Силикатный кирпич в Челябинской области

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ              4

История возникновения              5

Актуальность силикатного кирпича              7

Разновидности силикатного кирпича              8

Технические свойства              9

Технические требования к силикатному кирпичу              13

Сырье для производства силикатного кирпича              15

Производство и оборудование              17

Цветной силикатный кирпич              19

Преимущества и недостатки силикатного кирпича              21

Интересные факты о силикатном кирпиче              22

Перспектива рынка кирпича в России              24

Силикатный кирпич в Челябинской области              27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ              28

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК              29

ВВЕДЕНИЕ

Силикатный кирпич — один из самых распространенных материалов, традиционно используемых при строении зданий и сооружений. Технология кирпичной кладки представляет архитекторам и дизайнерам неограниченные возможности для воплощения творческих замыслов. Обеспечивая надежную защиту от воздействия внешних факторов и обладая сравнительно низкой теплопроводностью, кирпич предопределяет высокий уровень безопасности и комфорта как жилых, так и промышленных зданий.

Строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром.

Кирпич является самым древним строительным материалом. Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т.п. Ярким примером использования кирпичного строительства в России стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера.

До 19-го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200млн. шт. в год.

Силикатный кирпич на сегодняшний день - это самый востребованный строительный материал в мире. Он изготавливается как облицовочный, так и строительный. По регламенту силикатный кирпич имеет свойства ГОСТ 379-95 «Кирпич и камни силикатные. Технические условия».
История возникновения.

Строительство в любую эпоху было делом полезным. Совсем ничего не изменилось с годами, только со столетиями менялись архитектурные планы, стили и строительные материалы. Кроме наличия внешних аттрибутов, любой строительный материал должен быть прочным, долговечным и эффективным. Сегодня под эти пункты подходит силикатный кирпич.

Вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожжённый кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы, применение в строительстве обожжённого кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте, 3—2 тысячелетие до н. э.). Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии иДревнего Рима, где из кирпича (45×30×10 см) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т. п. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна III стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера. «… и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырем, в Калитникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножём невозможно расколупить».

Однако есть предположение, относящееся к римскому периоду, что изначально кирпичи не были несущим материалом: в римских сооружениях зачастую слой извести шире слоя кирпичей и можно сделать вывод, что именно известь была т.н. "несущим материалом", а вовсе не кирпич (выполнял роль арматуры в бетоне, сказали бы сейчас). Кирпичи предположительно были всего-навсего черепицей, что характеризует их размер - прим. 300х300х20 мм. Да и в домонгольской Руси (абсолютно "деревянной") кирпичные кладки были схожи с римскими, постольку поскольку "кирпичное зодчество" пришло на Русь из Византии, являющейся преемницей Рима. Даже кладка Айя-Софии выполнена в той-же манере - тонкая прослойка кирпича и в 1,5-2 раза шире прослойка извести.

Производство силикатного кирпича стало повсеместным и популярным на заре 20 века, а стали планировать методы его изготовления в конце 19 века. Сам силикат, из которого получают кирпич, представляет собой сочетание минеральных элементов, среди которых приоритетной составляющей является кремнезем.

В древней Руси производство кирпича началось в Х в., что связано с влиянием византийской культуры. Наиболее массово строительный кирпич стали применять с конца столетия. В результате крещения Руси в 988 году со священниками из Византии приехали и строители, привезшие секрет производства кирпича

В настоящее время кирпич не является стройматериалом-монополистом в строительном деле, но по праву занимает почётное место благодаря своим неоспоримым положительным качествам, которые с постоянно совершенствуются с появлением новых технологий, удовлетворяя нужды любых клиентов.

Актуальность силикатного кирпича.

Силикатный кирпич в наше время является одним из самых распространенных и широко используемых материалов.

Дешевое сырье, короткий цикл производства, высокая производительность труда, низкие капиталовложения и себестоимость силикатного кирпича создают экономические предпосылки для его широкого применения в строительстве.

Силикатный полнотелый кирпич по общей стоимости 1 м2 стены конкурирует с глиняным кирпичом и керамзитобетонными панелями, а стены из пустотелых силикатных кирпичей значительно дешевле стен из всех остальных материалов.

Общая трудоемкость производства изделий и возведения стен из силикатного кирпича стоит примерно на одном уровне со стенами из ячеистых и керамзитобетонных панелей и значительно ниже, чем из других штучных изделий.

В результате исследований ЦНИИСК было установлено, что несущая способность и упругая характеристика стен из пустотелых кирпичей не отличаются, что позволяет их испытывать с высокой эффективностью для возведения не только наружных, но и внутренних стен.

В последнем случае основная экономия получается ха счет снижения массы стен на 25% и значительно меньший стоимости изделий на 1 м2 стены, чем из других материалов.

Таким образом, все вышеперечисленные причины дают основу для большой популярности силикатного кирпича.

Разновидности силикатного кирпича.

Все силикатные материалы и изделия являются продуктом автоклавного твердения формованной смеси извести, песка, вспомогательных добавок, пигментов. Но при этом существует большое количество разновидностей силикатного кирпича и несколько способов разделения:

  По назначению кирпич и камни силикатные (ГОСТ 379-95) разделяют на рядовой и лицевой. Кроме того, их подразделяют на неокрашенные и цветные — окрашенные в массе или с поверхностной отделкой лицевых граней.

  По виду изготовления кирпич и камни подразделяют на пустотелые, пористые, пористо-пустотелые и полнотелые. Одинарный полнотелый или с пористыми заполните­лями кирпич выпускают размерами 250X120X65 мм. Масса его не нор­мируется. Практически она не превышает 3,5...3,7 кг. Утолщенный пустотелый или полнотелый кирпич с пористыми заполнителями вы­пускают размерами 250X120X88 мм, а силикатные пустотелые камни — размерами 250X120X138, Масса утолщенного кирпича в высушенном состоянии должна быть не более 4,3 кг.

Классический силикатный кирпич имеет семь марок прочности - от М25 до М300, и степень морозостойкости от F15до F50 (для наружного оформления фасада используется кирпич морозостойкостью F35).
Размеры силикатного кирпича представлены на рисунке 1.
 

Рис. 1

Технические свойства.

Кирпич применяют для кладки стен жилых, гражданских и промышленных зданий, карнизов, цоколей и фундаментов в сухих грунтах, а также дымоходов.

Требования к техническим свойствам силикатного кирпича меняются в зависимости от области его применения, обычно определяемой строительными нормами, неодинаковыми в разных странах.

1)            Прочность при сжатии и изгибе.

Марка кирпича определяется его средним пределом прочности при сжатии, который составляет обычно 7,5-30 МПа. Требования к стандартам разных стран отличаются друг от друга. Например, Канада и США регламентируют предел прочности кирпича при изгибе. В большинстве стандартов предусмотрено определение прочности кирпича в воздушно-сухом состоянии. Лишь в Англии прочность кирпича определяется в водонасыщенном состоянии. В России, как в Канаде и США, используют предел прочности кирпича при изгибе. Минимальное значение прочности отдельных кирпичей составляет 75% по ГОСТ 379-95.

2)       Водопоглащение.

Это один из важнейших показателей качества силикатного кирпича и является функцией его пористости, которая зависит от зернового состава смеси его формовочной влажности. По ГОСТ 379-95 водопоглащение силикатного кирпича должно быть не менее 6%. При насыщении водой прочность силикатного кирпича снижается. Коэффициент размягчения силикатного кирпича зависит от его макроструктуры, от микроструктуры цементирующего вещества и составляет обычно, по данным многочисленных испытаний ВНИИ строительных материалов, не менее 0,8.

3)       Влагопроводность.

Характеризуется коэффициентом влагопроводности β, зависящий от средней прочности кирпича. При βср=1800 кг/м3, имеет значения, приведенные в таблице 1.

Табл. 1

4)       Морозостойкость.

В нашей стране морозостойкость кирпича, особенно лицевого, является наряду с прочностью важным показателей его долговечности. По ГОСТ 379-95 установлены 4 марки кирпича по морозостойкости: морозостойкость рядового кирпича должна составлять не менее 15 циклов замораживания при температуре -15 ºС и оттаявания в воде при температуре 15-20 ºС, а лицевого – 25, 35, 50 циклов. Снижение прочности после испытания не должно превышать 20% для лицевого и 25% для рядового кирпича первой категории  и 15-20% для кирпича высшей категории качества.

5) Атмосферостойкость.

Изменение свойств материала в результате воздействия на него комплекса факторов: переменного увлажнения и высушивания, карбонизации, замораживания и оттаявания силикатного кирпича, изготовленный из песков различного минерального состава с использованием тонкомолотового известкового кремнеземистого вяжущего, является вполне атмосферостойким материалом.

6)       Стойкость в воде и агрессивных средах.

Определяется степенью взаимодействия цементирующего вещества с агрессивными средами, так как кварцевый песок стоек к большинству сред различают газовые и жидкие среды, в которых стойкость силикатного кирпича зависит от их состава. Следовательно силикатный кирпич нестоек против действия кислот, а также против содержащихся в воздухе агрессивных газов, паров и пыли при относительной влажности воздуха  более 65% . Силикатный кирпич, в состав которого входит 5% молотого песка, обладает высокой стойкостью к минерализированным грунтовым водам, за исключением растворов сульфатов магния.

7) Жаростойкость.

К.Г. Дементьев, нагревавший силикатный кирпич при различных температурах в течении 6 часов, установил, что до 200 ºС его прочность увеличилась, а затем постепенно падает и при 600 ºС достигает первоначальной.

Повышение прочности сопровождается увеличением содержания растворимой SiO2, что свидетельствует о дальнейшем протекании реакции между известью и кремнеземом. Но Б. Вектарис пришел к выводу о том, что жаростойкость силикатного кирпича (550-600 ºС) значительно превышает принятый предел (250 ºС).

8)       Теплопроводность.

По данным испытаний теплопроводность сухих силикатных кирпичей колеблется от 0,35-0,7 Вт/с*ºС и находится в линейной зависимости от их средней плотности, практически не зависел от числа и расположения пустот.

9)       Газо-, паро- и звукопронецаемость.

Каммер, изучавший диффузию водяных паров через силикатный кирпич различной плотности, выявил, нелинейный характер и рост функции несколько быстрее, чем плотность кирпича.

Опперман, исследовавший газопронецаемость силикатного кирпича пришел к выводу, что она хорошо корреспондирует с паропронецаемостью, определенной Каммером.

Звукопронецаемость изучал Вайсс в испытательной камере, в которой выкладывали стены площадью 10 м2. Звукопередача зависит в основном от массы стены и ее конструкции.

10)   Усадка.

Пуртон и Колдрей установили, что усадка силикатного кирпича зависит от состава новообразований и наличия в них свободной влаги. С повышением влажности и уменьшением основности гидросиликатов усадка образцов увеличивается от 0,01-0,04%.

Пиппер и Хаге испытывали на специальной пружинной установке простенки шириной 0,74 и высотой 2 м, выложенные из силикатного кирпича на растворе.

По их данным усадка через 282 суток составила 0,25 мм, а ползучесть под нагрузкой – 0,33 мм.

11)   Сцепление с раствором.

Этот фактор имеет особое значение в сейсмических зонах. По данным Бурхартца сцепление известкового раствора с силикатным кирпичом такое же, как с глиняным, и составляет через 28 суток твердения в кладке 0,07 – 0,3 МПа.

12)       Несущая способность стен.

Она регламентируются СНиП II-B.22-81 в зависимости от марки полнотелого силикатного кирпича и марки раствора. Проведенные испытания стен из силикатного кирпича в 1975-1977 гг. ЦННИСК показали, что расчетное сопротивление кладок может быть принято одинаковым с сопротивлением кладок из плонотелого кирпича. Значения упругой характеристики α кладок стен из силикатного кирпича составляют 0,75α кладок из силикатного кирпича и керамических материалов одинаковы.

Технические требования к силикатному кирпичу.

Технические требования к силикатному кирпичу предъявляют в соответствии с ГОСТ 379-95 «Кирпич и камни силикатные. Технические условия».

Характеристики

По фактуре лицевой поверхности лицевые изделия изготовляют гладкими с декоративным покрытием; по цвету — неокрашенными, имеющими цвет сырья, из которого они изготовлены, или окрашенными, — из окрашенной смеси или с поверхностной окраской лицевых граней.

   Лицевые изделия должны иметь две лицевые поверхности: тычковую и ложковую.

   По согласованию с потребителем допускается выпускать изделия с одной лицевой поверхностью.

   Поверхность граней изделия должна быть плоской, ребра — прямолинейными.

   Допускается выпускать лицевые изделия с закругленными вертикальными ребрами радиусом не более 6 мм.

   Цвет (оттенок цвета) лицевых изделий должен соответствовать образцу-эталону.

   Пятна на лицевой поверхности изделий не допускаются.

   На рядовом изделии не допускаются дефекты внешнего вида.

   Отбитости и притупленности углов и ребер, шероховатости, трещины и другие повреждения на лицевых поверхностях готовых изделий не допускаются.

   Проколы постели пустотелых изделий размером более 10 мм, а также дефекты изделий (вздутие и шелушение поверхности, увеличение объема, наличие сетки мелких трещин от непогасившейсясиликатной смеси) не допускаются.

   В рядовом изделии не допускается наличие в изломе или на поверхности глины, песка, извести и посторонних включений размером свыше 5 мм в количестве более 3.

   Для лицевых изделий наличие указанных включений на поверхности не допускаются, в изломе допускается не более 3.

   Количество половника в партии должно быть не более 5% для рядовых изделий, 2% для лицевых изделий.

   Прочность сцепления декоративного покрытия с поверхностью лицевых изделий должна быть не менее 0,6 МПа (6 кгс/см2).

   За марку по морозостойкости принимают число цикловпопеременного замораживания и оттаивания, при которых в изделиях отсутствуют признаки видимых повреждений (шелушение, расслоение,выкрашивание и др.). а снижение прочности при сжатии не превышает 25% для рядовых и 20% для лицевых изделий.

   Прочность сцепления декоративного покрытия с поверхностью изделия после испытания на морозостойкость должна быть не менее 0,6 МПа.

   Водопоглощение изделий должно быть не менее 6%

   Масса утолщенного кирпича в высушенном состоянии должна быть не более 4,3 кг.

   По согласованию предприятия-изготовителя с потребителем, отраженному в договоре на поставку, допускается изготовлять утолщенный полнотелый кирпич массой более 4,3 кг.

   Изделия относят к группе негорючих строительных материалов по ГОСТ 30.244.

Сырье для производства силикатного кирпича.

Основными видами сырья для производства силикатного кирпича является песок, известь и вода.

Технология производства и качество силикатного кирпича во мно­гом зависят от физических и химических характеристик сырья. Отклоне­ние того или иного показателя неизбежно сказывается на параметрах продукции. Поэтому необходимо правильно определять химический, ми­нералогический и зерновой состав сырьевых компонентов, влажность сырьевой смеси, создавать оптимальные условия формования и авто­клавной обработки, влияющие на плотность и прочность кирпича и камней.

Для производства силикатного кирпича применяют кварцевый песок, известь, дисперсные или укрупняющие кремнеземистые добавки и воду.

Кварцевый песок. Песком называют рых­лую смесь зерен крупностью 0,14...5 мм, образовавшуюся в резуль­тате разрушения горных пород (природные пески) или полученную путем их дробления и последующего рассева (искусственные дроб­леные пески). Для определения пригодности песка недостаточно выполнить хими­ческий анализ. Необходимо знать минералогический, зерновой состав и форму зерен песка, что в совокупности влияет на прессование сырье­вой смеси и качество кирпича.

Требования к песку для производства кирпича. Песок испыты­вают в три этапа:

   аналитические исследования, включающие в себя химические, меха­нические и петрографические анализы, для составления общей характе­ристики песка;

   лабораторные технологические испытания с изготовлением образ­цов, по которым устанавливают принципиальную пригодность песка для производства силикатного кирпича, оптимальное содержание извести в силикатной смеси, а также степень однородности песков по месторож­дению на основании, как технологических испытаний, так и данных ана­лизов;

   полузаводские испытания с изготовлением кирпичей натуральной величины.

Песок и известь подвергают входному контролю качества продук­ции по ГОСТ 24297-87.

Известь. В зависимости от условий твердения известь подразделяют на воздушную, твердеющую только в воздушно- сухой среде, и гидравлическую, способную твердеть, наращивать и со­хранять прочность, как на воздухе, так и в воде. При производстве кир­пича используют воздушную известь.

Кальциевая известь является основным сырьем для производства известково-песчаных силикатных материалов.

По имеющимся данным более 50% заводов силикатного кирпича располагают известково-обжигательными цехами, сырьем для которых служат карбонатные породы – известняки. Помимо основных видов сырья многие заводы применяют суглинки, трепелы и другие кремнеземистые породы, золы и шлаки и другие плавленые алюмосиликатные материалы, а также некоторые горные породы промышленные отходы. Указанные материалы используют в качестве компонентов вяжущего или активных заполнителей, а некоторые как уплотняющие добавки.

Производство и оборудование.

Технологический процесс:

1 стадия: Помол извести совместно с песком. Помол извести с песком осуществляется в двухкамерных мельницах размеров 1,5×5,6 м или 2×10,5.

2 стадия: Массозаготовка шихты. Массозаготововочное отделение содержит: склад песка, систему пластинчатых питателей, узел грохочения для удаления глинистых включений, смесители для перемешивания увлажненных песка и извести, реакторы для гашения извести.

3 стадия: Прессование кирпича с последующей укладкой сырца на вагонетки. Прессование кирпича с укладкой сырца на вагонетки осуществляется с помощью прессов и автоматов укладчиков.

4 стадия: Термовлажностная обработка кирпича. Термовлажностная обработка кирпичного сырца производится в проходных автоклавах с гидравлической системой закрывания крышек. Используются системы толкателей и электропередаточная тележка. Пропаривание осуществляется при температуре 200 ºС и давлении 10 атмосфер в течении 10-12 часов.

5 стадия:  Отгрузка потребителю. Отправка кирпича производится железнодорожным или автомобильным транспортом. Отгрузка мостовыми кранами грузоподъемностью 5 тонн со специальными 4-х сторонними захватами.

Схема производства силикатного кирпича показана на рисунке 2.

Рис. 2

Цветной силикатный кирпич.

В связи с тем, что в настоящее время возводят кирпичные здания без оштукатуривания стен снаружи, перед силикатными заводами остро встал вопрос о производстве лицевого, в том числе цветного, кирпича для кладки фасадов (рис. 3).

Рис. 3

Лицевой кирпич должен обладать более высокой прочностью, точными размерами, плотностью и морозостойкостью, чем рядовой кирпич.

Требования, предъявляемые к лицевому силикатному кирпичу, регламентированы ГОСТ 379-95, а также СНиП II-В.22-81. Марка полнотелого лицевого силикатного кирпича должна быть не ниже 125, а морозостойкость (в зависимости от климатических условий зон) Мрз 25 – Мрз 50. Пористость должна быть низкой во избежание загрязнения кирпича пылью, а также для уменьшения взаимодействия с агрессивными газами, содержащимися в воздухе. Окрашенный силикатный кирпич должен обладать высокой атмосферостойскстью: ни выцветать под воздействием инсоляции, попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и оттаявания.

Повышенные требования предъявляются также к содержанию включений, отбитости углов и ребер, внешнему виду и цвету лицевого силикатного кирпича.

Возможны следующие способы изготовления цветного силикатного кирпича:

   Объемное окрашивание всей силикатной смеси перед формованием сырца

   Нанесением цветной пасты или цветной суспензии на свежеформованный сырец

   Окрашивание запаренного кирпича растворами солей

   Нанесение легкоплавких цветных глазурей на запаренный кирпич

   Нанесение цветных лаков, покрытий и эмалей на запаренный кирпич

Раскалывание объемного окрашенного кирпича после его запаривания.

Первые два способа могут использоваться непосредственно в процессе производства силикатного кирпича, а последующие – по его окончании.

Технологии цветного силикатного кирпича существенно различны, тогда как производство лицевого неокрашенного и рядового кирпича отличается мало.

Красящие вещества могут быть минеральными и органическими, природными и искусственными. Растворимые красящие вещества называются красителями, а нерастворимые – пигментами. Так, природные железные руды, охра, умбра, мумия, глауконит и другие окрашенные горные породы (земляные краски), а также искусственно приготовленные – редоксайд, желтый и черный железоокисные, окись хрома, фталоцианиновые, сажа и другие – относятся к пигментам. Сульфаты меди, хлориды железа, марганца и другие растворимые соли металлов являются красителями.

Пигменты, предназначенные для окрашивания силикатного кирпича, обычно испытывают на стойкость при воздействии щелочной среды, высоких температур в процессе автоклавной обработки, а также на светостойкость окрашенных изделий.

Преимущества и недостатки силикатного кирпича.

Преимущества силикатного кирпича

        Экологичность. Силикатный кирпич изготовлен из экологически чистого натурального сырья — извести и песка, по технологии, знакомой человечеству несколько десятилетий.

        Звукоизоляция. Это играет немаловажную роль при возведении межквартирных или межкомнатных стен. Силикатный кирпич применяют для кладки стен и столбов в гражданском и промышленном строительстве.

        Высокая морозостойкость и прочность. Силикатный кирпич по прочности и морозостойкости значительно превосходит кирпич керамический. На построенные из него фасады строители дают гарантию 50 лет.

        Экономичность. Стоимость силикатного кирпича ниже, чем у его керамических аналогов.

        Надежность и широкий ассортимент. Надежность и широкий ассортимент силикатного кирпича позволяет использовать его как в новом строительстве, так и при реконструкции. Фактурный, цветной силикатный кирпич украсит фасады как общественных, жилых зданий, так и загородных коттеджей, дач.

        Тип окраски. Цветной силикатный кирпич окрашивается в массе, а керамический, как правило, имеет окрашенным лишь тонкий лицевой слой, особенно подверженный разрушению.

        Неприхотливость. Строения из силикатного кирпича неприхотливы и устойчивы ко внешним факторам. Капризы природы не оказывают существенного влияния на его внешний вид, Фасад сохраняет цвет и не требует дополнительного ухода.