Лабараторные работы(практикум)

4.3. Общие сведения о керамических материалах

1. Кирпич керамический.

Керамическими называют искусственные каменные материалы, по-

лучаемые из минерального сырья с отощающими добавками или без

нихпутем егоформования, сушкииобжигапривысокихтемпературах.

Н

Основные свойства керамических материалов, такие как средняяУ

плотность, прочность, теплопроводность, зависят от степени обжи-

Б

га и их структуры. При обжиге до температуры 950…1000ТС полу-

чают изделия с пористостью 8…38 % (стеновые, кровельные, обли-

цовочные, теплоизоляционные материалы). Высокие температуры

й

обжига дают возможность получать изделия большей плотности, а

значит, более прочные, водонепроницаемые (плитки для полов, до-

и

рожный кирпич, канализационные трубы и др.).

К керамическим материалам, нашедш м широкое применение,

относятся:

р

кирпич обыкновенный (полнотелый) эффективный(пустотелый);

о

пустотелые керамические камни.

Основное назначение ки пича – кладка стен, поэтому к нему

т

предъявляются реб вания:

1) по прочнос

на изгиб;

и

2) по прочнос

на сжа ие;

3) по теплопроводнос и;

4) по моро остойкости (для кладки наружных стен).

о

Сырьем для про зводства керамического кирпича служат, глав-

ным бра м, глинистые породы; кроме того, могут быть использо-

ваны кремнеземистыез

породы (трепел, диатомит) и некоторые про-

мышленные тходы (например, золы тепловых электростанций).

Для

олучения кирпича используют следующие способы:

Р

1)

ластического формования (методом экструзии);

п2) полусухого прессования (способом компрессии).

По первому способу сырье раздробляют, увлажняют и переме-

ешивают с отощителем до получения пластичной однородной массы

ленточных прессах формуют ленту (брус), разрезаемую на выходе

из пресса на отдельные кирпичи, которые затем высушивают и об-

жигают при температуре 1000 С (режим сушки и обжига устанав-

ливают на основе исследования каждого вида сырья).

По второму способу кирпич прессуют под давлением до 15 МПа

из порошка малой влажности (8…12 %), получаемого помолом сы-

рья или сушкой суспензий в распылительных аппаратах, затем об-

жигают (сушка в данном случае необязательна).

Кирпичи отличаются по внешнему виду: кирпич пластического

формования имеет шероховатую поверхность, видны следы формо-

Н

вания и резки; кирпич полусухого прессования имеет плотнуюУ,

гладкую поверхность, более ровные грани и

ребра, коническую

форму пустот.

Б

Т

Полусухой способ производства керамического кирпича имеет

преимущества перед пластическим: требует меньших затрат тепло-

й

ты на сушку изделий; позволяет использовать малопластичные гли-

ны; уменьшается потребность в производственных площадях и ра-

и

бочей силе. Однако у кирпича, получаемого полусухим способом,

морозостойкость ниже, чем у к рп

ча, полученного пластическим

формованием.

р

Размеры одинарного (обыкновенного) к рпича: 250 х 120 х 65 мм.

о

Выпускают также кирпич утолщенный (толщиной 88 мм), керами-

ческие камни 250 х 120 х 138 мм и т. д. (СТБ 1160) (рис. 4.1).

т

и

з

п

Рис. 4.1. Кирпичи обыкновенный, пустотелый и камень керамический:

а – кир ич пластического формования: 1 – постель (плашок); 2 – ложок; 3 – тычок;

бо– кир ич полусухого прессования; одинарный (пустотелый); в – модульный

Р

(утолщенный); г – камень керамический семищелевой (с 7-ю пустотами)

Стеновые материалы измеряются в штуках условного кирпича.

еОни приводятся в пересчете на

условный

кирпич размером

К = V/1950,

(4.1)

где V объем камня брутто, см3.

У

Чтобы получить кирпич требуемых размеров, кирпич-сырец

формуют несколько крупнее с учетом усадки при сушке и обжиге.

3

Т

В силу неоднородности сырья и технологических режимов усадка

не всегда одинакова, поэтому размеры кирпича более или менее от-

личаются от указанных выше. В связи с этим стандарт предусмат-

ривает допускаемые отклонения от установленных размеров.

Средняя плотность керамического пустотелого кирпича заводов

Б

РБ – около 1600 кг/ м , пористо-пустотелого заводов РФ и Украины

(по технологии Knauf) – 900…1200 кг/м3.

Кирпич, улучшающий

теплотехнические свойстваН(имеющий

Такой

более низкую теплопроводность) стен (ограждающих конструкций)

и позволяющий уменьшить их толщину и массу по сравнению с

толщиной и массой стен, выполненных из обыкновенного (сплош-

ного)

кирпича,

можно назвать эффект вным. Он характеризуется

р

кирпич может быть

средней плотностью не более 1400 кг/ м3.

пористый, пустотелый или

сто-пустотелый.

по

Применение эффективных изделийдает возможность уменьшить

расход материала для изг т вления стен, раствора для их кладки и

снизить стоимос ь с р и ельства.

кирпич

п лучают из пористого исходного сырья (тре-

Пористый

пела, диатом та) л бо

з глины с выгорающими при обжиге добав-

з

ками, – напр мер,тс древесными опилками.

Пустотелый к рп ч формуют со сквозными (при пластическом

ф рм вании) или несквозными (при полусухом) пустотами. Разме-

пуст

т по теплотехническим соображениям ограничиваются.

ры

е

2. Кирпич силикатный.

Силикатный кирпич отличается от керамического как по сырью

Р

и тхнологии производства, так и по свойствам. Сырьем служат

кварцевый песок SiO2

(мелкий или частично молотый), молотая из-

Са (ОН)2 + SiO2 + n Н2О = СаО SiO2 m Н2О.

У

(4.2)

В автоклавах реакция между известью и кварцевым песком про-

исходит только на поверхности песчинок. Образовавшиеся гидро-

силикаты кальция связывают зерна песка, образуя прочный искус-

Н

ственный камень, вяжущим в котором является не только известь,

но и часть кварцевого песка,

которая вступает в реакцию (часть

Б

кварцевого песка, которая не вступила в реакцию с известьюТ, оста-

ется в кирпиче как заполнитель). Такая связь легко нарушается при

систематическом увлажнении конструкций (фундаменты, цоколи,

й

парапеты, ограды). При нагревании силикатного кирпича до темпе-

ратуры выше 575 С кварц песка переходит в другую модификацию

с увеличением объема, кроме того, происходит дегидратация гид-

роксида кальция (СаО SiO2 m Н2О)

гидрата оксида

кальция

уры

кирпич разрушается. По-

(Са (ОН)2), которые связывают зерна,

этому нельзя применять силикатный к рп ч во влажных условиях и

при систематическом действиивысоких

температур, например,

для кладки печей и труб (т. к. н не выдерживает длительного воз-

внешнему в ду некоторым показателям силикатный кирпич луч-

действия высокой емпера

).

ни

Силикатный кирпич дешевле керамического, его производство

менее энергоемко (в 1,5о…2 раза), обеспечено сырьевой базой. По

з

ше керамического, но по ряду важных свойств уступает ему. Вслед-

ствие более

кой стойкости к воде и к растворенным в ней веще-

ствам силикатный кирпич в отличие от керамического нельзя при-

п

менять для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизо-

ляци нн

слоя. Не допускается использовать силикатный кирпич

е

длягостен зданий с мокрым режимом эксплуатации (бань, прачечных

Р

и др.) без специальных мер защиты стен от увлажнения. В этих кон-

струкциях можно применять силикатный кирпич только повышен-

Приборы и материалы

1. Линейка измерительная металлическая.

Т

2. Угольник поверочный 90 .

У

3. Штангенглубиномер.

Н

4. Кирпичи керамические полнотелые и пустотелые.

5. Кирпичи силикатные утолщенные пустотелые.

Б

Методика испытаний

Изучению и сравнению подлежат два вида кирпича: кирпич ке-

й

рамический полнотелый и кирпич силикатный утолщенный пусто-

телый. Технические требования и методы контроля керамического

кирпича изложены в СТБ 1160,

силикатно

го – в СТБ 1228.

Дефекты формы, отклонен я от размеров, наличие трещин, от-

битостей не только ухудшает эстет ческ

вид изделий,

но и сни-

жает эксплуатационные свойства. Для определения размеров изде-

значение параллельныхопредлений.

лия замеры производят в 3-х местах:

т

1) длины и ширины – по еб ам и середине плашка (постели);

2) толщины – по серединертычка и ложка.

тости

За окончательный результат принимают среднее арифметическое

з

и притупленности углов и ребер измеряют

Глубину отб

по перпенд куляру от вершины угла или ребра, образованного

го

уг льник м, до поврежденной поверхности.

Для

пределения отбитости ребер определяют участок с глу-

п

тбит сти не более 10 мм, а затем измеряют длину отбитости

бин й

е

участка.

эт

Протяженность трещин по плашку (постели) изделия измеря-

Р

ют

о

ерпендикуляру, соединяющему наиболее удаленную точку

тр щины с точкой,

находящейся на ребре грани, через которую

очередно прикладывают угольник большей опорной стороной к од-

ной ложковой грани и измеряют наибольший зазор между тычковой

гранью и внутренней поверхностью меньшей стороны угольника.

При этом длина большей стороны угольника должна быть не мень-

ше длины грани, к которой он прикладывается. Затем угольник

прикладывают ко второй ложковой грани и замеряют зазор на вто-

рой тычковой грани. После этого угольник большей опорной сторо-

ной прикладывают к одной плашковой грани и замеряют наиболь-

ший зазор между ложковой гранью и внутренней поверхностью

меньшей стороны угольника, затем угольник прикладывают ко вто-

рой плашковой грани и замеряют зазор на ней.

У

За результат отклонения от перпендикулярности граней прини-

мают значение наибольшего из измеренных зазоров с погрешностьюТ

измерения не более 1 мм, отнесенного к длине измеряемой грани:

П

а

100 %,

Н

(4.3)

Б

L

где а – внутренний зазор между меньшей длиной внутренней сто-

роны угольника и гранью, мм;

й

L

– длина грани, к кото ой п кладывается большая сторона

угольника.

и

р

о

т

и

з

о

п

Рис. 4.2. Измерение искривлений поверхности и ребер:

1 – угольник; 2 – кирпич; 3 – металлическая линейка

Отклонения от прямолинейности ребра изделия проверяют пу-

тем приложения средней грани поверочной линейки ко всей длине

Р

ребра изделия и измерения зазора между ними.

86

За результат отклонения от прямолинейности ребра принимают

значение наибольшего из измеренных зазоров с погрешностью из-

мерения не более 1 мм.

Для силикатного кирпича допускаемые стандартами отклонения

от номинальных размеров меньше, чем для керамического.

Кроме показателей внешнего вида и габаритных размеров образ-

цы кирпича подлежат испытанию на следующие требования стандар-

тов: для кирпича керамического – наличие недожога, пережога, «ду-

тика»; для кирпича силикатного – включений песка, глины в изломе,

непогасившихся зерен.

Кирпич-недожог (т. е. обожженный при недостаточно высокойУ

температуре) имеет малую прочность, недостаточную водостой-

кость и морозостойкость.

Т

Кирпич-пережог (обожженный при слишком высокой темпера-

туре) – это спекшийся материал повышенной плотности, малой по-

ристости и большой теплопроводности.

Н

Наличие в кирпиче как недожога, так и пережога не допускается.

Определить их легко по цвету при сравненииБс цветом эталона –

нормально обожженного кирп ча

з данного сырья – или по звуча-

нию при простукиванию.

обожженный кирпич должен

й

быть по всему объему одинакового цвета, при ударе молотком он

«звенит». При недожоге цвет ки п ча – алый,

при ударе молотком

и

он издает глухой звук. Пе ежженный кирпич, как правило, – бурого

цвета, искривлен, имеет участки

плавления и вспучивания.

Нормально

«Дутик» в керамическ м кирпиче образуется при наличии в ис-

ходном гл н с ом сырье включений известняка (СаСО3) в виде зе-

о

рен. При недос а очно ща ельной переработке сырья (без помола)

зерна и вестняка

попадают в кирпич, при обжиге превращаются в

известь-кипелку (СаО), которая при увлажнении кирпича гасится с

и

увеличением бъема:

з

СаО + Н2О = Са (ОН)2,

(4.4)

чтоможетвызвать разрушение кирпича. Поэтому СТБ 1160 преду-

сматривает определение наличия известковых включений (дутиков)

п

е

Р

Результаты испытаний

Н

У

Результаты осмотра и измерения образцов при сопоставленииТих

с требованиями нормативной документации заносятся в таблицу.

и

Т а б л и ц а

4.1

Результаты осмотра

измеренияБобразцов

р

Кирпич силикатный

Кирпич керам ческ

Показатели

й

езультаты

результаты

внешнего

требования

а об аз-

требования

осмотра образ-

СТБ 1228

ширина, мм

осмот

2

цов

вида

СТБ 1160

цов

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Номинальные

т

размеры:

длина, мм

5

2

з

толщина, мм

Трещины

и

то

протяженно-

стью:

по

плашку

( стели) –

до … мм

(на всю л-

Р

щину)

на ложковых

е

гранях, шт.

на тычковых

гранях, шт.

88

Заключение

Н

У

Б

Результаты определения качества стеновых материаловТ(керами-

ческого и силикатных кирпичей) сравнить с данными нормативных

документов (ГОСТ, СТБ и др.) и сделать заключение об их использо-

й

вании (для наружных и внутренних стен; без штукатурки или с ней).

и

Задание 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ

ПО МАССЕ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ

пр

Кирпич как стеновой мате

ал должен иметь невысокую тепло-

его

проводность, поэтому он должен быть не плотным, а пористым. Во-

допоглощение характеризует

истую структуру материала, а кос-

т

в дность. Чем больше водопоглоще-

венно – также и его епл

ние кирпича,

ем б льше

пористость, а следовательно,

тем

чески

меньше теплопроводнос ь. Непосредственное определение тепло-

проводности

рп ча за руднительно, поэтому стандарты преду-

сматривают косвенную характеристику структуры кирпича посред-

Водо

более простого испытания на водопоглощение.

ством метод

В д п гл щение – свойство материала поглощать и удерживать

в ду признеп средственном с ней соприкосновении.

Различают водопоглощение по массе и объему.

рое

оглощением по массе называется количество воды, кото-

Р

может поглотить данный кирпич в стандартных условиях на-

псыщения. Она характеризуется отношением в процентах массы во-

массе должна быть не менее 8 %. Меньшее водопоглощение может

иметь

У

для

теплопроводностью

Н

1. Сосуд с решеткой.

Т

2. Электрошкаф сушильный с автоматической регулировкой тем-

пературы

кирпич силикатныйБ

5. Кирпич керамический (3 шт.)

(3 шт).

й

и

р

Метод ка

спытан

Водопоглощение

определяют

по методике ГОСТ 7025. Образцы

кирпича выдерживают в в

темпе атурой плюс 15…20 С в тече-

т

ние 48 часов. Поэ

му для вып лнения этой работы в ходе кратко-

временных лабора

рных занятий студентам предоставляются об-

и

разцы, уже выдержанные в воде, причем их масса в сухом состоя-

нии записана на образцах несмываемой краской.

Обра цы вын мают из сосуда,

обтирают влажной тканью и не-

о

медленно в веш вают. Массу воды, вытекшей из образца на чашку

вес в, включают в массу насыщенного водой образца. Водопогло-

п

как среднее арифметическое результатов испы-

щение вычисляютз

таний трех бразцов.

Р

Результаты испытаний

Водопоглощение (Вм) образцов по массе в % вычисляют по фор-

емуле

90