|
Курс лекций
по
"Строительное материаловедение"
Стеновые и кровельные керамические материалы
Основная область применения керамики в строительстве — материалы
для ограждающих конструкций: стеновые (кирпич и керамические
камни) и кровельные (черепица). Этот вид керамики за много сотен
лет применения хорошо зарекомендовал себя во всем мире.
Стеновые материалы — это кирпич и камни (последние отличаются
от кирпича
большими размерами). Самые первые постройки из кирпича
обнаружены в Древнем Египте и Ассирии и относятся к
III—I
тысячелетию
до н. э. Этот кирпич имел в плане форму, близкую к квадратной,
со сторонами 300...650 мм и толщиной 30...80 мм. Подобный
кирпич позже применялся в Древней Греции и Византии, где его
называли «плинфа» (от
гр.
plinthos
—
кирпич). Плинфа использовалась
и в древнерусском зодчестве. Так, при строительстве Софийского
собора в Киеве использовалась плинфа размером около 400 х 400 см
и толщиной
30...40 мм. Такая форма древнего кирпича объясняется, видимо, в
основном технологическими причинами: проще формовать
и легче сушить.
Только в
XV
в. плинфу сменил похожий на современный «Аристотелев
кирпич» (289х189x67 мм). Первый российский кирпич, предусматривавший
перевязку швов, был «Государев кирпич». В современных
размерах кирпич был узаконен стандартом в 1927г. Какого-либо
общемирового стандарта на размеры кирпича не существует. Однако
размеры и масса кирпича лимитируются размером и силой
человеческой руки.
Кирпич керамический обыкновенный.
В
соответствии с действующими
стандартами кирпич выпускают обыкновенный размером 250 х
120 х
65 мм; реже производится утолщенный — 250 х 120 х 88 мм и
модульный
— 288 х 138 х 65 мм. Поскольку масса одного кирпича не должна
превышать 4,3 кг, то утолщенный и модульный кирпичи обычно
делают
с пустотами; кирпич полусухого прессования также производится с
пустотами (но пустоты в нем конические и несквозные).
Приняты следующие названия граней кирпича: большая
— постель 1, боковая длинная — ложок 2, торцовая —
тычок 3.
Плотность обыкновенного полнотелого керамического кирпича
- 1600... 1800 кг/м3; пористость - 28...35 %;
водопоглощение - не менее
8%.
Основная характеристика качества кирпича - марка по прочности,
определяемая
по результатам испытания кирпича на сжатие и изгиб. Установлено
8 марок: от 75 до 300 (табл. 6.1).
По морозостойкости для кирпича установлены четыре марки:
F15,
F25;
F35
и
F50.
При оценке морозостойкости испытания на «замораживание
— оттаивание» проводят до появления внешних повреждений
(трещин, отколов, шелушения
поверхности), не допускаемых стандартом.
Стандарт допускает довольно большие отклонения в размерах и
форме кирпича, которые объясняются большой и неравномерной
усадкой кирпича в процессе изготовления. Кирпич считается
удовлетворяющим
стандарту, если отклонения по размерам и форме не
превышают:
по длине ± 5 мм, ширине ± 4 мм, толщине ± 3 мм;
непрямолинейность граней и ребер, не более: по постели — 3 мм,
по ложку — 4 мм;
сквозные трещины на
ложковой и тычковой гранях — не более
одной при протяженности ее по
постели не более 30 мм;
отбитости и притупленности ребер и углов — не более двух глубиной
более 5 мм и длиной 10... 15 мм.
Обыкновенный керамический кирпич благодаря достаточно высоким
показателям физико-механических свойств и долговечности широко
применяют в современном строительстве для кладки наружных
и внутренних стен зданий, фундаментов, дымовых труб и других
конструкций.
Кирпич полусухого
прессования нельзя применять для кладки цоколей, фундаментов и
наружных стен влажных помещений.
На складах кирпич хранят в штабелях высотой до 1,6 м, уложенным
на ребро (ложковую
грань).
При механизированной погрузке, разгрузке и транспортировании
используют деревометаллические поддоны, на которые кирпич укладывают
на ребро с перевязкой или «в елочку» (с наклоном в 45° к центру
пакета). Чтобы уложить кирпич «елочкой», к торцам поддона прибивают
треугольные бруски. Благодаря такой укладке пакеты с кирпичом
можно перевозить на обычных автомобилях без дополнительных креплений.
Погрузку, разгрузку и подачу пакетов на рабочее место выполняют
с применением специальных футляров. Без поддонов кирпич
перевозят уложенным
в штабель с перевязкой; транспортирование
навалом запрещается, так как
при этом много кирпича бьется.
Пустотелый кирпич и керамические камни.
У обыкновенного керамического
кирпича есть два существенных недостатка: относительно
высокая плотность (1600... 1800 кг/м3) и небольшие
размеры. Высокая
плотность
предопределяет и большую теплопроводность кирпича, и,
как следствие, большую толщину стен (в средней полосе России
традиционная толщина стен 51
и 64 см) и их большую массу.
Небольшой размер обыкновенного кирпича объясняется двумя
причинами:
•
масса кирпича, укладываемого вручную, не должна превышать
4,3 кг;
•
получение крупного массивного керамического изделия
затруднительно, т.к. сушка и обжиг таких изделий протекает долго
и, как правило, сопровождается большими деформациями и
растрескиванием изделий.
Решение этой
проблемы возможно путем формования крупноразмерных керамических
изделий со сквозными пустотами. Такие кирпичи называют
«эффективной керамикой».
Пустотелыми считаются кирпич
и камни, объем пустот
которых более 13%. Форма и
размер пустот могут быть различными.
Расположение пустот
преимущественно
вертикальное, но допустим выпуск
кирпича и камней с горизонтально
расположенными
пустотами.
Керамическими камнями
называют штучные стеновые
изделия размером от 250 х 120 х
138 мм (сдвоенный по высоте кирпич) и до укрупненных камней
510 х 260 х 219 мм для кладки
стен в «один камень». Применение
керамических камней позволяет значительно ускорить кладочные работы.
Прочностные свойства (марки) и морозостойкость пустотелых
кирпича и камней такие же, как у обыкновенного керамического
кирпича.
Дополнительное снижение плотности и улучшение
теплотехнических
показателей керамического кирпича и камней можно достичь,
включая в сырьевую массу
выгорающие добавки (опилки, угольную мелочь и т. п.) или
вспенивая глиняную массу. Используя технологию поризации
керамического черепка, ЗАО «Победа-Кнауф» (Санкт-Петербург)
организовало производство пустотелых керамических камней
(250 х 120 х 142 мм) с
плотностью 950 кг/м3 и маркой по прочности 150
и 200 (кгс/см2) при морозостойкости не ниже
F35;
а крупноформатные блоки того же предприятия размером 510 х 260 х
219 мм имеют пустотность
52 % и среднюю плотность 800 кг/м3 (на 20 % легче
воды); марка
блоков по прочности 50... 100 (кгс/см2) и
морозостойкость не ниже
F35.
Теплопроводность кладки из таких блоков 0,20 Вт/(м • К), что в 4
раза
ниже, чем из полнотелого кирпича.
Пустотелый кирпич и
камни нельзя использовать для кладки
фундаментов, подвалов,
цоколей и других частей зданий, где они
могут контактировать с водой.
Замерзание воды, попавшей в
пустоты кирпича или камней,
сразу приводит к их разрушению.
Кровельные материалы. Керамическая черепица
— старейший искусственный
кровельный материал, применявшийся с давних пор
практически во всех странах мира. Особенное распространение полупила
черепица в европейских странах, Японии, Китае; при этом форма и
цвет черепицы у разных
народов были различными. До сих пор
используют старинные виды
черепицы: желобчатую «татарскую», волнистую
«голландскую» и др.
Сырьем для черепицы
служат кирпичные глины, только качество
их подготовки должно быть
выше. Ленточную черепицу формуют на таких же прессах, как
кирпич. Штампованную прессуют поштучно. В остальном,
технология черепицы аналогична технологии кирпича.
Черепичная кровля декоративна и очень долговечна. Недостатки
ее: большой вес и трудоемкость устройства. Черепица требует
мощной стропильной системы; минимальный угол наклона кровли 30°
(для желобчатой, укладываемой на растворе,— 15°).
|