar sebelas bata, tumpukan dibungkus dengan pita baja dan dilengkapi dengan strip plastik yang berfungsi sebagai pelindung sudut. Bata yang dikemas kemudian dikirim ke lokasi kerja, di mana biasanya dibongkar menggunakan truk boom.
Kontrol Kualitas
Meskipun industri batu bata sering dianggap tidak canggih, banyak produsen yang berpartisipasi dalam manajemen kualitas total dan program pengendalian statistik. Yang terakhir melibatkan penetapan batas kontrol untuk proses tertentu (seperti suhu selama pengeringan atau pembakaran) dan pelacakan parameter untuk memastikan proses yang relevan disimpan dalam batas. Oleh karena itu, proses dapat dikontrol saat terjadi, mencegah cacat dan meningkatkan hasil.
Berbagai sifat fisik dan mekanik harus diukur dan harus sesuai dengan standar yang ditetapkan oleh American Society of Testing and Materials (ASTM). Sifat-sifat tersebut meliputi dimensi fisik, densitas, dan kekuatan mekanik. Properti penting lainnya adalah ketahanan beku-cair, di mana batu bata diuji di bawah kondisi yang seharusnya mensimulasikan apa yang ditemui di luar ruangan. Namun, tes saat ini tidak memadai dan tidak benar-benar berkorelasi dengan kondisi sebenarnya. Apa yang lolos di laboratorium belum tentu lolos di lapangan. Oleh karena itu, industri batu bata berusaha mengembangkan pengujian yang lebih akurat.
Masalah serupa muncul dengan kondisi yang dikenal sebagai efflorescence, yang terjadi ketika air melarutkan unsur-unsur tertentu (garam adalah salah satu yang paling umum) di sumber eksterior, mortar, atau batu bata itu sendiri. Endapan sisa bahan larut menghasilkan perubahan warna permukaan yang dapat diperburuk oleh pembersihan yang tidak tepat. Ketika endapan garam menjadi tidak larut, kemekaran memburuk, membutuhkan pembersihan ekstensif. Meskipun batu bata mungkin lolos uji laboratorium, batu bata itu bisa gagal di lapangan karena desain atau praktik bangunan yang tidak tepat. Oleh karena itu, perusahaan batu bata sedang mengembangkan prosedur pengujian internal mereka sendiri, dan penelitian terus mengembangkan pengujian standar yang lebih andal.
Masa Depan
Saat ini, penggunaan batu bata tetap stabil, sekitar tujuh hingga sembilan miliar per tahun, turun dari 15 miliar yang digunakan setiap tahun selama awal 1900-an. Dalam upaya meningkatkan permintaan, industri batu bata terus menjajaki pasar alternatif serta meningkatkan kualitas dan produktivitas. Efisiensi bahan bakar juga meningkat, dan pada tahun 2025 produsen batu bata bahkan mungkin akan membakar batu bata mereka dengan energi matahari. Namun, perubahan teknologi tersebut hanya akan terjadi jika masih ada permintaan batu bata.
Sekalipun permintaan ini terus berlanjut, industri batu bata baik di dalam maupun di luar negeri menghadapi tantangan lain:akan segera dipaksa untuk mematuhi peraturan lingkungan, terutama di bidang emisi fluor. Fluor, produk sampingan dari proses pembuatan batu bata, adalah elemen yang sangat reaktif yang berbahaya bagi manusia. Paparan jangka panjang dapat menyebabkan kerusakan ginjal dan hati, masalah pencernaan, dan perubahan pada gigi dan tulang, dan Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) akibatnya menetapkan batas paparan maksimum. Untuk mengurangi bahaya yang ditimbulkan oleh emisi fluor, batu bata dapat memasang scrubber, tetapi harganya mahal. Sementara beberapa pabrik telah memasang sistem seperti itu, industri batu bata AS mencoba memainkan peran yang lebih penting dalam mengembangkan metode pengujian emisi yang lebih murah dan menetapkan batas emisi. Jika industri batu bata tidak dapat membujuk regulator federal untuk menurunkan persyaratan mereka, sangat mungkin bahwa industri dapat menyusut dalam ukuran, karena beberapa perusahaan tidak mampu untuk mematuhi dan akan keluar dari bisnis.