Керамические строительные материалы и изделия

Содержание:

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИИ 2

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ 2

1.2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И 3

ИЗДЕЛИЙ 3

2. ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 6

3. ТЕХНОЛОГИЯ КИРПИЧА, ИЗГОТОВЛЯЕМОГО СПОСОБОМ ПОЛУСУХОГО ПРЕССОВАНИЯ 7

3.1. Приготовление пресс-порошка. 7

3.2.Прессование изделий из керамических порошков. 9

3.3. Сушка спрессованного сырца. 14

3.4. Обжиг спрессованного сырца. 14

3.5. Resume 16

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИИ

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Керамические изделия обладают различны ми свой­ствами, которые определяются составом исходного сырья, способами его переработки, а также условиями обжи­га—газовой средой, температурой и длительностью. Материал (т.е. тело), из которого состоят керамические изделия, в технологии керамики именуют керамическим черепком.

Строительные керамические изделия классифициру­ют по структуре керамического черепка и по их конст­руктивному назначению в отдельных элементах зданий и сооружений.

По структуре черепка различают изделия с пористым и со спекшимся черепком, а также изделия грубой и тон­кой керамики. Пористыми в технологии керамики условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка превышает 5%, обычно такой черепок пропуска­ет воду. Спекшимся считают черепок с водопоглощением ниже 5%; как правило, он водонепроницаем.

У изделий грубой керамики черепок имеет в изломе зернистое строение (макронеоднородный). Большинство строительных керамических изделий — строительный кирпич, черепица, канализационные трубы и др. — являются изделиями грубой керамики.

У изделий тонкой керамики излом черепка име­ет макрооднородное строение. Он может быть пористым, как, например, у фаянсовых облицовочных глазурованных плиток, и спекшимся (плитки для полов, кислотостойкий кирпич, фарфоровые изделия). Изделия со спекшимся черепком с водопоглощением ниже 1 % называют каменными керамическими. Если при этом черепок обладает еще и просвечиваемостью, то его называют фарфором.

По конструктивному назначению различают следующие группы керамических строительных материалов и изделий:

стеновые изделия—кирпич, керамические камни и панели из них;

фасадные изделия—лицевой кирпич, различного рода плитки; архитектура-художественные детали, набор­ные панно;

изделия для внутренней облицовки стен—глазурованные плитки и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски);

плитки для облицовки пола;

изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни);

кровельные изделия—черепица;

санитарно-строительные изделия—умывальные столы, унитазы, ванны;

дорожные изделия—клинкерный кирпич;

изделия для подземных коммуникаций — канализационные и дренажные трубы;

теплоизоляционные изделия (керамзитокерамические панели, ячеистая керамика, диатомитовые и шамотные легковесные изделия);

заполнители бетонов (керамзит, аглопорит).

1.2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

К керамическим материалам предъявляются раз­личные требования соответственно тем воздействиям, ко­торые они испытывают при использовании их в строи­тельстве. В связи с этим необходимо знать основные свойства керамического материала и пути их регулиро­вания в процессе изготовления различных керамических изделий.

Водопоглощение керамических материалов характе­ризует количественную величину их пористости и соот­ветственно степень спекания, которая в свою очередь влияет на многие рабочие свойства изделий строитель­ной керамики: морозостойкость, паро- и воздухопрони­цаемость, сцепление с раствором, загрязняемость и др. Диапазон этого показателя для изделий строительной керамики в зависимости от их вида и назначения доволь­но велик—от 1—30%.

Предел прочности при сжатии R_cж керамических ма­териалов зависит от их состава и структуры и уменьша­ется с увеличением размера образца. Наиболее важное значение R_сж имеет для изделий стеновой керамики, ко­торые воспринимают большие нагрузки в зданиях и со­оружениях. По этому показателю стеновые изделия маркируют, принимая за марку среднюю величину по результатам испытания пяти образцов.

Для изделий строительной керамики R_сж находится в пределах 7,5—70 МПа.

М ежду прочностью керамического материала R_cж и его объем­ной массой прослеживается зависимость, имеющая вид кубической параболы:

а между прочностью пустотелых изделий R`<sub>сж</sub> и их объемной массой (брутто) ` отмечается зависимость вида квадратичной параболы (рис. 66)

Предел прочности при сжатии пустотелых изделий определяют с учетом их «рабочего» положения в стене.

Общую разрушающую нагрузку делят на площадь брутто.

Предел прочности при изгибе керамических материа­лов R_из зависит от тех же факторов, что и R_cж, с той лишь разницей, что здесь структура материала оказыва­ет более резкое влияние на его сопротивляемость изги­бу. Так, например, кирпич полусухого прессования имеет меньшую величину предела прочности при изгибе, чем кирпич пластического формования, изготовленный из тех же глин, хотя R_cж последнего ниже, чем у кир­пича полусухого формования.

Предел прочности при изгибе регламентируется ГОСТами для кирпича, поскольку в стене он испытывает не только сжимающие, но и изгибающие нагрузки, вслед­ствие неровностей своей поверхности. Этот показатель регламентируется и для некоторых других керамических изделий. По нему также судят об относительной прочно­сти испытуемого материала и используют его как кос­венный показатель для характеристики некоторых дру­гих свойств глинистого сырья и обожженных изделий (связность, связующая способность, термостойкость)

Для керамических материалов R_из находится в пре­делах 0,7—5 МП а.

Морозостойкостью называют способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократ­ное попеременное замораживание и оттаивание без приз­наков разрушения и без значительного понижения проч­ности. Показателем морозостойкости является количест­во теплосмен, которое выдерживает материал без признаков разрушения.

Обстоятельные исследования по влиянию грануло-метрии пор на морозостойкость керамических материа­лов выявили следующие положения:

все поры в керамическом материале (с точки зрения морозостойкости) могут быть разделены на три катего­рии: опасные, безопасные и резервные;

опасные поры заполняются водой при насыще­нии на холоду. В них она удерживается при извлечении материала из воды и замерзает при температуре от —15 до —20° С. Диаметр этих пор от 200 до 1 мк для глиняного кирпича пластического прессования, от 200 до 0,1 мк для глиняного кирпича полусухого прессо­вания;

безопасные поры при насыщении на холоду во­дой не заполняются, либо заполнившая их вода не за­мерзает при указанных температурах. Это обычно мел­кие поры. Заполняющая их вода становится по существу пристеночной адсорбированной влагой, имеющей свой­ства почти твердого тела и температуру замерзания су­щественно ниже (—20° С);

резервные поры при насыщении на холоду пол­ностью заполняются водой, но из них при извлечении об­разца из насыщающего сосуда вода частично вытекает вследствие малых капиллярных сил. Это крупные поры диаметром более 200 мк.

Согласно этим исследованиям, керамический мате­риал будет морозостойким, если в нем объем резервных пор достаточен для компенсации прироста объема замерзающей воды в опасных порах.

Алгебраически это условие выражают (в %) фор­мулой

где С—структурная характеристика материала; V_р и V_оп– объем пор соответственно резервных (размером более 200 мк) и опасных.

Экспериментальная кривая зависимости морозостой­кости полнотелого кирпича от его структурной характе­ристики (рис. 67) показывает, что при С<9% кирпич

является неморозостойким. Пустотелые изделия морозо­стойки при С>6.

Морозостойкость определяет долговечность керами­ческих материалов при их службе в условиях воздействия на них внешней среды. Поэтому требования морозо­стойкости регламентированы ГОСТами для стеновых фасадных, кровельных и некоторых других изделии строительной керамики.

Рис. 67. Зависимость морозо­стойкости глиняного кирпича от его структурной характери­стики

Теплопроводность керамических материалов зависит от их объемной массы (рис. 68, а), состава, вида и раз­мера пор и резко возрастает с увеличением их влажно­сти (рис. 68, б), так как теплопроводность воды [=0,58 Вт/(м-град)] выше теплопроводности воздуха

[=0,029 Вт/(м-град)] в 20 раз. Замерзание воды в по­рах материала ведет к дальнейшему резкому возраста­нию его теплопроводности, поскольку теплопроводность льда [=2,33 Вт/(м-град)] больше теплопроводности абсолютно плотного керамического черепка = =1,163 Вт/(м-град) примерно в 2 раза, больше тепло­проводности воды в 4 раза и больше теплопроводности воздуха в 80 раз.

Паропроницаемость действующими Гостами и ТУ не регламентирована. Однако в некоторых случаях она влияет на долговечность строительных конструкций.

Низкая паропроницаемость стеновых материалов может явиться причиной потения внутренней поверхности стен, особенно в зданиях с повышенной влажностью воздуха. По экспериментальным данным, коэффициент паропро-ницаемости плиток полусухого прессования с водопогло­щением 8,5; 6,5 и 0,25% соответственно равен 0,155; 0,0525; 0,029 г/(м.ч.Па).

Рис. 69. Схема возникновения очага замерзшей влаги в многослойной сте­не

t — температура; (_п — коэффициент паро-прончцаемости; 1 — основной слой стены с высокой паропроницаемостью; 2—фасад­ная облицовка с низкой газопроницаемостью; 3 — слой замерзшей влаги; / — изме­нение _п по толщине стены; //—измене­ние I по толщине стены

В многослойных стенах неодинаковая газопроницаемость отдельных слоев стены может вызвать накопле­ние влаги в ее толще, последующее ее замерзание и от­слаивание части стены (рис. 69). По этой причине не вполне надежна сквозная фасадная облицовка стен гла­зурованными плитками, обладающими низкой газопроницаемостью [52].

. ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕНОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

К стеновым керамическим изделиям относят глиня­ный строительный кирпич и керамические камни.

Согласно ГОСТ 530—71, кирпич глиняный обыкно­венный представляет собой искусственный камень, име­ющий форму параллелепипеда размером 250Х120Х65 мм, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный. Допускается также изготовление по­луторного кирпича толщиной 88 мм с технологическими пустотами и массой не более 4 кг. Практически его из­готовляют очень редко.

Все керамические изделия конструктивного назначе­ния, имеющие размеры больше кирпича, называют кера­мическими камнями.

Кирпич является одним из наиболее древних искусст­венных строительных изделий. Его «возраст» составляет примерно 5000 лет, и до сего времени он продолжает со­хранять значение одного из основных стеновых матери­алов. Его доля в общем балансе стеновых материалов составляет около 40%.