Главная → Статьи

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 Ш—I тыс. 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 греч. plinthos — кирпич). Плинфа использовалась и в древнерусском зодчестве. Так, при строительстве Софийского собора в Киеве использовалась плинфа размером около 400 х 400 мм 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» (289 х 189 х 67 мм). Первый российский кирпич, предусматривавший перевязку швов, был «Государев кирпич». В современных размерах кирпич был узаконен стандартом в 1927 г. 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 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).

Плотность обыкновенного полнотелого керамического кирпича — 1600… 1800 кг/м ; 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.

Методика испытания кирпича для определения его марки дана в лабораторной работе № 5.

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, так как сушка и обжиг таких изделий протекает долго и, как правило, сопровождается большими деформациями и растрескиванием изделий.

Решение этих проблем возможно путем формования крупноразмерных керамических изделий со сквозными пустотами. Наличие пустот не только снижает массу и соответственно плотность изделий, но и ускоряет и облегчает процессы сушки и обжига, так как изделие прогревается быстрее и равномернее через наружные и внутренние поверхности. А именно неравномерность влажности и температуры по сечению изделия вызывают коробление и растрескивание. Поэтому пустотелые камни и кирпич имеют меньше дефектов и прочность их, несмотря на большой процент пустот (до 45), такая же, как у полнотелого кирпича.

Эти же пустоты снижают плотность кирпича и камней до 1400… 1200 кг/м и соответственно теплопроводность до 0,6… 0,4 Вт/(м * К). За пустотелым кирпичом и камнями укрепилось название «эффективная керамика».

Пустотелыми считаются кирпич и камни, объем пустот которых более 13 %. Форма и размер пустот могут быть различными (рис. 5.3). Расположение пустот преимущественно вертикальное, но допустим выпуск кирпича и камней с горизонтально расположенными пустотами (рис. 5.4).

Рис. 5.3. Кирпич керамический пустотелый и керамические камни:
а — кирпич с 18 пустотами (пустотность 27 и 36 %); б — кирпич с 28 пустотами (пустотность 32 и 42 %); в — камень с 7 пустотами (пустотность 25 и 33 %); г — камень с 18 пустотами (пустотность 27 и 36 %); д — укрупненный камень для кладки стены в «один камень» (пустотность 45 %)

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 поризуя глиняную массу. Используя технологию поризации керамического черепка, на ряде предприятий России организовано производство пустотелых керамических камней (250 х 120 х х 142 мм) с плотностью 950 кг/м3 и маркой по прочности 150 и 200 (кгс/см ) при морозостойкости не ниже F35 и крупноформатных блоков того же предприятия размером 510 х 260 х 219 мм пустотностью 52 % и средней плотностью 800 кг/м3 (на 20 % легче воды); марка блоков по прочности 50… 100 (кгс/см ) и морозостойкость не ниже F35. Теплопроводность кладки из таких блоков 0,20 Вт/(м * К), что в 4 раза ниже, чем из полнотелого кирпича.

Рис. 5.4. Некоторые виды экструзионных керамических камней с горизонтальными пустотами: а — камень с 11 пустотами; б— камень с тремя пустотами; в — укрупненный камень с 30 пустотами и пустотой для захвата при кладке (общая пустотность 45 %)

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 керамические материалы — черепица и керамический сланец ардогрес.

Керамическая черепица — старейший искусственный кровельный материал, применявшийся с давних пор практически во всех странах мира. Особенное распространение получила 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» (рис. 5.5) и др.

Рис. 5.5. Традиционные виды черепицы: а — голландская; б — татарская (желобчатая)

Современная керамическая черепица в зависимости от способа производства и конфигурации бывает (рис. 5.6) штампованная пазовая (я), ленточная пазовая (б) и ленточная плоская (в). Для коньков и перегибов крыши выпускают черепицу специальной формы.

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; рекомендуемый угол наклона кровли 30…45° (для желобчатой, укладываемой на растворе, — 15°).

В конце XX в. появился новый вид керамического кровельного материала, имитирующего кровельные плитки из природного сланца (см. п. 4.3) и получившего название ардогрес (от итал. ardois — сланец и gres — каменная керамика). Ардогрес представляет собой плоские тонкие (9,5 мм) плитки размером 40 х 40 см и 20 х 40 см. Цвет плиток темно-серый и коричневый; они окрашены в массе и не выцветают на солнце.

Рис. 5.6. Современные виды черепицы и схемы ее укладки на кровлю: а — штампованная пазовая; 6 — ленточная пазовая; в — ленточная плоская; г — коньковая

Плитки ардогрес получают по технологии керамогранита (см. п. 5.5) прессованием из почти сухой керамической массы и последующим обжигом до полного спекания. Благодаря этому получается прочный (Ясж до 50 МПа) материал с чрезвычайно низким водопогло-щением (менее 0,5 %), что гарантирует высокую морозостойкость и долговечность.

Монтаж кровли из плиток ардогрес очень прост: они навешиваются с помощью шурупов, устанавливаемых на обрешетке и продеваемых в отверстия, имеющие форму замочной скважины, находящейся в верхней части плиты.

Ваш отзыв