Классификация и общие свойства керамических строительных материалов и изделий

1. Лекция № 2

Классификация и общие свойства
керамических строительных
материалов и изделий

2. План лекции:

Виды и характеристики керамических
строительных материалов и изделий по
структуре, назначению, плотности и
температуре плавления.
Требования к керамическим строительным
материалам по прочности, водопоглощению,
морозостойкости, паропроницаемости и т.д.

3.

Керамическими называют изделия, полученные путем технологической
обработки минерального сырья с последующим обжигом при высокой
температуре
Керамические изделия обладают различными свойствами, которые
определяются составом исходного сырья, способами и его переработки, а
также условиями обжига – газовой средой, температурой и длительностью
Материал (т.е. тело), из которого состоят керамические изделия в
технологии керамики называют 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

4.

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,
архитектурно-художественные детали, напорные панно
- изделия для внутренней облицовки стен – глазурованные плитки
и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски)
- плитки для пола
- изделия для перекрытии (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 для бетонов (керамзит, аглопорит)

5.

Большинство строительных керамических изделий –
строительный кирпич, черепица, канализационные
трубы и др.) – являются изделиями грубой керамики
У изделии грубой керамики черепок имеет в изломе
зернистое строение (макронеоднородное)
У изделий тонкой керамики излом черепка имеет
микрооднородное 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

6.

По температуре плавления:
― легкоплавкие (tплавл.<1350оС);
― тугоплавкие (tплавл.= 1350 –1580оС);
― огнеупорные (tплавл.= 1580–2000оС);
― высшей огнеупорности (tплавл.>2000оС).

7. Общие свойства керамических строительных материалов

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
Помимо неповторимого внешнего вида, прочности и долговечности к достоинствам
керамических изделии можно отнести огнестойкость, высокую звуконепроницаемость,
способность сохранять тепло и уравновешивать колебания температур, «неумение»
впитывать из окружающей среды вредные вещества (в том числе радиацию)
Физические свойства
Истинная плотность – для кирпича 2,5-2,65 г/см3, для материалов, имеющих плотное
строение(плитки для пола) – 2,7-2,8 г/см3
Средняя плотность - до 2,4 г/см3
Пористость – от 0 (для фарфора) до 60-80 % (для легкого кирпича и фарфора)
Пористость обыкновенного кирпича – 20-40 %
Пустотность – степень заполнения объема материала воздушными полостями: для
стеновых камней – 22-52%, для кирпича пустотелого – 15-50% (за рубежом камни до
62 %)
Водопоглощение от 0 до 60-70 %
Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением,
имеет особое значение для кровельных, санитарно-технических изделии, снижается
обжигом до спекания, глазурованием

8.

Термические свойства
Огнеупорность – способность материала противостоять, не расплавляясь,
действию высоких температур. Характеризуется она температурой, при которой
стандартный образец в виде трехгранной пирамиды при нагревании размягчается
и, оседая, касается своей вершиной подставки, на которой он укреплен.
По огнеупорности бывают легкоплавкие, тугоплавкие, огнеупорные и
высокоогнеупорные
К огнеупорным относятся шамотные изделия (огнеупорность 1610-1750 0С)
Термостойкость – свойство материала не растрескиваться при резких и
многократных изменениях температуры (усиливается глазурованием)
Термическое расширение – свойство материала увеличивать свои размеры при
нагревании
Специальные свойства
Химическая стойкость – способность материала в течение длительного времени
сопротивляться действию химически активных веществ – кислот, щелочей,
агрессивных газов, солей
Химически стойкие материалы должны обладать лучшими механическими
свойствами - прочностью, газопроницаемостью и термостойкостью
Химически стойки – фарфор, кислотоупорный кирпич, канализационные трубы и
другие глазурованные изделия
Кирпич не стоек к действию кислот и солей
Кислотостойкость большинства керамических изделий составляет 90-98%,
термостойкость – 1-10 теплосмен
Химически стойкая керамика должна хорошо работать при отрицательных
температурах (до 25 циклов)

9.

По способу изготовления различают кирпичи пластического
формования или полусухого прессования.
В первом случае подготовленная сырьевая масса формуется
экструдером, затем сушится в камере, после чего обжигается в
печи при температуре, как правило, от 850 до 1000°С (отдельные
типы изделий - свыше 1000°С).
Во втором - увлажненную глину-сырец формуют прессом под
сильным давлением, а затем, минуя сушильную камеру,
отправляют в печь.
Технология производства ограничивает сферу применения кирпича
полусухого прессования.
Он имеет высокое водопоглощение, поэтому его нельзя
использовать до «нулевого» цикла (фундаменты, цоколи, заборы)
и во влажных помещениях.
Вместе с тем он получается достаточно гладким и ровным, так что
вполне подходит для внутренних перегородок здания.

10.

По назначению керамический кирпич подразделяется на
строительный (рядовой), облицовочный и специальный.
Строительный служит для возведения несущих стен и
перегородок, которые впоследствии облицовываются,
штукатурятся, окрашиваются.
Поскольку такой кирпич скрыт за декоративным слоем,
требования ГОСТа к его внешнему виду минимальные: лицевая
поверхность может быть грубой, шершавой, не иметь
однородного цвета, допустимы криволинейность, отколы до 10
мм (не более трех на изделие).
Важно, чтобы несущая способность кирпича была достаточной.
Для лучшего сцепления с кладочным раствором боковые грани
кирпича могут быть рифлеными.
Кирпич не должен иметь механических повреждений и сквозных
трещин.
На одном кирпиче допускается не свыше двух отбитостей ребер
и углов размером по длине ребра не более 15 мм.
На отдельных кирпичах может быть допущена одна сквозная
трещина протяженностью не более 30 мм по ширине кирпича.

11.

По прочности кирпич подразделяют на марки М100, М125, М150,
М175, М200, М250, М300;
клинкерный кирпич - М300, М400, М500, М600, М800, М1000;
камни - М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250,
М300; кирпич и камень с горизонтальными пустотами - М25, М35,
М50, М75, М100.
По морозостойкости изделия подразделяют на марки F25, F35, F50,
F75, F100, F200, F300.
По показателю средней плотности изделия подразделяют на
классы 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 2,0; 2,4.
Плотность сплошного кирпича 1600 – 1900 кг/м³, его
теплопроводность 0,7 – 0,82 Вт/(м* С) .
Водопоглощение изделий должно быть:
- не более 6,0% - для клинкерного кирпича;
- не менее 6,0% - для остальных изделий.
Кирпич применяют преимущественно для кладки стен зданий,
изготовления сборных стеновых панелей, кладки печей и дымовых
труб.

12.

Группы изделий по теплотехническим характеристикам
Класс средней плотности Группа изделий по теплотехническим
изделия
характеристикам
0,7;
Высокой эффективности
0,8
1,0
Повышенной эффективности
1,2
Эффективные
1,4
Условно-эффективные
2,0;
Малоэффективные (обыкновенные)
2,4

13.

Классы средней плотности изделий
Класс средней плотности изделия
Средняя плотность, кг/м3
0,7
До 700
0,8
710-800
1,0
810-1000
1,2
1010-1200
1,4
1210-1400
2,0
1410-2000
2,4
2010-2400

14.

Номинальные размеры кирпича, мм
Вид изделия
Обозначени
е вида
Номинальные размеры
Длина
Кирпич
Кирпич с
горизонтальными
пустотами
КР
КРГ
Обозначение
размера
изделия
Ширина Толщина
250
120
65
1 НФ
250
85
65
0,7 НФ
250
120
88
1,4 НФ
250
60
65
0,5 НФ
288
138
65
1,3 НФ
288
138
88
1,8 НФ
250
120
55
0,8 НФ
250
120
88
1,4 НФ
250
200
70
1,8 НФ

15.

Номинальные размеры камня, мм
Вид изделия
Камень
Камень
доборный
Обозначение вида
КМ
КМД
Номинальные размеры
Длина или
нерабочий
размер
Ширина или
рабочий
размер
Толщина
нешлифованных
камней
Толщина
шлифованных
камней
Обозначение
размера изделия
250
120
140
-
2,1 НФ
250
250
140
-
4,5 НФ
380
250
140
-
6,8 НФ
250
380
140
-
6,8 НФ
250
250
188
-
6,0 НФ
510
120
219
229
6,9 (7,2) НФ
250
250
219
229
7,0 (7,3) НФ
260
250
219
229
7,3 (7,6) НФ
380
250
219
229
10,7 (11,2) НФ
510
250
219
229
14,3 (15,0) НФ
250
380
219
229
10,7 (11,2) НФ
260
380
219
229
11,1 (11,6) НФ
250
510
219
229
14,3 (15,0) НФ
260
510
219
229
14,9 (15,6) НФ

16.

Группы изделий по теплотехническим характеристикам
Группы изделий по
теплотехническим
характеристикам
Высокой эффективности
Коэффициент теплопроводности
кладки в сухом состоянии , Вт/(м·°С)
До 0,20
Повышенной эффективности
Св. 0,20 до 0,24
Эффективные
Св. 0,24 до 0,36
Условно-эффективные
Св. 0,36 до 0,46
Малоэффективные (обыкновенные)
Св. 0,46

17.

Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе
Марка
изделий
Предел прочности при
сжатии изделий, МПа
полнотелого кирпича
Предел прочности при изгибе, МПа
пустотелого кирпича
пустотелого кирпича формата
формата менее 1,4НФ
1,4НФ
Средний для
пяти образцов
Наименьший для
отдельного образца
Средний для
пяти образцов
Наименьший для
отдельного образца
Средний для
пяти образцов
Наименьший для
отдельного образца
Средний для
пяти образцов
Наименьший для
отдельного образца
М1000
М800
М600
М500
М400
М300
М250
М200
М175
М150
М125
М100
М75
М50
М35
М25
100,0
80,0
60,0
50,0
40,0
30,0
25,0
20,0
17,5
15,0
12,5
10,0
7,5
5,0
3,5
2,5
80,0
64,0
48,0
40,0
32,0
25,0
20,0
17,5
15,0
12,5
10,0
7,5
5,0
3,5
2,5
1,5
>4,4
4,4
>3,4
3,4
>2,9
2,9
1,7
1,5
1,3
1,1
1,0
0,9
0,8
-
2,9
2,5
2,3
2,1
1,8
1,6
1,4
-
1,5
1,3
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
-
М100
М75
М50
М35
10,0
7,5
5,0
3,5
7,5
5,0
3,5
2,5
-
-
-
4,4
2,2
3,4
3,9
2,0
2,9
3,4
1,7
2,5
3,1
1,5
2,3
2,8
1,4
2,1
2,5
1,2
1,9
2,2
1,1
1,6
Для изделий с горизонтальным расположением пустот
-

18.

Кирпич должен быть нормально обожжен; кирпич
недожженный и пережженный брак.
После обжига кирпич должен соответствовать цвету
эталона нормально обожженного кирпича.
Не допускается известковые включения (дутики) ,
вызывающие разрушение кирпича.
Хороший стеновой кирпич должен иметь матовую
поверхность (не стекловидную) , при ударе давать
звонкий, ясный звук, не иметь трещин на лицевых
сторонах (ложковой и тычковой) , раковин и внутренних
пустот.
Он должен иметь однородный излом, быть достаточно
пористым и лёгким.

19.

Пустотелый кирпич и керамические камни изготовляют из
легкоплавких глин или глинотрепельных смесей с выгорающими
добавками и без них.
Пустоты в кирпиче и камнях располагают перпендикулярно или
параллельно постели, они могут быть круглыми и прямоугольными.
Кирпич и камни из диатомитов и трепелов выпускают сплошными
и пустотелыми.
В зависимости от плотности их подразделяют на три класса: класс
А – 700 – 1000 кг/м³, класс Б – 1001- 1300 кг/м³, класс В – свыше
1300 кг/м³.
Кирпич и камни из трепелов и диатомитов применяют для кладки
наружных и внутренних стен зданий.
Размеры камней больше, чем кирпича, поэтому их применение
повышает производительность труда при кладке стен, а также
приводит к уменьшению количества швов.
Несмотря на большую пустотность керамических камней их марки
такие же, как и марки сплошного кирпича, поэтому керамические
камни применяют как для каркасных, так и для несущих стен.