Строительные материалы и изделия

ОТДЕЛОЧНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Керамика в роли отделочного материала применяется издавна и очень широко. Это объясняется как декоративностью керамики, так и сс стойкостью и долговечностью.

Облицовка керамикой не только придает декоративность, но и защищает конструкцию от внешних воздействий.

Различают отделочную керамику для наружной и внутренней об­лицовки, а также для покрытия полов. Для каждой области применения используют керамику с различным строением черепка (плотным или пористым) и соответственно с разными свойствами.

Материалы для наружной облицовки зданий и сооружений вклю­чают в себя лицевой кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты и архитектурные детали (терракоту) и плитки различных размеров.

Лицевой кирпич отличается от обычного тем, что у него ложок и тычок (или 2 тычка) имеет повышенное качество поверхности: гладкая без дефектов поверхность, ровная окраска, возможна рельефная обра­ботка поверхности или ее офактурйвание (глазурование, ангобирова - ние). Лицевой кирпич изготовляют как из беложгущихся, так и из красножгущихся глин. Придание требуемого цвета возможно окраши­вающими добавками (оксиды железа, марганца и т. п.). Сырьевая масса для лицевого кирпича готовится более тщательно: недопустимо при­сутствие крупных каменистых включений, особенно известняковых.

Марки лицевого кирпича такие же, как и у обычного; морозостой­кость несколько выше: не ниже F25. Как правило, лицевой кирпич — пустотелый.

Лицевым поверхностям кирпича можно придавать рельеф обработ­кой влажных сырцовых заготовок гребенками или рельефными валка­ми.

Декорируют лицевой кирпич ангобированием и двухслойным фор­мованием. Эти методы позволяют экономить дефицитные беложгущи - еся глины.

Особенно декоративен глазурованный кирпич. Глазурь позволяет получать любые цветовые оттенки и сохранять их яркость в течение длительного времени; она почти не загрязняется и легко моется. Долговечность такой отделки — десятки и даже сотни лет.

Для зданий с кирпичными стенами отделка лицевым кирпичом — самый эффективный вид отделки, так как она одновременно является частью стены и выполняет все ее функции.

Керамические плиты для фасадной отделки выпускают в широком ассортименте размеров, цветов и фактуры поверхности.

Коврово-мозаичная плитка очень облегчает отделку стен путем простого вгапливания ковра в раствор (или бетон) и последующего смывания бумаги после затвердевания раствора. Такая отделка может производиться как на заводе одновременно с формованием стеновых панелей, так и в построечных условиях по свежеуложенной штукатурке.

Плитки керамические фасадные применяют для облицовки наруж­ных стен кирпичных зданий, наружных поверхностей железобетонных стеновых панелей, подземных переходов и других элементов зданий и сооружений. Плитки выпускают различных размеров (от 120 х 65 до 300x200 мм), цветов и фактуры поверхности. Плитки изготовляют методом полусухого и пластического прессования. Морозостойкость плиток F35 и F50. Тыльная сторона плиток имеет рифление для обеспечения сцепления с раствором (бетоном) (рис. 5.7).

Крупноразмерные керамические плиты выпускают с плотным череп­ком (водопоглощение менее 1 %) размером от 500 х 500 до 1000 х 1000 мм и толщиной 6... 10 мм. Эти плиты крепят на фасаде с помощью металлических раскладок. Один из вариантов таких плит называют керамическим гранитом.

Терракота (от лат. terra cotta — жженая земля) — крупноразмерные облицовочные изделия в виде плит, частей колонн, наличников и других архитектурных деталей.

Терракота возникла в Древней Греции, как замена облицовки из

натурального камня. Впос­ледствии в различные исто­рические периоды террако­та многократно входила в моду и широко использова­лась в строительстве. По­следний период увлечения терракотовой облицовкой в нашей стране пришелся на 40—50-е годы. В этот период терракотовые пли­ты и архитектурные детали использовались для обли­чу цовки зданий Московского

университета (МГУ), всех

Рис. 5.7. Плитка керамическая фасадная; ВЫСОТНЫХ ДОМОВ В Москве

а — лицевая сторона; 6 — тыльная сторона И МНОГИХ МНОГОЭТЯЖНЫХ

жилых домов того периода в Мос­кве, Киеве и других крупных горо­дах.

Терракота — очень долговеч­ный и декоративный облицовоч­ный материал, незначительно уступающий природному камню по свойствам, но значительно ме­нее трудоемкий в производстве.

Терракотовые изделия формуются т пластичных глиняных масс: плиты на ленточных прессах, а архи­тектурные детали с помощью форм (гипсовых, деревянных и металли­ческих). Физико“механические показатели терракотовых изделий: марка по прочности — не ниже 100 (кгс/смг), морозостойкость не менее F50.

Плитку для внутренней облицовки выпускают разнообразных типо­размеров. Чаще других используют плитісу размером 150 х 150 мм и разнообразные элементы к ней — уголки, фризы и т. п. Такую плитку часто называют «кафельной». Это название пошло от фаянсовых изделий коробчатой формы с глазурованной поверхностью (от нем. Kachei — глиняная плошка), использовавшихся в XVII—XIX вв. для облицовки печей в жилых и общественных зданиях; по-русски их называли «изразцы» (от старосдав^-обраашпь — украсить) (рис. 5.В).__________________________

Плитки для внутренней облицовки имеют пористый черепок и с лицевой стороны покрыты глазурью. Глазурь не только придает деко­ративный вид, но и делает плитки водостойкими и химически стойкими и гигиеничными. Такие плитки широко применяются для облицовки стен санитарно-технических узлов и кухонь в жилых и общественных зданиях, в больницах, на предприятиях пищевой и химической про­мышленности, вестибюлей и лестничных клеток (рис. 5.9). Нельзя использовать такие плитки для настилки полов (глазурь легко царапа­ется) и для наружной облицовки (пористый черепок зимой быстро разрушится).

Плитку для полов изготовляют из тугоплавких глин методом сухого или полусухого прессования, обжигая их до полного спекания. Такие плитки почти не имеют пор и практически водонепроницаемы. В соответствии со стандартом их водопоглощение не должно быть выше 4 % (как правило, оно не более 1...2 %). Такие плитки часто называют «метлахские» (от названия немецкого города Mettlach, где было одно из первых производств подобных плиток).

Плитки моїуг быть окрашены в массе или иметь окрашенным только верхний слой. Поверхность плиток большей частью гладкая, но производят плитки и с фактурной поверхностью (например, имитиру­ющие грубообработанньш камень или древесину). Плитки отличаются

высокой износостойкостью и прочностью, стойки к действию воды и химических реагентов, декоративны и легко моются. Размеры плиток от самых мелких (23 х 23 мм) мозаичных до плиток среднего размера (300 х 300 мм). Среди материалов для полов керамическая плитка отличается высоким теплоусвоением: такое покрытие пола называют «холодным».

В странах с теплым климатом (Южная Европа, Египет, Сирия и т. п.) полы из керамической плитки применяют во всех помещениях, включая гостиные и спальные комнаты. В России полы из плиток принято устраивать в помещениях с сырым режимом эксплуатации и повышенными гигиеническими требованиями (санитарно-техниче­ские узлы, лаборатории, больницы, пищеблоки и т. п.). В настоящее время в связи с появлением подогреваемых полов круг помещений, где целесообразно применять керамические плитки для полов, будет рас­ширяться.

Облицовка керамикой — один из самых экономически эффектив­ных видов отделки фасадов и интерьеров зданий. Хотя первоначальная стоимость такой облицовки выше многих других видов отделки, но с учетом очень высокой долговечности керамики, в конечном счете, керамическая облицовка оказывается выгоднее. К несомненным до­стоинствам такой облицовки необходимо отнести архитектурную вы­разительность. Расчеты экологичности керамической облицовки также указывают, что она и с этой точки зрения оказывается одной из лучших.

Санитарно-техническую керамику (раковины, унитазы, трубы, хи­мическая посуда и т. п.) изготовляют из фаянса и фарфора.

Фаянс (от названия итальянского города Фаэнца) — разновидность гонкой керамики, получаемая из беложгущихся глин (60...65 %), кварца (30...35 %) и полевого шпата (3...5 %). Отформованное из пластичной массы и высушенное изделие подвергают первичному (так называемо­му «бисквитному») обжигу при температуре 1250... 1280° С; после чего на его поверхность наносится глазурная масса и производится повтор­ный обжиг (1050...1150° С) для глазурования. Глазурование фаянса необходимо, так как он имеет пористый черепок (П = 20...25 %) и высокое водопоглощение.

Фарфор (от перс. фагефур) — изделия тонкой керамики с плотным

черепком — получают так же, как и фаянс из беложгущихся глин (около 50 %), но с большим содержанием полевых шпатов (20...24 %) и меньшим содержанием кварца (20...25 %). Фарфор имеет плотный, полностью спекшийся черепок, просвечивающий в тонком слое. Фар­форовые изделия санитарно-технического назначения также покрыва­ют глазурью для придания им гладкости и повышения санитар­но-гигиенических свойств.

Физико-механические свойства фарфора и фаянса приведены в табл. 5.2.

Керамические санитарно-технические изделия отличаются декора - тивностью, универсальной химической стойкостью; благодаря твердой и гладкой поверхности они легко чистятся, длительное время сохраняя свои свойства. Недостаток таких изделий, как и керамики в целом,— хрупкость. Несмотря на это, керамика остается лучшим материалом для санитарно-технических изделий.

Канализационные трубы изготовляют из пластичных тугоплавких глин и покрывают глазурью снаружи и изнутри, что обеспечивает их полную водонепроницаемость, химическую стойкость и высокую про­пускную способность. Такие трубы выдерживают гидростатическое давление более 0,2 МПа.

Керамические трубы имеют небольшую длину 800... 1200 мм, но довольно большой диаметр 150...600 мм. Трубы соединяются друг с другом с помощью раструбов, отформованных на одном конце каждой трубы.

4 л-50 . 97

Дренажные трубы для мелиоративных работ изготовляют из кир­пичных высокопластичных глин. Выпускают гладкие неглазурованные трубы, фильтрующие через свою толщу, и глазурованные с раструбами и перфорацией на стенках.

Клинкерный (дорожный) кирпич изготовляют из тугоплавких глин обжигом до полного спекания. Он имеет меньшие размеры (220 х 110 х 65 мм), чем обыкновенный стеновой кирпич, низкое водопоглощение (2...6 %), высокую прочность при сжатии (40...100 МПа) и морозостой­кость не менее F100. Такой кирпич используют для мощения дорог и тротуаров, устройства полов промышленных зданий, кладки канали­зационных коллекторов.

Огнеупорные материалы получают по керамической технологии (формование, сушка, обжиг) из различных сырьевых компонентов. Их разделяют на огнеупорные (температура размягчения 1580...1770° С), высокоогнеупорные (1770...2000° С) и высшей огнеупорности (> 2000° С). В зависимости от химико-минерального состава огнеупоры могут быть кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиальные (на основе MgO), хромитовые, графитовые (углеродистые). Выбор огнеупора производят по двум показателям: температуре размягчения и стойкости в той среде, где он будет работать (расплавы стекла, шлаков или металла, химически активные газы и т. п.). Наибольшее применение в строительстве имеют кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры.

Кремнеземистые огнеупоры (основной компонент Si02) по строе­нию могут быть стеклообразные (кварцевое стекло) и кристаллические (динасовые огнеупоры).

Кварцевое стекло хорошо работает при температурах до 1000° С; при более высоких температурах оно расстекловывается (кристаллизуется) и крошится.

Динасовые огнеупоры получают обжигом при температуре около 900° С кварцевого сырья (молотый кварцевый песок с добавкой известковой или другой связки). Динасовые огнеупоры содержат не менее 93 % Si02 в виде устойчивых к высоким температурам модификаций тридимита или кристобаллита. Огнеупорность — 1600...1700° С. Их применяют для сводов стеклоплавильных и стекловаренных печей.

Алюмосиликатные огнеупоры делят на три группы: полукислые.

шамотные и высокоглиноземистые.

Полукислые огнеупоры изготовляют обжигом кварцевых пород на глиняной связке (содержание Si02 > 65 %; А1203 < 28 %). Огнеупор­ность-1580...1700° С.

Шамотные огнеупоры получают обжигом смеси шамота и огнеупор­ной глины. Они содержат 30...35 % А1203. Отличаются термостойкостью и шлакоустойчивостью. Огнеупорность таких материалов — до 1500° С. Применяют в стекловаренной и цементной промышленности.

Высокоглиноземистые огнеупоры содержат более 45 % А1203; получа­ют из бокситов. Их огнеупорность увеличивается с повышением со­держания А120з и при 60 % и более глинозема составляет 2000° С. Применяют для кладки доменных и стекловаренных печей.

Для обеспечения высокотемпературной тепловой изоляции выпу­скают легковесные огнеупоры с рт = 400... 1300 кг/м3 и пористостью соответственно 85...45 %. Использование легковесных огнеупоров су­щественно снижает расход топлива (в 2—3 раза) и продолжительность разогрева печей (в 3—4 раза).

Лабораторная работа №4 Кирпич и керамические камни

Цель: ознакомиться с различными видами кирпича и керамических стеновых камней, научиться определять их размеры, среднюю плот­ность, степень эффективности при использовании их для кладки стен.

Материалы: коллекция различных видов кирпича керамического (обыкновенного пластического прессования, полусухого формования, нескольких видов пустотелого кирпича, лицевой кирпич) и для срав­нения силикатный кирпич, а также пустотелые керамические камни.

Приборы и приспособления: весы, линейки.

Ход работы

Для каждого вида кирпича и стенового камня определяют массу одного кирпича (камня), его размеры и объем. По этим данным определяют их среднюю плотность рт (кг/м3). По формуле рассчиты­вают теплопроводность материалов:

1=, 1,16^ 0,0196 +0,22(рм/рн2о/ “ °>16’ Вт/(м ' К>>

где рн2о = 1000 — плотность воды, кг/м3. Все полученные данные за - носят в табл. 5.3.

Цель: ознакомиться с понятием «марка кирпича» и методом ее определения.

Р и с. 5.10. Схема испытания кирпича на сжатие (а) и изгиб (б) при определении его

марки по прочности:

1 — выравнивающие слои; 2 — половинки кирпича; 3 — целый кирпич

" Материалы: кирпич керамический обыкновенный, быстротверде - ющее вяжущее, два листа стекла и тонкой бумаги (можно газетной) размером не менее 15 х 15 см.

Приборы и приспособления: пресс гидравлический с максимальным усилием 250...500 кН, разрывная машина или пресс с приспособлением для испытания на изгиб с максимальным усилием 10...50 кН, чаша и лопаточка для приготовления раствора.

Ход работы

Марку кирпича определяют по результатам испытания на сжатие и изгиб специальных образцов, заранее изготовляемых из кирпичей, отобранных из испытуемой партии. Таким образом, работа складыва­ется из двух этапов: приготовления образцов и испытания образцов.

Для испытания на сжатие образец готовят следующим образом. Кирпич распиливают (или раскалывают) строго пополам, а затем из этих половинок на быстротвердеющем растворе (марки не ниже 100 кгс/см2) изготовляют как бы модель стены (рис. 5.10). Для этого на ровном горизонтальном основании укладывают стеклянную пла­стинку со смоченным листом тонкой бумаги и на нее наносят слой раствора толщиной 3...5 мм. На раствор укладывают смоченную поло­винку кирпича, на кирпич снова наносят слой раствора и укладывают вторую половинку кирпича так, чтобы грани, образовавшиеся при распиливании кирпича, были обращены в противоположные стороны. Сверху на кирпич наносят слой раствора толщиной 3...5 мм, который накрывают стеклянной пластинкой со смоченным листом бумаги. Стеклянные пластины должны выровнять поверхность кирпича так, чтобы плиты пресса по всей плоскости плотно прилегали к образцу во 100

время испытаний, что, в свою очередь, обеспечит равномерную пере­дачу нагрузки на образец. Смоченный лист бумаги предотвратит сцеп­ление раствора со стеклом.

После затвердевания раствора образец вынимают из стеклянных пластин и испытывают на сжатие. Для этого образец устанавливают на нижнюю плиту пресса, развивающего усилие 250...500 кН. Подводят к образцу верхнюю плиту и включают пресс. Нагрузку на образец подают плавно. Разрушающую силу Fpa3 (кН) фиксируют по остановке стрелки силоизмерительного устройства и появлению трещин на образце.

Предел прочности образца при сжатии Дж (МПа) определяют по формуле

Я, = ЮДразр/А.

где А — площадь поперечного сечения образца, принимаемая для стандартного кирпича (250 х 120 х 65 мм) 150 см2 (для кирпичей других размеров площадь образца следует определять на самом образце перед его испытаниями как среднее арифметическое площадей верхней и нижней граней образца).

Прочность при сжатии кирпича вычисляют как среднее арифмети­ческое результатов испытаний пяти (трех) образцов.

Для испытания на изгиб на широкие грани (постели) кирпича наносят выравнивающие полоски из быстротвердеющего раствора шириной 20...30 мм и толщиной 3...5 мм по схеме, указанной на рис. 5.10, б. Плоскость полосок выравнивают стеклом.

После затвердевания раствора образец устанавливают в испыта­тельную машину (пресс) с максимальной нагрузкой 10...50 кН на опоры по стандартной схеме. Опоры — цилиндрические катки диаметром

20.. . 30 мм или треугольные призмы с закругленным ребром расп олагают по центрам выравнивающих полосок раствора. Нагрузка также пере­дается через каток или призму.

Предел прочности образца (МПа) при изгибе вычисляют по фор­муле

К=

те-Fpa3p — разрушающая нагрузка, кН; / — длина пролета между опо­рами, равная 20 см; Ъ — ширина кирпича, см; h — высота (толщина) кирпича, см.

Предел прочности кирпича при изгибе определяется как среднее арифметическое результатов испытаний пяти (трех) образцов.

Марку кирпича устанавливают путем сравнения полученных дан­ный по пределу прочности кирпича при сжатии и изгибе с требовани­ями ГОСТа к прочности кирпича той или иной марки (см. табл. 5.1).