Керамические стеновые и теплоизоляционные материалы в современном строительстве

Эффективное применение кирпичной кладки в строительстве. "Проветривание" комбинированных стен. Теплоэффективные ограждающие конструкции жилых и гражданских зданий. Физические основы нормирования теплотехнических свойств керамического кирпича и камня.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 04.02.2012
Размер файла 423,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Плотность, кг/м3

Водопоглощение, %

Морозостойкость, цикл

Предел прочности по Нормам*, МПа

Предел прочности по опытным данным*, Мпа

Плотность кладки**, кг/м3

Теплопроводность кладки в сухом состоянии**, , Вт/ (м0С)

При сжатии

При изгибе

При сжатии

При изгибе

Керамический поризованный пустотелый камень

3,98

45

1000

8,5

35

20

-

24

-

1050

0,29

Керамический лицевой пустотелый кирпичь

2,97

34

1490

7,5

35

30

3,4

30

1,9

1530

0,42

Для проведения испытаний изготовлено пять групп образцов кладки из поризованного камня - 2NF и две группы образцов из лицевого кирпича. Группы образцов отличались между собой прочностью раствора. Разрушение образцов кладки начиналось с появления трещин (R1тр) в отдельных камнях или кирпиче, как правило, против вертикальных швов, то есть в зонах концентрации растягивающих напряжений. С увеличением нагрузки трещины постепенно развивались, что приводило к разрушению образца (Rразр)

Указанный характер разрушения объясняется тем, что кладка вследствие неоднородности кладочного материала (кирпича, камня, раствора) по прочности и деформативности, а также из-за неровной поверхности и различной высоты изделий находится в сложном напряженном состоянии, при котором элементы кладки работают как на сжатие, так и на изгиб, срез и растяжение.

Появление видимых трещин на гранях испытываемых образцов (наружных стенках кирпича и камня) отмечено при нагрузках 60-90 % от разрушающего усилия (Np/Nразр.).

Зависимость прочности каменной кладки от прочностных характеристик используемых материалов, в частности, прочности камня или кирпича и раствора выражается формулой.

R=KAR1

где А - конструктивный коэффициент использования кирпича (камня) в кладке;

R1 - прочность кирпича (камня) при сжатии;

R2 - прочность раствора при сжатии;

а и b - экспериментальные коэффициенты для каменной кладки из камней высотой 138 мм и кирпича, равные а = 0,2 и b = 0,3;

К - коэффициент, учитывающий влияние качества кладки - квалификации каменщика;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности кладки на растворе малой прочности.

В табл.2 приведены результаты испытания образцов кладки и их сравнение с нормативными значениями прочности кладки.

Анализ результатов испытаний образцов кладки из керамического поризованного камня показал, что при прочности раствора менее 5 МПа прочность кладки - ниже нормативных значений, что следует учитывать при установлении расчетных сопротивлений кладки.

На данной стадии изученности прочности кладки из керамических поризованных камней с пустотами (пустотность 45 %) расчетные сопротивления кладки следует принимать с введением понижающих коэффициентов к расчетным сопротивлениям, требуемым СНиП II-22-81 "Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования" п.3.1, табл.4.

Таблица 4.

Группа

Метка образца

Прочность раствора, R2, МПа

Разрушающее усилие, тс

Временное сопротивление кладки, МПа

Нормативное сопротивление кладки, R, МПа

Отклонение экспериментальной прочности от нормативной, %

N1тр

Nразр.

R1тр

Rразр

Rср

Образцы из керамического поризованного камня. R1 = 24 МПа

1

1-1

1-2

19,7

100

120

155

155

0,65

0,77

5,16

6, 19

8

8

8

6,92

+15,6

+15,6

2

2-1

2-2

10,9

105

105

150

134

0,7

0,78

5,42

5,42

7,74

6,91

7,33

6

+29

+15,2

3

3-1

3-2

6,9

107

95

135

130

0,79

0,73

5,52

4,9

6,97

6,71

6,84

5,29

+31,8

+26,8

4

4-1

4-2

5,1

90

90

100

105

0,9

0,86

4,64

4,64

5,16

5,42

5,29

4,49

+5,5

+10,8

5

5-1

5-2

1,6

50

35

65

55

0,77

0,64

2,53

1,81

3,29

2,84

3,065

3,85

-14,5

26,2

Образцы из керамического лицевого пустотелого кирпича. R1 = 30 МПа

6

6-1

6-2

11,2

90

135

150

180

0,6

0,75

4,55

6,83

7,59

9,11

8,35

6,9

+10

+32

7

7-1

7-2

7

90

140

130

148

0,69

0,95

4,55

7,09

6,58

7,49

7,04

6,1

+7,9

+22,8

На основании проведенных исследований рекомендуются следующие понижающие коэффициенты, учитывающие особенности работы кладки

на растворе марки 100 и выше - 0,9;

на растворах марок 50 и 75 - 0,85;

на растворе марки 25 - 0,75.

Экспериментальная прочность кладки из лицевого керамического пустотелого кирпича также выше, чем нормативная при марке раствора выше 100 в среднем на 20 % и при марке раствора 50-75 на 10 %. f

Для этого вида кладки рекомендуется введение понижающих коэффициентов к расчетным сопротивлениям сжатию кладки по табл.4 СНиПП-22-81:

на растворе марки 100 и выше - 0,85;

на растворах марок 75 и 50 - 0,8;

на растворах марок 25 и 10 - 0,7;

на растворе марки 4 - 0,6.

Упругая характеристика кладки в 1,5 и более раз превысила величины, принятые в СНиП 11-22-81 "Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования" для полнотелого лицевого кирпича и камней двойного формата, что объясняется высокой прочностью керамического черепка, относительно малым напряжением в кладке при ее разрушении, а также тем, что во время укладки изделия раствор выжимается в пустоты, что уменьшает толщину швов. В связи с этим, деформации кладки при напряжениях 80 % от разрушающего составляли величину до 0,8 мм на 1 метр.

Результаты исследования позволили сделать рекомендации о возможности использовать при проектировании конструкций стен из данных изделий модуль упругости (начальный модуль деформаций) по формулам (1) и (2) СНиП II-22-81, а значение упругой характеристики кладки по п.3.2.1 табл.4 соответственно для кладки из керамических камней и пустотелого кирпича.

Выпускаемые ЗАО "Победа Кнауф" керамические поризованные камни с пустотами, размером 250х120х138 мм (2NF) по характеристикам - пустотности, плотности, теплопроводности могут быть отнесены к эффективным строительным изделиям, и с их применением могут возводиться стены с высоким сопротивлением теплопередаче без использования дополнительного утеплителя.

Испытания подтвердили их высокую эффективность, которая характеризуется не только процентом пустотности, но и размерами, рациональным расположением пустот в камне по направлению теплового потока в стене, а также прочностью камня и технологичностью кладки, что обуславливает высокие теплотехнические свойства стен с их применением.

Экспериментальные данные показывают, что для кладки стен из вы-сокопустотных керамических камней в зависимости от требуемой прочности следует применять растворы марок 50, 75 и 100. Прочность кладки из высокопустотных камней в большей степени зависит от качества заполнения растворных швов. Учитывая особые условия работы кладки, применять более высокие марки раствора не целесообразно. Но в случае применения раствора марок выше указанных прочность кладки следует принимать соответственно по марке 100.

При строительстве многоэтажных зданий применение пустотелого поризованного керамического камня пустотностью до 45 % и кирпича пустотностью 35 % возможно для самонесущих и несущих конструкций стен. Несущая способность определяется расчетом.

5. Влияние режима охлаждения на свойства изделий

5.1 Влияние скорости охлаждения при производстве пористокерамических изделий на формирование их свойств

Наиболее ответственным этапом формирования физико-технических характеристик, а именно прочности, плотности и других производных от их показателей при получении пористой керамики является скорость охлаждения.

Как известно [I], при быстром охлаждении ячеистое стекло и пористая керамика могут растрескиваться или же сохранять остаточные напряжения, которые проявляются в период эксплуатации. С другой стороны, при медленном охлаждении после вспучивания, возможно его смятие или переход FeO в Fe 2Оз, то есть окисление с деструктивными явлениями и опять же снижением прочности.

Как известно, оптимальная температура кристаллизации расплава при обжиге пористых заполнителей из различного глинистого сырья колеблется в пределах 650-1000 ОС.

Для оптимизации режима охлаждения с учетом влияния на прочность пористо-керамических изделий с развитой системой пор исследовались пористо-керамические плиты толщиной 100мм, полученные на основе легковспучивающихся керамзитовых глин. Обжиг производился при температуре 1150°С с продолжительностью цикла скоростного обжига 65 мин.

Изучались следующие режимы охлаждения пористо-керамических плит.

Таблица 5.

Режим охлаждения

Время охлаждения, ч

Средняя плотность, кг/м3

Прочность при сжатии*, МПа

1

12

320

3

2

8

315

2,7

3

8

312

3,25

1. Охлаждение произвольное одностадийное - плиты охлаждались в печи обжига, время охлаждения 12ч., скорость 1,6 ОС/ мин.

2 Ступенчатое двухстадийное охлаждение - резкое охлаждение душированием от 1150 до 750°С за 20 мин., то есть со скоростью 20°С/мин, затем медленное охлаждение до 50°С в течение 7,5 часов со скоростью 1,65°С/мин.

3. Ступенчатое трехстадийное охлаждение - резкое охлаждение до 750°С со скоростью 20°С/мин, отжиг при температуре 700-750°С в течение 1,5-2 ч, затем медленное охлаждение до 50°С в течение 5 ч со скоростью 2,35°С/мин. Отжиг предусматривался для создания режима плавного перехода твердожидкостного состояния в твердое, и уменьшения температурного градиента между центром и поверхностью из пористо-керамических плит с развитой системой пор.

Исследуемые режимы охлаждения показаны на рис.5.

Из пористо-керамических плит, охлажденных в различных режимах, были выпилены образцы размером 100х100х100 мм, на которых определены средняя плотность и прочность при сжатии.

Полученные данные по плотности и прочности пористо-керамических плит в зависимости от режимов охлаждения сведены в таблицу.

Рис.5. Режимы охлаждения плит из ПК на основе Черкесской глины. 1 - охлаждение одностадийное; 2 - охлаждение двухстадийное; 3 - охлаждение трехстадийное.

Из данных приведенных в таблице и на рис.5 видно, что по сравнению с постепенным охлаждением в печи в течение 12 ч двухстадийное охлаждение в течение 8 ч с душированием в диапазоне температур 1150-750°С снижает прочность образцов на 10 %, но при этом время охлаждения сокращается на 33 %, то есть с 12 до 8 часов.

Ступенчатое трехстадийное охлаждение с отжигом повышает прочность образцов на 5-8 %, что связано с изотермической выдержкой в период наибольших деструктивных явлений, при одновременном снижении времени охлаждения до 8 часов.

Анализ результатов исследований выявил, что оптимальным режимом охлаждения пористокерамических плит является трехстадийное охлаждение с быстрой фиксацией пористой структуры при температуре 750-800°С и отжигом в интервале температур 750-700°С, то есть в период перехода пористой керамики из пиропластического в твердое состояние и при дальнейшем медленном охлаждении в течение 5 ч до температуры 50°С.

Ранее проведенными рентгеноструктурными исследованиями установлено, что фазовый состав пористокерамических изделий из легковспучивающейся глины на 90-92 % представлен стеклофазой, что дает возможность предположить режим охлаждения по принципу отжига пеностекла, с учетом возможности резкого охлаждения после мягкого режима перехода кварца из 3 в а состояние, то есть после 573°С, и обоснованных деструктивных явлений по ранее проведенным исследованиям скоростного обжига и охлаждения методом акустической эмиссии [2].

5.2 Оптимизация режима охлаждения

Для выявления влияния режима охлаждения после отжига на прочность пористокерамических изделий предполагаемый термический режим охлаждения в лабораторной печи был задан с помощью программируемого контроллера электрической печи "Амотерм-104" (рис.6, кривая 1). Фактический режим термической обработки, полученный по заданной программе, показан на кривой 2 (рис.6).

Рис.6 Режим охлаждения после отжига

заданный термический режим охлаждения и отжига;

фактический термический режим охлаждения.

Испытанием полученных образцов на сжатие установлена средняя прочность, равная 3,5 МПа при плотности 315 кг/м3, что на 15-20 % больше, чем у пористо-керамического изделия, охлажденного по одностадийному режиму.

Предлагаемый режим охлаждения пористокерамических изделий может быть реализован в холодильниках известной конструкции роликовой печи (лер) конвейерного типа или с сетчатым поддоном. Теплоносителем такого термического режима охлаждения с отжигом может служить природный газ, а рекомендуемое место отбора дымовых газов точка 3 на кривой 2 (рис.6).

При этом, регулируя поступление холодного воздуха с точки 2, то есть с холодного конца холодильника, можно регулировать скорость охлаждения в завершающем этапе, иначе изменять характер кривой 2 (рис.6).

Выводы.
В результате исследования подтверждено влияние режима охлаждения пористокерамического изделия на прочность.
Выявлен оптимальный режим фиксации вспученной пористой структуры охлаждения пористокерамических изделий при переходе из пиропластического состояния в твердое.
Установлен оптимальный режим охлаждения пористокерамических изделий в виде плит с отжигом при температуре 700°С.

6. Механохимическая активация сырья как способ повышения эффективности метода полусухого прессования Кирпича

6.1 Полусухое прессование

Технология полусухого прессования кирпича в последние годы в Сибири получила широкое распространение не только из-за истощения многих месторождений среднепластичных глин и суглинков, но и по причинам экономического характера. Снижение энергоемкости производства, значительно меньшая потребность в производственных площадях, возможность использования умеренно пластичных суглинков в качестве основного сырья - все это делает получение кирпича полусухим способом прессования экономически более выгодным.

Признавая очевидные достоинства указанной технологии, следует отметить, что она не обеспечивает возможности существенно улучшать технологические свойства сырья, на котором работают заводы Новосибирской области и степных районов Красноярского края. Сырьевая база здесь представлена лессовидными суглинками мелкодисперсными, алевролитопесчаными, содержащими малое количество глинистых (7-15 %) при большом количестве пылеватых частиц (до 50 %), что обусловливает неудовлетворительные технологические качества этого сырья.

Авторами разработана технология получения керамического кирпича полусухим способом прессования с механохимической активацией сырья, в которой в отличие от традиционных методов подготовки пресс-порошка на стадии помола принципиально изменяется физико-химическое состояние минеральных частиц сырья. Использование технологии обеспечивает:

более высокую дисперсность и микрошероховатость частиц пресс-порошка;

высокую концентрацию поверхностных и объемных структурных дефектов, а также стабилизацию этого высокоактивного состояния до начала спекания;

самопроизвольную концентрацию глинистых частиц на поверхности более твердых минералов (кварца и др.) в виде тонких слоев.

Рис.7. Схема измельчительно-сушильного агрегата:

1 - питатель

2 - сушильная труба

3 - колесо активатор

4 - активационная камера

5,6 - группы батарейных циклонов

7 - бункер запаса сухого порошка

8 - шлюзовой питатель

9 - ленточный транспортер

10 - теплогенератор

Механохимическая активация сырья осуществляется в измельчительно-сушильном агрегате (ИСА), принципиальная схема которого показана на рисунке 7. Глинистое сырье, поступающее из глинозапасника, перерабатывается на камневыделительных вальцах и по ленточному транспортеру 9 поступает в питатель 7, откуда равномерно подается в сушильную трубу ИСА 2. Через трубу проходит теплоноситель, объем и температура которого определяются производительностью установки и влажностью подаваемого на обработку сырья. Сушка и помол глинистой породы осуществляются в псевдоожиженном слое, где частицы ее движутся в сложном турбулентном потоке газа, создаваемом работой не только дымососа, но и колеса-активатора 3, вращающегося в горизонтальной плоскости. При этом горизонтальная составляющая скорости движения частицы в любой точке в несколько раз выше вертикальной ее составляющей. В завихренном потоке происходит сепарация частиц и их измельчение за счет трения о стенки ИСА и соударения частиц разной массы и природы друг с другом. Это обеспечивает достижение высокой дисперсности частиц и появление у них поверхностных и объемных структурных дефектов. Что касается самопроизвольной концентрации глинистых минералов на поверхности частиц кварца, то объясняется это тем, что при столкновении частиц друг с другом и с внутренней поверхностью ИСА, при диспергировании, когда микрочастицы, отрываясь, захватывают заряд с макротела (баллоэлектризация), а также в результате адсорбции газовых ионов у частиц аэрозолей в сушильной трубе возникает межфазный потенциал. При этом частицы аэрозолей оксидов металлов обычно приобретают отрицательный заряд, а оксиды неметаллов заряжаются, как правило, положительно [I]. Поэтому при механохимической активации суглинков в кипящем слое частицы кварца приобретают заряд, противоположный поверхностному заряду частиц глинистых минералов, что приводит к их электростатическому взаимодействию и становится причиной их самоорганизации.

Измельчительно-сушильный" агрегат разрабатывался для нескольких видов глинистого сырья, поэтому для регулирования технологических параметров процессов сушки и помола в верхней части ИСА предусмотрена дополнительно активационная камера 4, объем которой можно регулировать с помощью перемещающейся в ней трубы. Полученный порошок температурой не ниже 60°С поступает после очистки пылевоздушной смеси в системе батарейных циклонов 5, 6 в бункера запаса сухого порошка 7.

Техническая характеристика измельчительно-сушильного агрегата

Производительность по сухому порошку, т / ч 7-10

Удельный расход электроэнергии*, кВт / т11, 25

Температура теплоносителя,°С (max /min) 250/80

Удельный расход теплоты на сушку, кДж / кг вл4050

Влажность подаваемого на сушку сырья, % до 20

Максимальная крупность кусков сырья, подаваемого в ИСА, мм 30

Влажность активированного порошка, % 2-3

Гранулометрический состав получаемого порошка, %:

размер частиц, мкм

менее 20 30-50

от 20 до 100 10-30

от 100 до 300 остальное

* Дается с учетом мощности двигателя дымососа ДН-12,5.

Получение пресс-порошка формовочной влажности при сухой массоподготовке сырья существенно отличается от традиционного, поскольку высокая дисперсность исходного материала затрудняет его увлажнение и гомогенизацию в двухвальном и стержневом смесителях. Оптимальным, на наш взгляд, является получение пресс-порошка в виде гранул в смесителе-грануляторе непрерывного действия, например, конструкции Дзержинского НИИхиммаша. Как показали исследования и заводской опыт, из пресс-порошка такой структуры получаются наиболее качественные изделия.

Практическая реализация метода механохимической подготовки исходного сырья в производстве керамического кирпича проводилась на заводах, реконструированных или построенных по технологии, разработанной авторами [2].

Сырьевой базой этих производств служили суглинки от легких до средних, в большинстве своем пылеватые. Это относится к заводам Красноярского края (Идринское, Канск, Шунеры), Новосибирской области (пос. Кирова, Верхний Коен). В г. Чуете Наманганской области Республики Узбекистан, где завод был пущен в ноябре 1996 г., разведанное месторождение глинистого сырья содержит 12-18 % СаО, и механохимическая активация его в ИСА позволила устранить вредное влияние карбонатов.

Результаты заводского опыта показывают, что применение метода механохимической активации глинистого сырья позволяет значительно повысить качество изделий, получаемых в рамках традиционной технологии их изготовления полусухим способом прессования. Поскольку при этом не требуется существенного изменения большинства технологических процессов, а коммерческие свойства изделий значительно повышаются, то в целом использование стадии механохимической активации сырья приводит и к улучшению экономических показателей производства керамических изделий. Наконец, несомненным достоинством указанного метода является и то, что он эффективен при использовании низкосортного сырья, чем значительно расширяет сырьевую базу для производства стеновой керамики в Сибирском регионе.

7. Морозостойкость керамических стеновых материалов

Одним из показателей, характеризующих долговечность строительных материалов, является морозостойкость, которая определяется по методикам ГОСТ 7025-91 "Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости". По указанному межгосударственному стандарту морозостойкость определяется по трем показателям:

степени повреждения;

потере прочности;

потере массы.

По какому из этих методов производить испытания кирпича и камней керамических, производимых по ГОСТ 530-95 "Кирпич и камни керамические. Технические условия", стандарт не регламентирует, что является одним из основных недостатков принятого межгосударственного стандарта на эту продукцию.

Априори известно, что морозостойкость изделий зависит от ряда факторов, основными из которых являются: структура керамического черепка; его водопоглощение.

Если структура черепка в изломе без трещин, расслоений и пустот, то морозостойкость обратно пропорциональна водопоглощению. То есть, чем меньше водопоглощение, тем выше морозостойкость и наоборот.

В то же время, если испытываемые изделия не будут полностью насыщены водой, то получить объективный показатель их морозостойкости не представляется возможным, так как свободные незаполненные водой поры будут играть роль компенсаторов давления, возникающего в процессе замерзания воды.

В соответствии с методикой ГОСТ 7025-91 морозостойкость керамических стеновых материалов определяется при полном водонасыщении. Данным стандартом предусматриваются три метода водонасыщения. Метод водонасыщения при атмосферном давлении и под вакуумом равнозначные. Метод насыщения в кипящей воде не равнозначен двум предыдущим.

В государственном предприятии "НИИСМ" (г. Минск), проведены исследования по установлению степени водонасыщения керамических материалов по указанным методам. С этой целью была изготовлена специальная установка, позволяющая провести сравнительные испытания.

Сущность стандартной методики насыщения водой при атмосферном давлении заключается в том, что изделия предварительно высушивают до постоянной массы, а затем укладывают на решетку в сосуд с водой, где выдерживают 48±1 час. После чего изделия извлекают, обтирают влажной тканью, взвешивают и рассчитывают показатель водопоглощения. При определении водопоглощения под вакуумом изделия также высушивают до постоянной массы, затем укладывают в эксикатор с водой, закрывают крышкой, и вакуумным насосом создают разрежение над поверхностью воды 0,5±0,1 кг/см2 в течение не более 30 мин. и столько же времени выдерживают после снятия разрежения. Затем изделия извлекают, обтирают влажной тканью и взвешивают.

Сущность метода ГП "НИИСМ" состоит в том, что изделия, высушенные до постоянной массы, укладывают в камеру установки, в которой в течение не более 30 мин. поддерживается вакуум 0,9-0,92 кг/см2 (в зависимости от размеров изделия), затем, не снимая вакуума, постепенно в течение 30 мин. заполняют ее водой так, чтобы уровень воды был на 10-20 мм выше изделий. После этого изделия извлекают, обтирают влажной тканью и взвешивают. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице, из которой видно, что самый высокий показатель водопоглощения достигается по методике ГП "НИИСМ".

При этом коэффициент сходимости результатов испытаний, проведенных по методике ГП "НИИСМ", составляет 0,973, в то время как по ГОСТ 7025-91 и атмосферном давлении - не более 0,9, что объясняется непредсказуемостью заполнения пор изделий водой. Полученные результаты не распространяются на образцы керамического черепка малых размеров толщиной до 5 мм. В соответствии с требованиями ГОСТ 530-95 морозостойкость кирпича и камней керамических должна определяться не реже одного раза в квартал и каждый раз при изменении сырья и технологических параметров производства. Учитывая, что технологических параметров производства достаточно много, большинство из которых вообще не контролируется, а глинистое сырье не стабильно по химико-керамическим свойствам, то производитель продукции, выполняя требования стандарта, один раз в квартал отбирает продукцию и проводит ее испытания на морозостойкость. В это время продукция, независимо от результатов испытаний, отправляется потребителю и укладывается в конструкцию. Так было всегда и за все годы действия стандарта ничего не изменилось. Экспресс методы определения морозостойкости в стандарт не введены и на стройки поступает продукция неизвестной марки по морозостойкости, что впоследствии зачастую приводит к разрушению фасадов, не только из-за их увлажнения. На восстановление фасадов требуются значительные средства.

Таблица 6

Завод-изготовитель

Вид изделия

Водопоглощение, % по ГОСТ 7025-91

при атмосферном давлении

Водопоглощение, % по ГОСТ 7091-01

под вакуумом

Водопоглощение, % по ме тодике ГП "НИИСМ"

ОАО "Брестский КСМ"

Кирпич керамический пустотелый

17,6

16,8

19,26

Кирпичный завод "Друйск"

Кирпич керамический пустотелый

18,3

17, 19

20,25

Горынский КСМ

Кирпич керамический пустотелый

9,8

9,13

11,42

Как же обеспечить обеспечить эффективность контроля морозостойкости и исключить поставки потребителю неморозостойких изделий? Для этого необходимо знать основные факторы, влияющие на морозостойкость, и постоянно контролировать их. При этом продолжительность испытания должна быть минимальной и производиться в течение не более суток, так как складские площади предприятий ограничены. Испытания должны быть включены в приемосдаточные и проводиться службой технического контроля предприятия.

Накопленный ГП "НИИСМ" многолетний опыт испытания керамических стеновых материалов на морозостойкость, как объемным, так и односторонним методами замораживания показывает, что основными критериями морозостойкости являются такие показатели, как

макроструктура глиняного черепка, которая формируется параметрами переработки сырьевых материалов и в еще большей степени параметрами формования.

и водопоглощение, которое характеризуется степенью обжига, т.е. теми процессами, которые происходят во времени при воздействии высоких температур на глинистый материал.

Структуру глиняного черепка в изломе можно определить визуально при проведении приемосдаточных испытаний при установлении марочности кирпича и камней по прочности при сжатии и изгибе. Особенно четко видна структура кирпича в изломе при испытании его на прочность при изгибе. Если структура без свилей, трещин, пустот (при условии достаточности обжига) она будет морозостойкой, по крайней мере выдержит 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Для того чтобы убедиться, что обжиг был проведен в соответствии с технологической картой производства, необходимо проверить показатель водопоглощения глиняного черепка. Если проводить определение его по существующим методикам ГОСТ 7025-91, то найти какую-либо закономерность невозможно.

В этой связи рекомендуется предприятию-производителю кирпича керамического ввести косвенный метод контроля морозостойкости по показателю водопоглощения и структуре кирпича в изломе. Для этого необходимо наработать статистические данные. По методике ГП "НИИСМ" показатель водопоглощения определяется с достаточной точностью. Время на его определение составит не более 3 часов, при условии что образцы продукции будут отбираться из печной вагонетки на выходе из печи или камеры кольцевой печи. Если образцы отобрать со склада готовой продукции, их необходимо высушивать до постоянной массы, так как относительная влажность воздуха будет влиять на массу. Отобранные таким образом 5 штук изделий необходимо взвесить, желательно с точностью до 1 г, а затем установить в вакуум-камеру установки, которая может быть изготовлена на каждом заводе и подключена к вакуум-прессу, либо к отдельному вакуум-насосу. Через час показатель водопоглощения определяется с достаточной точностью.

Далее изделие необходимо разломить пополам, оценить структуру и провести испытания половинок на морозостойкость по ГОСТ 7025-91. Если морозостойкость будет более 15 циклов, то показатель водопоглощения принимается как верхний. Так нарабатывается не менее 5 статистических данных, из которых устанавливается для каждого предприятия свой верхний показатель водопоглощения и который определяется каждый раз при проведении приемо-сдаточных испытаний. Если окажется, что при приемо-сдаточных испытаниях верхний показатель водопоглощения хотя бы на 0,1 % выше, то это является основанием необходимости испытания их на морозостойкость. Если в результате испытаний продукция окажется морозостойкой, то показатель водопоглощения необходимо скорректировать в сторону увеличения. Таким образом, можно с достаточной точностью установить на каждом предприятии свой верхний показатель водопоглощения и принимать его для контроля морозостойкости продукции при приемосдаточных испытаниях.

Внедрение на предприятиях статистического контроля морозостойкости по структуре глиняного черепка и водопоглощению позволит предотвратить поступление на строительные объекты продукции, не соответствующей требованиям стандартов.

Кроме этого, необходимо отметить, что водопоглощение глиняного черепка, определяемое по методике ГП "НИИСМ", позволяет в большей степени насытить изделия водой по сравнению с методами стандартов, что подтверждает необходимость пересмотра ГОСТ 7025-91. Это позволит повысить объективность испытания кирпича и камней керамических на морозостойкость за счет уменьшения количества пор, незаполненных водой.

Проблема

Экспресс методы определения морозостойкости в стандарт не введены и на стройки поступает продукция неизвестной марки по морозостойкости, что впоследствии зачастую приводит к разрушению фасадов, не только из-за их увлажнения. На восстановление фасадов требуются значительные средства.

Вывод

Внедрение на предприятиях статистического контроля морозостойкости по структуре глиняного черепка и водопоглощению позволит предотвратить поступление на строительные объекты продукции, не соответствующей требованиям стандартов.

8. Технология изготовления и сырье для производства эффективных пустотелых изделий

8.1 Сырье для производства эффективных пустотелых изделий

Сырьем для производства эффективных пустотелых изделий могут быть обычные легкоплавкие глины с числом пластичности не менее 10 и с малым содержанием крупнозернистых включений. Для повышения качества и расширения ассортимента эффективных изделий в сторону повышения пустотности целесообразно обогащать сырье различными топливосодержащими, флюсующими и пластифицирующими добавками.

Важнейшее значение при изготовлении эффективных пустотелых изделий имеет обработка глиняной массы, обеспечивающая необходимую тонкость измельчения компонентов шихты, равномерное увлажнение и гомогенизацию массы. В карьере глину целесообразно подвергать двойной экскавации с целью повышения ее однородности. Вылеживание глины в открытом глинозапаснике (конусе) не менее полугода необходимо для разрушения ее слоистой природной анизотропной структуры, диспергации глинистых частиц, усреднения по влажности и гранулометрическому составу, вымывания водорастворимых солей, содержащихся в сырье. Для выделения каменистых и других твердых включений, содержащихся в глине, она должна обрабатываться в камневыделительных вальцах.

Подготовка глиномассы производится последовательно на комплекте эффективного глиноперерабатывающего оборудования, в который входят: глиномешалка двухвальная с пароувлажнением, бегуны мокрого помола, каскад вальцов грубого и тонкого помола с зазором между валками соответственно 3-4 и 1-1,5 мм, шихто-запасник, глиномешалка с фильтрующей решеткой.

Вылеживание механически обработанной массы целесообразно осуществлять в башенных силосах или шихтозапасниках ямного типа. Это способствует более высокой степени гомогенизации массы и ускоряет релаксацию упругих напряжений, возникающих при ее обработке.

8.2 Формование

Формование эффективных пустотелых изделий должно производиться на ленточном вакуум-прессе при разрежении в вакуум-камере не менее 90 кПа и формовочной влажности бруса 17-19 %. Высокая степень вакуумирования массы благодаря удалению из нее воздуха повышает пластичность и улучшает формовочные свойства массы, увеличивает прочность сформованного сырца, снижает водопоглощение и повышает марочность готовой продукции.

Различают три формы воздуха, содержащегося в глине:

адсорбированный на поверхности глиняных частиц,

механически захваченный при увлажнении

растворенный в воде.

Адсорбция воздуха зависит от его относительной влажности и прекращается при ц = 80-90 %. С повышением температуры воздуха адсорбция его понижается, что указывает на целесообразность подогрева глин для их более глубокого вакуумирования. Максимальное количество воздуха адсорбируют монтмориллонитовые глины, минимальное - каолинитовые. Адсорбированный воздух наиболее трудноудаляем, из тонкодисперсных глин его можно удалить лишь при глубоком вакууме (90-98 кПа).

Во ВНИИстроме экспериментально исследовано изменение объемного содержания воздуха с увеличением глубины вакуума для двух классов глин. Установлен различный характер удаления воздуха в процессе вакуумирования пластичных тонкодисперсных и тощих малопластичных глин.

Показано, что увеличение пластичности глины с повышением степени дезаэрации и уменьшением объемного содержания воздуха обусловлено для пластичных тонкодисперсных глин дополнительной адсорбцией воды на поверхности глинистых частиц - гидрофилизацией твердой фазы, а для тощих глин - повышением подвижности жидкой фазы в результате устранения поверхностного натяжения на границе макропузырек - вода.

Глубоко вакуумированные пластичные глины имеют пониженную склонность к тиксотропному упрочнению, что объясняется гидрофилизацией твердой фазы и уменьшением числа структурообразующих элементов в единице объема. Тиксотропное упрочнение при вакуумировании тощей глины заметно не изменяется. Скорость сушки глубоко пластичных вакуумированных глин замедляется, однако воздушная усадка их как по абсолютной величине, так и по интенсивности ее протекания уменьшается. Коэффициент влагопроводности с повышением степени вакуума снижается в 3-4 раза у пластичных глин при разрежении 90 кПа и более резко (в 7 раз) у тощей глины при том же разрежении. Однако это не ухудшает сушильных свойств изделий благодаря возрастанию их прочности и снижению воздушной усадки. Следовательно, процесс сушки изделий, сформованных из глубоко вакуумированных глин, можно ускорить и проводить при более жестком режиме без опасения вызвать их трещинообразование. Опыт работы кирпичных заводов, перешедших на выпуск пустотелых изделий, выявил возможность значительной интенсификации процесса сушки кирпича и керамических камней при использовании как тоннельных, так и камерных сушилок.

8.3 Сушилки

Весьма перспективной в этом направлении является модернизация существующих конструкций тоннельных сушилок, заключающаяся в создании двух или нескольких зон по длине тоннеля с автономно регулируемыми тепловой и аэродинамической системами. К ним относятся: двухзонная противоточная сушилка с позонной рециркуляцией теплоносителя, противоточная сушилка, оснащенная турбулизаторами газового потока, многозонная трехпутная сушилка с реверсивным движением теплоносителя, прямоточно-противоточная щелевая сушилка.

Модернизация камерных сушилок осуществляется путем создания в них системы двукратной рециркуляции теплоносителя, при которой свежий теплоноситель поступает в камеры, где протекает второй безусадочный период сушки сырца, а затем из этих камер подается в камеры первого периода сушки.

Комплексная модернизация ряда тоннельных и камерных сушилок, проведенная в последние годы, позволила уменьшить потери от брака в сушке на 15-20 %, повысить производительность сушилок на 15-30 %, улучшить условия труда и механизировать операции обслуживания сушилок.

В области модернизации действующих тоннельных печей с шириной канала 1,74; 2 и 3 м наиболее эффективной явилась работа ВНИИстрома - внедрение импульсной системы подачи газа, установка скоростных горелок, создание автономно регулируемых участков тоннельной печи, обеспечивающих проведение процесса обжига по заданным температурному и газовому режимам. Как показывает опыт ряда заводов, это позволяет повысить прочность эффективного кирпича на 1-2 марки и его морозостойкость до 35-50 циклов, увеличить производительность печей на 10-15%.

8.4 Колпаковая циркуляционная печь

Разработанные ВНИИстромом унифицированные системы сжигания газообразного и жидкого топлива применяются для тоннельных печей различной производительности с шириной обжигового канала от 1,7 до 7 м.

Из новых отечественных конструкций тоннельных печей большой интерес представляет тоннельная печь с шириной канала 3 м, монтируемая из унифицированных крупноразмерных элементов на основе жаростойкого железобетона, в этой печи обеспечивается низкий расход топлива - 123 кг усл. топлива на 1 тыс. шт. усл. кирпича

Весьма перспективной для обжига пустотелых керамических стеновых изделий является разработанная в России колпаковая циркуляционная печь, время обжига кирпича в которой составляет 10-12 ч. По существу, печь представляет собой вертикально поднимающийся колпак, под который закатывается вагонетка с кирпичом. После опускания колпака печи вагонетка становится ее подом. Печь оснащена системами программного ведения процесса обжига, автоматического и дистанционного управления.

Важным направлением снижения материальных и трудовых затрат в производстве кирпича и других керамических стеновых изделий являются повышение качества и сокращение потерь от брака при осуществлении программы комплексной механизации трудоемких процессов, начиная с укладки сформованного сырца на сушильные вагонетки и кончая разгрузкой обожженных изделий с обжиговых вагонеток.

При реконструкции действующих кирпичных заводов, оснащенных тоннельными сушилками, следует модернизировать автоматы-укладчики, дополнив их конструкцию оборудованием, предназначенным для возврата порожних сушильных вагонеток и сушильной оснастки, разгрузки вагонеток и подачи рамок к прессу. Целесообразно осуществить бесперронный способ загрузки тоннельных сушилок с использованием электропередаточных тележек многофункционального действия.

Интенсивность и качество обжига изделий в камерных и тоннельных печах в значительной мере зависят от системы пакетированной садки кирпича.

В настоящее время для всех типов камерных и тоннельных печей разработаны и внедрены в производство эффективные автоматы-садчики, обеспечивающие рациональный режим обжига благодаря увеличению скорости теплоносителя в каналах садки, расширению открытой поверхности теплообмена и уменьшению толщины нагрева изделий. Это обеспечивает повышение производительности труда и культуры производства, улучшение условий труда рабочих, резкое повышение качества продукции.

В условиях растущего дефицита топлива очень важно обеспечить рациональное энергосберегающее применение эффективных керамических стеновых изделий в строительстве. Особое внимание следует уделить строительству малоэтажных (2-3 этажа) коттеджей, дач, садовых домиков, поскольку в сравнении с домами традиционной этажности (5-9 этажей) в индивидуальных домах высотой 2-3 этажа растет удельный периметр наружных стен на единицу общей площади и, следовательно, возрастают удельные теплопотери и затраты на отопление дома.

Эффективный пустотелый 18-щелевой кирпич с пустотностью 27 % позволяет создавать слоистые ограждающие конструкции с высоким сопротивлением теплопередаче R тр=3,5 м2 К/Вт, тогда как при использовании сплошной кирпичной кладки R тр по СНиП 11-3-79** составляет в среднем 1 м 2 К/Вт.

Наружные стены с приведенным сопротивлением теплопередаче R =3,52К) /Вт могут быть получены при использовании слоистых ограждающих конструкций общей толщиной 64 см, в том числе 12 см - эффективный лицевой кирпич, 38 см - утеплитель из полужестких минераловатных плит, или толщиной 51 см, из них 29 см - утеплитель из плит пенополистирола.

8.5 Проблема или вывод

Развитие производства эффективного пустотелого кирпича и керамических камней на действующих кирпичных заводах есть важный резерв экономии сырьевых и топливных ресурсов.

Сравнительная оценка технико-экономических показателей производства эффективных пустотелых керамических стеновых изделий, выпускаемых отечественными предприятиями, показала следующие их преимущества по сравнению с производством полнотелого кирпича: снижение расхода сырья на 25-30 %, снижение расхода топлива на 10 % и более, сокращение трудовых затрат до 15 %, уменьшение себестоимости продукции на 10-20 %.

Установлено, что производство пустотелых изделий обеспечивает снижение удельного расхода топлива на 1 тыс. шт. усл. кирпича в размере 6 % на каждые 10 % увеличения пустотности.

Как правило, при изготовлении эффективных пустотелых изделий повышается производительность формующих и тепловых агрегатов, что позволяет соответственно увеличить объем выпуска изделий на действующих мощностях.

Применение эффективных керамических изделий в строительстве благодаря их пониженной теплопроводности позволяет снизить толщину наружных стен зданий на 25-30 %. Приведенные затраты на 1 м2 стены, выложенной из эффективного кирпича, снижаются по сравнению с кладкой из полнотелого кирпича на 30 %.

Как показывают результаты работ различных научно-исследовательских, проектных и опытно-конструкторских организаций, а также опыт передовых отечественных заводов, для развития производства эффективных керамических стеновых изделий необходимо обогащать применяемое глинистое сырье, оснастить действующие предприятия новым технологическим оборудованием, модернизировать тепловые агрегаты, механизировать и автоматизировать производственные процессы.

Личности

Необходимо указать, что большой вклад в развитие производства эффективных пустотелых керамических изделий, в том числе лицевых, внесли видные представители российской школы, которые в ряде важнейших направлений опередили достижения зарубежной науки и практики.

Среди них: П.П. Будников, П.А. Земятченский, А.И. Августиник, Г.Д. Ашмарин, В.Л. Балкевич, П.И. Боженов, М.А. Буз, В.П. Варламов, Б.Н. Виноградов, Н.Н. Володина, Г.Н. Дудеров, В.А. Езерский, А.3. Золотарский, П.А. Иващенко, И.С. Кашкаев, Г.И. Книгина, А.Г. Комар, М.Г. Лундина, М.А. Матвеев, Л.А. Матятин, М.М. Наумов, Н.В. Никольский, К.А. Нохратян, Р.Я. Попильский, М.И. Роговой, Е.Л. Рохваргер, Г.Ф. Силин, Б.П. Тарасович, В.Е. Токаев, И.Б. Удачкин, В.С. Фадеева, Е.С. Шейнман, А.В. Шлыков, М.О. Юшкевич.

Неоценимую помощь в становлении современной керамики оказали в свое время выдающиеся ученые России: в области химии кремния - Б.С. Швецов, минералогии и петрографии - Д.С. Белянкин, физико-химической механики и поверхностно-активных явлений в дисперсных системах - П.А. Ребиндер, теории сушки и тепло - и массообмена - А.В. Лыков, теории обжига и минеральных новообразований - В.Ф. Павлов.

Список использованной литературы

1. Современные Кирпичные стены (И. Ф, ШЛЕГЕЛЬ, генеральный директор Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (000 "ИНТА"), г. Омск)

2. Изменение № 3 к СНиП-11-3-79

3. Воробьев Х.С. Производство вяжущих материалов и изделий из ячеистых бетонов в рыночных условиях России // Строит, материалы. 1998. № 1.

4. Овчаренко Е.Г. и др. Основные направления развития производства эффективных теплоизоляционных материалов // Строит. материалы. 1996. № 6.

5. Филиппов Е.В. Выбор направления // Строит, материалы. 1997. № 11.

6. В Министерстве строительства РФ // Строит, материалы. 1996. № 1.

7. Бабков В.В. и др. Несущие наружные трехслойные стены зданий с повышенной теплозащитой // Строит, материалы. 1998. № 6.

8. Воробьев Х.С., Филиппов Е.В. Важный фактор повышения конкурентоспособности стеновых автоклавных изделий // Строит, материалы. 1997. № 2.

9. Кокове М.Н. Перспективы применения вакуумно-порошковой теплоизоляции в строительстве // Строит, материалы. 1998. № 3.

10. Закирявичус В. Теплые стены // Строит, материалы. 1996. № 10.

11. Бурмистров В.Н. Нормирование теплотехнических свойств керамических стеновых изделий // Строит, материалы. 1996. № 4.

12. Ананьев А.И. Физические основы нормирования теплотехнических свойств керамического кирпича и камня // Строит, материалы. 1997. №9.

13. Бондаренко В.М., Римшин В.И. Строительная наука - направления развития // Строит, материалы. 1998. № 4.

14. Паплавскис Я.М., Эвинг П.В., Селезский А.И., Кучихин С.Н., Дашков С.А. Предпосылки дальнейшего развития производства и применения ячеистого бетона в современных условиях // Строит. материалы. 1996. № 3. С.2.

15. Лебедев Н.Ф. и др. Эффективные теплоизоляционные волокнистые материалы // Строит, материалы. 1997. №4.

16. Уваров А.С. Негорючий, экологически чистый утеплитель // Строит, материалы. 1997. № 4.

17. Ковнат В.В. Высокоэффективные материалы для утепления реконструируемых и строящихся зданий // Строит, материалы. 1996. № 9.

18. Проспекты фирм-производителей // Строит, материалы. 1997. №№4, 11.

19. Горемыкин А.В., Пасечник И.В. Технология экологически безопасного производства теплоизоляционных материалов // Строит. материалы. 1997. № 4.

20. Михеенков М.А. Новый класс заливных эффективных утеплителей на силикатной основе // Строит, материалы. 1997. № 11.

21. Шоболов Н.М. Легкие огнестойкие кровельные панели полной заводской готовности // Строит. материалы. 1998. № 2.

22. Герасименя В.П. и др. Новое поколение карбамидных теплоизоляционных пенопластов // Строит, материалы. 1996. № 6.

23. Хозин В.Г. и др. Комплексное использование растительного сырья при производстве строительных материалов // Строит, материалы. 1997. № 9.

24. Филиппов Е.В. и др. Теплоизоляционный безавтоклавный пенобетон // Строит, материалы. 1997. № 4.

25. Успенский Д.Д. и др. Новый эффективный утеплитель из пенополимергипса // Строит, материалы. 1996. № 10.

26. Чентемиров М.Г. и др. Технология производства нового пористого керамического строительного материала // Строит, материалы. 1997. № 11.

27. Карпенко Ю.В. и др. СВЧ - установка для производства теплоизоляционных плит // Строит. материалы. 1996. № 6.

28. Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н. Линия для СВЧ - конвективной сушки теплоизоляционного материала ТИШСОМ // Строит. материалы. 1997. № 4.

29. Песцов В.И., Скляренко И.А. Пути энергосбережения в стройиндустрии и промышленности стройматериалов // Строит, материалы. 1998. №4.

30. Майзель И.Л. Эффективные утеплители из вспученного перлита // Строит, материалы. 1996. № 6.

31. Воробьев Х.С. и др. Технология и оборудование для производства изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения // Строит. материалы. 1996. № 1.

32. Силаенков E.С. О региональном нормировании теплофизических показателей строительных материалов // Строит, материалы. 1997. №9.

33. Тихонов Ю.М. Стеновые камни из аэрированного легкого бетона // Строит, материалы. 1996. № 5.


Подобные документы

  • Конструктивное решение 9-ти этажного панельного жилого дома. Основные материалы, используемые в промышленном строительстве. Панели для внешних стен. Конструктивные элементы жилых домов. Способы кладки кирпича. Номенклатура завода железобетонных изделий.

    отчет по практике [3,6 M], добавлен 22.06.2015

  • Описание технологического процесса кладки. Инструменты, приспособления и материалы, применяемые при выполнении работ. Перевязка кладки из легкобетонных камней с облицовкой кирпичом. Подсчет объема работ и расхода материалов. Организация рабочего места.

    курсовая работа [6,8 M], добавлен 08.06.2013

  • Изучение свойств каменных материалов, применения искусственного камня в конструктивных решениях стен зданий. Виды искусственных материалов и их отличия от природного каменного материала. Использование керамогранита в монтаже вентиляционных фасадов.

    курсовая работа [33,6 K], добавлен 19.12.2010

  • Рассмотрение основных факторов, влияющих на прочность и качество кладки. Характеристика системы перевязки швов. Исследование особенностей кладки стен с облицовкой при возведении зданий. Изучение техники безопасности при выполнении кирпичной кладки.

    дипломная работа [3,7 M], добавлен 24.04.2019

  • Классификация и основные свойства керамических материалов. Требования к керамическим стеновым матералам и их характеристика. Технические требования к глиняному обыкновенному и пустотелому кирпичу. Кладка наружных и внутренних стен, водопоглощение кирпича.

    реферат [1003,6 K], добавлен 26.07.2010

  • Классификация строительных материалов. Требования к составляющим бетона, факторы, влияющие на его прочность и удобоукладываемость. Ячеистые и пористые бетоны, их применение в строительстве. Лакокрасочные материалы и металлы, их применение в строительстве.

    контрольная работа [31,0 K], добавлен 05.05.2014

  • Описание свойств керамического кирпича. Характеристика сырья для производства керамического кирпича на базе месторождений пластичной глины с нанесением ангоба. Материальный баланс технологического комплекса по производству керамического кирпича.

    курсовая работа [803,9 K], добавлен 12.02.2011

  • Использование камня в качестве строительного материала. Исследование прочности и деформативности каменной кладки. Применение цементных, известковых, гипсовых и глиняных растворов. Характеристика конструкции из кирпича, пахсы и деревянного синча.

    контрольная работа [189,5 K], добавлен 28.03.2018

  • Технология 3D-печати зданий и сооружений. Применение экструдирования в строительстве: печать несъемной опалубки, армирование конструкции, укладка товарного бетона. Материал, применяемый в 3D строительстве. Преимущества и перспективы развития технологии.

    презентация [7,5 M], добавлен 06.12.2016

  • Типы размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий: номинальные модульные, конструктивные, натурные, их характеристика, условия использования в чертежах. Единая модульная система в строительстве. Простейшие конструкции деревянных ферм.

    контрольная работа [17,0 K], добавлен 23.06.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.