Строительные статьи

Керамические стеновые материалы, некоторые проблемы производства и применения

В Минске в конце 50-х годов бы­ли построены 4—5-этажные здания, облицованные крупноразмерным керамическим камнем Горы некого ЗОФК, которые к настоящему вре­мени сохранили прекрасный вид, за исключением тех мест, где проби­вались отверстия для крепления рекламы или растяжек крепления защитной сетки от возможного па­дения льда с крыши. Однако прак­тически повсеместно требования, предъявляемые к кирпичной обли­цовочной кладке, не выполняются. Швы неровные, не заполненные раствором, поверхность кирпича загрязнена кладочным раствором серого цвета. В результате при хоро­шем внешнем облике здания дефек­ты кладки стирают впечатления внешнего вида. Особенно когда оконные и дверные проемы пере­крываются обыкновенной бетон­ной перемычкой, не совпадающей по высоте с кирпичом. Вместе с тем каждое кирпичное предприятие может выпускать специальный кирпич, позволяющий на стройке делать несущую армированную ке - рамико-бетонную перемычку, при­дающую хороший внешний вид окну, двери и т. п.

В то же время на севере Запад­ной Европы здания из кирпича смотрятся значительно лучше. Кла­дочные швы цветные, ровные, за­полнены раствором, кирпич не загрязнен этим раствором. Цвет кирпича особого значения не имеет. Используют много различных про­фильных изделий, украшающих фасады. Водоотвод с кровли устро­ен так, что вода от тающего снсга не задерживается и на фасад не попа­дает. С учетом преимуществ кера­мического кирпича перед другими материалами иена его там составля­ет около 250—270 USD н более, у нас не более 80 USD.

Заниженная цена на кирпич при постоянном росте топливио-энер­гетических ресурсов, которые в се­бестоимости продукции достигли 40—60%, привела к вымыванию оборотных средств, пополняющих­ся только за счет кредита: предпри­ятия стали малорентабельными и, как следствие, последние 15 лет средства производства не обновля­ются. Выработка на одного работа­ющего сократилась с 280 до 80 тыс. шт. усл. кирпича в год. Технологи­ческое оборудование изношено до предела. Качество продукции ката­строфически снижается, в том чис­ле из-за неритмичности работы Ассортимент не расширяется. Не­которые предприятия, где значи­тельная часть продукции реализует­
ся в Россию, еше как-то держатся на плаву. Однако при существующей политике в области строительства, где предпочтение отдано каркасно­му строительству с использованием ячеистого бетона, судьба их предре­шена, хотя расчеты показывают, что на существующих технологических линиях можно производить легкие пустотелые керамические изделия с поризованным черепком средней плотностью 750—860 кг/м3, прочно­стью 5—10 МПа и теплопроводно­стью 0.14—0,16 Вт/(м °С), которые по своим эксплуатационным свой­ствам будут лучше силикатных ячеистых блоков, а затраты топлив­но-энергетических ресурсов ниже, чем при производстве ячеисто - бетонных блоков. Это подтверж­дается расчетом, приведенном в таблице на примере Рааошкович - ского КЗ, где в настоящее время производится керамический пусто­телый кирпич.

Таким образом, альтернативой ячеистым бетонным блокам, произ­водство которых расширяется в Ре­спублике Беларусь (за 2000 г. их произведено 954 млн шт. усл. кир­пича), должен стать керамический пустотелый камень с поризованным черепком, который по своим потре­бительским свойствам лучше и уже более 15 лет производится в Европе и используется в строительстве.

Необходимо знать, что керами­ческий кирпич должен применять­ся в зданиях, конструкция которых предотвращает попадание воды от таяния снега на конструктивные элементы. Такие элементы должны быть укрыты либо изготовлены из клинкерного кирпича, производ­ство которого как в России, так и в Белоруссии не организовано из-за отсутствия спекающихся глин, име­ющих интервал спекания 100°С. Этот кирпич с водопоглощением до Ь% широко производится в Англии, Голландии, Германии и исполь­зуется для облицовки зданий и со­оружений.

В Республике Беларусь есть раз­работки по возобновлению произ­водства клинкерного кирпича на базе смеси легкоплавких и туго­плавких глин различных мес­торождений. Однако узкий интер­вал их спекания не позволяет на действующих предприятиях орга­низовать производство без сущест­венных инвестиций в рекон­струкцию приемного отделения и обжиговых печей.

Нормативно-техническая база керамических стеновых материалов должна совершенствоваться. Необ­ходимо в нормативно-технической документации на керамические материалы больше давать рисунков всевозможных типов и размеров изделий, а многие показатели из обязательных переводить в ре­комендуемые. Это дает возмож­ность производителю быть более свободным в выборе рациональных решений повышения основных по­требительских свойств, маркиров­ки, хранения и транспортировки продукции.

Так, если проанализировать ГОСТ 530-95 «Кирпич и камни ке­рамические. Технические условия», то становится ясным, что перед внедрением (утверждением) специ­алисты керамики его не смотрели. Множество ошибок и неточностей. ГОСТ 7484- 78 «Кирпич и камни керамические лицевые» не пере­сматривался вообще с 1978 г.

С учетом этого в Республике Бе­ларусь разработали и внедрили СТБ 1160—99 «Кирпич и камни керами­ческие. Технические условия», в ко­тором учтены недостатки ГОСТ 530-95 и ГОСТ 7484-78. В одном нормативном документе объедини­ли требования к рядовым, лицевым и профильным изделиям, что не совсем согласуется с направлением, принятым во всем мире. Все требо­вания, изложенные в стандарте, являются обязательными, и только приложение, где даны рисунки различных видов изделий, реко­мендуемое. Такая непродуманность привела к тому, что проверяющие органы Госстандарта стали бра­ковать качественную продукцию, уложенную на поддоны и обвя­занную не металлической лентой, как требует стандарт, а полиэти­леновой.

В средствах массовой инфор­мации постоянно говорится об объ­единении России и Белоруссии в
союзное государство, объединении денежных единиц и т. д. В целом это необходимо двум народам для пло­дотворного сотрудничества. Как же это сотрудничество реализуется в обл ас ти н ормати в н о-тех н и ч ее ко й документации на одни и те же виды продукции, применяемой в строи­тельстве?

Известно, что в Москве сущест­вует Межгосударственная научно - техиическая комиссия по стандар­тизации и техническому нормиро­ванию в строительстве (МНТКС). Цели и задачи ее ясны и понятны. В Минске существует Министерст­во архитектуры и строительства, где есть Главное управление строи­тельной науки и нормативов, кото­рое занимается планированием и разработкой нормативно-техни­ческой базы в строительстве. Целе­сообразно, чтобы сотрудничество этих организаций было более тес­ным и плодотворным.

Совместно разработанные пла­ны технического нормирования не позволяли бы одновременно разра­батывать стандарты на одни и те же виды продукции, что, к сожалению, имеет место. Так, разработанный в Белоруссии стандарт на керами­ческую плитку для полов с учетом согласования с европейскими нор­мами и технической возможностью заводов-изготовителей примерно такой же, как и проект российский. Многие стандарты, разработанные в Белоруссии, могли бы стать меж­государственными, в частности стандарт на кирпич и камни кера­мические при незначительных уточнениях и дополнениях. Это позволило бы исключить двойную сертификацию одной и той же экс­портируемой продукции, произве­денной по одинаковым государст­венным стандартам.

МНТКС направляет в республи­ку проекты межгосударственных стандартов на отзыв и согласо­вание, однако замечания и предло­жения, сделанные по ним, не всегда учитываются. В результате появля­ются документы низкого научно - технического уровня.

В Европе давно существует Ев­ропейский комитет по стандарти­зации CEN, членами которого яв­ляются более 18 государств; между ними имеется взаимопонимание, способствующее созданию нор­мативной документации высокого качества.

Уже сегодня становится целесо­образным и необходимым разрабо­тать совместные стандарты на «Камни керамические для полов животноводческих помещений*, «Камни керамические пустотелые с поризованным черепком», «Ке­рамические архитектурно-отде­лочные изделия», «Камни кера­мические для керамико-бетонных покрытий» и т. д. Для благоуст­ройства индивидуальных домов, где помимо необходимых удобств стро­ят камины, печи-лежанки из кера­мического полнотелого кирпича по ГОСТ 530—95, применение такого кирпича не всегда оправдано. Есть много случаев, когда кирпич раз­рушается из-за низкой термо­стойкости, и потребители несут убытки. Это также свидетельствует о необходимости разработки стан­дарта на «Кирпич керамический для бытовых тепловых агрегатов». Включение этих стандартов в план межгосударственной стандарти­зации строительных материалов с их совместной разработкой принесло бы выгоду как одним, так и другим не только в части экономии денежных средств. На­личие широкой номенклатуры стандартов позволило бы произво­дителю расширить ассортимент строительных материалов.

Время проведения: 26 - 29 ноября 2001 г. Место проведения.- Москва, ВВЦ, павильон Nfe 69.

Организаторы выставки:

Госстрой России, ЗАО "Концерн" Росстром", Союз строителей России» Союз Архитекторов, Ассоциация проектных организаций. Председатель Оргкомитета выставки - Президент Российского союза строителей В. Н. Забелин.

Цель выставки - раскрыть направления решения жилищной проблемы для всех слоев населения, включая молодые семьи, семьи со средним достатком и малообеспеченные.

В выставке принимают участие:

• Производители строительных материалов, изделий и предметов домоустройства;

• Строительные организации и службы оптовой продажи;

• Архитектурные и проектные организации,

• Научно-исследовательские и проектные организации, ведущие работы в области строительства и промышленности строительных материалов;

•Производители оборудования и средств автоматизации

Производственных процессов; •финансирующие и лизинговые организации, способные обеспечить финансирование*!, как модернизацию, так и техническое перевооружение производства; • Администрации регионов для разработки основных направлений в

Области строительства и производства строительных материалов и др, •Фирмы производители средста безопасности жилья

В рамках выставки намечено, также, провести семинар с выступлением руководителей государственных структур, финансирующих органов, проектных и научно-исследовательских организаций, машиностроительных предприятий и других.

Оргкомитет:

Организатор выставки: выставочная колупания ООО "ИнформТехЭкспо". Тел./факс (095) 748-1296. 748-1299 E-mail: mfoeit-expo. ru http://wwwit-екро. ти

Механизм биологической деградации является сложным процессом и объединяет ряд этапов: заселе­ние и адсорбцию микроорганизмов на поверхности из­делий; образование колоний микроорганизмов и на­копление продуктов метаболизма; стимулирование процессов биоразрушения за счет одновременного воз­действия микроорганизмов, влажности, температуры, химических агрессивных сред.

По мнению целого ряда авторов, определяющим действием микромицетов, направленных на разру­шение строительных и промышленных материалов, яв­ляется агрессивное воздействие метаболитов грибов (кислот, окислительно-восстановительных и гидроли­тических ферментов, воды) на отдельные компоненты материалов, концентрация которых прямо пропорцио­нальна их биомассе.

Разрушение строительных конструкций и изделий под действием агрессивных сред связано с диффузион­ными процессами в материале. Процесс накопления, т. е. изменение концентраций вещества в различных точках тела r зависимости от времени, определяется в соответст­вии со вторым законом Фика:

(I)

3; Элг

Диффузия агрессивной жидкости в композите ослож­няется одновременным протеканием химических реак­ций между компонентами среды и материата. В этом слу­чае уравнение (1) согласно 11 ] представляется в виде: Дс

А I=

Где г — количество жидкости, расходуемой в некоторой точке в един1Ш> времени вследствие реакции.

Причем модель проникновения агрессивной среды в материал в следующем виде (рис. 1).

Для получения функции изменения концентрации агрессивной среды в материале в зависимости от глуби­ны проникновения продуктов метаболизма микроорга­низмов используем следующие граничные условия:

С (х, 0) = ф(д), 0<х <а, (3) с ГО, t) = c0. с (о,/) = 0, T>0. (4)

Решая задачу на собственные значения и раскладывая функции в ряд Фурье, получаем следующую зависимость:

R(Xyi) — функция взаимодействия агрессивной среды с компонентами материала; T — продолжительность де­градации; а„и [3„ — коэффициенты, подсчитываемые по формулам:

<oJ f 1-— sill— .1 ol .ОJ a

= - J/-(.v.;)ra„(x)A. (7)

Где sin—л".

>п > a

Координата фронта диффузии продуктов метабо­лизма в композиционном материале может быть оцене­на по формулам [4]:

— для плотных материаюв, в которых деградация про­исходит по диффузионной модели:

Где МЬ) — коэффициент, зависящий от изменения кон­центрации среды внутри композиционного материала

С0

D— коэффициент диффузий, г — время процесса деграда­ции, п и кх — коэффициенты, учитывающие соответст­венно концентрацию веществ, усваиваемых микроорга­низмами, и константу скорости взаимодействия веществ;

— дл я пор истых (це м е нт н ы х) ком поз и то в м ож но on ре - делить по уравнению Таммана:

Со Э г, (9)

Где D * — эффективный коэффициент диффузии агрес­сивной среды через слой продуктов коррозии; С, — кон­центрация агрессивного вещества; Э = /лМсаоА'Мкисл

Рис. 2. Зависимость изменений модуля упругости при выдерживании в воде (а) и 10%-ном растворе серной кислоты (б)

— химический эквивалент, представляющий собой со­отношение масс оксида кальция и кислоты, вступаю­щих во взаимодействие; тип — стехиометрические ко­эффициенты; / — время.

В связи с тем, что разрушительные процессы при воздействии микроорганизмов начинаются с поверхно­сти материалов, важное практическое значение для ко­личественной оценки биодеградаиии композитов имеют исследования, направленные на обоснование модели биодеградаиии, установление границы фронта продви­жения агрессивной среды и изменение физико-механи­ческих свойств на поверхности материала. С этой целью были выполнены экспериментальные исследования.

Диффузионная модель деградации строительных материалов в наибольшей степени характерна для полимерных композитов, поэтому для обоснования модели биодеградации были использованы карбамид - ные. эпоксидные и полиэфирные композиты. В качест­ве агрессивной среды рассматривали серную кислоту концентрации 10%, а также воду. Образцы в течение 90 сут. выдерживали в средах, затем извлекали и по­слойно определяли физико-механические характе­ристики с помощью консистометра Гепплера (2|. Ана­литическая обработка результатов эксперимента позво­лила построить графические зависимости изменения модуля упругости композитов по сечению, которые изображены на рис. 2 а, б.

Из графиков следует, что изменение модуля упруго­сти рассматриваемых нами полимерных композитов с определенной степенью приближения можно описать степенной зависимостью.

Деградация поперечного сечения изделий может происходить как при полном (рис. 3 а), так и частичном разрушении (рис. 3 б) композиционного материала на поверхности.

В связи с этим были рассмотрены оба случая и полу­чены аналитические зависимости для расчета деграда - ционных функций несущей способности.

Анализ феноменологических моделей позволяет по­лучить деградационные функции несущей способности центрально-нагруженных и изгибаемых элементов. Де~ градационные функции для диффузионного механизма деградации несущей способности согласно [3] выглядят следующим образом:

JJ a(t, x, yjdxdy jj o(/,.v, y)ydxdy

D(N)=-TC1-------------- W-TTTT ГТТ- (,0>

M

Для полного разрушения материала на поверхности (рис. 3 а):

О(л/)=

2н +3н + 1

Где п — показатель механизма деградации: DIN)

Для частичного разрушения материала на поверхно­сти (рис. 3 б):

, , , „ 1-0 Ј V

/>( Л/) = fl( £) + 2 , " . (14)

Где Еа — модуль упругости при глубине проникновения агрессивной среды, равной о; £„ — начальный модуль упругости.

Р(Н)

(15)

1 + /)(£)-D(N)'

Показатель механизма деградации п определяется по результатам экспериментальных данных по фор­мулам (12) и (15), после чего производится анализ де­градации материала под действием агрессивной среды. Известные значения показателя механизма деградации используются для предсказания поведения элементов любых размеров и прогнозирования длительности сро­ка службы конструкций.

Список литературы

1. Исаченко Б. Л. Характеристика бактериологических процессов в Черном и Азовском морях / Избр. тр. в 3 томах. М.-Л.: АН СССР. 1951. Т. 1. С. 306-312.

2. Методика определения физико-механических свойств полимерных композитов путем внедрения конусообразногоиндентора/НИИ Госстроя Эстон­ской ССР. Таллин, 1983. 28 с.

3. Соломатов В. И., Селиев В. П. Химическое сопротив­ление композиционных строительных материалов. М.: Стройиздат. 1987. 264 с.

4. Соломатов В. И., Черкасов В. Д., Ерофеев В. Т. Строитель­ные биотехнологии и биокомпозиты. М., 1998.166 с.

А. Г. КОМАР, д-р техн. наук, академик PAACH (МИКХиС),

Е. Г. ВЕЛИЧКО, д-р техн. наук, Ж. С. БЕЛЯКОВА, инженер (ВНИИжелезобетон)