Разное

Свойства керамический кирпич: состав, виды, характеристики, достоинства и недостатки

Содержание

Керамический кирпич — технические характеристики, размеры, виды, сравнения + Видео

Кирпичи из обожженной глины используются в строительстве с давних времен, а здания из этого материала отличаются завидной прочностью и долговечностью. Керамический кирпич, технические характеристики которого находятся на высоком уровне, производится из некоторых видов глины. Эксплуатационные свойства его определяются качеством сырья и точным соблюдением технологии производства.

 

Состав, производство и разновидности керамического кирпича

Изготовление данного вида строительного материала представляет собой сложный процесс, состоящий из нескольких этапов. В настоящее время применяются две технологии производства керамического кирпича.

1. Пластический метод предполагает формование блока из глиняной массы с содержанием воды порядка 17-30 %. Для реализации этого процесса используется ленточный пресс, затем кирпич сушится в специально оборудованной камере или под навесом. На последнем этапе производится его обжиг в печи или в туннелях, остывшие изделия помещаются на склад.

2. Технология полусухого прессования. Исходная масса при этом имеет влажность в пределах 8 -10 %. Процесс формования блока осуществляется путем прессования под высоким давлением до 15 МПа.

Производство кирпича осуществляется в строгом соответствии с национальными стандартами ГОСТ 7484-78 и ГОСТ 530-95. В процессе подготовки массы используются глинообрабатывающие машины вальцы, бегуны и глиномялки. Формование кирпича на современных предприятиях происходит на высокопроизводительных ленточных прессах. Однородная структура блоков и отсутствие пустот достигается за счет использования вибростендов.

Сушка сырого кирпича осуществляется камерным или туннельным способом. В первом случае партия изделий загружается в специально оборудованное помещение, где температура и влажность изменяются по заданному алгоритму. Во втором варианте вагонетки с сырцом последовательно проводятся через зоны с разными параметрами микроклимата.

Обжиг кирпича происходит в специальных печах при определенных условиях. Температурный режим подбирается в зависимости от состава сырья и его максимальные значения варьируются в пределах от 950 до 1050 °С. Время обжига подбирается с таким расчетом, чтобы по завершении процесса массовая часть стекловидной фазы в структуре кирпича достигала 8 – 10 %. Такой показатель обеспечивает максимальную механическую прочность изделию.

Сырьем для производства кирпича служит глина мелкой фракции, которая добывается в карьерах открытым способом с применением одноковшовых или роторных экскаваторов. Обеспечить надлежащее качество изделий возможно только при использовании материла с однородным составом минералов. Заводы для изготовления кирпича строятся вблизи месторождений для снижения транспортных расходов и надежного снабжения предприятия минеральным сырьем.

Основные виды кирпича керамического различаются по назначению и подразделяются на рядовой (другие названия: строительный или обычный) и лицевой.

Рядовой керамический кирпич.

Облицовочный керамический кирпич.

Лицевой в зависимости от технологического исполнения может быть нескольких типов:

  • фасадный;
  • глазурованный;
  • фасонный;
  • фигурный;
  • ангобированный.

Керамический кирпич, кроме того, может быть монолитным или пустотелым, а его поверхности ложковые и тычковые делаются гладкими или рифлеными. При этом изделия одного вида часто сочетают несколько признаков, так рядовой блок изготавливается полнотелым или с полостями. Кладка печей или каминов осуществляется из специального огнестойкого (шамотного) кирпича, а для мощения дорожек применяется его специальный вид – клинкерный.

Керамический кирпич и его структура.

Плотность керамического кирпича

Физико-химические свойства и технические параметры изделия во многом зависят от внутренней структуры. Одним из показателей, наглядно характеризующих названные качества керамического кирпича, является плотность. Она напрямую зависит от фракционного состава сырья, разновидности и пористости строительного кирпича.

Данные о плотности и некоторых других показателях кирпича керамического приведены в таблице:








Разновидность кирпича Плотность средняя Пористость Марка прочности Морозо-
стойкость
кг/м3 %
Рядовой полнотелый 1600 — 1900 8  75 -300 15 — 50 
Рядовой пустотелый 1000 — 1450 6 — 8  75 — 300 15 — 50 
Лицевой 1300 — 1450 6 — 14  75 — 250  25 — 75
Лицевой ангобированный 1300 — 1450 6 — 14  75 — 250  25 — 75
Клинкерный 1900 — 2100 5  400 — 1000  50 -100
Шамотный 1700 — 1900   8  75 — 250  15 — 50

Плотность керамического кирпича определяет его класс, который обозначается числовым кодом в пределах от 0,8 до 2,4. Приведенный показатель обозначает вес одного кубического метра строительного материала, выраженный в тоннах. Всего существует шесть классов изделий, введение данного показателя существенно упрощает учет и делопроизводство в строительной отрасли.

Знание такого показателя, как плотность необходимо для проведения расчетно-проектных работ и определения предельных нагрузок на фундаменты и несущие элементы здания. Однородная структура кирпича обеспечивает ему, с одной стороны, высокую механическую прочность, с другой — низкие теплоизоляционные свойства. В случае применения для возведения здания монолитного кирпича следует принимать дополнительные меры по утеплению стен.

Пустотелость

В целях снижения массы изделия и его теплопроводности в нем оставляются полости разной формы. Пустотелым может быть как рядовой, так и облицовочный керамический кирпич. Форма и глубина отверстий задается технологией и может быть самой разной: круглой, щелевидной или прямоугольной. Пустоты в теле изделия располагаются вертикально или горизонтально, в некоторых разновидностях они делаются сквозными в других закрытыми с одной из сторон.

Направление отверстий по отношению к плоскости нагрузки оказывает заметное влияние на показатель механической прочности. Так, кирпич с горизонтальными пустотами нельзя использовать при кладке несущих стен, возможно его разрушение под действием массы строительной конструкции. При изготовлении пустотелых блоков экономиться до 13 % сырья, что снижает их стоимость и делает более доступными.

Улучшения теплотехнических характеристик кирпича возможно путем повышения его пористости. Для этого в сырую смесь добавляют определенное количество шихты: мелко нарезанной соломы, торфа или опилок. Включения в процессе обжига выгорают и в теле образуются поры, заполненные сухим воздухом. Это обстоятельство оказывает значительное влияние на теплопроводность строительного материала.

Полнотелый керамический кирпич.

 Пустотелый керамический кирпич с пустотами прямоугольной формы.

 Пустотелый керамический кирпич с пустотами прямоугольной формы.

Пустотелый керамический кирпич с круглыми полостями по центру.

Теплопроводность керамического кирпича

Физические свойства керамического кирпича в значительной мере зависят от его внутренней структуры. Теплоизоляционные возможности изделия характеризуются коэффициентом теплопроводности. Его значение показывает, какое количество тепла необходимо для изменения температуры воздуха на 1°C при толщине стены в 1 м. Коэффициент теплопроводности используется в процессе проектирования здания при проведении расчетов толщины наружных стен.

Наблюдается прямая зависимость между плотностью керамического кирпича и его теплоизолирующими свойствами.

В соответствии с данным показателем изделия могут быть отнесены к одной из пяти групп по теплопроводности:

Полнотелый керамический кирпич теплоизоляционные характеристики, которого сравнительно невысокие используется обычно для возведения несущих конструкций. Для стен сложенных из такого материала необходимо дополнительное утепление. Применение пустотелых или щелевых изделий позволяет в значительной мере уменьшить толщину ограждающих конструкции в малоэтажных строениях. Наличие сухого воздуха в пустотах существенно снижает потери тепловой энергии сквозь стены.

Влагопоглощение

Наличие пор в керамическом кирпиче может способствовать проникновению воды и паров в его структуру. Коэффициент влагопоглощения зависит от многих факторов и первую очередь от плотности и некоторых других характеристик материала. Для полнотелых изделий величина его колеблется в пределах от 6 до 14 %, что является довольно низким показателем. Это положительно сказывается на прочностных и теплоизолирующих характеристиках кирпича.

Сохранность кирпичных зданий и сооружений напрямую зависит от устойчивости отопления. Снижение температуры внутри помещения до уровня уличной способствует проникновению влаги в поры и накоплению в них воды. Кристаллизация ее при замерзании вызывает образование напряжений и микротрещин, которые постепенно разрушают материал строительных конструкций. Напрямую со способностью к влагопоглощению связан такой показатель, как паропроницаемость.

Паропроницаемость

В любом обитаемом помещении влажность воздуха повышается вследствие жизнедеятельности человека. В регулировании этого параметра участвуют кирпичные стены, которые способны активно поглощать и отдавать пары в окружающую среду. Данный показатель для керамического кирпича находится на уровне 0,14 — 0,17 Мг/(м*ч*Па) и этого достаточно для создания комфортного микроклимата в квартире, доме или офисе.

Паропроницаемость материала определяется специальным коэффициентом. Данный показатель характеризует плотность проникающего потока через поверхность площадью в 1 кв. м в течение одного часа.

Для сравнения в таблице приведены коэффициенты паропроницаемости для разных материалов:

Морозостойкость

Керамический кирпич широко используется при возведении зданий в разных климатических зонах нашей страны. Способность материала противостоять низким температурам называется морозостойкостью. В соответствии с национальным стандартом количественное выражение данного показателя определяется циклами. По сути, это количество лет, которые способна выстоять правильно возведенная стена.

Морозостойкость керамического кирпича указывается в виде буквенно-числового кода от 50 F до 100 F. Это означает, что при правильном выполнении кладки и постоянном отоплении в зимний период срок эксплуатации здания составит от 50 до 100 лет. Керамический кирпич отличается высокой стойкостью к внешним воздействиям и экстремальным колебаниям температур.

Огнестойкость

Пожарная безопасность зданий определяется способностью строительных материалов противостоять воздействию высоких температур и открытого пламени. Керамический кирпич относится к негорючим строительным материалам, а его огнестойкость зависит от вида. Данный показатель определяется временем, которое способна выдержать стенка минимальной толщины до начала ее разрушения.

Керамический кирпич имеет максимальную огнестойкость среди других строительных материалов свыше 5 часов. Для сравнения железобетон способен противостоять огню не более 2 часов, а металлоконструкции менее 30 минут. Важным параметром стойкости материала к огню является максимальная температура, которую он может выдержать. Для рядового кирпича она составляет 1400 °C, а для шамотного или клинкерного превышает 1600 °C.

Звукоизоляция

Данный строительный материал отличается способностью гасить акустические колебания в широком диапазоне частот. Звукоизолирующие свойства керамического кирпича соответствуют требованиям СНиП 23-03-2003, а также ГОСТ 12.1.023-80 , ГОСТ 27296-87, ГОСТ 30691-2001, ГОСТ 31295.2-2005 и ГОСТ Р 53187-2008. Керамические кирпичи превосходно гасят акустические колебания.

Керамический кирпич рекомендуется специалистами для возведения жилых, общественных и промышленных зданий. Изделия могут быть использованы для строительства следующих помещений:

  • звукоизолирующих перегородок;
  • специальных кабин для наблюдения и дистанционного управления технологическими процессами;
  • акустических экранов (экранов).

Показатель звукоизоляции керамического кирпича учитывается при проведении акустических расчетов зданий и отдельных помещений. При этом принимается во внимании уровень звуковой мощности и расположение источников излучения. Стенка из пустотелого керамического кирпича имеет лучшие характеристики по данному параметру, нежели аналогичное сооружение из блоков с монолитной структурой.

Однако устройство толстых кирпичных стен с целью увеличения звукоизоляции не очень эффективно. Все потому, что при увеличении толщины стены в два раза уровень звукоизоляции увеличивается всего на несколько децибел.

Экологичность керамики

В настоящее время большое внимание уделяют влиянию материалов на здоровье человека и окружающую среду. Керамический кирпич является изделием, которое изготовленного из природного сырья: глины путем высокотемпературного обжига. Данный материал не выделяет вредных и отравляющих веществ в процессе эксплуатации жилых и производственных зданий и строений.

Кирпич керамический рекомендован для возведения практических всех видов сооружений:

  • детские дошкольные, учебные и лечебные заведения;
  • малоэтажные и многоквартирные дома для круглогодичного проживания;
  • учреждения общественного питания;
  • производственные помещения и многое другое.

В отношении экологичности данный материал способен конкурировать с натуральной древесиной и природным камнем. В помещениях, построенных из керамического кирпича, образуется здоровая среда, безопасная для обитания, здоровья и детей, и взрослых.

Размеры и точность геометрии

Производители строительных материалов предлагают обширную номенклатуру блоков разных видов. Всего промышленность выпускает почти пять типоразмеров керамического кирпича следующих форматов:

  • нормальный или одинарный;
  • «Евро»;
  • утолщенный;
  • модульный одинарный;
  • утолщенный с горизонтальными отверстиями.

Размеры кирпича керамического определяются требованиями национального ГОСТ 530-2007, который соответствует европейскому стандарту ЕН 771-1:2003. Данные для удобства использования сведены в таблицу:






Наименования изделия Обозначение Длина, мм Ширина, мм Толщина, мм
Рядовой или одинарный КО 250 120 65
Евро КЕ 250 85 65
Утолщенный КУ 250 120 88
Одинарный модульный КМ 288 138 65
Утолщенный с горизонтальными пустотами КУГ 250 120 88

Стандарт жестко устанавливает предельные отклонения от номинальных размеров изделия. По длине керамический кирпич не должен отличаться от эталонного значения более чем на 4 мм, по ширине — 3 мм и по толщине – 2 мм. Допустимая погрешность изготовления по углу между перпендикулярными гранями составляет не более 3 мм. Такие требования к точности изделий дают возможность производить кладку крупных строительных конструкций с незначительными отклонениями.

Стандарт допускает изготовление керамического кирпича с иными номинальными размерами, которые не указаны в таблице. Такие изделия выпускаются по специальному заказу и при согласовании параметров между клиентом и производителем. При этом требования к точности линейных размеров и геометрии блока сохраняются в полном объеме.

Специальные виды керамического кирпича

Описываемый строительный материал широко используется для возведения конструкций самого разнообразного назначения. Специальные виды керамического кирпича применяются для кладки камер сгорания и топок печей и каминов. Другой тип изделий незаменим в мощении пешеходных дорожек во дворах индивидуальных домов и садово-парковых зонах. Указанные изделия отвечают определенным требованиям.

Огнеупорный кирпич

Огнеупорный или шамотный кирпич отличается высокой стойкостью к высокотемпературным воздействиям в пределах от 1400 до 1800 °С и открытому огню. В состав формовочной массы его вводится до 70 % тугоплавкой глины, которая препятствует разрушения изделия при остывании.

Существуют разные сорта огнеупорного керамического кирпича, которые определяются рабочей температурой и устойчивостью к разнообразным факторам внешней среды:

  • Кварцевый. Предназначен для кладки сводов печей, выполняющих функции отражателя.
  • Шамотный. Используется для кладки бытовых печей и каминов, наиболее распространенный вид огнеупорного кирпича.
  • Основной. Изготавливается из магнезиально-известковых масс и применяется в металлургии для сооружения плавильных печей.
  • Углеродистый. Используется в некоторых отраслях промышленности для строительства домен, в его состав входит прессованный графит.

Печной керамический кирпич.

Клинкерный кирпич

Клинкерный кирпич предназначается для облицовки фасадов и цокольных частей зданий, мощения полов во внутренних помещениях производственного назначения и дорожек на улице. Изделие отличается высокой механической прочностью, износо- и морозостойкостью, способно выдержать до 50 циклов охлаждения до экстремальных температур с последующим нагревом. Марка прочности изделия не менее М400 обеспечивается высокой плотностью и особыми требованиями к составу сырья.

Транспортировка и хранение керамического кирпича

Керамический кирпич допускается перевозить всеми видами наземного, водного и воздушного транспорта с соблюдением соответствующих правил. Для удобства транспортировки и обеспечения сохранности изделие пакетируется на стандартных поддонах установленного размера. Не допускается перевозка данного строительного материала навалом с последующим сбросом на грунт, такие действия приводят к повреждениям до 20 % изделий.

Длительное хранение кирпича керамического производится под навесом на площадках с твердым покрытием. Изделия могут располагаться на поддонах в один или несколько ярусов или в штабелях непосредственно на покрытии. Погрузочно-разгрузочные операции выполняются механизированным способом или вручную с соблюдением правил и мер безопасности.

Видео. Достоинства и недостатки керамического кирпича

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Основные характеристики керамического кирпича | ОАО «Голицынский керамический завод»

Керамический кирпич — распространенный строительный материал. Он широко применяется при возведении зданий, стен, перегородок и т. д. Объекты, построенные с его использованием, отличаются повышенными прочностными характеристиками, высокой надежностью и длительным эксплуатационным ресурсом.

Материал производится из керамической глины путем обжига увлажненной сырьевой массы. Полученная продукция может различаться по форме, цвету, стоимости и техническим свойствам. Последние зависят от назначения и типа кирпича (лицевой, клинкерный, облицовочный, декоративный, строительный, пустотелый или полнотелый).

Описание свойств

К основным характеристикам кирпича относят:

  • Плотность.Эта величина отображает массу материала на 1 м3. Чем она выше, тем ниже пористость. Средняя плотность полнотелой продукции составляет 1600–1900 кг/м3, пустотелой — от 1000 кг/м3.
  • Пористость.Показывает процентное содержание пор в структуре материала. Чем больше пористость, тем выше морозостойкость и теплоизоляция, однако ниже плотность. Для образования пор в глину добавляются различные компоненты, которые при обжиге выгорают, образуя небольшие пустоты (торф, уголь, опилки, измельченную солому).
  • Морозостойкость.Характеризует способность материала выдерживать некоторое количество циклов замораживания/оттаивания без разрушения структуры. Существуют различные марки морозостойкости (F15, F25, F100, F150). Чем выше — тем лучше.
  • Прочность.Речь идет о способности изделия противостоять механическим воздействиям. Показатели прочности определяются при проведении испытаний на сжатие, изгиб и напряжение. Чем больше этажность возводимого объекта и предполагаемые нагрузки, тем выше должна быть прочность. Керамические изделия премиум-класса имеют марки М175, М200 и выше.
  • Водопоглощение— это способность поглощать, а также удерживать влагу. Если этот показатель слишком велик, технические характеристики кирпича снижаются (возникает перенасыщенность материала водой).
  • Теплопроводность.Показывает способность передавать тепло при наличии разницы температур снаружи и внутри помещения. Напрямую зависит от пористости и пустотелости.

Ещё по теме:

Покупайте качественный керамический кирпич в ОАО «Голицынский Керамический Завод»!

Рекомендуем посмотреть:

Керамический кирпич: свойства, характеристики, применение

Керамический кирпич остается одним из самых востребованных кладочных материалов на протяжении долгого времени. Основным сырьем для его изготовления служит глина, а всевозможные добавки придают этому строительному материалу различные свойства. Благодаря хорошим показателям прочности, водостойкости, морозостойкости и теплопроводности он успешно удерживает лидирующие позиции среди большого количества современных кладочных материалов.

Схема блока керамического кирпича.

Он с успехом используется в строительстве зданий различной этажности как для несущих стен, так и для перегородок. Несомненным преимуществом этого строительного материала считается экологичность – благодаря использованию натурального сырья в кирпичных зданиях и сооружениях не выделяются вещества, вредные для организма человека.

Технические характеристики

К основным техническим характеристикам относятся плотность, пористость, морозостойкость, прочность, водопоглощение и теплопроводность.

Схема кладки керамического кирпича: А – Ложковой ряд, Б – тычковый ряд, 1-3 – последовательность действий.

  1. Плотность кирпича характеризуется массой материала в 1 м³. Она обратно пропорциональна пористости и является основной характеристикой теплопроводности этого строительного материала. В зависимости от вида кирпича она может изменяться от 2100 кг/м³ для клинкерного кирпича до 1000 кг/м³ для пустотелого.
  2. Пористость – это показатель заполнения тела кирпича порами в процентах. От этой структурной характеристики зависят показатели прочности, морозостойкости, теплопроводности и другие. Для образования пор в глину добавляют различные добавки – опилки, торф, уголь, измельченную солому, – которые при проведении обжига выгорают и образуют небольшие пустоты. Минимальной пористостью (5%) обладает клинкерный кирпич, а максимальной (14%) – облицовочный кирпич.
  3. Морозостойкостью считается способность керамического кирпича выдерживать без разрушения замораживание и последующее оттаивание в воде, называющееся циклом. От количества циклов, переносимых без внешних повреждений, изменений массы и прочности зависит марка стройматериала. Существуют следующие марки, характеризующие свойства морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75, F100. Показатели морозостойкости для клинкерного материала составляют 50-100, для облицовочного кирпича – 25-75, для шамотного, полнотелого и пустотелого кладочного кирпича – 15-50.
  4. Прочность керамического кирпича определяется его способностью противостоять различного рода разрушениям, возникающим из-за внешнего воздействия, вызывающего внутреннее напряжение в нем. Она характеризуется пределом прочности при испытаниях на сжатие, изгиб и растяжение. Основные марки прочности М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300. Чем больше этажность возводимых зданий, тем выше марка прочности используемого строительного материала.
  5. Водопоглощение – это способность поглощать и удерживать влагу. Большая насыщенность водой значительно снижает основные технические характеристики и свойства керамического кирпича. Согласно ГОСТу, для полнотелого материала она не должна быть выше 8%, а для пустотелого – 6%.
  6. Теплопроводность характеризует способность передавать тепло при возникновении разницы температур внутри и снаружи помещения. Она зависит от пористости и пустотелости кирпича.

Внешний вид

Схема проверки правильности выложенной кладки.

Керамический кирпич является искусственным камнем, имеющим правильную форму. Его ребра должны быть строго прямолинейными, а грани – иметь плоскую поверхность. Рабочая грань, которая располагается параллельно к основанию кладки, называется постелью, ее размер составляет 250 на 120 мм. Средняя по размерам грань, перпендикулярная к постели, называется ложком и имеет размеры 250 на 65 мм для одинарного кирпича. Самая маленькая грань называется тычком. Ее размеры составляют для одинарного керамического кирпича 120 на 65 мм.

Согласно действующему ГОСТу, кирпичные заводы производят керамический строительный камень следующего основного формата:

  • одинарный;
  • полуторный;
  • двойной.

Одинарный кирпич, называемый еще нормальным форматом (НФ), характеризуется размерами 250-120-65 мм. Параметры полуторного кирпича или 1,4 НФ, составляют 250-120-88 мм, а двойного или 2,1 НФ – 250-120-140 мм.

Значительно реже выпускают так называемый еврокирпич и одинарный модульный. Размеры еврокирпича составляют 0,7 НФ или 250-85-65 мм, а модульного одинарного – 1,3 НФ или 288-138-65мм. ГОСТом предусмотрен выпуск неполномерного кирпича, длина которого составляет 180, 120 или 60 мм. Для любого вида изделий отклонения в размерах не должны превышать 5 мм по длине, 4 мм по ширине и 3 мм по толщине. Поверхности должна быть без видимых каменистых или известковых образований, добавок.

Рядовой кирпич

Обычный строительный кирпич называют рядовым. Он бывает двух основных видов:

  • полнотелый;
  • пустотелый.

Схема кладки стены из керамического кирпича.

Количество пустот в полнотелых изделиях не должно превышать 13%. Его применяют для тех конструкций, которые помимо своего веса испытывают дополнительную нагрузку, т.е. несущих элементов – колонн, внешних стен, внутренних стен, столбов. Полнотелый кирпич должен обязательно обладать высокой прочностью, особое внимание уделяется сжатию и изгибу. В конструкциях с сильной нагрузкой используют марки М250 и М300. Показатель морозостойкости должен составлять не менее F50-F75, пористости – более 8%. Для полнотелого керамического камня характерно плохое сопротивление теплопередаче. Поэтому для улучшения теплоизоляции наружных стен необходимо выполнять дополнительную теплоизоляцию.

Пустотелый керамический кирпич пригоден для возведения любых стен в малоэтажных зданиях, не несущих слишком большую нагрузку, для заполнения каркаса и перегородок многоэтажных высотных строений. Пустоты могут быть расположены горизонтально и вертикально, а их форма может быть квадратной, круглой, овальной или прямоугольной. Следует учитывать, что горизонтальные пустоты снижают прочность стройматериала, его марки М25-М100.

Благодаря большому количеству пустот (13% и больше) пустотелый керамический камень выгоден экономически. На его производство расходуется значительно меньше сырья, что сказывается на реализационной цене. Кроме того, он имеет высокие теплоизолирующие свойства, что немаловажно для жилых помещений.

Облицовочный керамический кирпич

Схема облицовки стены керамическим кирпичом.

Облицовочный кирпич еще называют лицевым или фасадным. Основное назначение – внешняя облицовка строений. Для него очень важен внешний вид – одинаковый равномерный цвет, отсутствие расслоения или трещин на поверхности, гладкие грани и точная форма. В большинстве случаев облицовочный керамический кирпич является пустотелым, поэтому для него характерны высокие теплотехнические характеристики и морозостойкость.

Существует несколько разновидностей облицовочного керамического кирпича:

  • обычный;
  • фактурный;
  • фигурный;
  • ангобированный;
  • глазурованный.

Обычный облицовочный материал имеет гладкую лицевую поверхность, которая может иметь разнообразную окраску, полученную за счет состава сырья, времени и температуры обжига. Несмотря на довольно высокую цену, он довольно популярен, так как такая облицовка здания долговечна и не требует частого ремонта.

Для фактурной облицовки используют кирпич, ложок и тычок которого имеют рельефный рисунок. Чаще всего это имитация дерева, натурального камня, геометрические узоры, эффект состаривания и другое. Фигурный кирпич используют для отделки всевозможных скошенных и закругленных элементов – арок, колонн, декоративных элементов.

Стоимость этого материала довольно высокая, поэтому его применяют только там, где условия эксплуатации очень интенсивные. В качестве недостатков нужно отметить высокую теплопроводность клинкерного керамического кирпича, вызванную большой плотностью материала.

В местах контакта с открытым огнем, например, в печках и каминах, используют специальный огнеупорный керамический кирпич, изготовленный из шамотной глины. Он способен выдержать большие температуры – до 1600 градусов. Его форма довольно разнообразна – классическая прямоугольная, клиновидная, трапецеидальная и арочная.

Основные свойства керамического кирпича

Свойства керамического кирпича

Изготавливаемый на основе глины керамический кирпич представляет собой очень прочный и долговечный строительный материал, который находит свое применение в строительстве частных домов и многоквартирных зданий. В зависимости от особенностей состава и конкретных производственных условий получают кирпич с различными характеристиками. В частности, главными техническими факторами для керамического кирпича являются:

  • Плотность. Для пустотелых кирпичей данный показатель составляет 1000 кг/м3, а для клинкерных – 2100 кг/м3. Чем плотнее материал, тем более массивной и прочной получится готовая постройка.
  • Пористость. Данный показатель, измеряемый в процентах, напрямую определяет теплопроводность, морозостойкость и шумоизоляционные качества материала. Объем пор (пустот) в клинкерном кирпиче составляет 5%, а в облицовочном – 14%.
  • Морозостойкость. Различные виды кирпича способны перенести различное количество циклов замерзания-оттаивания. Например, клинкерный кирпич рассчитан на 50-100 циклов, а пустотелый кладочный – на 15-50. Данный показатель позволят примерно оценить срок эксплуатации материала до появления каких-либо изменений во внешнем виде или в параметрах прочности и плотности.
  • Прочность. Существующие марки прочности (М25, М50 и т.д.) позволяют определить уровень противостояния материала при испытаниях на изгиб, сжатие и растяжение. Кирпичи самых высоких марок используют в строительстве многоэтажных домов, стены которых, подвергаются существенной нагрузке.
  • Водопоглощение. Согласно существующим стандартам данный параметр не должен превышать 8% для полнотелого кирпича и 6% — для пустотелого. Высокая насыщенность водой негативно влияет на технические параметры материала, особенно при отрицательных температурных значениях.

Выбирая кирпич для строительства дома, оценивают данные показатели и подбирают материал с лучшим соотношением хороших эксплуатационных характеристик и стоимости.

Характеристики, свойства, применение керамического кирпича |


7 января 2016      Бетон, кирпич, фасадные материалы

Кирпич считается наиболее древним материалом для выполнения строительных работ. По срокам его применения может сравниться, пожалуй, только традиционное дерево. Керамический кирпич до сих пор остается одним из самых используемых материалов при проведении кладочных работ. Главной сырьевой базой для его производства является глина. Различные добавочные компоненты придают этому виду материала разнообразные особенности.

Керамический кирпич может иметь гладкую или рифленую поверхность. Он используется для возведения наружных и внутренних стен.

На основании высоких показателей по твердости, устойчивости к воздействию влаги, выдерживанию пониженных температурных режимов и способности сохранять тепловую энергию, керамический кирпичный материал продолжает являться лидером среди огромного числа сегодняшних материалов, применяемых для организации кладочных работ. Его успешно используют при строительстве многоэтажных объектов, возводя из кирпича и несущие стены, и перегородки. Безоговорочным достоинством этого строительного сырья является экологическая чистота – применяются в производственном процессе компоненты натурального происхождения, не способные выделять вредные вещества.

Классификация кирпича

Виды и типы керамического кирпича

Кирпич принято считать искусственно созданным камнем, обладающим нужными геометрическими формами.

Сегодня весь кирпич можно распределить на три основных типа

  1. керамический;
  2. силикатный;
  3. гипперпрессованный.

Все они по техническим показателям разделяются на две группы – кирпич рядовой и для облицовочных видов работ. По структурным отличиям материал разделяют на полнотелый (цельный) или пустотелый (полый).

Размеры керамического кирпича

По размерам кирпич распределяется на три группы – одинарный (25 х 12 х 6,5), полуторный (25 х 12 х 8,8), камень (двойной – 25 х 12 х 13,8).

Методы производства керамического кирпича

Изготовители применяют два метода:

  1. прессование полусухого сырья;
  2. и наиболее известный, основанный на формовке пластической.

В первом производственном процессе исходное сырье формируется из глиняной массы, влажность которой колеблется от четырех до шестнадцати процентов. В основе метода заложено сильнейшее прессование с последующей термической обработкой. Главное преимущество этого способа – быстрота процесса и упрощенность механизмов, используемых в производстве.

По второму варианту масса глины более влажная, от двадцати трех до тридцати пяти процентов. Ее формовка выполняется при помощи ленточного пресса, после этого наступает процесс сушки и обжигания. Преимущество данного метода заключается в том, что появляется возможность изготавливать кирпичи разных размеров, форм и наличия в них пустотных участков. В отдельных случаях таким производственным процессом повышается прочность и устойчивость к промерзаниям.

Основные качественные характеристики кирпича

Характеристики керамического кирпича

Обычный кирпич предназначен для монтажа стен снаружи и внутри объектов. Кирпич облицовочный применяется для кладочных работ по строительству стен внешнего предназначения. Тем не менее, кирпич для облицовочных работ вполне может отличаться рельефами своей поверхности – быть фасонным, угловым или полукруглым. Структура такого кирпича создается двух видов – полнотелая и пустотелая.

Значение плотности материала определяется его массой в объеме одного кубического метра. Оно обратно пропорционально пористости кирпича и считается основным признаком проводимости тепла таким материалом. Это значение зависит от вида кирпичного материала. Пористость считается показателем заполненности кирпичного тела порами в процентном соотношении. От такого характеризующего структуру отличия напрямую зависят значения прочности, морозоустойчивости, способности сохранять тепло. С целью создания хорошей пористости в исходное сырье добавляются опилки, торфяная крошка, измельченная солома, уголь. В процессе обжиговой обработки происходит полное выгорание этих компонентов, за счет которого и создаются пустотные участки. Отметим, что максимальный показатель прочности присущ кирпичу облицовочной группы, а минимальный – клинкерному материалу.

Видео: Керамический кирпич его плюсы и минусы

Показатель прочности выражается способностью кирпича выдерживать напряжение внутреннего характера и деформационные воздействия, не подвергаясь разрушениям. Значением прочности считается кодовое обозначение буквой «М» и цифрами, выражающее показатель нагрузки, которую способен выдержать кирпичный материал из керамики на каждый сантиметр площади поперечного сечения.

Морозостойкие качества проявляются в способности керамического кирпича переносить сменяющие друг друга явления заморозки и оттаивания при полной насыщенности влагой. Проводя обычные испытания, материал погружается на восемь часов в воду, затем на такой же промежуток времени — в камеру быстрой заморозки. Эти отрезки времени представляют собой один полный цикл. Такие испытания проводятся до того момента, пока подвергающийся проверке материал не начнет изменять свои показатели по массе, прочности и т. п. В этот момент испытательный процесс прерывается и выносится заключение об устойчивости к морозам. Значение данной характеристики маркируется буквой «F» и цифрами, соответствующими количеству проверочных циклов.

Поглощаемость влаги представляется свойством кирпича напитывать в себя воду, количество которой составляет определенный процент от массы сухого материала. Для его определения взвешивается кирпичная заготовка в сухом виде, после этого погружается в емкость с водой и выдерживается в ней тридцать восемь часов. По истечении этого времени проводится повторное взвешивание, определяется долевое соотношение к сухой массе. Полученное значение и будет считаться показателем поглощения влаги.

Способность проводить тепло сквозь материал, составляющий площадь, равную одному квадратному метру, за определенный временной интервал при определенном показателе температурного режима, называется тепловой проводимостью.

Этот кирпичный материал выгодно отличается от остальных видов, используемых для возведения стен. Он изготавливается из экологически неопасного сырья – глины. Одновременно с этим следует отметить, что цветовой оттенок кирпичин создается не за счет добавления специальных красящих компонентов, а от самого исходного материала.

Значительная степень прочности, которой обладает керамический кирпич, позволяет применять его в качестве основного материала, сочетая с кирпичом обычным.

Видео: СТРОИТЕЛЬНЫЙ КИРПИЧ И ЕГО ВИДЫ, СВОЙСТВА, МАРКИ, ПРИМЕНЕНИЕ

Низкий показатель проведения тепла, особенно проявляющийся в период холодов, сохраняет значительное количество тепловой энергии. Зато в летний сезон внутри объектов из такого материала сохраняется приятная организму прохлада.

Относительно малый удельный вес каждой кирпича придает определенные удобства в строительных работах.

Подвергаясь проверке на устойчивость к перепадам температур, керамический кирпич способен выдержать не менее пятидесяти циклов тестирования. Керамический кирпич облицовочной группы не вызывает каких-то еще финансовых затрат на придание фасаду опрятного внешнего вида.

Применение обычного керамического кирпича

Полнотелый материал широко используется в создании такого рода конструкций, которые кроме своего основного веса будут находиться под воздействием дополнительных нагрузочных усилий. Этими сооружениями являются колонны несущего типа, внешние и внутренние простенки, столбы. Такой материал в обязательном порядке обязательно отличается высокими показателями прочности, особенно при воздействиях на сжатие и изгиб. Но при этом следует принять во внимание, что такой материал меньше всего сохраняет тепло, поэтому при возведении стен следует предусмотреть вариант с дополнительным их утеплением.

Зато кирпич с пустотными местами подходит для строительства любых стенок в зданиях с малым количеством этажей, не подвергающихся существенным нагрузочным воздействиям. Им разрешается заполнять каркасные и перегородочные места. Объектов, имеющих большую этажность. Причем пустоты могут располагаться и горизонтально, и вертикально, отличаться различными формами. При этом необходимо принимать во внимание, что горизонтально размещенные пустоты несколько занижают показатели прочности кирпичного материала.

С точки зрения выгодности производства, пустотелый кирпич требует меньшего количества затрат. В его производстве основное сырье расходуется в меньших количествах, что уже само по себе создает экономию. А вот способность сохранять тепловую энергию у такого материала гораздо выше, и все это благодаря именно пустотным местам.

Керамический материал для облицовки фасадов

Дополнительно его называют фасадным или лицевым, подразумевая его назначение – облицовку внешних участков стен. Наиболее важным показателем для этой группы считается внешний вид, который складывается из равномерных оттенков цвета, отсутствия расслоений или трещин на поверхностях, гладкости граней и точности форм. Практически всегда такой материал производится пустотелым, поэтому он выгодно отличается способностью хранить тепло внутри помещения и противостоит температурным воздействиям.

Керамические материалы относятся к наиболее известным видам в строительстве. Универсальность и отменные эксплуатационные характеристики позволяют широко использовать такой кирпич в строительстве загородных домов.

Основные характеристики керамического кирпича

С незапамятных времен человек использовал для строительства домов кирпичи из обожженной глины. И по сей день сохранились кирпичные сооружения древнего Египта, Вавилона, Рима, Китая, средневековые замки и готические соборы. В результате здания, построенные из кирпича, получались очень прочными и долговечными.

Что вы узнаете

Выбор в пользу кирпича в качестве строительного материала гарантирует обитателям дома уют и комфорт, а надежные стены из этого материала дарят им ощущение защищенности. Кирпич не боится капризов природы, создавая надежную преграду жаре и холоду.

Стоит отметить, что для производства керамического кирпича подходящей является далеко не любая глина, а лишь определенные ее виды. Именно поэтому этот строительный материал приобретает свои замечательные технические характеристики. Помимо используемого сырья эксплуатационные характеристики кирпича в значительной мере зависят от того, насколько неукоснительно производителем соблюдалась требуемая технология изготовления этих керамических изделий. Действительно качественный и прочный кирпич получится лишь в том случае, если все требуемые условия были соблюдены в полной мере.

Состав, производство и виды керамического кирпича

Производство кирпича, несмотря на кажущуюся свою простоту, считается сложным технологическим процессом, проходящим в несколько этапов. На сегодняшний день распространенными можно считать две технологии изготовления керамического кирпича.

  1. Пластинчатый метод. Отдельные кирпичи формируются из приготовленной глиняной массы, содержание воды в которой составляет примерно 17-30%. Далее сформированные отдельные кирпичи подвергают сушке в специальной камере или в затененном месте. В завершение кирпич обжигается в печах, после чего отправляется для хранения на склад или отгружается покупателям.
  2. Технология полусухого прессования. Содержание воды в глиняной массе в этом случае не превышает 8-10 %. Кирпичный блок формируется методом прессования под высоким давлением (около 15 МПа). В отличие от первого способа сырье — глина — сперва измельчается до порошкообразного состояния, из которого затем путем прессования формируются отдельные кирпичи. Преимуществом этого способа является сокращенное время сушки или полное отсутствие этого этапа в технологическом процессе производства кирпича таким способом.

Производство керамического кирпича должно осуществляться при полном соответствии со стандартами ГОСТ 7484-78 и ГОСТ 530-95. Для замешивания глиняной массы применяются специальные механизмы: глиномялки, вальцы и бегуны. Формирование отдельных кирпичных блоков осуществляется на высокопроизводительных ленточных прессах. А применение вибростендов позволяет исключить образование нежелательных полостей и обеспечить однородную структуру готовых кирпичных блоков.

Необходимо учитывать, что произведенный в разных регионах кирпич даже одного вида будет иметь несколько различные характеристики. Это объясняется тем, что исходное сырье — глина — в разных местах имеет разный химический состав.

Для сушки сырого кирпича могут использоваться либо камерный, либо туннельный метод. При камерном способе сырые кирпичи помещаются в специальное помещение, в котором температура и влажность меняются по определенной заранее программе. При камерной сушке сырой кирпич пропускается через определенные зоны, в которых поддерживаются различные микроклиматические параметры.

Обжиг керамического кирпича осуществляется в специальных печах при неукоснительном соблюдении определенных условий. Температура обжига выбирается в зависимости от используемого глиняного состава. Обычно она находится в пределах 950-1050 градусов Цельсия. Продолжительность обжига кирпича выбирается таким образом, чтобы в результате стекловидная фаза во всей структуре изделия составляла не менее 8-10%. В этом случае можно будет гарантировать высокую механическую прочность керамического кирпича, которая считается его наиболее важной характеристикой. Как результат, все здания, построенные из кирпича, могут простоять не один век.

Кирпич изготавливается из мелкофракционной глины, добываемой в карьерах открытым способом посредством роторной или одноковшовой экскаваторной техники. Добиться нужного качества кирпичей можно лишь при использовании материалов с однородным минеральным составом. Заводы, изготавливающие и реализующие кирпичную продукцию, зачастую возводятся в непосредственной близости от глиняных месторождений. Это позволяет минимизировать транспортные издержки и гарантировать бесперебойную поставку на завод качественного сырья.

Керамический кирпич разделяют на виды в зависимости от назначения на рядовой, лицевой(облицовочный) и специальный (огнеупорный, шамотный). Можно также упомянуть так называемый реставрационный кирпич. Он, как понятно из его наименования, применяется при выполнении реставрационных работ на старинных объектах архитектуры. Его изготавливают на заказ, поскольку в те времена использовались иные технологии производства кирпичей, а также не было общепринятых стандартов на размеры.

В свою очередь лицевой кирпич также бывает нескольких типов:

  • фасадный;
  • фасонный;
  • фигурный;
  • ангобированный;
  • глазурованный.

Помимо этого, керамический кирпич может быть полнотелым или пустотелым, а его боковые поверхности — гладкими или рифлеными. Нередко кирпич одного вида сочетает в себе сразу несколько различных признаков. Например, рядовой кирпич бывает как полнотелым, так и иметь полости. Для кладки каминов или печей используется огнестойкий (шамотный) кирпич, а его разновидность — клинкерный кирпич — используется для мощения пешеходных дорожек и дворовых территорий.

Плотность керамического кирпича

Внутренняя структура кирпича оказывает непосредственное влияние на его технические характеристики и физико-химические свойства. Например, важным параметром является плотность таких изделий.В зависимости от плотности керамических кирпичей их принято делить на классы, обозначаемые числовым значением в диапазоне от 0,8 до 2,4. Данные показатели характеризуют вес 1 куб. метра стройматериала в тоннах. Такое деление на классы, а всего их шесть, значительно упрощает делопроизводство с строительном бизнесе.

Помимо этого, знание класса используемых кирпичных изделий имеет важное значение для проектных расчетов, определения максимальных нагрузок на фундамент и несущие конструкции возводимых строений. Высокая механическая прочность кирпичей достигается благодаря их однородной структуре. Но по этой же причине они обладают неудовлетворительными теплоизоляционными свойствами, поэтому при использовании монолитного кирпича необходимо предпринимать меры по дополнительному утеплению стен.

Пустотелый кирпич

Уменьшению массы кирпича и повышению его теплоизоляционных свойств способствует наличие в нем пустот различной формы в зависимости от предусмотренной технологии (круглые, прямоугольные и щелеобразные). При этом пустоты в изделии могут быть расположены вертикально или горизонтально, а также быть сквозными или глухими. Полости могут иметь как рядовой, так и облицовочный кирпич.

Направление полостей в теле кирпича относительно плоскости нагрузки в значительной степени влияет на механическую прочность изделия. Кирпич, в котором пустоты имеют горизонтальное направление, недопустимо использовать для кладки несущих стен, поскольку высока вероятность их разрушения под весом самих строительных конструкций. Достоинством пустотелых кирпичей является существенная экономия сырья (до 13%), что позволяет удешевить их производство. К тому же, их использование, например, для сооружения межкомнатных перегородок позволяет снизить нагрузку на межэтажные перекрытия и на весь фундамент в целом.

Повысить теплоизоляционные характеристики кирпичей можно за счет придания им пористой структуры. С этой целью в глиняную смесь добавляют шихту: опилки, торф, мелконарезанную солому. В процессе обжига эти добавки выгорают и в теле кирпича остаются заполненные воздухом поры. Их присутствие положительно сказывается на теплопроводных свойствах готового изделия. Стены, сложенные из пористого кирпича, при одинаковых требованиях к теплоизоляции заметно тоньше такой же стены из монолитного кирпича.

Теплопроводные свойства керамического кирпича

Внутренняя структура кирпичных изделий непосредственным образом влияет на их физические свойства. При этом теплосберегающие характеристики кирпича определяются коэффициентом теплопроводности. Он обозначает, сколько тепла потребуется для изменения температуры воздуха на 1 градус Цельсия при толщине кирпичных стен в 1 метр. Этот коэффициент обязательно используется при проектировании зданий для расчета толщины наружных стен с целью обеспечения желаемых показателей теплосбережения.

Плотность керамических изделий и их теплозащитные свойства имеют непосредственную зависимость между собой.

Принято делить керамические кирпичи на пять групп согласно их коэффициенту теплопроводности.

Полнотелый кирпич, обладающий высокой теплопроводностью, традиционно применяется для сооружения несущих стен зданий и прочих несущих конструкций. Стены, выложенные таким кирпичом, в обязательном порядке требуют дополнительного утепления, чтобы снизить присущие им значительные теплопотери. В то же время изделия, имеющие пустоты и щели, позволяют значительно уменьшить толщину стен малоэтажных зданий, а также межкомнатных перегородок. Присутствие воздушных пор в значительной степени уменьшает теплопотери через стены.

Поглощение влаги кирпичом

Поры, присутствующие в теле кирпича, содействуют проникновению влаги и водяных паров в керамические изделия. На коэффициент поглощения существенное влияние оказывает плотность керамического кирпича, а также многие другие факторы. У полнотелого кирпича этот показатель составляет максимум 14%, что положительным образом отражается на прочности и теплозащитных свойствах таких изделий.

Степень проникновения влаги в структуру керамического изделия также значительно зависит от стабильности отопления. В случае снижения внутренней температуры до уровня наружного воздуха происходит активное проникновение влаги в пористую структуру кирпичей. А при замерзании она кристаллизуется, в результате чего в кирпичных изделиях появляются микротрещины. Со временем это приводит к разрушению кирпичной кладки.

Паропроницаемость кирпича

В жилых помещениях всегда наблюдается повышенная влажность воздуха, что непосредственным образом связанно с жизнедеятельностью человека. Кирпичная кладка стен способна активно впитывать и отдавать водяные пары во внешнюю среду, способствуя формированию и поддержанию необходимого микроклимата во внутренних помещениях. Для керамического кирпича этот параметр примерно равен 0,14 — 0,17 Мг/(м*ч*Па), чего оказывается вполне достаточно для обеспечения комфортных условий в жилых помещениях.

Для оценки паропроницаемости любого материала используют специальный коэффициент, который характеризует плотность проникающего пара сквозь поверхность в 1 кв. метр за 1 час.

Морозостойкость

Кирпич повсеместно применяется для сооружения различных зданий в самых разнообразных климатических зонах. В том числе в тех регионах, где регулярно наблюдаются отрицательные температуры воздуха. Устойчивость любого материала к действию низких температур принято называть морозостойкостью. По существующему стандарту этот показатель выражается в циклах, то есть имеется в виду количестве лет, в течение которых кирпичная стена может простоять, сохраняя все необходимые эксплуатационные характеристики.

Морозостойкость керамических кирпичей принято указывать в следующем виде: от 50F до 100F. Соответственно, речь идет о количестве лет (50 — 100) эксплуатации здания при условии качественно выполненной кладки и стабильного отопления в зимние месяцы. Керамический кирпич заслуженно считается материалом, отличающимся высокой стойкостью к внешним воздействиям и сильным изменениям температуры окружающей среды. Кирпичные здания способны простоять много десятилетий даже в крайне суровых условиях северных широт, на которые приходится значительная часть нашей страны.

Огнестойкость

Весьма важной характеристикой любого строительного материала считается его пожаробезопасность. Под этой характеристикой понимают свойство материалов сопротивляться воздействию очень высоких температур, а также открытого огня. Керамический кирпич справедливо считается абсолютно негорючим строительным материалом, а вот его огнестойкость определяется видом изделия. То есть имеется в виду время, в течение которого материал будет способен сохранять свои характеристики и целостность при воздействии открытого пламени.

По сравнению с другими материалами, широко используемыми в строительстве зданий, керамический кирпич выгодно отличается высшей степенью огнестойкости. Он в состоянии выдержать прямое воздействие огня в течение целых пяти часов. Если привести для сравнения огнестойкость других материалов, то, например, сегодня также широко распространенные железобетонные конструкции в состоянии выдержать действие пламени всего лишь не более двух часов, а металлические конструкции — и вовсе менее получаса. Также очень важным показателем является максимальная температура, которой способен противостоять тот или иной строительный материал без ощутимых последствий для себя. Так, рядовой кирпич выдерживает до 1400 градусов Цельсия, а шамотный и клинкерный — более 1600 градусов.

Звукоизоляционные свойства

Керамический кирпич в состоянии хорошо поглощать звуковые волны в широком частотном диапазоне. Способность кирпича поглощать звуки отвечает требованиям СНиП 23-03-2003, а помимо этого ГОСТ 12.1.023-80, ГОСТ 27296-87, ГОСТ 30691-2001, ГОСТ 31295.2-2005 и ГОСТ Р 53187-2008. Поэтому стены из керамического кирпича отлично справляются с поглощением уличного шума, обеспечивая комфорт во внутренних помещениях.

Благодаря этому керамический кирпич рекомендуется использовать при возведении жилых, офисных и промышленных зданий. Также кирпичи можно использовать для сооружения звукоизолирующих перегородок, акустических экранов и шумоизолированных кабин для мониторинга и дистанционного управления различными технологическими процессами на производственных предприятиях.

Звукоизоляционные свойства керамического кирпича необходимо учитывать при выполнении акустических расчетов строений и отдельных помещений. Также при этом необходимо принимать во внимание уровень звуковой мощности и положение источников звука. Лучшими звукоизоляционными характеристиками обладают стены из пустотелого кирпича, чем сооружения, выполненные из монолитных по структуре изделий.

Тем не менее, только увеличивать толщину кирпичных для достижения необходимых показателей звукоизоляции малоэффективно, поскольку удвоение толщины стен позволит улучшить степень звукоизоляции лишь на несколько децибел. Поэтому для решения проблем со звукоизоляцией рекомендуется использовать другие, более эффективные с этой точки зрения материалы.

Экологичность керамического кирпича

В последние годы теме экологичности используемых в строительной отрасли материалов уделяется очень большое внимание, поскольку это оказывает непосредственное воздействие на здоровье и самочувствие людей, а также на окружающую среду. При производстве керамических кирпичей применяется исключительно лишь природное сырье: глина и вода. Используемые при производстве пористого кирпича материалы (опилки, солома, торф) также являются абсолютно безопасными для человека. В процессе эксплуатации жилых и производственных зданий кирпич не выделяет каких-либо опасных для человека веществ, что является еще одним положительным качеством этого строительного материала, благодаря которому остается по-прежнему востребованным сегодня.

Поэтому керамический кирпич рекомендуется использовать для постройки любых видов зданий:

  • жилых домов любой этажности;
  • помещений предприятий общественного питания;
  • детских садов, школ, больниц;
  • производственных помещений.

По показателям экологичности керамический кирпич стоит в одном ряду с такими востребованными строительными материалами как природный камень и натуральная древесина. Использование керамического кирпича и этих двух материалов позволяет создать оптимально подходящую жилую среду для безопасного обитания взрослых и детей.

Размеры и точность геометрических форм

Сегодня производителями предлагается широкий ассортимент кирпича самых различных видов и форм. По типоразмеру принято выделять 5 стандартных видов керамического кирпича:

  • одинарный или нормальный;
  • утолщенный;
  • одинарный модульный;
  • «Евро»;
  • утолщенный с горизонтальными сквозными полостями.

Размеры керамических кирпичей должны строго отвечать требованиям национального стандарта ГОСТ 530-2007, соответствующему, в свою очередь, европейскому ЕН 771-1:2003.

Согласно этим стандартам определяются максимально допустимые отклонения от номинальных размеров керамических кирпичей, которые могут себе позволить производители. Точнее говоря, длина кирпича не должна разниться с эталонным показателем более чем на 4 мм, ширина — на 3 мм, а толщина кирпичного блока — на 2 мм. В отношении угла между перпендикулярными плоскостями готового изделия допустимое отклонение не может превышать 3 мм. Столь высокие требования к точности керамических кирпичей значительно упрощают проектирование зданий, а также делают возможным строительство крупных объектов с минимальными отклонениями.

Возможно изготовление керамических кирпичей с нестандартными номинальными размерами. Как правило, это происходит при поступлении специального заказа после обсуждения всех параметров таких изделий между производителем и заказчиком. Но и в этом случае все отмеченные выше требования к точности линейных размеров и геометрической формы должны соблюдаться производителем керамических кирпичей неукоснительно.

Специальные разновидности керамического кирпича

Керамический кирпич может использоваться при строительстве сооружений и конструкций различного предназначения. Но для кладки печных топок, каминов и камер сгорания любой кирпич не подойдет, поскольку для этих целей необходимо применять специальные огнеупорные виды кирпичей. Также особый вид керамических изделий находит применение при мощении пешеходных дорожек в парках и дворовых территорий загородных домов. В каждом случае специальные виды кирпичей должны соответствовать определенным требованиям. Использование же обычного кирпича в этих целях приведет к довольно скорому разрушению таких конструкций.

Огнеупорный кирпич

Огнеупорный (он же шамотный) кирпич способен стойко переносить продолжительное воздействие высоких температур (до 800 градусов Цельсия) и открытого огня без потери своих рабочих характеристик, не разрушаясь от этого. Для этого при его производстве в состав формовочного раствора добавляется до 70% особой тугоплавкой глины, благодаря которой при эксплуатации изделие не разрушается в процессе многих циклов нагревания и остывания.

Существует несколько сортов огнеупорных керамических кирпичей, отличающихся своей рабочей температурой и стойкостью к различным внешним факторам:

  • кварцевый кирпич, используемый при кладке сводов печей, которые выполняют отражающую функцию;
  • шамотный кирпич, самый востребованный вид огнеупорного кирпича, повсеместно применяемый при кладке печей и каминов;
  • углеродистый кирпич, содержащий прессованный графит и применяемый в промышленности при сооружении домен;
  • основной, для изготовления которого используются магнезиально-известковые составы, применяется при сооружении плавильных печей.

Клинкерный кирпич

Для облицовки цокольных этажей и фасадов зданий, мощения пешеходных дорожек и полов во внутренних производственных помещениях применяется клинкерный кирпич. Этот вид керамического кирпича характеризуется высокими показателями механической прочности, морозоустойчивости и износостойкости. Такие изделия с легкостью могут выдерживать до 50 циклов охлаждения до очень низких температур и последующего нагрева. Высокая плотность и предъявляемые к этому виду керамических кирпичей повышенные требования позволяют гарантировать марку прочности не менее М400.

Транспортировка и хранение керамического кирпича

Для перевозки керамического кирпича при соблюдении необходимых правил можно задействовать любые виды транспорта: наземный, водный, воздушный. С целью удобства транспортировки и сохранения целостности керамические кирпичи перевозят на стандартных поддонах, которые имеют строго определенные размеры. Для доставки кирпичей на поддонах к месту строительства необходимо использовать бортовые грузовые машины. Как правило, в кузов устанавливается не более одного ряда поддонов по высоте, но при условии надежного крепления можно грузить два поддона по высоте. Необходимо только следить, чтобы погруженные поддоны при транспортировке не смещались, рискуя выпасть из кузова.

В ходе перевозки необходимо выбирать скорость передвижения с учетом качества дорожного покрытия. Понятное дело, на дороге, изобилующей ямами и ухабами, скорость движения автотранспорта должна быть минимальной, чтобы не допустить срыва креплений и смещения кирпичей в поддонах.

Перевозить керамические кирпичи навалом, а затем сбрасывать их на грунт не рекомендуется, поскольку в результате этого возможно повреждение до 20% от всего количества изделий. Погрузку и разгрузку кирпичей на поддонах осуществляют с помощью грузоподъемных кранов, которые прошли испытания и соответствуют массе поднимаемых грузов. При отсутствии такой возможности приходится выполнять эти работы ручным способом, на что может уходить довольно много времени. Для безопасности людей они должны быть обеспеченны перчатками или рукавицами.

При необходимости длительного хранения керамического кирпича его помещают под навес на площадку с твердым ровным покрытием, очищенную от посторонних предметов или мусора, а зимой — от снежных заносов. Чтобы при складировании исключить вероятность повреждения кирпичей, поддоны нужно устанавливать с небольшим расстоянием между ними (10-15 см). Кирпичи в поддонах могут размещаться в один ряд или даже в несколько ярусов. Также их можно хранить в штабелях, складывая непосредственно на твердое покрытие. Погрузку и разгрузку керамического кирпича можно выполнять как механизированным способом, так и вручную. В любом случае важно соблюдать все положенные правила и меры безопасности.

Керамический кирпич: виды и применение

Керамический кирпич — один из двух основных видов кирпича, наряду с силикатным. Кирпич формуют из глины с применением различных добавок с последующим обжигом. Керамический кирпич имеет несколько разновидностей: строительный (рядовой, полнотелый), пустотелый, облицовочный (лицевой). Лицевой имеет несколько подвидов: фасадный, фасонный, фигурный, глазурованный, ангобированный. Фасадный кирпич бывает пустотелым и полнотелым, фасонный — строительным и облицовочным. По фактуре поверхности ложковой и тычковой граней изделия могут быть гладкими или рифлеными.

Существует два способа производства керамического кирпича: пластический и полусухого прессования. В первом случае глиняную массу влажностью 17-30% выдавливают из ленточного пресса, затем сушат и обжигают. Во втором сырец формируют из глины влажностью 8-10% сильным прессованием; такой материал не рекомендуют для строительства помещений с высокой влажностью.

Керамический кирпич применяется в строительстве практически везде: при закладке фундамента, возведении несущих стен и межкомнатных перегородок, при кладке печей и каминов, для облицовки зданий и внутренней отделки. Для тех частей, что непосредственно контактируют с открытым огнем, необходим шамотный (огнеупорный) кирпич, а для отделки берут «каминный» – аналог облицовочного фасонного. Клинкерным кирпичом мостят дорожки.

Технические характеристики керамического кирпича отражены в ГОСТ 7484-78 «Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия» и ГОСТ 530-95 «Кирпич и камни керамические. Технические условия». Вес кирпича в готовом, высушенном, состоянии не должен превышать 4,3 кг. Должны быть указаны характеристики морозостойкости (указывается литерой F с цифровым указанием). Норма прочности на сжатие зависит от типа строения. Указывается она литерой М и цифровым показателем. Чем больше здание, тем выше должна быть цифра.

Полнотелый кирпич – материал с малым объемом пустот (меньше 13%). Применяется для кладки внутренних и внешних стен, перегородок, а также для кладки ниже уровня гидроизоляции, возведения колонн, столбов и других конструкций, несущих помимо собственного веса дополнительную нагрузку. Материал отличается высокой прочностью на изгиб и на сжатие, морозостойкостью, но по своим теплозащитным качествам уступает многим другим строительным материалам.

Пористость определяет теплоизолирующие свойства, качество сцепления с кладочным раствором, а заодно и впитывание влаги при смене погоды. Водопоглощение обычного кирпича должно быть более 8%, на рынке присутствует материал, у которого эта величина достигает 20%. Сопротивление теплопередаче полнотелого кирпича невелико, поэтому наружные стены, полностью выложенные из этого материала, требуют дополнительного утепления.

Пустотелый кирпич применяют для кладки облегченных наружных стен малоэтажных зданий, перегородок, заполнения каркасов высотных и многоэтажных зданий. Его называют также щелевым, поризованным, он используется преимущественно для ненагруженных конструкций.

Отверстия в пустотелом кирпиче могут быть как сквозные, так и закрытые с одной стороны; по форме – круглые, квадратные, прямоугольные и овальные; по расположению – вертикальные и горизонтальные. Материал с горизонтальными отверстиями менее прочен.

За счет того, что пустоты составляют значительную часть объема (более 13%), на изготовление пустотелого кирпича уходит меньше сырья, чем на изготовление полнотелого. Отсюда – более низкая цена. Кроме того, замкнутые объемы сухого воздуха повышают теплоизолирующие свойства материала.Пустотелый тип кирпича легок и дает возможность снизить нагрузку на фундамент. Такой кирпич требует применения более пластичных кладочных растворов: они не проваливаются в пустоты кирпича. Для того, чтобы получить такой раствор, нужно использовать пластифицирующие добавки.

Малая ширина прорези, которую имеет пустотелый кирпич, дает возможность сохранить все полезные свойства, которыми обладает пустотелый кирпича, так как вероятность проникновения в нее кладочного раствора достаточно низкая. Соответственно, снижается вероятность образования мостиков холода. При увеличении количества пустот прочность кирпича уменьшается.

Для улучшения теплотехнических характеристик на этапе производства стараются добиться повышенной пористости сплошной части кирпича: при подготовке глины в нее добавляют торф, мелко нарезанную солому, опилки или уголь, которые при обжиге выгорают, образуя маленькие пустоты в глиняном массиве.

Облицовочный кирпич используют при облицовке зданий. Стандартные размеры у него такие же, как у рядового, – 250×120×65 мм. Некоторые производители предлагают фасадный кирпич уменьшенной ширины (85 мм вместо 120).

Лицевой кирпич чаще всего выпускается пустотелым, он выполняет декоративную функцию. Цветовая гамма материала – от светло-желтого до темно-красного. Затраты на кирпичную облицовку больше, чем на оштукатуривание, но при правильном выборе материала «керамический» фасад не потребует обновления гораздо дольше, чем штукатурка.

Фасадный кирпич – пустотелый, его теплотехнические характеристики достаточно высоки. По нормативам, облицовка обязана обладать хорошей морозостойкостью и внешним видом. Цвет должен быть ровным, грани – гладкими, формы – точными. Не допускается наличие трещин и расслоения поверхности.

Интересен облицовочный фактурный (рельефный) кирпич. Его ложковая и тычковая поверхности имеют рисунок. Это может быть просто повторяющийся вдавленный рельеф, а может быть и обработка под «мрамор», «дерево», «антик» (фактурный с потертыми или нарочито неровными гранями) – на выбор заказчика.

Фасонный кирпич называют фигурным. Отличительные признаки такого кирпича – скругленные углы и ребра, скошенные или криволинейные грани. Именно из таких элементов без особых сложностей возводят арки, круглые колонны, выполняют декор фасадов. Существуют специальные элементы для подоконника и карнизов. Подвид фасонного – лекальный кирпич, форма которого выполняется на заказ.

Для получения кирпича с блестящей цветной поверхностью на обожженную глину наносят глазурь (специальный легкоплавкий состав, в основе которого – перемолотое в порошок стекло), а затем проводят вторичный обжиг уже при более низкой температуре. После этого образуется стекловидный водонепроницаемый слой, обладающий хорошим сцеплением с основной массой и, как следствие, повышенной морозостойкостью. Глазурованный кирпич позволяет выкладывать мозаичные панно как в помещении, так и со стороны улицы.

При производстве ангобированного кирпича цветной состав наносят на высушенный сырец и обжигают один раз. Ангоб состоит из белой или окрашенной красителями глины, доведенной до жидкой консистенции. Если температура обжига подобрана правильно, он дает непрозрачный, ровный слой матового цвета. Глазурованный и ангобированный кирпич применяют при оригинальной дизайнерской облицовке внешних и внутренних стен.

Кирпич клинкерный применяют для облицовки цоколей, мощения дорог, улиц, дворов, полов в промышленных зданиях, облицовки фасадов.

Погруженный полностью в воду, клинкерный кирпич выдерживает от 50 циклов попеременного замораживания/оттаивания. Характеристики обеспечиваются большой плотностью кирпича, которая достигается благодаря использованию тугоплавких глин, которые обжигают до спекания при значительно более высоких температурах, чем принято при изготовлении обычного строительного кирпича.

Клинкер используют для облицовки фасадов – отделка долгое время не нуждается в ремонте, грязь и пыль практически не проникают в структуру поверхности. Недостаток один: в силу высокой плотности клинкер обладает повышенной теплопроводностью.

Чтобы избежать быстрого разрушения кладки, контактирующей с открытым огнем, необходим кирпич, способный выдерживать высокие температуры. Его называют печным, огнеупорным и шамотным. Материал выдерживает температуры свыше 1600°C. Делают такой кирпич из шамота – огнеупорной глины. Шамотный кирпич может быть обычно, трапециедальной, клиновидной и арочной формы.

Одним из реальных источников появления брака керамического кирпича (трещин, половняка, отбитостей и сколов) является его некоректная транспортировка. Правильным способом является перевозка кирпича на поддонах.

Керамический кирпич является обжиговым материалом, имеющим неплохую атмосферостойкость и это допускает его приобретение впрок (в том числе и зимой). Хранение керамического кирпича желательно осуществлять под навесом (исключающим прямое попадание на него атмосферных осадков), в штабелях, с вентиляционными зазорами в кладке и проходами между штабелями.

(PDF) Экспериментальный анализ свойств материалов исторических керамических кирпичей и их потенциальных текущих замен

[4] Озкая, О.А., Бёке, Х., Свойства римских кирпичей и строительных растворов, использованных в

храме Сераписа в городе Пергама. Характеристики материалов, 60,

pp. 995–1000, 2009.

[5] Бёке, Х., Аккурт, С., Ипекоглу, Б., Угурлу, Э., Характеристики кирпича

, используемого в качестве заполнителя в исторических кирпично-известковые растворы и штукатурки.Цемент и

Concrete Research, 36, стр. 1115–1122, 2006.

[6] Павлик, З., Веймелкова, Э., Павликова, М., Кепперт, М., Черны, Р.,

Характеристика строительных камней, вовлеченных в историческое масонство.

Advanced Materials Research 324, pp. 388–391, 2011.

[7] Kočí, V., Maděra, J., Fořt, J., umár, J., Pavlíková, M., Pavlík, Z., Черны,

R., Оценка срока службы исторических ограждающих конструкций, построенных

с использованием различных типов песчаника: вычислительный анализ на основе экспериментальных исходных данных

.The Scientific World Journal, 2014 (1), стр. 1–12,

2014.

[8] Элерт, К., Култроне, Г., Наварро, CR, Пардо, ES, Прочность кирпичей

, используемых в сохранение исторических зданий — влияние композиции

и микроструктуры. Journal of Cultural Heritage, 4, pp. 91–99, 2003.

[9] Павликова, М., Павлик, З., Кепперт, М., Черны, Р., Транспортировка соли и параметры хранения ремонтных штукатурок

и их возможное воздействие на стены восстановленных зданий

.Строительные и строительные материалы, 25 (3), стр.

1205–1212, 2011.

[10] Павлик, З., Трник, А., Кепперт, М., Павликова, М., Жумар, Дж., Černý, R.,

Экспериментальное исследование свойств известковой штукатурки —

Содержащий ПКМ для повышения теплоемкости здания

Конверты. Международный журнал теплофизики, 35 (3), стр. 767–782,

2014.

[11] Павлик, З., Кепперт, М., Павликова, М., Форж, Дж., Михалко, О., Черны, Р.,

Зольный остаток ТБО в качестве эко-заполнителя при проектировании цементного раствора. WIT

Transactions on Ecology and the Environment, IV (165), pp. 127–138,

2012.

[12] Холл, К., Хофф, WD, Водный транспорт в кирпиче, камне и бетоне,

Тейлор и Фрэнсис, Великобритания, 2002.

[13] Кумаран М.К., Коэффициент диффузии влаги строительных материалов из воды

Измерения поглощения. Журнал строительной физики, 22 (4), стр.349–

355, 1999.

[14] Павлик, З., Жумар, Дж., Медведь, И., Черны, Р., Адсорбция водяного пара в пористых строительных материалах

: экспериментальные измерения и теоретические

анализ. Transport in Porous Media, 91, pp. 939–954, 2012.

[15] Бхатнагар Дж. М., Гоэль Р. К., Термические изменения в глинистых продуктах из

аллювиальных отложений Индо-Гангских равнин. Строительство и строительство

Материалы, 16, стр. 113–122, 2002.

[16] Караман, С., Эрсахин, С., Гунал, Х., Влияние температуры и времени обжига

на механические и физические свойства глиняных кирпичей. Journal of

Scientific & Industrial Research, 65, стр. 153–259, 2006.

www.witpress.com, ISSN 1743-3509 (он-лайн)

WIT Transactions on the Built Environment, Vol 153, © 2015 WIT Press

Структурные исследования, ремонт и обслуживание памятников архитектуры XIV 335

Теплофизические свойства обожженного глиняного кирпича с отходами керамики и бумажной массы в качестве порообразователя

  • 1.

    CR6-2013 Нормы проектирования каменных конструкций. Румыния: Monitorul Oficial; 2013.

  • 2.

    P100-1 / 2013 — Нормы сейсмического проектирования — часть I — проектные положения для зданий. Румыния: Monitorul Oficial; 2014.

  • 3.

    SR EN 1996-2: 2006 Еврокод 6 — проектирование каменных конструкций — часть 2: соображения проектирования, выбор материалов и выполнение кладки. Румыния: ASRO; 2006.

  • 4.

    С107 / 1-2005: Нормативные документы по теплотехническому расчету строительных элементов.Румыния: Monitorul Oficial; 2005.

  • 5.

    Mc 001 / 1-2006: Методология расчета энергоэффективности зданий. Часть I — ограждающая конструкция. Румыния: Monitorul Oficial; 2006.

  • 6.

    Арт. № 386/2016 о внесении изменений и дополнений в технический регламент «Норматив по теплотехническому расчету строительных элементов» ориентировочный С 107-2005, утвержденный Приказом Министра транспорта, строительства и туризма №№ 2055/2005. Румыния: Monitorul Oficial; 2016 г.

  • 7.

    Борис С., Борредон М.Э., Ведренне Э., Виларем Г. Разработка экологически чистых пористых обожженных кирпичей с использованием порообразователей: обзор. J Environ Manag. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.05.006.

    Артикул

    Google Scholar

  • 8.

    Кусидо Дж. А., Кремадес Л. В., Сориано С., Девант М. Включение бумажного шлама в состав глиняного кирпича: десятилетний промышленный опыт. Appl Clay Sci. 2015 г.https://doi.org/10.1016/j.clay.2015.02.027.

    Артикул

    Google Scholar

  • 9.

    Vieira CMF, Pinheiro RM, Rodriguez RJS, Candido VS, Monteiro SN. Глиняные кирпичи с добавлением осадка из сточных вод бумажной промышленности: технические, экономические и экологические преимущества. Appl Clay Sci. 2016. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.07.001.

    Артикул

    Google Scholar

  • 10.

    Martínez C, Cotes T, Corpas FA.Утилизация отходов бумажной промышленности: разработка керамических материалов. Fuel Process Technol. 2012. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.10.017.

    Артикул

    Google Scholar

  • 11.

    Сутку М., Дель Коз Диас Дж. Дж., Альварес Рабанал Ф. П., Генсель О., Аккурт С. Оптимизация тепловых характеристик пустотелых глиняных кирпичей из бумажных отходов. Энергетика. 2014. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.02.006.

    Артикул

    Google Scholar

  • 12.

    Муньос П., Хуарес М.С., Моралес МП, Мендивиль Массачусетс. Повышение коэффициента теплопередачи однокирпичных стен из глиняных кирпичей, облегченных бумажной массой. Энергетика. 2013. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2012.12.022.

    Артикул

    Google Scholar

  • 13.

    Eliche-Quesada D, Corpas-Iglesias FA, Pérez-Villarejo L, Iglesias-Godino FJ. Переработка опилок, отработанной земли после фильтрации масла, компоста и мраморных остатков для производства кирпича.Constr Build Mater. 2012. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.02.079.

    Артикул

    Google Scholar

  • 14.

    Барбьери Л., Андреола Ф., Ланселотти И., Таурино Р. Управление отходами сельскохозяйственной биомассы: предварительное исследование характеристик и оценки глиняных матричных кирпичей. Waste Manag. 2013. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.03.014.

    Артикул
    PubMed

    Google Scholar

  • 15.

    Coletti C, Maritan L, Cultrone G, Mazzoli C. Использование промышленного керамического шлама в производстве кирпича: влияние на эстетическое качество и физические свойства. Constr Build Mater. 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.096.

    Артикул

    Google Scholar

  • 16.

    Элише-Кесада Д., Мартинес-Мартинес С., Перес-Вилларехо Л., Иглесиас-Годино Ф. Дж., Мартинес-Гарсиа С., Корпус-Иглесиас Ф.А. Валоризация остатков производства биодизеля при производстве пористого глиняного кирпича.Fuel Process Technol. 2012. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.11.013.

    Артикул

    Google Scholar

  • 17.

    Хулан Т., Трник А., Калджувее Т., Уйбу М., Стубна И., Каллавус Ю., Траксмаа Р. Исследование обжига керамического тела, сделанного из иллита и пламени сгорания в псевдоожиженном слое. J Therm Anal Calorim. 2017. https://doi.org/10.1007/s10973-016-5477-8.

    Артикул

    Google Scholar

  • 18.

    Европейский парламент и Совет Европейского Союза. Директива 2008/98 / EC. В: Официальный журнал Европейского Союза. 2008. http://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32008L0098&from=EN. По состоянию на 01 ноября 2017 г.

  • 19.

    Дадарлат Д., Стреза М., Ония О., Прежмерян С., Силаги-Думитреску Л., Кобирзан Н., Стшалковски К. Дополнительные фототермические методы для полной термической характеристики пористых и полупрозрачных твердых тел. J Therm Anal Calorim.2015. https://doi.org/10.1007/s10973-014-4091-x.

    Артикул

    Google Scholar

  • 20.

    Стшалковски К., Стреза М., Дадарлат Д., Марасек А. Тепловые характеристики бинарных кристаллов II-VI методами фотопироэлектрической калориметрии и инфракрасной синхронной термографии. J Therm Anal Calorim. 2015. https://doi.org/10.1007/s10973-014-4137-0.

    Артикул

    Google Scholar

  • 21.

    Европейский комитет по стандартизации. SR EN 772-21: 2011: Методы испытаний каменных блоков — Часть 21: Определение водопоглощения каменных блоков из глины и силиката кальция путем поглощения холодной воды. Румыния: ASRO; 2014.

    Google Scholar

  • 22.

    Европейский комитет по стандартизации. SR EN 772-13: 2001 Методы испытаний каменных блоков — Часть 13: Определение чистой и брутто сухой плотности каменных блоков (кроме природного камня).Румыния: ASRO; 2014.

    Google Scholar

  • 23.

    Хаббард К.Р., Снайдер Р.Л. RIR-измерение и использование в количественной XRD. Порошок Diffr. 1988 г. https://doi.org/10.1017/S0885715600013257.

    Артикул

    Google Scholar

  • 24.

    Хиднерт П., Диксон Г. Некоторые физические свойства слюды. J Res Nat Bur Stand. 1945. https://doi.org/10.6028/jres.035.014.

    Артикул

    Google Scholar

  • 25.

    Perez-Maqueda LA, Blanes JM, Pascual J, Perez-Rodrıguez JL. Влияние обработки ультразвуком на термическое поведение мусковита и биотита. J Eur Ceram Soc. 2004. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2003.10.002.

    Артикул

    Google Scholar

  • 26.

    Фэн XH, Хуанг XP, Ван XW. Теплопроводность и вторичная пористость одиночной нанопроволоки анатаза TiO 2 . Нанотехнологии. 2012. https://doi.org/10.1088/0957-4484/23/18/185701.

    Артикул
    PubMed

    Google Scholar

  • 27.

    Ольшак-Гуменик М., Яблонски М. Температурное поведение природного доломита. J Therm Anal Calorim. 2015. https://doi.org/10.1007/s10973-014-4301-6.

    Артикул

    Google Scholar

  • 28.

    Раймондо М., Донди М., Гардини Д., Гуарини Дж., Маццанти Ф. Прогнозирование начальной скорости водопоглощения в глиняных кирпичах. Constr Build Mater.2009. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.01.009.

    Артикул

    Google Scholar

  • 29.

    Эппельбаум Л., Кутасов И., Пилькин А. Прикладная геотермия. 1-е изд. Берлин: Спрингер; 2014.

    Google Scholar

  • 30.

    Клаузер К., Хуэнгес Э. Теплопроводность горных пород и минералов. В: Аренс Т.Дж., редактор. Физика горных пород и фазовые отношения: Справочник физических констант.Вашингтон: Американский геофизический союз; 1995. стр. 105–26.

    Google Scholar

  • 31.

    Гибсон Л.Дж., Эшби М.Ф. Ячеистые твердые тела: структуры и свойства. 2-е изд. Кембридж: Издательство Кембриджского университета; 1997.

    Google Scholar

  • Минералы | Бесплатный полнотекстовый | Разработка керамических материалов для производства кирпича из гранита

    2.1. Материалы

    Материалы, используемые в этом проекте, представляют собой обычные промышленные материалы, взятые непосредственно у компаний-производителей без изменения их характеристик. Эти материалы анализируются в методологии, поэтому их описание в этом разделе будет касаться их образования, происхождения и общих качеств.

    Процесс сушки был проведен для удаления содержащейся в них воды и обеспечил, в ходе исследования, больший контроль всех переменных, в том числе влажности. Однако наличие влажности на заводе во время производственного процесса не повредит конечному материалу; это просто необходимо принять во внимание, чтобы не добавлять лишнюю воду и соблюдать оптимальные комбинации материалов, представленные в этом исследовании.Поэтому все испытания, описанные в методике, проводятся с сухими материалами и без влаги.

    Использованные материалы и основа этой работы — глина и шлам для резки камня.

    2.1.1. Глина

    Используемая глина соответствует региону Хаэн, Испания. В этой географической области существует важная и традиционная промышленность по производству кирпича из красной глины; тот, который использовался в этом исследовании.

    Красная глина оценивалась с помощью различных методических тестов; однако следует отметить, что он имеет высокое качество благодаря небольшому размеру частиц и не содержит опасных химических элементов или органических веществ.

    Глина, используемая в исследовании, просеивалась через сито 0,25 мм; таким образом, получая материал, который можно легко обрабатывать в смеси.

    2.1.2. Шлам для резки камня

    Шлам для резки камня, использованный в данном исследовании, принадлежит компаниям, производящим поделочный камень, расположенным в непосредственной близости от города Житомир, Украина.

    Эти шламы для резки камня производятся в процессе резки гранита для изготовления различных декоративных элементов.Использование воды для предотвращения нагрева оборудования приводит к образованию шлама при резке камня. Этот шлам после резки камня откладывается в ямах для повторного использования воды после осаждения и сушки отходов за счет естественных процессов испарения. Он имеет уменьшенный размер частиц из-за процесса его образования.

    Исходный материал, из которого он производится, очень похож на протяжении всего производственного процесса, а также используемого оборудования. Этот факт имеет важное значение для использования отходов, поскольку он напрямую подразумевает, что физические и химические характеристики шламов от камнерезных работ остаются постоянными во времени, на разных производствах и в разные годы.Поэтому легко определить подходящую комбинацию материалов с этими отходами, которая является стабильной и не должна постоянно изменяться в зависимости от свойств отходов. В отношении других типов отходов, таких как отстой сточных вод, строительный мусор и отходы сноса, это не так, поэтому трудно определить оптимальную комбинацию материалов.

    Физические и химические испытания шламов камнерезных пород определены в методологии.

    2.2. Методология

    Методология, использованная в этой работе, состоит из серии логически упорядоченных тестов для оценки пригодности включения шламов камнерезных работ в керамические материалы.Таким образом могут быть идентифицированы критические процессы, а также особое внимание, которое необходимо уделить целям исследования.

    Во-первых, в качестве основы для любого исследования включения отходов были оценены физические и химические характеристики исходных материалов. С этой целью были проведены испытания для определения химического состава обоих материалов, а также физических свойств, обуславливающих их смешивание, и их совместимости.

    Впоследствии, после оценки пригодности шламов для резки камня и глины для производства керамики, различные группы образцов были сопоставлены с возрастающим процентным содержанием отходов, от 100% глины до 100% шламов резки камня.Таким образом можно было получить образцы во всех диапазонах возможностей. Эти образцы были согласованы и спечены для последующей оценки их физических свойств.

    Наконец, в качестве основного ограничивающего фактора для правильного изготовления керамики были проведены испытания прочности на сжатие. Все группы образцов были испытаны, оценивая влияние прочности на сжатие с процентным содержанием шламов камнерезных пород. На основании этого исследования удалось получить максимальное включение шламов камнерезных пород в керамику, а также широкий спектр возможных комбинаций с различными физическими свойствами и прочностными характеристиками для конкретных случаев.

    Эта методология подробно описывается в следующих четырех основных блоках: анализ исходных материалов, согласование образцов и физические испытания, цветовой анализ и испытание на прочность при сжатии. В свою очередь, в разделе «Результаты» она описана аналогично представленной схеме.

    2.2.1. Анализ исходных материалов

    Физико-химический анализ свойств исходного материала является фундаментальным для установления критериев, которым необходимо следовать в исследовании.Этот анализ предоставляет информацию, необходимую для оценки совместимости материалов, а также наличия определенных химических элементов, которые следует контролировать. Характеристика отходов имеет важное значение для их включения в материал, особенно для снижения воздействия на окружающую среду в связи с их размещением на свалке. Например, использование отходов с загрязнителями и элементами, вредными для окружающей среды, на свалках или заполнение дорожной инфраструктуры не предполагает эффективного повторного использования, поскольку их выщелачивание может привести к большему загрязнению грунтовых вод, чем их осаждение на свалке.Следовательно, требуется задача определения характеристик, которая будет обусловливать жизнеспособность включения отходов в новый материал или процесс.

    Физические испытания, проведенные вокруг глины и шламов камнерезных пород, представляют собой испытания плотности частиц в соответствии со стандартом UNE-EN 1097-7 и индекса пластичности в соответствии со стандартами UNE 103103 и UNE 103104. Плотность Частицы рассчитывали пикнометрическим методом с последовательными измерениями массы и объемов в воде образца.С другой стороны, пластичность материалов для керамики важна, поскольку отражает их пластичность, а также процентное содержание глинистых частиц в материалах. Расчет индекса пластичности производится методом Касагранде, при этом предел жидкости оценивается с помощью чашки Касагранде и предел пластичности соответствующим методом. Оба теста точно определяют совместимость глин и шламов камнерезных работ, а также возможные объемные поправки, если плотность между двумя материалами сильно различается.

    После оценки физических свойств была проведена химическая характеристика обоих материалов. Для этого были проведены тесты элементного анализа на оборудовании TruSpec Micro марки LECO (LECO, Сент-Джозеф, Мичиган, США), потери при возгорании и рентгеновская флуоресценция на оборудовании ADVANT′XP + компании Thermo Fisher торговая марка (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США).

    Тест элементного анализа определяет процентное содержание углерода, азота, водорода и серы в образце.Для этого образец сжигается и анализируются газы от горения. В свою очередь, потеря при прокаливании отражает потерю веса после воздействия на образец температуры 1000 ± 10 ° C, отражая процентное содержание органических веществ или карбонатов, присутствующих в образце. Потеря веса также может быть связана с преобразованием некоторых химических соединений или окислением некоторых химических элементов. Это важный тест для керамического сырья, поскольку температура аналогична температуре процесса спекания и отражает свойства конечного материала.Рентгеновский флуоресцентный тест определяет элементный состав анализируемых образцов, показывая неорганический состав материалов количественным методом.

    С помощью определенных тестов можно будет оценить наличие вредных химических элементов, элементов, которые будут определять конечный продукт, или физических свойств, которые будут определять совместимость материалов. Таким образом можно оценить пригодность использования шламов для резки камня в керамике.

    2.2.2. Соответствие образца и физические испытания

    После оценки пригодности исходных материалов различные группы образцов были сопоставлены с процентным содержанием глины и шламов камнерезных пород. Первую группу составляют образцы, состоящие только из глины. Эта группа была создана для того, чтобы иметь возможность легко сравнивать свойства керамических шламов и шламов для резки камня в различных процентах по сравнению с традиционным материалом, оценивая вариации физических и механических свойств.Впоследствии были выполнены различные группы образцов с прогрессивным процентом замещения глины осадком камнерезного шлама, равным 10%, до тех пор, пока не была получена последняя группа образцов со 100% шламом камнерезного шлама. Таким образом были получены группы образцов, которые были равномерно распределены во всех возможных комбинациях глин и камнерезных шламов. Состав различных групп согласованных образцов описан в Таблице 1.

    Тестовые образцы из каждой группы были согласованы в соответствии с той же процедурой.Во-первых, оба элемента, глина и шламы для резки камня, были смешаны в соответствующих процентах в соответствии с семейством. Позже их гомогенизировали и добавляли 10% воды в расчете на процентное содержание сухой смеси по массе, и снова смешивали. Следует отметить, что процент добавленной воды был эмпирически оценен как наиболее подходящий для этого типа материала и процесса уплотнения, более высокий процент вызывает выделение воды, а более низкий процент ведет к более низкой плотности и, следовательно, более низкой прочности на сжатие.Смесь упомянутых выше материалов преобразовывалась в стальную матрицу с внутренними размерами 60 мм в длину и 30 мм в ширину, получая образцы аналогичных пропорций. Уплотнение производили на автоматическом испытательном прессе модели AG-300kNX коммерческого бренда Shimadzu (Шимадзу, Киото, Япония). Эту конформацию выполняли с постоянной скоростью до тех пор, пока не было достигнуто максимальное напряжение уплотнения, 50 ± 1 МПа, это растяжение сохранялось в течение 1 мин, и матрица была удалена из испытательного пресса.Образцы, полученные с помощью этого метода, отражают те же значения, что и у материалов, изготовленных в промышленности, а также у материалов, изготовленных методом экструзии.

    Затем образцы различных групп сушили при температуре 105 ± 2 ° C в течение 24 часов для постепенного удаления избытка воды и предотвращения образования трещин в процессе спекания. Эти высушенные образцы были измерены и взвешены для последующих испытаний.

    Спекание образцов проводили в муфельной печи после загрузки всех образцов.Температуру повышали до 4 градусов Цельсия в минуту с комнатной до 950 ± 10 ° C. Эту температуру поддерживали в течение одного часа, и образцы снова охлаждали с той же скоростью.

    Спеченные детали были подвергнуты серии стандартизированных испытаний для расчета их физических свойств, испытаний, которые необходимы в области керамических материалов для кирпича. Эти испытания предназначены для определения потери веса, линейной усадки (стандарт UNE-EN 772-16), капиллярного водопоглощения (стандарт UNE-EN 772-11), поглощения холодной воды (стандарт UNE-EN 772-21), открытой пористости и насыпная плотность (стандарт UNE-EN 772-4).

    Вариации веса различных образцов до и после процесса спекания отражают линейную усадку и потерю веса образцов. Оба явления очень распространены в керамике, и их необходимо контролировать и ограничивать. Проведение этих испытаний на всех группах образцов точно отражало, как обе характеристики изменяются в зависимости от процентного содержания шламов при резке камня. С другой стороны, испытание на капиллярное водопоглощение состоит из частичного погружения образца в воду при комнатной температуре на короткое время в 1 мин, затем его взвешивания и вычисления этого отношения по разнице масс.Таким образом, это тест, который идеально отражает связь между порами керамического материала; характеристика, которая оказывает значительное влияние на другие свойства, такие как термическая или звукоизоляция.

    В свою очередь, испытание на поглощение холодной воды состоит из полного погружения образцов на длительный период — 24 часа. По истечении этого времени образцы снова взвешивают и сравнивают с сухой массой, определяя водопоглощение. Таким образом, испытание отражает поглощающую способность керамики, что является фундаментальным фактом, который необходимо учитывать, когда эти керамические элементы находятся на открытом воздухе.

    Наконец, испытание на открытую пористость и объемную плотность рассчитывается с помощью трех типов измерений веса образцов, сухого веса, веса водопоглощения и веса в погруженном состоянии, для этих расчетов, очевидно, необходимо использовать гидростатические весы. Из стандартизованных соотношений и взятия плотности воды по отношению к температуре испытания были рассчитаны открытая пористость и объемная плотность. Эти свойства керамики оказывают значительное влияние на несколько основных свойств, таких как, например, прочность, легкость материала, теплоизоляция, звукоизоляция и т. Д.Следовательно, важно изучить изменение этих свойств в зависимости от процентного содержания шламов для резки камня.

    2.2.3. Анализ цвета

    Цвет — одна из характеристик керамики. Эта характеристика, не ограниченная нормативными требованиями, ограничивается керамической промышленностью. Процессы обеспечения качества в промышленности ограничивают максимально допустимые отклонения в цвете производимых элементов. Таким образом, кирпичи создадут одинаковые оттенки в конструкции.Следовательно, это очень важный фактор, который нельзя игнорировать.

    Отходы, которые при добавлении к керамическому материалу создают материал с приемлемыми физическими и механическими свойствами, но который резко меняется по цвету, будут отбракованы в большинстве промышленных процессов.

    На основании сказанного следует изучить изменение цвета и оценить причины, по которым оно возникает. В основном изменение цвета керамики обусловлено ее химическим составом, при условии, что процесс формования и спекания керамики аналогичен.Таким образом, в этом разделе будут представлены изображения образцов и отражено исследование причин изменения цвета и определение тех химических соединений, которые присутствуют в наиболее влиятельном шламе при резке камня.

    Затем, и в этом отношении, чтобы субъективно определить цвет различных семейств керамики, цветовые координаты каждого семейства в основных цветах (красный, зеленый и синий) будут измерены колориметром (RGB- 2, PCE, Мешеде, Германия). Таким образом, можно графически воспроизвести цвет различных керамических материалов, изготовленных с увеличивающимся процентным содержанием камнерезного шлама, и определить, приемлемы ли они для производственной отрасли.

    2.2.4. Испытание на прочность при сжатии

    Кирпич — это керамический продукт, не имеющий аналогов в строительстве благодаря своим характеристикам, упомянутым выше, а также благодаря своей прочности. Другими словами, механическое сопротивление керамического материала является одним из фундаментальных свойств, которые должен обеспечивать продукт, и в этом отношении оно ограничивается европейскими правилами.

    Испытание на прочность на сжатие проводилось с помощью автоматического испытательного пресса, который непрерывно регистрировал значения напряжения и деформации образца, определяя точку схлопывания образца.Для проведения испытания образцы сушили, а затем испытывали в вышеупомянутом прессе при комнатной температуре. Испытание проводилось с постоянной скоростью нагрузки в секунду и выполнялось одинаково для всех согласованных образцов из разных групп в соответствии с упомянутым стандартом.

    Европейский стандарт в этом отношении устанавливает минимальную прочность, ниже которой материал считается бракованным, на уровне 10 МПа. Следовательно, керамические семейства, которые демонстрируют более низкое сопротивление, чем указанное, будут отклонены, устанавливая предел включения шламов камнерезных работ в керамику.С другой стороны, семейства образцов с результатами, превышающими предел, установленный правилами, будут считаться приемлемыми и могут быть использованы для производства кирпичей.

    Огнеупоры | промышленный материал | Британника

    Огнеупор , любой материал с необычно высокой температурой плавления, который сохраняет свои структурные свойства при очень высоких температурах. Огнеупоры, состоящие в основном из керамики, в больших количествах используются в металлургической, стекольной и керамической отраслях промышленности, где им придают различные формы для внутренней отделки печей, обжиговых печей и других устройств, обрабатывающих материалы при высоких температурах.

    В этой статье рассматриваются основные свойства керамических огнеупоров, а также основные огнеупорные материалы и их применение. В некоторых местах статьи упоминаются технологии обработки, используемые при производстве керамических огнеупоров; Более подробное описание этих процессов можно найти в статьях «Традиционная керамика» и «Современная керамика». Связь свойств керамических огнеупоров с их химическим составом и микроструктурой объясняется составом и свойствами керамики.

    Недвижимость

    Из-за высокой прочности, которую демонстрируют их первичные химические связи, многие керамические материалы обладают необычно хорошим сочетанием высокой температуры плавления и химической инертности. Это делает их полезными в качестве огнеупоров. (Слово «огнеупор» происходит от французского réfractaire, означает «тугоплавкий».) Свойство химической инертности имеет особое значение в металлургии и стекольном производстве, где печи подвергаются воздействию чрезвычайно агрессивных расплавленных материалов и газов.Помимо устойчивости к температуре и коррозии, огнеупоры должны обладать превосходной стойкостью к физическому износу и истиранию, а также к термическому удару. Термический шок возникает, когда объект быстро охлаждается от высокой температуры. Поверхностные слои сжимаются относительно внутренних слоев, что приводит к развитию растягивающего напряжения и распространению трещин. Керамику, несмотря на ее хорошо известную хрупкость, можно сделать стойкой к термическому удару, изменив ее микроструктуру во время обработки.Микроструктура керамических огнеупоров довольно грубая по сравнению с белыми изделиями, такими как фарфор, или даже с изделиями из структурной глины с менее мелкой текстурой, такими как кирпич. Размер зерен наполнителя может измеряться в миллиметрах, а не в микрометрах, характерных для белой керамики. Кроме того, большинство керамических огнеупорных изделий довольно пористые, с большим количеством воздушных пространств различного размера, включенных в материал. Наличие крупных зерен и пор может снизить нагрузочную способность продукта, но также может притупить трещины и тем самым снизить подверженность термическому удару.Однако в случаях, когда огнеупор будет контактировать с агрессивными веществами (например, в стекловаренных печах), пористая структура нежелательна. Затем керамический материал может быть изготовлен с более высокой плотностью, включающей меньшее количество пор.

    Состав и обработка

    Состав и обработка керамических огнеупоров сильно различаются в зависимости от области применения и типа огнеупора. Большинство огнеупоров можно классифицировать по составу на глиняные и неглинистые.Кроме того, они могут быть классифицированы как кислотные (содержащие диоксид кремния [SiO 2 ] или диоксид циркония [ZrO 2 ]) или основные (содержащие оксид алюминия [Al 2 O 3 ], так и оксиды щелочноземельных металлов, такие как известь [CaO] или магнезия [MgO]). К огнеупорам на основе глины относятся шамотная, высокоглиноземистая, муллитовая керамика. Существует широкий ассортимент неглинистых огнеупоров, включая основные материалы, глинозем со сверхвысоким содержанием алюминия, кремнезем, карбид кремния и циркон. Большинство изделий из глины обрабатываются аналогично другим традиционным изделиям из керамики, например, изделиям из структурной глины; е.g., для формования изделий используются процессы твердого бурового раствора, такие как штамповка или экструзия, которые затем сушатся и пропускаются через длинные туннельные печи для обжига. Обжиг, как описано в статье традиционной керамики, вызывает частичное остекловывание или образование стекла, которое представляет собой процесс жидкого спекания, который связывает частицы вместе. С другой стороны, огнеупоры на неглиной основе склеиваются с использованием технологий, предназначенных для современных керамических материалов. Например, керамика из сверхвысокого оксида алюминия и циркония связывается посредством спекания в жидком или твердом состоянии, основные кирпичи связываются посредством химических реакций между компонентами, а карбид кремния связывается реакционным способом из кварцевого песка и кокса.Эти процессы описаны в статье «Современная керамика».

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
    Подпишись сейчас

    Огнеупоры на основе глины

    В этом разделе описаны состав и свойства огнеупоров на основе глины. Большинство из них производится в виде предварительно отформованного кирпича. Большая часть остальной продукции представляет собой так называемые монолитные материалы, которые можно формировать и отверждать на месте. В эту категорию входят растворы для цементирования кирпича и смеси для набивки или торкретирования (распыление из пистолета под давлением) на место.Кроме того, легкая огнеупорная изоляция может быть изготовлена ​​в виде древесноволокнистых плит, одеял и форм для вакуумного литья.

    Рабочей лошадкой огнеупоров на основе глины являются так называемые шамотные материалы. Они сделаны из глин, содержащих алюмосиликатный минерал каолинит (Al 2 [Si 2 O 5 ] [OH] 4 ) плюс примеси, такие как щелочи и оксиды железа. Содержание глинозема колеблется от 25 до 45 процентов. В зависимости от содержания примесей и отношения глинозема к кремнезему шамоты классифицируются как легкие, средние, высокопроизводительные и сверхмощные, при этом температура использования повышается по мере увеличения содержания глинозема.Шамотные кирпичи или огнеупорные кирпичи демонстрируют относительно низкое расширение при нагревании и, следовательно, умеренно устойчивы к тепловому удару. Они довольно инертны в кислой среде, но довольно реактивны в основных средах. Шамотные кирпичи используются для облицовки внутренних частей доменных печей, доменных печей и коксовых печей.

    Высокоглинозем

    Огнеупоры с высоким содержанием глинозема производятся из боксита, природного материала, содержащего гидроксид алюминия (Al [OH] 3 ) и каолинитовые глины.Это сырье обжигается с получением смеси синтетического оксида алюминия и муллита (алюмосиликатный минерал с химической формулой 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ). Огнеупоры с высоким содержанием глинозема по определению содержат от 50 до 87,5 процентов глинозема. Они намного прочнее шамотных огнеупоров при высоких температурах и в основных средах. Кроме того, они обладают лучшей стабильностью объема и стойкостью к истиранию. Кирпич высокоглиноземистый используется в доменных печах, доменных печах и ковшах для жидкой стали.

    Муллит

    Муллит представляет собой алюмосиликатное соединение с определенной формулой 3Al 2 O 3 · 2SiO 3 и содержанием оксида алюминия примерно 70 процентов. Он имеет температуру плавления 1850 ° C (3360 ° F). Для получения такого состава с бокситом смешивают различные глины. Твердеют муллитовые огнеупоры путем спекания в электрических печах при высоких температурах. Они являются наиболее устойчивыми из алюмосиликатных огнеупоров и обладают отличной стойкостью к высокотемпературным нагрузкам.Муллитовые кирпичи используются в доменных печах и в подоконниках стекловаренных печей.

    Научные принципы

    Научные принципы

    Введение:

    Керамика обладает характеристиками, позволяющими использовать ее в
    широкий спектр применений, в том числе:

    • высокая теплоемкость и низкий нагрев
      проводимость
    • коррозионная стойкость
    • электрически изолирующие, полупроводниковые или сверхпроводящие
    • немагнитные и магнитные
    • твердый и прочный, но хрупкий

    Разнообразие их свойств проистекает из их склеивания и
    кристаллические структуры.

    Атомная связь:

    В керамических материалах встречаются два типа механизмов связывания: ионный и ковалентный. Часто эти механизмы сосуществуют
    из того же керамического материала. Каждый тип связи приводит к разным
    характеристики.

    Ионные связи чаще всего возникают между металлическими и неметаллическими элементами.
    элементы, которые имеют большие различия в своей электроотрицательности. Ионно-связанный
    конструкции, как правило, имеют довольно высокие
    точки плавления, так как связи прочные и ненаправленные.

    Другим важным механизмом соединения в керамических структурах является
    Ковалентная связь. В отличие от ионных связей, по которым переносятся электроны,
    ковалентно связанные атомы разделяют электроны. Обычно элементы
    вовлечены неметаллические и имеют небольшую электроотрицательность
    различия.

    Многие керамические материалы содержат как ионные, так и ковалентные связи.
    Общие свойства этих материалов зависят от доминирующего
    склеивающий механизм. Соединения, которые являются либо в основном ионными, либо в основном
    ковалентные имеют более высокие температуры плавления, чем соединения, в которых
    ни один из видов связи не преобладает.

    Таблица 1: Сравнение% ковалентного и ионного характера
    с несколькими температурами плавления керамического компаунда.

    9045 51%

    Керамическое соединение Точка плавления % Ковалентный характер % Ионный
    символ
    Оксид магния 2798 27% 73%
    Оксид алюминия 2050 37% 63%
    Диоксид кремния
    Нитрид кремния 1900 70% 30%
    Карбид кремния 2500 89% 11%

    Классификация:

    Керамические материалы можно разделить на два класса: кристаллические и аморфные (некристаллические).В кристаллическом
    материалы, точка решетки занята
    либо атомами, либо ионами в зависимости от механизма связывания. Эти
    атомы (или ионы) расположены в регулярно повторяющемся узоре в
    трех измерений (т.е. имеют дальний порядок). В противоположность,
    в аморфных материалах атомы обладают только ближним порядком.
    Некоторые керамические материалы, например диоксид кремния (SiO 2 ), могут
    существуют в любой форме. Кристаллическая форма SiO 2 результаты
    когда этот материал медленно охлаждается от температуры
    (T> T MP @ 1723 ° C).Способствует быстрому охлаждению
    некристаллическое образование, так как время не отводится на заказ
    договоренности сформировать.

     Диоксид кремния кристаллический Аморфный диоксид кремния
    (обычный образец) (случайный образец) 

    Рисунок 1 : Сравнение физического строения обоих
    кристаллический и аморфный диоксид кремния

    Тип связи (ионная или ковалентная) и внутренняя
    структура (кристаллическая или аморфная) влияет на свойства
    керамические материалы.Механические, электрические, тепловые и оптические
    Свойства керамики будут рассмотрены в следующих разделах.

    Тепловые свойства:

    Важнейшие термические свойства керамических материалов:
    теплоемкость, тепловое расширение
    коэффициент и теплопроводность. Многие приложения
    керамика, например, ее использование в качестве изоляционных материалов, относится к
    эти свойства.

    Тепловая энергия может храниться или передаваться твердым телом.Способность материала поглощать тепло из окружающей среды составляет
    его теплоемкость. В твердых материалах при T> 0 K атомы
    постоянно вибрирует. На колебания атомов также влияют колебания соседних
    атомы через связь. Следовательно, колебания могут передаваться через
    твердое тело. Чем выше температура, тем выше частота
    вибрации и тем короче длина волны связанной с ней упругой деформации.

    Потенциальная энергия между двумя связанными атомами может быть
    схематично представлено схемой:

    Рисунок 2: График, изображающий потенциальную энергию между двумя связанными
    атомы

    Расстояние, на котором минимальная энергия (потенциальная яма)
    представляет собой то, что обычно называют длиной связи.Хороший
    аналогия — сфера, прикрепленная к пружине, с равновесием
    положение пружины, соответствующее атому на длине связи
    (потенциальная яма). Когда пружина сжимается или растягивается
    из положения равновесия, сила, тянущая его обратно в
    положение равновесия прямо пропорционально смещению
    (Закон Гука). После смещения частота колебаний равна
    наибольшая, когда есть большая жесткость пружины и шар малой массы.
    Керамика обычно имеет прочные связи и легкие атомы.Таким образом, они
    могут иметь высокочастотные колебания атомов с малыми
    возмущения в кристаллической решетке. В результате они
    обычно имеют как высокую теплоемкость, так и высокую температуру плавления
    температуры.

    С повышением температуры амплитуда колебаний связей
    увеличивается. Асимметрия кривой показывает, что межатомная
    расстояние также увеличивается с температурой, и это наблюдается как
    термическое расширение. По сравнению с другими материалами керамика с
    сильные связи имеют глубокие и узкие кривые потенциальной энергии
    и, соответственно, малые коэффициенты теплового расширения.

    Проведение тепла через твердое тело связано с передачей тепла
    энергия между колеблющимися атомами. Продолжая аналогию, рассмотрим
    каждая сфера (атом) должна быть связана со своими соседями сетью из
    пружины (связки). Вибрация каждого атома влияет на движение
    соседние атомы, и в результате возникают упругие волны, которые распространяются
    через твердое тело. При низких температурах (до около 400),
    энергия проходит через материал преимущественно через фононы, упругие волны, которые проходят через
    скорость звука.Фононы — это результат колебаний частиц, которые
    увеличение частоты и амплитуды при повышении температуры.
    Фононы путешествуют через материал, пока не рассеиваются,
    либо за счет фонон-фононного взаимодействия *, либо на дефектах решетки. Фононная проводимость
    обычно уменьшается с повышением температуры в кристаллическом
    материалы по мере увеличения количества рассеяния. Аморфная керамика
    которые не имеют упорядоченной решетки, испытывают еще большее рассеяние, и
    поэтому плохие проводники.Те керамические материалы, которые
    состоит из частиц одинакового размера и массы с простыми
    структуры (такие как алмаз или BeO) подвергаются наименьшему количеству
    рассеивают и поэтому обладают наибольшей проводимостью.

    При более высоких температурах фотон
    проводимость (излучение) становится преобладающим механизмом
    передача энергии. Это быстрая последовательность поглощения и испускания фотонов, которые
    путешествовать со скоростью света. Этот режим проведения особенно
    важно в стекле, прозрачный
    кристаллическая керамика и пористая керамика.В этих материалах
    теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

    Хотя на теплопроводность влияют неисправности или
    дефекты кристаллической структуры, изоляционные свойства
    керамика существенно зависит от микроскопических несовершенств. В
    передача любого типа волны (фононной или фотонной)
    прерывается границами зерен и
    поры, поэтому более пористые материалы являются лучшими изоляторами. Использование
    керамических изоляционных материалов для печей и промышленных
    печи — одно из применений изоляционных свойств
    керамические материалы.

    Электронный механизм переноса тепла относительно
    не имеет значения в керамике, потому что заряд локализован. Этот механизм
    очень важно, однако, для металлов, которые имеют большое количество
    свободные (делокализованные) электроны.

    * Фонон-фононные взаимодействия — еще одно следствие
    асимметрия потенциала взаимодействия между атомами. Когда
    разные фононы перекрываются в месте расположения конкретного атома,
    колебательные амплитуды накладываются друг на друга.В асимметричном потенциале
    ну, кривизна меняется в зависимости от смещения. Этот
    означает, что жесткость пружины, с помощью которой удерживается атом, также
    изменения. Следовательно, атом имеет тенденцию колебаться с
    другая частота, что дает другой фонон.

    Таблица 2 : Сравнение термических свойств различных
    керамические материалы.

    460 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 8.8 9045 740

    Материал Плавка
    Температура ()
    Теплоемкость
    (Дж / кг · К)
    Коэффициент линейного расширения
    1 /
    Cx10 -6
    Теплопроводность
    (Вт / м
    K)
    Алюминий металлический 660 900 23.6 247
    Медь металлическая 1063 386 16,5 398
    Глинозем 2050 775 0,5 2,0
    Натриево-известковое стекло 700 840 9,0 1,7
    Полиэтилен 120 2100 609

    8

    Полистирол 65-75 1360 50-85 0,13

    Одно из самых интересных высокотемпературных приложений
    керамические материалы — их использование на космическом шаттле. Почти
    весь экстерьер шаттла покрыт керамической плиткой.
    из волокон аморфного кремнезема высокой чистоты. Те, кто подвергается
    при самых высоких температурах добавлен слой стекла с высоким коэффициентом излучения.
    Эта плитка выдерживает температуру до 1480 C в течение
    ограниченное количество времени.Некоторые из испытанных высоких температур
    шаттлом во время входа и подъема показаны на рисунке 3.

    Рисунок 3: Схема подъема и спуска космического челнока.
    температуры

    Температура плавления алюминия 660 C. Плитка сохраняет
    температура алюминиевого корпуса шаттла не ниже 175
    C, а внешняя температура может превышать 1400 C.
    Плитка быстро остывает, поэтому после воздействия такой высокой
    температуры они достаточно прохладные, чтобы их можно было держать голыми руками в
    около 10 секунд.Удивительно, но толщина этих керамических
    плитки варьируются от 0,5 до 3,5 дюймов.

    Рисунок 4: График внутренней температуры плитки по сравнению с плиткой
    толщина.

    Челнок также использует керамические аппликации в тканях для зазоров.
    наполнители и термобарьеры, армированные углерод-углеродные композиты
    для носового обтекателя и передней кромки крыла, а также при высоких температурах
    стеклянные окна.

    Оптические свойства:

    Оптическое свойство описывает то, как материал реагирует на
    воздействие света.Видимый свет — это форма электромагнитного
    излучение с длинами волн от 400 до 700 нм
    соответствует диапазону энергий от 3,1 до 1,8 электрон-вольт (эВ) (от E = hc /, где c = 3 x 10i 17 нм / с и
    h = 4,13 · 10 -15 эВ · с).

    Когда свет падает на объект, он может пропускаться, поглощаться или
    размышлял. Материалы различаются по своей способности пропускать свет и
    обычно описываются как прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные.Прозрачные материалы, такие как
    стекло пропускает свет с небольшим поглощением или отражением. Материалы, пропускающие свет
    диффузно, например, матовое стекло, полупрозрачны. Непрозрачные материалы
    не пропускают свет.

    Два важных механизма взаимодействия света с
    частицы в твердом теле — это электронные поляризации и переходы
    электронов между различными энергетическими состояниями. Искажение
    электронное облако атома электрическим
    поле, в данном случае электрическое поле света, равно
    описывается как поляризация.В результате поляризации некоторые
    энергия может быть поглощена, т.е. преобразована в упругие деформации
    (фононы) и, следовательно, тепло. С другой стороны,
    поляризация может распространяться как связанная с материалом электромагнитная волна
    со скоростью, отличной от скорости света. Когда свет поглощается и
    переизлучаемый с поверхности на той же длине волны, он называется
    отражение. Например, металлы обладают высокой отражающей способностью, а те
    с серебристым внешним видом отражают весь видимый свет.Уровни энергии электронов квантуются, т.е. каждый электрон
    переход между уровнями требует определенного количества
    энергия. Поглощение энергии приводит к смещению
    электронов из основного состояния в
    высшее, возбужденное состояние. Электроны
    затем вернуться в основное состояние, сопровождаемое повторной эмиссией
    электромагнитного излучения.

    В неметаллах нижние энергетические связывающие орбитали составляют то, что
    называется валентной зоной, а разрыхляющие орбитали с более высокой энергией
    образуют зону проводимости.В
    разделение между двумя зонами — это ширина запрещенной зоны, и обычно она велика.
    для неметаллов, меньшего размера для полупроводников и отсутствующего в металлах.

    Диапазон энергий для видимого света составляет от 1,8 до 3,1 эВ.
    Материалы с запрещенной зоной в этом диапазоне будут поглощать эти
    соответствующие цвета (энергии) и
    передать другим. Они будут прозрачными и цветными. Для
    Например, ширина запрещенной зоны фотоэлементов из сульфида кадмия составляет около
    2.4 эВ, поэтому он поглощает компоненты видимого света с более высокой энергией (синий и фиолетовый). Оно имеет
    желто-оранжевый цвет в результате переданных участков
    спектр. Этот тип световой проводимости называется фотопроводимостью.

    Материалы с энергией запрещенной зоны менее 1,8 эВ будут непрозрачными.
    потому что весь видимый свет будет поглощаться электронными переходами
    от валентности к зоне проводимости. Рассеяние этого
    поглощенная энергия может быть прямым возвратом в валентную зону или
    более сложные переходы с участием примесей.Чистые материалы
    с энергией запрещенной зоны более 3,1 эВ не будет поглощать свет в
    видимый диапазон и будет казаться прозрачным и бесцветным.

    Свет, излучаемый переходами электронов в твердых телах, равен
    называется люминесценцией. Если это происходит для
    короткое время это флуоресценция, а если
    длится дольше это фосфоресценция.

    Свет, который передается из одной среды в другую, например
    из воздуха в стекло, преломляется.Это явный изгиб
    световых лучей, возникающих в результате изменения скорости света.
    Показатель преломления (n)
    материал — это отношение скорости света в вакууме (c = 3 x
    10 8 м / с) до скорости света в этом материале (n =
    резюме). Изменение скорости является результатом электронной поляризации.
    Поскольку эффект поляризации увеличивается с увеличением размера
    атомы, стекла, содержащие ионы тяжелых металлов (например, свинца
    кристалл) имеют более высокие показатели преломления, чем составленные из
    более мелкие атомы (например, натриево-известковое стекло).

    Рисунок 5: На этом рисунке показано преломление света, как оно
    переходит от среды с низкой оптической плотностью (например, воздуха) к среде
    с более высокой оптической плотностью (например, вода или стекло). Свет поддерживает
    его частота, но его скорость изменяется в более плотной среде.
    Следовательно, длина волны должна соответственно измениться. Закон Снеллиуса
    (n 1 sin q 1 = n 2 sin q 2 )
    можно использовать для связи показателей преломления (n), углов (q)
    падения и преломления, а также скорости (v) света в двух
    СМИ: n 1 / n 2 = q 2 / q 1 =
    v 1 / v 2 )

    Внутреннее рассеяние света в прозрачной по своей природе
    материал может сделать материал полупрозрачным или непрозрачным.Такой
    рассеяние происходит на флуктуациях плотности, границах зерен, фазовых границах и
    поры.

    Многие приложения используют преимущества оптических свойств
    материалы. Прозрачность очков делает их полезными для
    окна, линзы, фильтры, посуда, лабораторная посуда и предметы искусства.
    Преобразование света в электричество — основа для использования
    полупроводниковых материалов, таких как арсенид галлия в лазерах и
    широкое использование светодиодов (светодиодов) в электронике
    устройств.Флуоресцентная и фосфоресцентная керамика используется в
    электрические лампы и телевизионные экраны. Наконец, оптические волокна
    передавать телефонные разговоры, сигналы кабельного телевидения и
    компьютерные данные, основанные на полном внутреннем отражении света
    сигнал.

    Механические свойства:

    Механические свойства описывают реакцию материала
    силам, нагрузкам и ударам. Керамика — прочный, твердый материал
    которые также устойчивы к коррозии (долговечны).Эти свойства,
    вместе с их низкой плотностью и высокой температурой плавления делают
    керамика привлекательные конструкционные материалы.

    Применение современной керамики в конструкциях включает компоненты
    автомобильных двигателей, брони для военной техники и самолетов
    конструкции. Например, карбид титана имеет примерно в четыре раза больше
    прочность стали. Таким образом, стальной стержень в конструкции самолета может
    быть заменен стержнем из TiC, который будет выдерживать ту же нагрузку на половину
    диаметр и 31% веса.

    Другие приложения, использующие преимущества механических
    свойства керамики включают использование глины и цемента в качестве
    конструкционные материалы. Оба могут быть сформированы и отформованы во влажном состоянии, но
    при высыхании получается более твердый и прочный предмет. Очень твердые материалы
    такие как оксид алюминия (Al 2 O 3 ) и карбид кремния
    (SiC) используются в качестве абразивов для
    шлифовка и полировка.

    Основным ограничением керамики является ее хрупкость, т.е.е.,
    склонность к внезапному выходу из строя при небольшой пластической деформации. Это особенно
    беспокойство, когда материал используется в конструкционных приложениях. В
    металлов, делокализованные электроны позволяют атомам изменять
    соседи, не нарушая полностью структуру связи. Этот
    позволяет металлу деформироваться под нагрузкой. Работа сделана как узы
    смещение при деформации. Но в керамике из-за комбинированного
    ионный и ковалентный механизм связывания, частицы не могут сдвигаться
    с легкостью.Керамика ломается при приложении слишком большого усилия, и
    работа, проделанная по разрыву связей, при растрескивании создает новые поверхности.

    Рисунок 6 : Напряжение-деформация
    диаграммы для типичных (а) хрупких и (б) пластичных материалов

    Хрупкое разрушение происходит
    образование и быстрое распространение трещин. В кристаллических твердых телах
    трещины прорастают по зернам (межзерновые) и по спайности
    плоскости в кристалле. Полученная изломанная поверхность может иметь
    зернистая или грубая текстура.Аморфные материалы не содержат зерен
    и правильные кристаллические плоскости, поэтому изломанная поверхность более
    вероятно, будет гладким на вид.

    Теоретическая прочность материала — это напряжение при растяжении.
    это было бы необходимо, чтобы разорвать связи между атомами в идеальном
    твердое тело и разобрать объект. Но все материалы, в том числе
    керамика, содержат незначительные структурные и производственные дефекты, которые
    сделать их значительно слабее идеальной прочности.Любой недостаток,
    такие как поры, трещины или включения, вызывают напряжение
    концентрация, которая усиливает приложенное напряжение. Поры также
    уменьшить площадь поперечного сечения, по которой действует нагрузка. Таким образом,
    более плотные, менее пористые материалы обычно прочнее. Так же,
    чем меньше размер зерна, тем лучше механические свойства.

    На самом деле керамика — это самый прочный из известных монолитных материалов,
    и они обычно поддерживают значительную часть своих
    прочность при повышенных температурах.Например, нитрид кремния
    (Si 3 N 4 , = 3,5
    г / см 3 ) роторы турбокомпрессора имеют прочность на излом
    120 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 70 F и 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 2200 F.

    Рисунок 7 : Испытания на растяжение, сжатие и изгиб для
    материалы

    Прочность на сжатие (раздавливание) важна для керамики, используемой в
    конструкции, такие как здания или огнеупорный кирпич. Сжимающий
    прочность керамики обычно намного превышает их предел прочности на разрыв.Чтобы восполнить это,
    керамику иногда подвергают предварительному напряжению в сжатом состоянии. Таким образом,
    когда керамический объект подвергается растягивающей силе, приложенная
    нагрузка должна преодолевать сжимающие напряжения (внутри объекта)
    прежде, чем дополнительные растягивающие напряжения могут увеличиться и нарушить
    объект. Безопасное стекло (термически закаленное
    стекло) является одним из примеров такого материала. Керамика обычно
    довольно неэластичны и не гнутся, как металлы. Жесткость зависит от
    состав и структура.Способность к обратимой деформации есть
    измеряется модулем упругости.
    Материалы с прочным сцеплением требуют больших усилий для увеличения
    пространство между частицами и имеют высокие значения модуля упругости
    эластичность. Однако в аморфных материалах больше свободных
    пространство для перемещения атомов под приложенной нагрузкой. Как результат,
    аморфные материалы, такие как стекло, легче изгибаются, чем
    кристаллические материалы, такие как оксид алюминия или нитрид кремния.

    Вязкость разрушения
    способность противостоять разрушению при наличии трещины.Это зависит от
    геометрия объекта и трещины, приложенное напряжение,
    и длина трещины. Разрабатываются композиты, которые
    сохраняют желаемые свойства керамики, уменьшая
    их склонность к разрушению. Например, введение углерода
    усы волокна препятствуют распространению трещин по керамике и
    повышает прочность.

    Стеклокерамика, такая как
    используются для изготовления посуды, состоящей из стеклянной матрицы в
    какие крошечные керамические кристаллы растут, так что конечная матрица
    фактически состоит из мелких кристаллических зерен (средний размер <500 нм).Поскольку размер их зерен очень мал, эти материалы прозрачный для света. Кроме того, поскольку прочность на излом обратно пропорционально квадрату размера зерна, материалы прочные. Другими словами, наличие кристаллов улучшает механические и термические свойства стекла - стеклокерамика прочна, устойчива к термическому удару и хороша теплопроводники.

    Электрические характеристики:

    Электрические свойства керамических материалов сильно различаются,
    с характерными мерами, охватывающими многие порядки величины
    (см. Таблицу 3).Керамика, вероятно, больше всего известна как электрическая.
    изоляторы. Некоторые керамические изоляторы (например, BaTiO 3 ) могут
    быть поляризованными и использоваться в качестве конденсаторов. Прочая керамика проводит
    электроны, когда достигается пороговая энергия, и поэтому называются
    полупроводники. В 1986 году был открыт новый класс керамики,
    высокий T c сверхпроводников. Эти материалы проводят
    электричество практически с нулевым сопротивлением. Наконец, керамика
    известные как пьезоэлектрики могут генерировать
    электрический ответ на механическую силу или наоборот.

    Таблица 3 : Удельное электрическое сопротивление различных
    материалы.

    Тип Материал Удельное сопротивление (-см)
    Металлические проводники: Медь 1,7 x 10 -6
    CuO 10 2

  • Полупроводники: SiC 10
    Германий 40
    Изоляторы: Противопожарные глиняного кирпича 10 8
    Si 3 Н 4 > 10 14
    Полистирол 10 18
    Сверхпроводники: YBa 2 Cu 3 907 22 (ниже Т c )

    Любой, кто использовал портативный кассетный плеер, личный
    компьютер или другое электронное устройство использует керамические
    диэлектрические материалы.Диэлектрик
    Материал представляет собой изолятор, который может поляризоваться на молекулярном уровне.
    уровень. Такие материалы широко используются в конденсаторах, устройствах, которые
    используются для хранения электрического заряда. Строение конденсатора
    показан на схеме.

    Рисунок 8 : Схема конденсатора.

    Заряд конденсатора хранится между двумя его пластинами.
    Количество заряда (q), которое он может удерживать, зависит от его напряжения.
    (В) и его емкость (С).

    q = CV

    Диэлектрик вставлен между пластинами конденсатора,
    увеличение емкости системы в раз, равное ее диэлектрической проницаемости k.

    q = (кКл) В

    Использование материалов с большой диэлектрической проницаемостью позволяет
    большие количества заряда должны храниться на очень маленьких конденсаторах.
    Это значительный вклад в продолжение
    миниатюризация электроники (например, портативных компьютеров, портативных
    CD-плееры, сотовые телефоны, даже слуховые аппараты!).

    Диэлектрическая прочность
    материал — это его способность постоянно удерживать электроны на высоком
    Напряжение. Когда конденсатор полностью заряжен, практически нет
    ток, проходящий через него.

    Но иногда очень сильные электрические поля (высокое напряжение) возбуждают
    большое количество электронов из валентной зоны в
    зона проводимости. Когда это происходит, ток течет через
    диэлектрик и часть накопленного заряда теряется.Это может быть
    сопровождается частичным разрушением материала плавлением,
    горение и / или испарение. Магнитный
    напряженность поля, необходимая для разрушения материала, составляет
    его диэлектрическая прочность. Некоторые керамические материалы имеют чрезвычайно высокую
    диэлектрическая прочность. Например, электрический фарфор может обрабатывать
    до 300 вольт на каждые 0,001 дюйма (мил) материала!

    Таблица 4 : Константы электрических свойств различных керамических материалов
    материалы.

    905 905 Электрический ток в твердых телах чаще всего является результатом
    поток электронов (электронная проводимость).Металлы, мобильные,
    проводящие электроны рассеиваются на тепловых колебаниях (фононах),
    и это рассеяние наблюдается как сопротивление. Таким образом, в металлах
    удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. В противоположность,
    валентные электроны в керамических материалах обычно не находятся в
    зона проводимости, поэтому большинство керамических материалов считаются изоляторами.
    Однако электропроводность можно увеличить, допировав материал
    примеси. Тепловая энергия также продвигает электроны в
    зона проводимости, так что в керамике проводимость увеличивается (и
    удельное сопротивление уменьшается) при повышении температуры.

    Хотя керамика исторически считалась изоляционной
    материалы, керамические сверхпроводники были открыты в 1986 году.
    сверхпроводник может передавать электрический ток без сопротивления
    или потеря мощности. Для большинства материалов удельное сопротивление постепенно уменьшается.
    при понижении температуры. У сверхпроводников есть критический
    температура, Т c , при которой сопротивление резко падает
    практически до нуля.

    Рисунок 9 : Зависимость удельного электрического сопротивленияТемпература для
    сверхпроводящие и несверхпроводящие материалы.

    Чистые металлы и металлические сплавы были первыми известными
    сверхпроводники. Все они имели критические температуры на уровне 30К или ниже и
    требовалось охлаждение жидким гелием. Новая керамика
    сверхпроводники обычно содержат плоскости оксида меди, такие как
    YBa 2 Cu 3 O 7 обнаружен в 1987 г.
    T c = 93 К. У них критические температуры выше
    температура кипения жидкого азота (77.4 K), что делает многие
    потенциальные применения сверхпроводников гораздо более практичны.
    Это связано с более низкой стоимостью жидкого азота и более легким
    проектирование криогенных устройств.

    Рисунок 10 : Элементарная ячейка для YBCO
    сверхпроводник.

    Помимо их критической температуры, два других параметра
    Определите область, в которой керамический материал является сверхпроводящим: 1)
    критический ток и 2) критическое магнитное поле. Пока
    условия находятся в пределах критических параметров температуры,
    ток и магнитное поле, материал ведет себя как
    сверхпроводник.Если любое из этих значений превышено,
    сверхпроводимость разрушена.

    Применение сверхпроводников, зависящих от их тока
    грузоподъемность включает выработку, хранение и хранение электроэнергии
    распределение. СКВИДЫ (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства)
    электронные устройства, которые используют сверхпроводники как чувствительные
    детекторы электромагнитного излучения. Возможные применения в
    область медицины включает разработку передовых МРТ
    (Магнитно-резонансная томография) на основе магнитов из
    сверхпроводящие катушки.

    Магнитные применения сверхпроводников также имеют большое значение.
    важность. Сверхпроводники — идеальные диамагнетики, а это значит, что они отталкивают
    магнитные поля. Это исключение приложенного магнитного поля
    называется эффектом Мейснера и является основой предлагаемого использования
    сверхпроводники для магнитной левитации поездов.

    Некоторые керамические изделия обладают необычным свойством пьезоэлектричества, или
    давление электричество. Это часть класса, известного как «умный»
    материалы, которые часто используются в качестве датчиков.В пьезоэлектрике
    материал, приложение силы или давления на его поверхность
    индуцирует поляризацию и создает электрическое поле, т.е.
    превращает механическое давление в электрический импульс.
    Пьезоэлектрические материалы используются для изготовления преобразователей, которые
    встречается в таких распространенных устройствах, как звукосниматели для фонографов, эхолоты,
    микрофоны и различные типы датчиков. В керамических материалах,
    электрический заряд также может переноситься ионами. Это свойство может
    быть адаптированным с помощью химического состава, и является основой
    для многих коммерческих приложений.Они варьируются от химических
    датчики для крупных генераторов электроэнергии. Один из самых
    Известная технология — это топливные элементы. Он основан на
    способность определенной керамики пропускать кислородные анионы,
    в то же время являясь электронными изоляторами. Цирконий
    (ZrO 2 ), стабилизированный кальцием (CaO), является примером
    такой твердый электролит.

    Топливные элементы были впервые использованы в космических кораблях, таких как Аполлон.
    капсулы и космический корабль.Ночью использовались топливные элементы.
    для выработки электроэнергии путем сжигания водорода и кислорода из
    газовые баллоны. В течение дня солнечные батареи взяли верх, и
    избыточная мощность использовалась для очистки и регенерации кислорода из выхлопных газов.
    и атмосфера, выдыхаемая космонавтами. Лямбда-зонд в
    выпускной коллектор автомобилей работает по такому же принципу и является
    используется для контроля эффективности двигателя.

    Обработка керамики:

    Обработка керамических материалов описывает способ, которым
    керамические предметы (например,г., стеклопакеты, лопатки ротора турбокомпрессора,
    световоды, конденсаторы).

    Обработка начинается с сырья, необходимого для производства
    готовых компонентов и включает в себя множество отдельных шагов, которые отличаются
    существенно зависит от типа керамического материала,
    кристаллический против стекла.

    Материал Диэлектрическая проницаемость
    на частоте 1 МГц
    Электрическая прочность (кВ / см)
    Воздух 1.00059 30
    Полистирол 2,54 — 2,56 240
    9045 146 Стекло
    Глинозем 4,5 — 8,4 16-63
    Фарфор 6,0 — 8,0 16-157
    Диоксид титана 14-110
    Обработка кристаллической керамики Обработка стекла
    Выбор сырья Сырье
    Выбор материала
    Подготовка Плавка
    Консолидация Разливка
    Спекание Отжиг

    Выбор сырья включает в себя получение и подготовку
    правильные материалы для конечного продукта.Традиционное использование керамики
    различные формы глины. Производители стекла начинают с кремнезема.
    В современной керамике используется несколько различных материалов в зависимости от
    приложения (т. е. необходимые свойства).

    Материал Использует
    Al 2 O 3 (алюминий
    оксид)
    Изолирующие тела свечей зажигания,
    подложки
    для микроэлектронной упаковки
    MgO (оксид магния) электрические изоляторы, огнеупорный кирпич
    SiO 2 (диоксид кремния) посуда, оптические волокна
    2 оксид циркония 9023 9023

    цирконий, датчики кислорода
    SiC (карбид кремния) печь
    детали, нагревательные элементы, абразивы
    Si 3 N 4 (кремний
    нитрид)
    роторы турбокомпрессора, поршневые клапаны

    Для кристаллической керамики характеристики необработанной
    материалы (порошки), такие как размер частиц и чистота, очень
    важны, поскольку они влияют на структуру (например,г., крупность) и
    свойства (например, прочность) конечного компонента. Поскольку сила
    увеличивается с уменьшением размера зерна, большинство исходных порошков
    измельченный (или измельченный) для получения тонкого порошка (диаметр <1 м). Поскольку сухие порошки трудно придавать форму, технологические добавки, такие как вода, полимеры и т. д., добавляются в улучшить их пластичность. Консолидация предполагает формирование керамической смеси в заданную форму. Есть много техник доступны для этого шага:

    Рис. 11 : Вспомогательные средства для обработки керамики.

    Спекание — последний этап процесса. Спекание при высоком
    температуры (от 800 до 1800 C) вызывают уплотнение, которое
    придает керамическому изделию прочность и другие свойства.
    Во время этого процесса отдельные керамические частицы сливаются в
    образуют непрерывную сплошную сетку, а поры устраняются.
    Обычно микроструктура
    спеченный продукт содержит плотные зерна, где отдельные зерна
    состоит из множества исходных частиц.

    Рисунок 12 : Микроструктура необработанного, формованного и спеченного
    керамические изделия

    Обработка стекла отличается от обработки кристаллов. Один
    из соображений, которые необходимо изучить, является укрепление
    поведение стекла. Очки чаще всего производятся быстрым
    закалка расплава. Это означает, что элементы, составляющие стекло
    материалы не могут двигаться в положения, которые позволяют им образовывать
    кристаллическая закономерность.В результате стеклянная структура
    неупорядоченный или аморфный.

    Одна из самых заметных характеристик очков — это способ
    они изменяются между твердым и жидким состояниями. В отличие от кристаллов, которые
    внезапно преобразуются при определенной температуре (т. е. их плавление
    точка) очки претерпевают постепенный переход. Между таянием
    температура (Т м ) вещества и так называемая температура стеклования (Т г ), вещество считается переохлажденной жидкостью.Когда стекло
    работал между Т г и Т м , можно добиться
    практически любой формы. Техника выдувания стекла — увлекательная
    демонстрация невероятной способности деформировать стекло.

    Рисунок 13 : График зависимости удельного объема от температуры для
    типичный керамический материал

    Обработка стекла не требует частиц оптимального размера
    (хотя мелкие кусочки тают быстрее). Выбор стекольного сырья
    материалы и химические добавки (которые, например, могут изменить
    цвет стекла) нагреваются (700 — 1600 С),
    растапливается и, наконец, выливается в форму или тарелку для быстрого охлаждения.Существует четыре различных метода формования, используемых для изготовления
    стакан.

    Формование волокна

    Техника Применение
    Прессование Столовая посуда
    Выдувание Банки
    Чертеж Окна
    оптика

    Во время формирования стекла могут возникать напряжения,
    вводится быстрым охлаждением или специальной обработкой, чтобы стекло
    потребности (например, наслоение или укрепление).Дополнительное тепло
    лечение нужно, чтобы «залечить» стекло. Отжиг, при котором
    стекло нагревается до точки отжига
    (температура чуть ниже температуры размягчения
    точка, в которой вязкость составляет приблизительно 10 8
    Пуаз), а затем медленно охлаждают до комнатной температуры, является одним из таких
    процесс. Закалка также является последующей термообработкой стекла.
    обработка, при которой стекло повторно нагревается и охлаждается в масле или
    струя воздуха, так что внутренняя и внешняя части имеют разные
    характеристики.Закалка снижает склонность стекла к разрушению.
    Закаленное стекло можно использовать в условиях, подверженных нагрузкам.
    как окна машины.

    Резюме:

    Термин «керамика» когда-то относился только к материалам на основе глины.
    Однако новые поколения керамических материалов чрезвычайно
    расширили объем и количество возможных приложений. Многие из
    эти новые материалы оказывают большое влияние на нашу повседневную жизнь и на
    наше общество.

    Керамические материалы представляют собой неорганические соединения, обычно оксиды,
    нитриды или карбиды. Связь очень прочная — ионная или
    сеть ковалентная. Многие принимают кристаллические структуры, но некоторые формы
    очки. Свойства материалов являются результатом
    склеивание и структура.

    Керамика выдерживает высокие температуры, хорошо термически
    изоляторы и не сильно расширяются при нагревании. Это заставляет их
    отличные тепловые барьеры, начиная от футеровки
    промышленные печи для покрытия космического шаттла, чтобы защитить его
    от высоких температур на входе.

    Стекла — это прозрачная аморфная керамика, широко используемая.
    в окнах, линзах и многих других знакомых приложениях. Свет может
    вызывают электрический отклик в некоторых керамических изделиях, называемый
    фотопроводимость. Волоконно-оптический кабель быстро заменяет медь
    для связи, так как оптические волокна могут нести больше информации
    для больших расстояний с меньшими помехами и потерями сигнала, чем
    традиционные медные провода.

    Керамика прочная, твердая и долговечная.Это заставляет их
    привлекательные конструкционные материалы. Единственный существенный недостаток:
    их хрупкость, но эта проблема решается
    разработка новых материалов, таких как композиты.

    Керамика по своим электрическим свойствам отличается от отличных изоляторов.
    к сверхпроводникам. Таким образом, они используются в широком диапазоне
    Приложения. Некоторые из них конденсаторы, другие полупроводники в
    электронные устройства. Пьезоэлектрические материалы могут преобразовывать механические
    давление в электрический сигнал и особенно полезны для
    датчики.В настоящее время предпринимаются активные исследовательские усилия по открытию новых высот
    T c сверхпроводников и разработка возможных приложений.

    Обработка кристаллической керамики осуществляется в соответствии с основными этапами
    которые веками использовались для изготовления глиняных изделий. Материалы
    отбираются, подготавливаются, формуются в желаемую форму и спекаются
    при высоких температурах. Стекла обрабатываются заливкой в ​​расплавленный
    состояние, придание формы в горячем состоянии, а затем охлаждение. Новые методы
    такие как химическое осаждение из паровой фазы и золь-гель обработка.
    в настоящее время разрабатывается.Керамика далеко вышла за рамки своего
    начала в глиняной посуде. Керамическая плитка покрывает космический шаттл
    а также наши кухонные полы. Керамические электронные устройства делают
    возможные высокотехнологичные инструменты для всего, от медицины до
    развлечения. Ясно, что керамика — наше окно в будущее.

    Следующая тема: Список литературы

    Керамика Содержание
    MAST Home Page

    Влияние добавления опилок на физико-механические свойства керамического кирпича для получения легкого строительного материала

    Авторов:

    Башир Чемани,

    Халима Чемани

    Аннотация:

    В этой статье изучается применение различных
    опилки при производстве легкого изоляционного кирпича.Сначала был определен минералого-химический состав глин. Далее были изготовлены керамические кирпичи различной
    количества материалов (3–6 и 9 мас.% опилок, 65 мас.% серой глины, 24–27 и 30 мас.% желтой глины и 2 мас.% туфа).
    Эти кирпичи обжигались при 800 и 950 ° C. Влияние добавления этих опилок на технологическое поведение кирпича оценивали:
    усадка при сушке и обжиге, водопоглощение, пористость, насыпная плотность
    и прочность на сжатие. Результаты показали, что оптимальная
    температура спекания 950 ° С.Ниже этой температуры, при 950 ° C,
    наблюдалась повышенная открытая пористость, что снизило прочность кирпичей на сжатие. По полученным результатам
    оптимальное количество отходов составляло 9 мас. % опилок эвкалипта, 24 мас. % формующей влаги и диаметром частиц 1,6. Эти проценты дали кирпичи, механические свойства которых были
    подходит для использования в качестве вторичного сырья в керамическом кирпиче
    производство.

    Ключевые слова:
    пористость,
    опилки,
    глиняный кирпич

    Идентификатор цифрового объекта (DOI):
    doi.org / 10.5281 / zenodo.1077395

    Процедуры
    APA
    BibTeX
    Чикаго
    EndNote
    Гарвард
    JSON
    ГНД
    РИС
    XML
    ISO 690
    PDF

    Загрузок 3764

    Артикул:

    [1] A.U. Элинва, Я. Махмуд. «Зола из древесных отходов как заменитель цемента», Цемент и бетонные композиты, том 24, №№. 2. С. 219-222, 2002.

    [2] F.F. Удоё, ПУ. Дашибил, «Опилки золы как бетонный материал», АСКН, г.
    0899-1561; vol.14, n┬░.2, pp. 173-176, 2002.
    [3] П.Тургут, Б.Есилата, «Физико-механические и тепловые характеристики
    новые кирпичи с добавлением каучука », Энергетика и строительство, т. 40,
    С. 679-688, 2008.

    [4] П.Тургут, Х.М. Альгин, «Известняковая пыль и древесные опилки в виде кирпича.
    материал », Building and Environment, vol. 2, pp. 3399-3403, 2006.

    [5] Демир И. Исследование производства строительного кирпича с
    обработанные отходы чая », Building and Environment, vol. 41, pp. 1274-
    1278, 2005.

    [6] О. Каяли, «Высококачественные кирпичи из летучей золы», Труды
    Конференция «Мир угольной золы», Лексинтон, Кентукки, 2005 г.
    [7] Линь К. Л. «Технико-экономическое обоснование использования кирпича из муниципального массива.
    зольный шлак мусоросжигателя «. Журнал опасных материалов, том 137,
    С. 1810-1816, 2006.

    [8] С. Вейсе, А. А. Юсефи, «Использование полистирола в легком кирпиче.
    производство », Иранский Полимерный Журнал, том 12, № 4, стр. 324-329, 2003.

    [9] Т. Баседжо, Ф. Берутти, А. Бернадес, К. П. Бергманн, «Экологическая
    и технические аспекты использования шламов кожевенных заводов в качестве сырья
    материал для глиняных изделий », Журнал Европейского керамического общества,
    т.22, pp.2251-2259, 2002.

    [10] М. Донди, М. Марсигли, Б. Фаббри, «Переработка промышленных и городских
    отходы при производстве кирпича »- обзор. Tile and Brick International 13
    (1), 218-225. 1997 г.

    [11] С. Хорисава, М. Сунагава, Ю. Тамай, Ю. Мацуока, Т. Тору Миура, М.
    Теразава, «Биодеградация нелигноцеллюлозных веществ I1: физическая
    и химические свойства опилок до и после использования в качестве искусственной почвы », Journal of Wood Science, том 45, стр. 492-497, 1999

    [12] В. Дукман, Т.Копар, «Опилки и шламы бумагоделательные как
    порообразователи для источника легкого глиняного кирпича. «Industrial
    Керамика, т. 21, н. 2. С. 81-86, 2001.

    [13] Р. Шейдер, Les pótes et les gla├ºures Céramiques. Ecole Suisse de
    Серамика, 1970 г.

    [14] Я. Ригут, «La cuisson des matières premières et des pótes céramiques»,
    Industrie Céramique n┬░. 685. С. 685-697. Июль 1975 г.

    [15] М. Рэндалл. «Теория и практика спекания», John Willey and Sons, Inc.
    Нью-Йорк, 1996, стр. 209-213.
    [16] J. Peyssou, «Industries céramique», n┬░. 661, стр. 255-261, 377-383, 1973.

    Множество видов кирпича

    [Изображение вверху] Кирпич может быть небольшой строительной единицей из красной глины, но также может быть из многих других цветов и материалов. Предоставлено: Кэм Миллер, Flickr (CC BY-NC-ND 2.0)

    .

    Как я уверен, любой, кто часто посещает YouTube, обнаружил, что постоянно присутствующий список рекомендаций может привести вас в некоторые довольно странные кроличьи норы (особенно в последнее время).

    Во время одного из моих недавних набегов на рекомендуемые анимационные адаптации обычных басен, я заметил сходство между версиями «Трех поросят», помимо основного сюжета.

    В каждой версии третий поросенок использовал красных кирпичей, чтобы построить свой дом!

    Но кирпичи не всегда красные, о чем свидетельствует еще один анимационный пример.

    Несмотря на то, что кирпичи использовались в качестве строительного материала в течение тысяч лет, многие домовладельцы, которые хотят отказаться от винила, с удивлением обнаруживают, что существует множество типов кирпичей на выбор, и не все эти кирпичи сделаны из глины.

    Если кирпич не имеет ни красноватого цвета, ни глиняный, тогда какое значение равно кирпичу?

    Глиняный кирпич, ясеневый кирпич, красный кирпич, серый кирпич

    Традиционно термин «кирпич» относится к небольшой единице строительного материала, состоящей в основном из глины. Минеральное содержание глины будет определять цвет кирпича: глины, богатые оксидом железа, станут красноватыми, а глины, содержащие много извести, будут иметь белый или желтый оттенок.

    В настоящее время определение кирпича расширилось и теперь относится к любой небольшой прямоугольной строительной единице, которая соединяется с другими единицами с помощью цементного раствора (более крупные строительные единицы называются блоками).Глина по-прежнему является одним из основных кирпичных материалов, но другие распространенные материалы — это песок и известь, бетон и летучая зола.

    Силикатный кирпич

    Кирпич из силиката кальция, широко известный как силикатный кирпич, содержит большое количество песка — около 88–92 процентов. Остальные 8–12 процентов в основном составляют известь. В отличие от традиционных глиняных кирпичей, которые обжигают в печах, силикатные кирпичи образуются, когда составляющие материалы соединяются вместе в результате химической реакции, которая происходит при высыхании влажных кирпичей под действием тепла и давления.

    По сравнению с другими кирпичами силикатные кирпичи имеют более однородный цвет и текстуру, и для их скрепления требуется меньше раствора. Однако они не могут противостоять воде и огню в течение длительного времени, поэтому не подходят для установки фундаментов или строительства печей.

    Бетонный кирпич

    По сравнению с глиняным кирпичом бетонный кирпич предлагает гораздо больше возможностей для дизайна. Бетонные кирпичи можно легко придать разнообразным формам — квадратам, треугольникам, восьмиугольникам — и можно добавить пигменты, чтобы изменить цвет бетонного кирпича.Кроме того, бетонные кирпичи имеют лучшую звукоизоляцию по сравнению с глиняными.

    Эти преимущества делают бетон хорошим выбором с эстетической точки зрения. Однако, если вам нужен прочный и долговечный материал, лучше подойдут глиняные кирпичи. Бетон со временем сжимается, в то время как глина расширяется, что в конечном итоге обеспечивает более плотную изоляцию стен из глиняного кирпича, чем стены из бетонных кирпичей. Кроме того, глиняный кирпич имеет лучшую теплоизоляцию, что со временем может привести к значительной экономии затрат на электроэнергию.

    Зольный кирпич

    Летучая зола является побочным продуктом горения угля и может иметь вредное воздействие на здоровье и окружающую среду. Таким образом, предпринимаются многочисленные постоянные усилия по предотвращению попадания летучей золы в окружающую среду, включая тщательную утилизацию или повторное использование в других продуктах, таких как кирпичи.

    Кирпичи из летучей золы состоят в основном из летучей золы и цемента. Они весят меньше, чем бетонные и глиняные кирпичи, и благодаря низкой абсорбционной способности достаточно хорошо выдерживают нагревание и воду.Однако высокие концентрации летучей золы в кирпиче могут привести к увеличению времени схватывания и более медленному развитию прочности во время строительства кирпича.

    Конечно, эти типы кирпича не высечены в камне (даже если сам кирпич). Это образцы обычных материалов, используемых для создания кирпичей, и исследователи часто экспериментируют с изменением уровней глины, песка, извести, летучей золы, цемента и других материалов в любом конкретном кирпиче, чтобы найти комбинации с оптимальными свойствами.

    Строительный кирпич для экстремальных погодных условий

    Поскольку экстремальные температуры становятся все более нормальным явлением, строительные материалы должны будут выдерживать более суровые циклы замораживания-оттаивания.Готовы ли кирпичи принять вызов?

    Недавнее исследование Терезы Стришевской и Станислава Каньки, профессоров гражданского строительства из Краковского технологического университета в Польше, изучило, как кирпичи в каменных конструкциях, представляющих значительную историческую ценность, выдерживали циклическое замораживание и оттаивание за последние 70 лет.

    Они обнаружили, что морозостойкость и морозостойкость кирпича являются результатом нескольких факторов, включая минеральный состав, структуру пористости и механическую прочность.Из этих факторов преобладающее влияние оказывает пористая структура.

    «Показано, что кирпичи с относительно высокой долей пор диаметром менее 1 мкм в общей популяции пор подвергаются морозному повреждению; т.е. им присуща недостаточная морозостойкость », — поясняют исследователи в статье. «Под воздействием циклического замораживания и оттаивания в реальных условиях эти кирпичи подвергаются повреждениям, но форма повреждений, то есть растрескивание, отслаивание или измельчение, зависит, прежде всего, от структуры пористости, т.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *