1 Теоретическая часть

По своим внешним характеристикам силикатный кирпич не отличается от керамического кирпича. Изготовляется он путем прессования увлажненной смеси кварцевого песка и извести с последующим запариванием в автоклавах. Сырьем для производства силикатного кирпича служат кварцевый песок (92 - 95 % от массы сухой смеси) и воздушная известь (5 - 7 %, считая на активную окись кальция). В известково-песчаную смесь вводят примерно 7 % воды. Кварцевые пески, применяемые в производстве кирпича, должны состоять из зерен различной крупности (вследствие чего они имеют меньший объем пустот), не иметь много примесей слюды (до 0,5) и крупных включений глины, снижающих качество изделий. Предпочтительно использовать горные пески, которые вследствие остроугольной формы и шероховатой поверхности зерен лучше сцепляются с известью, чем речные пески с гладкой поверхностью и округлой формой. В отдельных случаях желательно введение части предварительно измельченного кварцевого песка для повышения прочности силикатного кирпича.

Известь может быть негашеной или гидратной с содержанием не более 5 % окиси магния. Наличие в извести пережога затрудняет гашение ее в гасильных аппаратах и может способствовать растрескиванию кирпича. Предпочтительно использовать быстрогасящуюся известь с содержанием около 70 % активной СаО. Часто используют свежеобожженную известь, получаемую непосредственно на заводах силикатного кирпича.

Производство кирпича в зависимости от условий приготовления известково-песчаной смеси ведут силосным или барабанным способами и включает следующие операции: измельчение извести - кипелки, смешение извести с песком, гашение извести в смеси с песком, дополнительное перемешивание и увлажнение смеси, формование, (прессование) кирпича, запаривание кирпича в автоклавах.

Производство силикатного кирпича ведут двумя способами: барабанным и силосным, отличающимися друг от друга приготовлением известково-песчаной смеси.

При барабанном способе песок и тонкомолотая негашеная известь, получаемая измельчением в шаровой мельнице комовой извести, поступают в отдельные бункера над гасильным барабаном. Из бункеров песок, дозируемый по объему, а известь - по массе, периодически загружаются в гасильный барабан. Последний герметически закрывают и от острого пара под давлением 0,15 - 0,2 МПа происходит гашение извести при непрерывно вращающемся барабане. Процесс гашения извести длится до 40 мин.

При силосном способе предварительно перемешанную и увлажненную массу направляют для гашения в силосы. Гашение в сплосах происходит 7 - 12 ч, то есть в 10 - 15 раз продолжительнее, чем в барабанах, что является существенным недостатком силосного способа. Хорошо загашенную в барабане или силосе известково-песчаную массу подают в лопастную мешалку или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания и далее на прессование.

Прессование кирпича производят на механических прессах под давлением до 15—20 МПа, обеспечивающем получение плотного и прочного кирпича. Отформованный сырец укладывают на вагонетку, которую направляют в автоклав для твердения.

Автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 2 м и более, длиной до 20 м, с торцов герметически закрывающийся крышками.

С повышением температуры ускоряется реакция между известью и песком, и при температуре 174°С она протекает в течение 8 - 10 часов. Быстрое твердение происходит не только при высокой температуре, но и высокой влажности, для этого в автоклав пускают пар давлением до 0,8 МПа и это давление выдерживают 6 - 8 часов. Давление пара поднимают и снижают в течение 1,5 часов. Цикл запаривания продолжается 10 - 14 часов. При силосном способе производства тонкомолотую негашеную известь перемешивают (при незначительном увлажнении) с кварцевым песком и загружают в силосы на 7 - 12 часов для гашения. После гашения известково-песчаная масса поступает в лопастную мешалку или бегуны для дополнительного перемешивания и увлажнения, после чего направляется в пресс для формования кирпича.

По прочности изделия изготовляют марок: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300.

По морозостойкости изделия изготовляют марок: F15, F25, F35, F50. Марка по морозостойкости лицевых изделий должна быть не менее F25.

В зависимости от средней плотности полнотелые изделия подразделяют на:

пористые со средней плотностью до 1500 кг/мм³, плотные свыше 1500 кг/м³.

2 Методика выполнения эксперимента

2.1 Оценка качества кирпича по внешнему виду

Для внешнего осмотра и обмера отбирают 5 штук кирпича и производят сравнение с эталонным. Размеры одинарного (обыкновенного) кирпича: 250×120×65 мм. Выпускают также кирпич размером 250×120×180. Одинарный и утолщенный кирпич изготовляют полнотелым и пустотелым.

Лицевые изделия должны иметь две лицевые поверхности: тычковую и ложковую. По согласованию с потребителем допускается выпускать изделия с одной лицевой поверхностью. По фактуре лицевой поверхности лицевые изделия изготовляют гладкими с декоративным покрытием.

По цвету кирпичи должны быть неокрашенными, имеющими цвет сырья, из которого они изготовлены, или окрашенными , - из окрашенной смеси или с поверхностной окраской лицевых граней.

Поверхность граней изделия должна быть плоской, ребра - прямолинейными. Допускается выпускать лицевые изделия с закругленными вертикальными ребрами радиусом не более 6 мм. Цвет (оттенок цвета) лицевых изделий должен соответствовать образцу-эталону. Пятна на лицевой поверхности изделий не допускаются.

На рядовом изделии не допускаются дефекты внешнего вида, размеры и количество которых превышают указанные в таблице 1.

Таблица 1 - Дефекты внешнего вида

Вид дефекта	Значение
1 Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм, шт.	3
2 Отбитости притупленности ребер глубиной от 5 до 10 мм, шт.	3
3 Шероховатости или срыв грани глубиной, мм	5
4 Трещины на всю толщину изделия протяженностью по постели до 40 мм, шт.	1

Отбитости и притупленности углов и ребер, шероховатости, трещины и другие повреждения на лицевых поверхностях готовых изделий не допускаются.

Проколы постели пустотелых изделий размером более 10 мм, а также дефекты изделий (вздутие и шелушение поверхности, увеличение объема, наличие сетки мелких трещин от непогасившейся силикатной смеси) не допускаются.

В рядовом изделии не допускается наличие в изломе или на поверхности глины, песка, извести и посторонних включений размером свыше 5 мм в количестве более 3.

Для лицевых изделий наличие указанных включений на поверхности не допускаются, в изломе допускается не более трёх.

2.2 Определение марки кирпича

Предел прочности кирпича определяют при сжатии на образцах, состоящих из двух целых изделий или из двух его половинок. Далее, приготавливают раствор из цемента и песка в соотношении 1:1, соединяют кирпичи и выдерживают трое суток в помещении при температуре 20⁰ С и относительной влажности воздуха 60 - 80 %. При испытании нагрузка на образец должна возрастать непрерывно и равномерно со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20 - 60 с после начала испытания. Предел прочности при сжатии образца, МПа вычисляют по формуле

R_cж = Р_разр/S, [МПа] (1)

где Р_разр. – разрушающая нагрузка, кгс;

S- площадь поперечного сечения образца, см².

При вычислении предела прочности при сжатии образцов из кирпича толщиной 88 мм результаты испытаний умножают на коэффициент 1,2. Предел прочности при изгибе образца, вычисляют по формуле

R_изг = 3Pl/2bh², [МПа] (2)

где l - расстояние между осями составляет (l = 200мм);

b- ширина образца, м (см);

h- высота образца посредине пролета, м (см).

Предел прочности при сжатии находят с погрешностью до 0,1 МПа, при изгибе - до 0,05 МПа, в обоих случаях как среднее арифметическое результатов испытания пяти образцов. При определении марки кирпича учитываются также минимальные результаты испытаний.

За окончательный результат принимают средний из пяти определений, так же учитываю наименьший результат из пяти испытаний. Данные сравнивают с таблицей 2. Определяют марку кирпича.

Таблица 2 – Марки силикатного кирпича

Марка изделия	Предел прочности, не менее
	при сжатии		при изгибе
	всех видов изделий		одинарного и утолщенного полнотелого кирпича		утолщенного пустотелого кирпича
	средний для пяти образцов	наимень- ший из пяти значений	средний для пяти образцов	наименьший из пяти значений	средний для пяти образцов	наименьший из пяти значений
300 250 200 175 150 125 100 75	30,0 (300) 25,0 (250) 20,0 (200) 17,5 (175) 15,0 (150) 12,5 (125) 10,0 (100) 7,5 (75)	25,0 (250) 20,0 (200) 15,0 (150) 13,5 (135) 12,5 (125) 10,0 (100) 7,5 (75) 5,0 (50)	4,0 (40) 3,5 (35) 3,2 (32) 3,0 (30) 2,7 (27) 2,4 (24) 2,0 (20) 1,6 (16)	2,7 (27) 2,3 (23) 2,1 (21) 2,0 (20) 1,8 (18) 1,6 (16) 1,3 (13) 1,1 (11)	2,4 (24) 2,0 (20) 1,8 (18) 1,6 (16) 1,5 (15) 1,2 (12) 1,0 (10) 0,8 (8)	1,8 (18) 1,6 (16) 1,3 (13) 1,2 (12) 1,1 (11) 0,9 (9) 0,7 (7) 0,5 (5)

2.3 Определение водопоглощения, морозостойкости кирпича

Водопоглощение силикатного кирпича, высушенных до постоянной массы, для кирпича должно быть не менее 6 %. Водопоглощение ускоренно следует определять (после погружения кирпича в воду) кипячением в течение четырёх часов. Взвешивать кирпич следует после остывания его до комнатной температуры в ванне с водой, остужать кирпич постепенным доливанием в ванну воды комнатной температуры. Взвешивать после удаления капельной влаги с поверхностей кирпича пу­тем промокания фильтровальной или газетной бумагой.

Водопоглощение следует вычислять по формуле

В=[m₂ – m₁] 100 % / m₁, [%] (3)

где В - водопоглощение, %;

m₂ - масса кирпича в водонасыщенном со­стоянии, г;

m₁ - масса кирпича в сухом состоянии, г.

На повышенное водопоглощение кирпича указывает увеличенное чис­ло в нем трещин, главным образом мелких, а также редких глубоких. Слоистая структура кирпича также говорит о его повышенном водопоглощении и как результат - пониженная морозостойкость кирпича.

Отобранные для испытания образцы нумеруют и осматривают, фиксируя имеющиеся трещины, отколы и другие дефекты, допускаемые стандартом на изделия. Затем отобранные образцы высушивают до постоянной массы и фиксируют ее значение для каждого образца.

Насыщение образцов водой производят так же, как при определении водопоглощения. Замораживание образцов и последующее оттаивание производят в контейнерах, в которых расстояние между изделиями должно быть не менее 20 мм. Температура в камере при замораживании должна быть минус (18±2)°С. Продолжительность одного замораживания — не менее 4 ч; перерывы процесса замораживания не допускаются.

После окончания замораживания образцы в контейнерах погружают в воду с температурой (20±2)°С, поддерживаемую термостатом в течение всего процесса оттаивания. Продолжительность оттаивания должна быть не менее половины продолжительности замораживания.

Продолжительность одного цикла «замораживания — оттаивания» не должна превышать 24 часа.

После окончания испытания на морозостойкость или при его временном прекращении образцы после оттаивания хранят в ванне с гидравлическим затвором.

При возобновлении испытаний вновь производят водонасыщение образцов по принятой методике.

При оценке морозостойкости по степени повреждений после проведения требуемого числа циклов «замораживания — оттаивания» производят визуальный осмотр образцов с фиксацией появившихся дефектов. При оценке морозостойкости по потере массы после проведения требуемого числа циклов «замораживания - оттаивания» образцы керамических изделий высушивают до постоянной массы.

За значение потери массы изделий принимают среднее арифметическое результатов испытания всех образцов, рассчитанное с точностью до 1 %.

Потеря массы образцов определяется по формуле

M = [m₁ – m₃]100 % m₁, [%] (4)

где m₁ - масса насыщенного водой образца перед испытанием, г;

m₃ –то же, после испытания, г.

Масса утолщенного кирпича в высушенном состоянии должна быть не более 4,3 кг.

3 Результаты эксперимента

Таблица 3 – Определение марки силикатного кирпича

Наименование материала

l, см

Размеры,см

Pизг, кгс

S, см2

Rсж, кгс

Rизг, МПа

Rсж, МПа

Марка

b

h

Силикатный кирпич

20

12 12 12 12 12

8,8 8,8 8,8 8,8 8,8

980 1000 990 1150 1200

141,6 140,1 126,7 132.8 136,7

18750 19000 18875 19150 19100

3,2 3,2 3,2 3,7 3,8

13,2 13,5 14,9 14,4 13,9

М 125

min = 3,42 min = 13,98

ср = 3,2 ср = 13,2

Таблица 4 – Определение коэффициента размягчения

Наименование материала	В сухом состоянии			В насыщенном состоянии				k
	S, см2	Rсж, кгс	Rсж, МПа		S, см2	Rсж ,кгс	Rсж, МПа
Cиликатный кирпич	141,6	18750	13,2		136,85	12500	9,13		0,7

где - предел прочности при сжатии в насыщенном состоянии

- предел прочности при сжатии в сухом состоянии

Таблица 5 – Определения средней плотности силикатного кирпича

Наименование материала	m, г	Размеры,мм				V, см3		0,кг/м3		Класс
		l	b	h
Керамический кирпич	5465	248	98	120	2952		1851		2,0(мало эффек- тивный)
	5380	251	92	119,2	2715		1982
	4630	249	88	118	2586		1790
	4800	248	87	118	2646		1909
	5100	249	86	118	2527		1929

_0ср = 1892

Таблица 6 – Оценка качества силикатного кирпича

Наименование показателя	Требования ГОСТ 530-2012	Номер образца
		1	2	3	4	5
Предельные отклонения от номинальных размеров, мм - по длине - по ширине - по толщине - по непараллельности граней	± 4 ± 3 ± 2 +2	2 1 2 1	1 1 2 1	2 1 1 2	1 2 1 1	1 1 1 1
Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм, шт.	3	1	2	2	1	1
Отбитости, притупленности рёбер глубиной от 5 до 10 мм, шт.	5	1	2	0	1	1
Шероховатости или срыв грани глубиной, мм	5	0	0	0	0	0
Трещины на всю толщину изделия протяжённостью по постели до 40 мм, шт.	1	0	0	0	0	0
Пятна на лицевой поверхности	Не доп	4	3	3	4	5
Наличие в изломе или на поверхности глины, песка, извести и посторонних включений, шт.: - в рядовом изделии – размеров свыше 5 мм - в лицевых изделиях – на поверхности - в лицевых изделиях – в изломе, не более	3 не доп 3	3 1 1	1 2 1	2 2 1	1 1 1	0 2 0

Вывод: в ходе лабораторной работы изучили способы производства силикатного кирпича, методики испытания свойств силикатного кирпича.

Оценку качества кирпича по внешнему виду производили методом внешнего осмотра и обмера, отбирали 5 шт. кирпича и производили сравнение с эталонным.

Марку кирпича определили по таблице, исходя из его предела прочности при сжатии и изгибе.

Определяли коэффициент размягчения кирпича в сухом и насыщенном водой состояниях. Испытания кирпича на сжатие показали, что кирпич в насыщенном водой состоянии разрушается при меньших нагрузках, нежели кирпич в сухом состоянии.

Лабораторная работа № 6

«Изучение свойств строительной воздушной извести»

Цель работы: исследование процесса получения воздушной извести, изучение сырья для её производства. Необходимо изучить способы производства, технологические процессы, процесс обжига, освоить методики стандартных испытаний для определения физико-механических свойств строительной воздушной извести. Для получения наиболее полной информации, надо охарактеризовать свойства воздушной извести, изучить требования к этому материалу.