книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник
.pdfтельного пресса в 1855 г. и кольцевой обжиговой печи постоянного действия в 1858 г. Наличие ленточного пресса позволило механи зировать производство, выпускать, кроме обыкновенного кирпича, пустотелые кирпичи, укрупненные камни для стен, перекрытий, облицовочные плитки, плиты и др.
Вместе с развитием и ростом металлургической, коксовой, сте кольной, цементной, керамической и других отраслей промышлен ности развивалось производство огнеупорной керамики.
Выпуск отечественными заводами новых видов высокопроизво дительного глиноперерабатывающего и прессового оборудования, комплексная механизация производства и автоматизация отдель ных процессов, достижения в области ускоренной сушки и обжига позволили в короткий срок увеличить производство керами ческих строительных материалов, повысить их качество и эффек тивность.
В развитии и совершенствовании технологии производства керамических материалов большое значение имеют теоретические работы отечественных и зарубежных ученых по изучению строения и свойств глин как основного сырья для обжиговых материалов.
Обжиговые |
материалы |
долговечны. |
Однако |
|
недостатком |
|||
их |
является |
хрупкость. |
Плотность |
обжиговых |
материа |
|||
лов |
(2,5-т- 2,7) ІО3 кг/м3, |
объемная |
масса |
100—2400 |
кг/м3, пре |
|||
дел |
прочности при сжатии |
в зависимости от |
плотности и |
|||||
вида |
сырья |
(0,5—=—10 000) ІО5 н/м2, |
коэффициент |
теплопровод |
||||
ности 0,046—1,16 вт/м-град, |
коэффициент теплоемкости (0,75 -ь- |
|||||||
--0,93) ІО3 дж/кг • град, |
коэффициент термического |
|
расширения |
|||||
0,00014, водопоглощение от 0 до 70%, огнеупорность |
1100—2000°С, |
кислотоупорность различная в зависимости от состава сырья, элек тропроводность зависит от плотности изделия.
Обжиговые штучные материалы в большинстве случаев после обжига имеют готовую поверхность как по фактуре, так и по цве ту. Поверхность этих материалов можно сделать цветной, матовой (ангобированные изделия) или стекловидной (глазурованные из делия). Обжиговые материалы делятся по степени плотности череп ка на пористые (неспекшиеся) и плотные (спекшиеся). Материалы обеих групп могут быть полнотелыми или пустотелыми, естествен ного цвета или окрашенные, глазурованные, огнеупорные или обычные.
Обжиговые строительные материалы и изделия в зависимости от назначения можно разделить на следующие группы:
стеновые материалы и изделия — кирпич обыкновенный плас тического формования и полусухого прессования, кирпич и плиты пустотелые и пористопустотелые, камни пустотелые пластического формования, кирпич строительный легкий, крупные блоки из кир пича и камней, панели из кирпича и камней;
отделочные материалы — кирпич и камни лицевые (фасадные), плитки облицовочные фасадные натурального цвета, ангобирован ные, глазурованные, фаянсовые плитки и встроенные детали для облицовки внутренних стен, разные отделочные материалы;
материалы для перекрытий и покрытий — камин пустотелые ненесущие и несущие, балки, балочные настилы, панели для пере крытий и покрытий, керамические доски;
кровельные материалы — черепица ленточная, штампованная, коньковая и специальной формы;
материалы для полов и дорог — кирпич и плиты клинкерные, плитки для полов;
теплоизоляционные материалы и заполнители для легких бето нов— диатомовые изделия, керамзитовый гравий, пустотелый гра вий, аглопорит, вспученные перлитовые щебень и песок, вспучен ный вермикулит, укрупненные легкие изделия на основе вспучен ных материалов;
изделия и материалы различного назначения — трубы, санитар но-технические изделия, огнеупорные материалы, кислотоупорные изделия, электроизоляционные изделия, отопительные радиаторы, кафель печной, фасонные строительные изделия, керамический щебень.
Исходным сырьем для изготовления обжиговых материалов и изделий служат глина, диатомиты и трепелы, пески и др. О при годности глин для изготовления обжиговых материалов судят по химическому, гранулометрическому составам, пластичности и тер мическим свойствам.
Характер получаемых изделий определяется преобладанием в глине тех или иных окислов. Наличие Si02 в большом количестве понижает пластичные свойства глины; А120з придает изделиям огнеупорность и белизну; Fe20 3 является в глине плавнем, т. е. понижает её температуру спекания и плавления, а также придает окраску изделиям; в зависимости от количества Fe20 3 в глине цвет изделия может меняться от светло-розового до темно-крас ного; СаО и MgO, равномерно распределенные в глинах, придают изделиям пористость, а следовательно, легкость и высокое водопоглощение, эти окислы в глине являются плавнями; Na20 и К20 понижают температуру спекания глины. Некоторые из примесей к глине могут быть вредными, например включения известняка. При недостаточном размоле глины известняк, представляющий собой после обжига отдельные включения свободного СаО (име нуемого «дутик»), активно гасится водой, увеличивается в объеме и разрушает изделие.
Глинистое сырье для керамических материалов классифици руется : по огнеупорности; по содержанию глинозема и окиси тита на (А120з + Ті02) ; по спекаемости; по содержанию красящих окислов Fe20 3 и Ті02; по пластичности; по содержанию тоикодисперсных фракций; по содержанию крупнозернистых включений.
По огнеупорности глинистое сырье разделяют на классы: огне
упорные О с показателями огнеупорности выше |
1580° С; |
тугоплав |
кие Т — 1350—1580° С; легкоплавкие Л — ниже |
1350° С, |
по содер |
жанию А120 3 + Ті02 — на группы: высокоосновные Во с содержани ем А120 3 + ТЮ2 более 40%; основные Ос — 30—40%; полукислые Пк — 15—30% и кислые К — менее 15%.
В зависимости от степени спекания, определяемой водопоглощением (проц, по весу), глинистое сырье бывает: сильноспекаю щееся— 2%, среднеспекающееся — 5% и неспекающееся — более 5%. В зависимости от температуры спекания спекающееся глинис тое сырье разделяют иа группы: низко-, средне- и высокотемпера турного спекания.
По содержанию красящих окислов в прокаленном состоянии глинистое сырье разделяют на группы: с содержанием красящих
окислов |
Fe20 3 + ТЮ2 |
до 1%; |
Fe20 3 |
менее |
1,5% |
и |
Ті02 ме |
нее 1%; |
Fe20 3 до 3% |
и Ті02 до |
2%; |
Fe20 3 |
более |
3% |
и ТЮ2 — |
более 2%. |
|
|
|
|
|
высоко-, |
|
По степени пластичности глинистое сырье бывает |
|||||||
средне-, умеренно- и малопластичное, а также |
непластичное. |
По дисперсности различают глины высокодисперсные, дисперс ные и грубодисперсные, по виду включений — с кварцевыми вклю чениями, с железистыми, с карбонатными, с гипсовыми, с органи ческими.
Помимо глин, в производстве обжиговых материалов могут применяться диатомиты, трепелы, сланцы и др. Диатомиты и тре пелы применяют в чистом виде или с примесью иорообразующих добавок при производстве легкого кирпича и изделий. В некоторых случаях для повышения пластичности масс к ним добавляют глину.
Для получения легких ячеистых заполнителей применяют вспу чивающиеся глины, перлит, вермикулит, а для легких изделий — продукты вспучивающихся пород, шлаки, золы и др.
Для некоторых видов обжиговых материалов (облицовочные плитки, кислотоупорные изделия) применяют песчаные смеси, за творенные растворимым стеклом или щелочами.
На многих керамических заводах отсутствует сырье, пригодное в естественном виде для производства материалов. Такое сырье требует отощения либо пластификации. Особое значение при обретает вопрос составления сырьевой смеси при производ стве тонкостенных изделий, облицовочных материалов, вспучен ных и др.
Пластичные глины требуют много воды для затворения и при
сушке дают большую усадку — до 12%, |
тощие |
глины требуют |
|
меньше воды и дают усадку 2—6%- Добавляя |
к пластичным гли |
||
нам отощающие добавки (песок, шлак, |
золу |
от |
сжигания твер |
дых топлив, дробленую обожженную глину или керамический бой и др.), можно уменьшить усадку глины при сушке и обжиге и таким путем предохранить изделие от деформации.
Для понижения температуры обжига при изготовлении некото рых изделий в глину вводят флюсы (плавни) — молотый полевой шпат, песчаники, железосодержащие руды и др.
Для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью в сырьевую массу вводят порообразующие добавки — вещества, диссоциирующие при температуре обжига с выделением углекислоты (глинистый мер
гель, молотый доломит, мел), а также вещества, выгорающие при обжиге (опилки, изгарь, молотый кокс, коксовый шлам, торфяная пыль).
Для улучшения свойств керамических материалов в состав мас сы вводят химические добавки. Так, для улучшения качества кир пича добавляют к глине фосфатные соединения. Пластичность формовочной массы может быть повышена путем введения в ших ту 0,1—0,3% поверхностно-активных веществ (сульфитно-дрожже вой бражки и др.).
Цветную керамическую массу можно получать, добавляя к ней различные окислы (железа, кобальта, хрома и др.).
§ 18. Материалы стеновые
Кирпич глиняный обыкновенный. В зависимости от способа изго товления кирпич может быть пластического формования и полусу хого прессования.
Обыкновенный глиняный кирпич пластического формирования и полусухого прессования выпускают марок 300, 250, 200, 150, 125, 100, 75.
Марка кирпича характеризуется пределом прочности при сжа
тии и при изгибе в н/м2 |
(кгс/см2). |
кирпича |
равен |
0,58— |
|
Коэффициент |
теплопроводности |
||||
0,82 бг/лі • град. |
При |
низком водопоглощении |
кирпич |
тяжелее, |
менее воздухопроницаем и более теплопроводен. Кирпич из мерге листых глин обладает повышенным водопоглощением (20—22%) и характеризуется меньшей объемной массой.
Кирпич глиняный обыкновенный изготовляют одинарным или
модульным. Размеры кирпича |
(лш): |
|
|
Одинарного................... |
По длине |
По ширине |
По толщине |
250 |
120 |
65 |
|
Модульного................... |
250 |
120 |
88 |
Кирпич в зависимости от марки должен удовлетворять требовани ям, приведенным в табл. 8.
При проектировании новых и реконструкции действующих кир пичных заводов следует предусматривать выпуск кирпича марки
не ниже 100.
Водопоглощение кирпича должно быть для марок выше 150 не менее 6% от массы кирпича, высушенного до постоянной массы, а для кирпича остальных марок — не менее 8%.
По морозостойкости кирпич подразделяют на четыре марки: Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35 и Мрз 50.
Виды брака кирпича — недожог, пережог, трещины, искривле ния и наличие известковых включений (дутика). Известковые включения под влиянием влаги разрушают кирпич. Недожжен ный кирпич не обладает достаточной морозостойкостью, а
пережженный тяжел и обычно деформирован, некачественное глинистое сырье снижает мар ку кирпича.
В Киевском инженерно строительном институте разра ботан способ получения обжи гового кирпича повышенных марок на основе суглинков и лессов с добавкой щелочного компонента — природного суль фата натрия.
Кирпич изготовляют мето дом полусухого прессования. На основе этих масс могут быть изготовлены также облицовоч ные плитки, что исключает не обходимость использования беложгущихся глин.
Обыкновенный кирпич применяют для монолитной кладки стен, арок, колонн и других конструкций, а также для изготовления на полигонах крупных блоков и панелей. Кирпич, пропитанный биту мом, пригоден также для фундаментов.
Кирпич, плиты и камни пустотелые. Рентабельность керами ческих стеновых материалов резко повышается с уменьшением объемной массы и укрупнением изделий.
Кирпичные заводы в нашей стране оборудованы ленточными прессами, на которых при наличии пластичных глин можно выпус кать различные укрупненные тонкостенные стеновые изделия (называемые дырчатыми, пустотелыми) для монолитной кладки и для изготовления крупных стеновых блоков и однослойных панелей.
По виду исходного сырья пустотелый строительный кирпич мо жет быть глиняным, глино-трепельным; по форме — со сквозными отверстиями и пятистенный; по способу производства — пласти ческого формования и полусухого прессования.
Пустотелый кирпич пластического формования по длине и ши рине имеет стандартные размеры, толщину 88 или 138 мм. Толщи на 88 мм должна совместно с толщиной шва обеспечить модуль ную величину 100 мм. Толщина 138 мм вместе с толщиной шва составляет по высоте 150 мм.
Кирпич пустотелый пластического формования подразделяют на марки 150, 125, 100, 75, которые соответствуют пределу проч
ности |
при изгибе |
(19,6; 17,7; 15,7; 13,8) ІО5 н/м2, при объемной |
|
массе |
(брутто) 1000—1450 кгім3. Кирпич с большей объемной мас |
||
сой относят к обычному строительному кирпичу. |
|||
Пустотелую керамику в виде кирпича или плит применяют так |
|||
же для устройства |
перегородок. Особенно |
целесообразны плиты |
|
с пустотами, расположенными параллельно |
длинной стороне. На |
рис. 15 показаны типы пусто |
|
|
|
||||
телых |
кирпичей |
и |
керами |
|
|
|
|
ческих плит ленточного фор |
|
|
|
||||
мования для стен огражде |
|
|
|
||||
ния, |
межкомнатных |
и меж |
|
|
|
||
квартирных перегородок. |
|
|
|
||||
Для облегчения |
веса пу |
|
|
|
|||
стотелого кирпича и перего |
|
|
|
||||
родочных плит, |
повышения |
|
|
|
|||
их |
гвоздимости |
к |
глинам |
|
|
|
|
при |
|
изготовлении |
добав |
|
|
|
|
ляют |
иногда |
выгорающие |
|
|
|
||
добавки. |
|
|
|
|
|
||
Наружные стороны кир |
|
|
|
||||
пича и плит могут быть риф |
|
|
|
||||
леными для декоративности |
|
|
|
||||
или для лучшего сцепления |
|
|
|
||||
со штукатуркой. |
|
|
|
|
|
||
Кирпич пустотелый полу |
Рис. 15. Пустотелый кирпич и керамические |
||||||
сухого прессования |
изготов |
плиты пластического формования: |
межкомнат* |
||||
ляют |
стандартного |
размера |
а, ô — пустотелый |
кирпич; в —- плита |
|||
нал; г — плита межквартнрная. |
|
||||||
толщиной 65—88 мм. |
|
|
|
||||
Полусухим |
прессованием |
изготовляют |
пятистенный |
кирпич, |
пять стенок которого образуют полузамкнутую пустоту (рис. 16).
Марки его— 150, |
125, |
100, 75 и |
соответственно предел |
прочности |
при изгибе (19,6; |
17,7; |
15,7; 13,8) |
ІО5 н/м2. Преимущество |
пятистен |
ного кирпича в том, что в кладке не образуется вертикальных отверстий, а за счет образования замкнутых пустот улучшается тепловой эффект кладки. Пятистенный кирпич полусухого прессова ния часто применяют в качестве облицовочного, так как он имеет четкие формы.
По морозостойкости пустотелый кирпич должен выдерживать не менее 15 повторяющихся циклов замораживания при темпера туре — 15° С.
Керамические камни в сравнении с кирпичом имеют увеличен ные размеры. Они могут быть с вертикальными и горизонтальны-
Рис. 16. Пятистенный кирпич полусухого прессования .
Рис. 17. Пустотелые керамические камни:
а — камень для кладки стен: б — фрагменты стен толщиной в один камень.
ми пустотами. Наиболее распространены керамические камни с вертикальным расположением пустот, обеспечивающие лучшую прочность кладки (рис. 17).
Изготовляют пустотелые камни марок: 150, 125, 100, 75. Объем ная масса камней должна быть не более 1450 кг/м3. Для облег чения веса керамических камней к глиняной пластичной массе иногда добавляют шлаки, содержащие большое количество угля, и другие выгорающие добавки. В сравнении с обыкновенным кир пичом толщина стены из пустотелых кирпичей и камней умень шается на 20—25%, а вес 1 м2 стены — почти вдвое.
Однако при устройстве стены из камней увеличенной высоты плохо заполняются вертикальные швы кладки, в результате чего стена становится продуваемой. Этот конструктивный недостаток устраняется за счет конфигурации боковых сторон камня. Непро дуваемость вертикального шва обеспечивается заливкой раство ром ячеистой структуры вертикальных отверстий в кладке, обра зуемых двумя камнями.
Следует учесть, что кладку стен из пустотелых камней необхо димо вести на легких малотеплопроводных растворах.
В табл. 9 приведены сравнительные показатели кладки 1 м2 стены из полнотелого кирпича и из пустотелых кирпичей или камней (рис. 18).
Т а б л и ц а 9
Экономические показатели I м г кладки стен из обыкновенного и пустотелого
кирпича или камней при почти равных значениях термического сопротивления
|
|
Стена из |
|
|
|
обык но- |
|
|
Единица |
венного |
пус тотел ыX |
Показатели |
кирпича |
||
измерения |
кир- |
керамических |
|
|
|
кирпичей |
или камней
пича j
Толщина стены ..............................................
Термическое сопротивление ...........................
Масса одного кирпича или камня................
Объем одного кирпича или камня . . . .
Расход |
кирпича и камня на 1 м 2 стены . . |
||
Масса |
1 м - |
стен ы .......................................... |
|
Расход на |
1 |
м г стены: |
|
раствора ............................................................. |
изготовление кирпича или кам- |
||
глины на |
|||
н е й ..................................................................... |
|
|
|
угля для обжига и здели й ...........................
Транспорт..........................................................
Заработная плата каменщиков...................
СМ |
64 |
38—40 |
м^-град/вт |
0,75 |
0,78 |
кг |
3,5 |
5—10 |
см3 |
1950 |
4200—10000 |
шт. |
260 |
104—50 |
кг |
1150 |
420 |
м 3 |
0,18 |
0,10—0,07 |
» |
0,65 |
0,23 |
кг |
35 |
20 |
% |
100 |
35 |
» |
100 |
40 |
Кирпич строительный легкий. Легкий кирпич изготовляют из глин и трепелов в смеси с выгорающими добавками (опилками,
угольной пылью, молотым торфом, бурым углем). Легкий |
кирпич |
||
в зависимости |
от объемной массы подразделяют на |
три |
класса: |
А — от 700 до |
1000 кг/м3, Б — от 1000 до 1300 кг/м3, |
В — от 1300 |
до 1450 кг/ж3. В зависимости от предела прочности на сжатие
кирпич класса А делят на марки 75, 50, 35; класса |
Б — на марки |
75, 50; класса В — на марки 100, 75, 50. |
В практике |
Крупные блоки и панели из кирпича и камней. |
Строительства в СССР и особенно на Украине распространены крупные кирпичные блоки весом более 0,5 т и кирпичные панели, изготовленные на полигонах при кирпичных заводах.
Рис. 18. Стеновые блоки:
а _из обыкновенного кирпича: 6 — из пустотелого.
обыкновенного кирпича. Кирпичные лическом растворе марок 25, 50 и
Монтаж зданий из крѵпных кирпичных бло ков, изготовляемых непо средственно на заводе, в сравнении с монолитной кирпичной кладкой имеет неоспоримые преимущест ва: ускоряется строитель ство здании, снижаются затраты труда и стоимость
сооружения.
Для изготовления круп ных блоков используются обыкновенный пустотелый кирпич, а также пустоте лые камни. Экономичнее блоки, изготовленные из укрупненных пустотелых кирпичей или камней, яв ляющихся одновременно и облицовочными. Блок из пустотелых камней на 25% тоньше блока из
блоки собирают на гидрав 100 в специальных кондук-
Т013Рациональным является применение кирпича для изготовления панелей. Различают панели одно- и многослойные из обыкновен-
|
U |
|
|
/А// |
|
1 |
|
|
|
ишиаиииииийіішоирраии— |
ou. |
|||
заааасаааааааосраасз |
|
|||
|
iq a n s baQöo |
|
да* |
|
|
|
ааао |
|
|
|
|
:сза |
|
|
|
спсзсз |
|
|
|
|
оаааоо <> |
Л 1 |
||
|
ЕЬсю ^ |
|||
|
псзсз |
^ |
|
|
Q B f e -'___' |
оаооо |
|
|
|
|
|
|
||
O Q O Ü & D D D D D O D D G D Ü D G D U Ü D Ü O Ô |
|
□□ |
||
а а с З а а о с г і а а с з о і і з а |
|
|||
□ 0ф зсзс=]с=)сзсзсэс4іасі] |
|
ООО |
||
OOODöpDDDOOOODOOODODDpGQQ |
|
□о |
||
□ас-------^ S . Q |
Q Q Q Q Q g g Q - |
|
|
|
|
3/80 |
|
|
\390 |
5/0 |
1-1 7Г1 |
5/0 |
|
|
OQSS^ |
-5ÉDGDD |
§ |
|
|
о а а . |
І |
Т | - ' І П |
»-» |
|
660 |
то |
660 |
|
|
Р ис. 19. Однослойная керамическая панель.
ного кирпича, однослойные из пустотелого кирпича. Однослойные панели из обыкновенного кирпича применяют для несущих по перечных стен. Такие панели рационально изготовлять в формах вибрированием, они носят название виброкирпичных.
Слоистые панели наружных стен состоят из ряда кирпича и утеплителя (пеностекла, пенобетона, минеральной ваты и др.). Преимущество кирпичных панелей в эффективном использовании прочностных свойств кирпича при малом его расходе. Однако сло истые кирпичные панели сложны по конструкции, трудоемки. Укладка кирпича и штучного утеплителя трудно поддается меха низации.
Поэтому более рациональны однослойные керамические панели (рис. 19). Эти панели изготовляют из укрупненного облегченного камня толщиной в один или полтора камня. Такое упрощение изго товления панелей позволяет в широком масштабе применять.инду стриальные керамические стеновые конструкции с массой 1 м2 не более 500 кг.
Перевод кирпичной промышленности на производство панелей осуществляется путем организации при кирпичных заводах цехов для сборки панелей в специальных кондукторах. Изготовлен ную в кондукторе панель подвергают термообработке для ускоре ния твердения раствора.
§ 19. Материалы отделочные
Современное строительство требует для отделки фасадов, внутрен них стен и полов зданий хороших экономичных облицовочных материалов. Такими материалами являются облицовочный кир пич, совмещающий функции стенового и отделочного материала, керамические плитки, главным образом, полусухого прессования натурального цвета, ангобированные и глазурованные.
Лицевая сторона фасадных материалов может быть гладкой, рельефной, а также глазурованной, ангобированной.
Кирпич и камни лицевые (фасадные). Лицевыми материалами являются кирпич или керамические камни правильной формы с четкими гранями, ровного цвета, выполняющие роль конструк тивного и лицевого материала. В зависимости от формы и назна чения их подразделяют на рядовые и профильные.
Лицевой кирпич и камни можно применять также для внутрен ней облицовки лестничных клеток, стен цехов, столовых, для садо во-парковых ограждений. Кирпич глазурованный может быть ис пользован для облицовки санузлов, бассейнов и др.
К профильным лицевым материалам относят лекальный кир пич и детали различного назначения: карнизы, пояса, подоконные сливы и др.
В качестве долговечного лицевого кирпича применяют также спекшийся кирпич (водопоглощением 2—4%). Получают его из глин с большим интервалом спекания. Он имеет различные оттенки