Лекции / Лекция 5

Рис. 5.9. Производство кирпича и камней керамических

21

Изделия полусухого прессования отличаются более чёткими размерами, правильной формой, гладкой и ровной поверхностью. Кроме того, при таком способе прессования можно использовать малопластичные (тощие) глины, т. е. расширить сырьевую базу, сократить срок или исключить сушку, а, следовательно, сократить и расход топлива. К недостаткам можно отнести более сложное оборудование, большую плотность кирпича и меньшие предел прочности при изгибе и морозостойкость, большее количество брака. Существуют и другие способы формования кирпича и камней керамических, например, из пресспорошка.

Готовый кирпич-сырец после формования укладывается на вагонетки и отправляется в сушилки. Сушится кирпич-сырец в искусственных сушилках при t≈90 . Срок сушки составляет ≈20…50 час. Затем кирпич подвергается обжигу при t≈900…1150 . Время обжига – от 6 до 60 час.

Печи обжига бывают различных конструкций: туннельные, кольцевые, щелевые и др. В нашей стране преобладают туннельные печи. Печь представляет собой канал, в котором по рельсам движутся вагонетки с кирпичом-сырцом. Длина туннеля в зависимости от рода обжигаемых изделий составляет 60…150 м, поперечное сечение в свету

– 3,5…5,5 м2. Такая печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения.

В начальный период (до 200°С) происходит досушивание и полное обезвоживание сырца. При t ≥200°С начинают выгорать органические составляющие. При t =450…700°С глинистые минералы выделяют химически связанную воду, и глина теряет пластичность. Этот процесс сопровождается воздушной усадкой. При t =700…1000°С происходит разложение глинистых минералов, образуется жидкая фаза

– стекло. При дальнейшем нагревании интенсивно развиваются процессы спекания. Глиняная масса уплотняется, отдельные зерна сливаются в монолит. В результате образуется черепок, который имеет определенную прочность и водостойкость. Дальнейшее повышение температуры приводит к пережогу и деформации изделий. После обжига изделия охлаждают, укладывают на поддон и отправляют потребителю.

Свойства. По внешним показателям и техническим характеристикам кирпич и камни керамические (блоки) должны соответствовать требованиям стандартов. Однако технические требования, предъявляемые этими документами (СТБ 1160, СТБ ЕН 771, ГОСТ 530 и др.) не всегда идентичны друг другу. В целом стандартами регламентируются такие виды брака как: неоднородность цвета и дефекты внешнего вида лицевой поверхности, отклонения в размерах, трещины, посечки, отбитости (углов, ребер и граней), недожег, пережег, известковые включения (дутики), высолы, наличие половняка и др. (рис. 5.10).

Цвет кирпича в основном зависит от состава глин, а они в большинстве случаев красножгущиеся, т. е. имеют красно-коричневый цвет. Поэтому кирпич после обжига приобретает классический кирпичный цвет (красный). Если используют беложгущиеся глины или вводят пигментные добавки, то получают белый, жёлтый, бежевый и другие цветовые решения. Однако качество кирпича и камней керамических, как правило, не

22

зависит от цвета глины. По стандарту цвет кирпича должен соответствовать образцуэталону, утверждённому предприятием-изготовителем, и устанавливается визуально. Цвет и вид лицевой поверхности изделий может также устанавливаться по согласованию между производителем и потребителем и оговариваться в документах на поставку.

П р и м е ч а н и е ‒ Отклонения в размерах кирпича и камней керамических допускаются в пределах 2…5 мм в зависимости от вида поверхности и размеров изделия.

Под трещиной (узкое углубление на поверхности изделия, доходящее до ребра) понимается разрыв изделия без разрушения его на части, шириной раскрытия более 0,5 мм, а шириной раскрытия менее 0,5 мм и не доходящий до ребра называют посечка. Трещину, проходящую через всю толщину изделия, называют сквозной.

Отбитости глубиной более 3 мм и длиной более 15 мм являются браковочными признаками. К половняку относят две части изделия, образовавшиеся при его раскалывании или имеющие сквозную трещину.

Трещины и отбитости в рядовых изделиях регламентируются стандартами, а в лицевых изделиях – не допускаются. Количество половняка в объеме партии допускается не более 5%.

Плоскостность и параллельность опорных поверхностей изделий, как правило, стандартами не нормируется, но значения их должны декларироваться производителем.

Черная сердцевина – участок внутри изделия, обусловленный образованием в процессе обжига оксида железа.

Кирпич и камни керамические должны быть нормально обожжены. У таких изделий сердцевина получается более насыщенного цвета, чем остальная масса, а при ударе металлическим предметом они должны звенеть.

Недожёг (недожжённый кирпич) имеет алый (горчичный) цвет и при ударе металлическим предметом издаёт глухой звук. Обладает недостаточной прочностью, низкой водостойкостью и морозостойкостью.

Пережёг (пережжённый кирпич, железняк) образуется от очень высоких температур. Такой кирпич чернеет, оплавляется, теряет чёткие размеры, его «распирает» изнутри. Он отличается повышенной плотностью, теплопроводностью и, как правило, имеет искажённую форму. Но если он не нарушил своей формы, а чёрной оказалась только сердцевина, то он наоборот становится более прочным.

Недожёг и пережёг устанавливают путем сравнения цвета и водопоглощения испытываемого кирпича с образцом-эталоном.

Скрытые дефекты – известковые включения (дутики) при действии влаги разрушают кирпич. Фасады домов, сложенные из такого кирпича, получаются рябыми, словно «засиженные мухами». Причиной этому служит небрежность при подготовке сырья. Если сырьевая масса измельчается недостаточно тонко (мелко), то в свежеотформованном изделии могут оказаться кусочки известняка размером 1…5 мм. При обжиге керамических изделий они превращаются в оксид кальция CaO (негашёную известь). А негашёная известь при контакте с водой «гасится» и превращается в гидроксид кальция Ca(OH)2 c увеличением в объёме в несколько раз. Это приводит к выколам и разрушению кирпича. Наличие известковых включений определяется визуально после пропаривания керамических изделий.

23

Рис. 5.10. Виды брака кирпича: 1 пережег, 2 – известковые включения, 3 высолы, 4 – недожег

Высолы на поверхности кирпичных стен в виде белых пятен и разводов появляются уже после того как, кирпич уложен в кладку. Причиной являются водорастворимые соли, мигрирующие из кладочного раствора, кирпича, грунтовых вод и даже воздуха, и выходящие на поверхность кирпичной кладки (керамических изделий) при контакте с влагой.

Чтобы избежать высолов, надо использовать более густой раствор, не размазывать его по фасадной части, не вести кладку во время дождя, как можно быстрее подводить здание под крышу, использовать цементы с низким содержанием высолообразующих примесей и т. д.

Плотность керамических изделий зависит от их химико-минералогического состава, способа формования и степени обжига. Большую плотность имеют изделия, обжигаемые почти до полного спекания без вспучивания (клинкерный кирпич, керамогранит).

Истинная плотность спекшейся керамической массы составляет 2,5…2,7 г/см3. Средняя плотность стеновых изделий зависит от пористости и пустотности и со-

ставляет у различных видов изделий от 700 до 2400 кг/м3. По показателю средней плотности в сухом состоянии кирпич и камни подразделяют классы: 0,7 (плотность до

700 кг/м3); 0,8 (710…800 кг/м3); 1,0 (810…1000 кг/м3); 1,2 (1010…1200 кг/м3); 1,4 (1210…1400 кг/м3); 2,0 (1410…2000 кг/м3); 2,4 (2010…2400 кг/м3).

24

Ав зависимости от класса средней плотности и теплопроводности ‒ на группы:

малоэффективные (обыкновенные) – классы 2,0 и 2,4 и коэффициент теплопроводности (λ) свыше 0,46 Вт/м•К;

условно-эффективные – класс 1,4 и λ=0,36…0,46 Вт/м•К;

эффективные –класс 1,2 и λ=0,24…0,36 Вт/м•К;

повышенной эффективности ‒ класс 1,0 и λ=0,20…0,24 Вт/м•К;

высокой эффективности ‒ классы 0,7 и 0,8 и λ ‒ до 0,20 Вт/м•К.

П р и м е ч а н и е ‒ 1. В СТБ ЕН 771-1 средняя плотность изделий не нормируется, а изделия по этому показателю подразделяют на две группы (LD ‒ плотность в сухом состоянии менее 1000 кг/м3

иHD ‒ более 1000 кг/м3) и регламентируется их применение.

2.Теплотехнические характеристики стеновых керамических изделий оцениваются по коэффициенту теплопроводности кладки в сухом состоянии. Коэффициент теплопроводности определяют экспериментально на фрагменте кладки толщиной в полтора кирпича.

Водопоглощение кирпича и камней керамических должно быть не более 6% для клинкерного кирпича и не менее 6% для остальных изделий. При меньшем водопоглощении кирпич получается более тяжелым, менее воздухопроницаем и более теплопроводен. Кроме того, с ним плохо сцепляется строительный раствор.

По морозостойкости кирпич подразделяется на марки: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F200, F300. По ГОСТ 7025 морозостойкость устанавливается по количеству циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы в водонасыщенном состоянии без определённой потери массы и прочности, оговорённых стандартом.

СТБ ЕН 772-22 предусматривает определение морозостойкости при одностороннем замораживании фрагмента конструкции, собранного из испытываемого кирпича, предварительно насыщенного водой, и устанавливает классы морозостойкости (F0, F1, F2). Например, кирпич, соответствующий классу F2 (допускается к применению в сильно агрессивных условиях окружающей среды), должен выдерживать 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания после визуальной оценки повреждений, которые не должны превышать допустимых значений. Оценку степени повреждений образцов выполняют через каждые 5 циклов. Материалы класса F1 выдерживают менее 100 циклов и пригодны для применения в умеренно агрессивных условиях окружающей среды, F0 – в неагрессивной среде (СТБ ЕН 771-1).

Прочность керамических изделий зависит от качества исходного сырья, условий его подготовки, формования, сушки, обжига и изменяется от 2,5 до 1000 МПа. Кирпич и камни (блоки) керамические по прочности подразделяются на марки. Марка устанавливается, как правило, по совокупности показателей прочности на сжатие и изгиб и с учетом наименьших значений при испытании. Обозначается индексом «М» с цифровым значением. Цифры показывают, какую нагрузку в килограмм-силах на 1 см2 может выдержать кирпич (камни, блоки), т. е. предел прочности при сжатии. Например, марка

25

150 (М150) обозначает, что кирпич гарантированно выдерживает нагрузку в 150 кгс или 1500 Н на 1 см2 (15 МПа). Если площадь постели кирпича составляет 300 см2, то для его разрушения потребуется нагрузка не менее 45 т.

Чем больше цифра в марке, тем выше прочность кирпича. В кладке конструкций кирпич работает не только на сжатие, но и на изгиб из-за наличия прослоек раствора и кладки кирпича с перевязкой. Поэтому марка кирпича устанавливается по совокупности показателей (пределу прочности при сжатии и изгибе и соответственно наименьшим значениям для отдельных образцов), а несущая способность кладки принимается ниже прочности самого кирпича. Стандартами предусмотрены следующие марки кирпича и камня с вертикальным расположением пустот: 25; 35; 50; 75; 100; 125; 150; 175;

200; 250; 300; 400; 500; 600; 800; 1000 и с горизонтальным расположением пустот ‒ 25,

35, 50, 100. Марку камня и профильных изделий по прочности устанавливают по значениям только предела прочности при сжатии.

П р и м е ч а н и е ‒ 1. В европейском стандарте EN 771-1 керамические изделия по прочности не нормируются (понятие марки по прочности отсутствует), а делятся на две категории:

●I ‒ с декларируемой прочностью при сжатии и обеспеченностью 95%;

●II ‒ не достигающие уровня качества изделий категории I.

При этом производитель обязан указывать категорию и декларируемую прочность изделий. В то же время прочность кирпича, выпускаемого за рубежом, составляет от 12,5 МПа до 60 МПа, основная масса из которых приходится на долю 40 МПа.

2. Интересной является методика определения качества кирпича во времена правления Петра I. Привезенную на стройку партию кирпича сваливали с телеги. Если при этом разбивалось более трех штук, то вся партия браковалась. Специальным указом тогда был установлен размер кирпича 28х14х7 см и все производители обязаны были клеймить свою продукцию для выявления бракоделов.

Транспортирование и хранение кирпича осуществляется в пакетированном виде на поддонах (рис. 5.11). Допускается установка пакетов друг на друга не выше 2-х ярусов для рядовых изделий (по Российскому стандарту – до 4-х ярусов). Погрузка и транспортирование изделий навалом (набрасыванием) и выгрузка их сбрасыванием не допускаются.

Рис. 5.11. Укладка керамического кирпича на поддоны

26

Применяют кирпич и камни керамические в соответствии с действующими нормативными документами (СНиПы, Своды правил и т. п.) для кладки и облицовки несущих, самонесущих и ненесущих стен и других конструкций зданий и сооружений (рис. 5.12). Ограничивается применение пустотелых изделий и кирпича полусухого прессования для кладки стен подвалов, фундаментов и цоколей зданий, дымовых труб, вентиляционных каналов, для наружных стен зданий с влажным или мокрым режимом эксплуатации.

Кладка в два кирпича Кладка в два с половиной кирпича

Рис. 5.12. Разновидности кладки кирпича

6. Изделия для внешней и внутренней облицовки

Основными видами керамических изделий для облицовки фасадов и цоколей зданий являются лицевой кирпич, керамические камни, плиты и плитки различных размеров (формата), в т. ч. ковровая керамика, архитектурные и фасонные детали для устройства сливов, карнизов и др. А для облицовки внутренних стен зданий используют керамические плитки различной формы и толщины и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски). Назначение таких изделий не только придавать красивый внешний вид зданиям и сооружениям, но и защищать конструкции от внешних воздействий, т. е. повышать их долговечность.

Лицевые керамические кирпич и камни (СТБ 1160) – изделия, обеспечивающие эксплуатационные характеристики кладки и выполняющие функции декоративного материала, т. е., если здание имеет кирпичные стены, то такой кирпич является одновременно частью стены и эффективным видом отделки. К таким изделиям предъявляются повышенные требования по плотности, морозостойкости, водостойкости, водопоглощению и прочности. Марка лицевого кирпича по прочности должна быть, как правило, на одну ступень выше марки изделий основной кладки.

Лицевые керамические кирпич и камни имеют однородный цвет, строго правильную форму и гладкие ровные лицевые поверхности (тычок и ложок). У такого кирпича отсутствуют поверхностные дефекты, а цветовая гамма варьируется от белого

27

до черного. Сырьем служат практически те же глины (светло- и красножгущиеся), что и для рядового кирпича, но с определенным перечнем ограничений и равномерно окрашенным черепком.

К разновидностям кирпича и камней лицевых относят изделия с гладкой, рельефной и фактурной поверхностью (рис. 5.13…5.15) и фасонные – с фигурными или профильными параметрами (рис. 5.16).

Рис. 5.13. Лицевой кирпич

У фактурного кирпича (рис. 5.15) ложковая и тычковая поверхности имеют рисунок. Это может быть просто повторяющийся вдавленный рельеф («черепашка», «кора дуба»), с правильным геометрическим рисунком (обработка под мрамор, дерево, «антик») или специально потертые неровные грани (по выбору заказчика). По виду отделки лицевой поверхности они могут быть также торкретированные, ангобированные, глазурованные, двухслойные, с газопламенным или плазменным напылением, поверхность может быть колотая, под рваный камень, состаренная или имитировать другие поверхности.

28

Рис. 5.14. Разновидности кирпича с рельефной поверхностью

Рис. 5.15. Фактурный кирпич

29

Фасонный кирпич по форме отличается от формы прямоугольного параллелепипеда, имеет скругленные углы и ребра, скошенные или криволинейные грани (СТБ ЕН 771-1 и 1304). Он может быть угловой и полукруглый, с выемками, П- образный, для выравнивания или соединения в фальц с кровельной черепицей и других форм. Изменение формы достигается путем установки в мундштуке пресса специальных вкладышей. Такие виды кирпича могут быть плашковые или лежачие (профилированные по короткому измерению – тычку) и ребровые или стоячие – по его длинному измерению. Применяется для облицовки внешних и внутренних стен, кладки сложных форм (арок, колонн) различных зданий, в устройстве кровельных покрытий наклонных крыш и других сооружениях (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Разновидности фасонного кирпича и фрагмент фасада

30