Технические характеристики керамического кирпича

Кирпичи из обожженной глины используются в строительстве с давних времен, а здания из этого материала отличаются завидной прочностью и долговечностью. Керамический кирпич, технические характеристики которого находятся на высоком уровне, производится из некоторых видов глины. Эксплуатационные свойства его определяются качеством сырья и точным соблюдением технологии производства.

 

Состав, производство и разновидности керамического кирпича

Изготовление данного вида строительного материала представляет собой сложный процесс, состоящий из нескольких этапов. В настоящее время применяются две технологии производства керамического кирпича.

1. Пластический метод предполагает формование блока из глиняной массы с содержанием воды порядка 17-30 %. Для реализации этого процесса используется ленточный пресс, затем кирпич сушится в специально оборудованной камере или под навесом. На последнем этапе производится его обжиг в печи или в туннелях, остывшие изделия помещаются на склад.

2. Технология полусухого прессования. Исходная масса при этом имеет влажность в пределах 8 -10 %. Процесс формования блока осуществляется путем прессования под высоким давлением до 15 МПа.

Производство кирпича осуществляется в строгом соответствии с национальными стандартами ГОСТ 7484-78 и ГОСТ 530-95. В процессе подготовки массы используются глинообрабатывающие машины вальцы, бегуны и глиномялки. Формование кирпича на современных предприятиях происходит на высокопроизводительных ленточных прессах. Однородная структура блоков и отсутствие пустот достигается за счет использования вибростендов.

Сушка сырого кирпича осуществляется камерным или туннельным способом. В первом случае партия изделий загружается в специально оборудованное помещение, где температура и влажность изменяются по заданному алгоритму. Во втором варианте вагонетки с сырцом последовательно проводятся через зоны с разными параметрами микроклимата.

Обжиг кирпича происходит в специальных печах при определенных условиях. Температурный режим подбирается в зависимости от состава сырья и его максимальные значения варьируются в пределах от 950 до 1050 °С. Время обжига подбирается с таким расчетом, чтобы по завершении процесса массовая часть стекловидной фазы в структуре кирпича достигала 8 – 10 %. Такой показатель обеспечивает максимальную механическую прочность изделию.

Сырьем для производства кирпича служит глина мелкой фракции, которая добывается в карьерах открытым способом с применением одноковшовых или роторных экскаваторов. Обеспечить надлежащее качество изделий возможно только при использовании материла с однородным составом минералов. Заводы для изготовления кирпича строятся вблизи месторождений для снижения транспортных расходов и надежного снабжения предприятия минеральным сырьем.

Основные виды кирпича керамического различаются по назначению и подразделяются на рядовой (другие названия: строительный или обычный) и лицевой.

Рядовой керамический кирпич.

Облицовочный керамический кирпич.

Лицевой в зависимости от технологического исполнения может быть нескольких типов:

• фасадный;
• глазурованный;
• фасонный;
• фигурный;
• ангобированный.

Керамический кирпич, кроме того, может быть монолитным или пустотелым, а его поверхности ложковые и тычковые делаются гладкими или рифлеными. При этом изделия одного вида часто сочетают несколько признаков, так рядовой блок изготавливается полнотелым или с полостями. Кладка печей или каминов осуществляется из специального огнестойкого (шамотного) кирпича, а для мощения дорожек применяется его специальный вид – клинкерный.

Керамический кирпич и его структура.

Плотность керамического кирпича

Физико-химические свойства и технические параметры изделия во многом зависят от внутренней структуры. Одним из показателей, наглядно характеризующих названные качества керамического кирпича, является плотность. Она напрямую зависит от фракционного состава сырья, разновидности и пористости строительного кирпича.

Данные о плотности и некоторых других показателях кирпича керамического приведены в таблице:

Плотность керамического кирпича определяет его класс, который обозначается числовым кодом в пределах от 0,8 до 2,4. Приведенный показатель обозначает вес одного кубического метра строительного материала, выраженный в тоннах. Всего существует шесть классов изделий, введение данного показателя существенно упрощает учет и делопроизводство в строительной отрасли.

Знание такого показателя, как плотность необходимо для проведения расчетно-проектных работ и определения предельных нагрузок на фундаменты и несущие элементы здания. Однородная структура кирпича обеспечивает ему, с одной стороны, высокую механическую прочность, с другой - низкие теплоизоляционные свойства. В случае применения для возведения здания монолитного кирпича следует принимать дополнительные меры по утеплению стен.

Пустотелость

В целях снижения массы изделия и его теплопроводности в нем оставляются полости разной формы. Пустотелым может быть как рядовой, так и облицовочный керамический кирпич. Форма и глубина отверстий задается технологией и может быть самой разной: круглой, щелевидной или прямоугольной. Пустоты в теле изделия располагаются вертикально или горизонтально, в некоторых разновидностях они делаются сквозными в других закрытыми с одной из сторон.

Направление отверстий по отношению к плоскости нагрузки оказывает заметное влияние на показатель механической прочности. Так, кирпич с горизонтальными пустотами нельзя использовать при кладке несущих стен, возможно его разрушение под действием массы строительной конструкции. При изготовлении пустотелых блоков экономиться до 13 % сырья, что снижает их стоимость и делает более доступными.

Улучшения теплотехнических характеристик кирпича возможно путем повышения его пористости. Для этого в сырую смесь добавляют определенное количество шихты: мелко нарезанной соломы, торфа или опилок. Включения в процессе обжига выгорают и в теле образуются поры, заполненные сухим воздухом. Это обстоятельство оказывает значительное влияние на теплопроводность строительного материала.

Теплопроводность керамического кирпича

Физические свойства керамического кирпича в значительной мере зависят от его внутренней структуры. Теплоизоляционные возможности изделия характеризуются коэффициентом теплопроводности. Его значение показывает, какое количество тепла необходимо для изменения температуры воздуха на 1°C при толщине стены в 1 м. Коэффициент теплопроводности используется в процессе проектирования здания при проведении расчетов толщины наружных стен.

Наблюдается прямая зависимость между плотностью керамического кирпича и его теплоизолирующими свойствами.

В соответствии с данным показателем изделия могут быть отнесены к одной из пяти групп по теплопроводности:

Полнотелый керамический кирпич теплоизоляционные характеристики, которого сравнительно невысокие используется обычно для возведения несущих конструкций. Для стен сложенных из такого материала необходимо дополнительное утепление. Применение пустотелых или щелевых изделий позволяет в значительной мере уменьшить толщину ограждающих конструкции в малоэтажных строениях. Наличие сухого воздуха в пустотах существенно снижает потери тепловой энергии сквозь стены.

Влагопоглощение

Наличие пор в керамическом кирпиче может способствовать проникновению воды и паров в его структуру. Коэффициент влагопоглощения зависит от многих факторов и первую очередь от плотности и некоторых других характеристик материала. Для полнотелых изделий величина его колеблется в пределах от 6 до 14 %, что является довольно низким показателем. Это положительно сказывается на прочностных и теплоизолирующих характеристиках кирпича.

Сохранность кирпичных зданий и сооружений напрямую зависит от устойчивости отопления. Снижение температуры внутри помещения до уровня уличной способствует проникновению влаги в поры и накоплению в них воды. Кристаллизация ее при замерзании вызывает образование напряжений и микротрещин, которые постепенно разрушают материал строительных конструкций. Напрямую со способностью к влагопоглощению связан такой показатель, как паропроницаемость.

Паропроницаемость

В любом обитаемом помещении влажность воздуха повышается вследствие жизнедеятельности человека. В регулировании этого параметра участвуют кирпичные стены, которые способны активно поглощать и отдавать пары в окружающую среду. Данный показатель для керамического кирпича находится на уровне 0,14 - 0,17 Мг/(м*ч*Па) и этого достаточно для создания комфортного микроклимата в квартире, доме или офисе.

Паропроницаемость материала определяется специальным коэффициентом. Данный показатель характеризует плотность проникающего потока через поверхность площадью в 1 кв. м в течение одного часа.

Для сравнения в таблице приведены коэффициенты паропроницаемости для разных материалов:

Морозостойкость

Керамический кирпич широко используется при возведении зданий в разных климатических зонах нашей страны. Способность материала противостоять низким температурам называется морозостойкостью. В соответствии с национальным стандартом количественное выражение данного показателя определяется циклами. По сути, это количество лет, которые способна выстоять правильно возведенная стена.

Морозостойкость керамического кирпича указывается в виде буквенно-числового кода от 50 F до 100 F. Это означает, что при правильном выполнении кладки и постоянном отоплении в зимний период срок эксплуатации здания составит от 50 до 100 лет. Керамический кирпич отличается высокой стойкостью к внешним воздействиям и экстремальным колебаниям температур.

Огнестойкость

Пожарная безопасность зданий определяется способностью строительных материалов противостоять воздействию высоких температур и открытого пламени. Керамический кирпич относится к негорючим строительным материалам, а его огнестойкость зависит от вида. Данный показатель определяется временем, которое способна выдержать стенка минимальной толщины до начала ее разрушения.

Керамический кирпич имеет максимальную огнестойкость среди других строительных материалов свыше 5 часов. Для сравнения железобетон способен противостоять огню не более 2 часов, а металлоконструкции менее 30 минут. Важным параметром стойкости материала к огню является максимальная температура, которую он может выдержать. Для рядового кирпича она составляет 1400 °C, а для шамотного или клинкерного превышает 1600 °C.

Звукоизоляция

Данный строительный материал отличается способностью гасить акустические колебания в широком диапазоне частот. Звукоизолирующие свойства керамического кирпича соответствуют требованиям СНиП 23-03-2003, а также ГОСТ 12.1.023-80 , ГОСТ 27296-87, ГОСТ 30691-2001, ГОСТ 31295.2-2005 и ГОСТ Р 53187-2008. Керамические кирпичи превосходно гасят акустические колебания.

Керамический кирпич рекомендуется специалистами для возведения жилых, общественных и промышленных зданий. Изделия могут быть использованы для строительства следующих помещений:

• звукоизолирующих перегородок;
• специальных кабин для наблюдения и дистанционного управления технологическими процессами;
• акустических экранов (экранов).

Показатель звукоизоляции керамического кирпича учитывается при проведении акустических расчетов зданий и отдельных помещений. При этом принимается во внимании уровень звуковой мощности и расположение источников излучения. Стенка из пустотелого керамического кирпича имеет лучшие характеристики по данному параметру, нежели аналогичное сооружение из блоков с монолитной структурой.

Однако устройство толстых кирпичных стен с целью увеличения звукоизоляции не очень эффективно. Все потому, что при увеличении толщины стены в два раза уровень звукоизоляции увеличивается всего на несколько децибел.

Экологичность керамики

В настоящее время большое внимание уделяют влиянию материалов на здоровье человека и окружающую среду. Керамический кирпич является изделием, которое изготовленного из природного сырья: глины путем высокотемпературного обжига. Данный материал не выделяет вредных и отравляющих веществ в процессе эксплуатации жилых и производственных зданий и строений.

Кирпич керамический рекомендован для возведения практических всех видов сооружений:

• детские дошкольные, учебные и лечебные заведения;
• малоэтажные и многоквартирные дома для круглогодичного проживания;
• учреждения общественного питания;
• производственные помещения и многое другое.

В отношении экологичности данный материал способен конкурировать с натуральной древесиной и природным камнем. В помещениях, построенных из керамического кирпича, образуется здоровая среда, безопасная для обитания, здоровья и детей, и взрослых.

Размеры и точность геометрии

Производители строительных материалов предлагают обширную номенклатуру блоков разных видов. Всего промышленность выпускает почти пять типоразмеров керамического кирпича следующих форматов:

• нормальный или одинарный;
• «Евро»;
• утолщенный;
• модульный одинарный;
• утолщенный с горизонтальными отверстиями.

Размеры кирпича керамического определяются требованиями национального ГОСТ 530-2007, который соответствует европейскому стандарту ЕН 771-1:2003. Данные для удобства использования сведены в таблицу:

Стандарт жестко устанавливает предельные отклонения от номинальных размеров изделия. По длине керамический кирпич не должен отличаться от эталонного значения более чем на 4 мм, по ширине - 3 мм и по толщине – 2 мм. Допустимая погрешность изготовления по углу между перпендикулярными гранями составляет не более 3 мм. Такие требования к точности изделий дают возможность производить кладку крупных строительных конструкций с незначительными отклонениями.

Стандарт допускает изготовление керамического кирпича с иными номинальными размерами, которые не указаны в таблице. Такие изделия выпускаются по специальному заказу и при согласовании параметров между клиентом и производителем. При этом требования к точности линейных размеров и геометрии блока сохраняются в полном объеме.

Специальные виды керамического кирпича

Описываемый строительный материал широко используется для возведения конструкций самого разнообразного назначения. Специальные виды керамического кирпича применяются для кладки камер сгорания и топок печей и каминов. Другой тип изделий незаменим в мощении пешеходных дорожек во дворах индивидуальных домов и садово-парковых зонах. Указанные изделия отвечают определенным требованиям.

Огнеупорный кирпич

Огнеупорный или шамотный кирпич отличается высокой стойкостью к высокотемпературным воздействиям в пределах от 1400 до 1800 °С и открытому огню. В состав формовочной массы его вводится до 70 % тугоплавкой глины, которая препятствует разрушения изделия при остывании.

Существуют разные сорта огнеупорного керамического кирпича, которые определяются рабочей температурой и устойчивостью к разнообразным факторам внешней среды:

• Кварцевый. Предназначен для кладки сводов печей, выполняющих функции отражателя.
• Шамотный. Используется для кладки бытовых печей и каминов, наиболее распространенный вид огнеупорного кирпича.
• Основной. Изготавливается из магнезиально-известковых масс и применяется в металлургии для сооружения плавильных печей.
• Углеродистый. Используется в некоторых отраслях промышленности для строительства домен, в его состав входит прессованный графит.

Печной керамический кирпич.

Клинкерный кирпич

Клинкерный кирпич предназначается для облицовки фасадов и цокольных частей зданий, мощения полов во внутренних помещениях производственного назначения и дорожек на улице. Изделие отличается высокой механической прочностью, износо- и морозостойкостью, способно выдержать до 50 циклов охлаждения до экстремальных температур с последующим нагревом. Марка прочности изделия не менее М400 обеспечивается высокой плотностью и особыми требованиями к составу сырья.

Транспортировка и хранение керамического кирпича

Керамический кирпич допускается перевозить всеми видами наземного, водного и воздушного транспорта с соблюдением соответствующих правил. Для удобства транспортировки и обеспечения сохранности изделие пакетируется на стандартных поддонах установленного размера. Не допускается перевозка данного строительного материала навалом с последующим сбросом на грунт, такие действия приводят к повреждениям до 20 % изделий.

Длительное хранение кирпича керамического производится под навесом на площадках с твердым покрытием. Изделия могут располагаться на поддонах в один или несколько ярусов или в штабелях непосредственно на покрытии. Погрузочно-разгрузочные операции выполняются механизированным способом или вручную с соблюдением правил и мер безопасности.

Видео. Достоинства и недостатки керамического кирпича