Оценка качества и испытание силикатного кирпича

При силосном способе предварительно перемешанную и увлажненную массу направляют для гашения в силосы. Гашение в силосах происходит 7...12 ч, т.е. в 10...15 раз больше, чем в барабанах, что является существенным недостатком силосного способа. Хорошо загашенную в барабане или силосе известково - песчаную массу подают в лопастный смеситель или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания и далее на прессование. Прессование кирпича производят на механических прессах под давлением до 15...20 МПа, обеспечивающим получение плотного и прочного кирпича. Отформованный сырец укладывают на вагонетку, которую направляют в автоклав для твердения.

Автоклав представляет собой  стальной цилиндр диаметром 2 м и  более, длиной до 20 м, с торцов герметически закрывающийся крышками (рис.2). С повышением температуры ускоряется реакция между известью и песком, и при температуре 174 °С на протекает в течение 8... 10 ч. Быстрое твердение происходит не только при высокой температуре, но и высокой влажности, для этого в автоклав пускают пар давлением до 0,8 МПа и это давление выдерживают 6...8 ч. Давление пара поднимают и снижают в течение 1,5 ч. Цикл запаривания продолжается 10...14 ч.

Под действием высокой  температуры и влажности происходит химическая реакция между известью и кремнеземом (Са(ОН)₂ + SiO₂ = CaO· SiO₂·H₂O). Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с зернами песка в прочный камень. Однако твердение силикатного кирпича на этом не прекращается, а продолжается после запаривания. Часть извести, вступившей в химическое взаимодействие с кремнеземом песка, реагирует с углекислотой воздуха, образуя прочный углекислый кальций по уравнению:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О

 

Рис.2 Автоклав:

1-кронштейн; 2-тележка; 3-стойка; 4-манометр; 5-предохранительный клапан; 6-металлический цилиндр; 7-штуцер  с краном; 8-крышка; 9-лебедка; 10-рельсовый мостик; 11-паропровод; 12-рельсы.

 

СВОЙСТВА И  ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ИСПЫТЫВАЕМОГО ИЗДЕЛИЯ

Строительные материалы  подвергаются воздействию физических, химических, атмосферных, бактериологических факторов, которые ухудшают их качество, влияют на прочность и долговечность.

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, вызванных внешними нагрузками. Строительные материалы в конструкциях испытывают на сжатие, растяжение, изгиб, кручение, срез, удар. Чаще всего они работают на сжатие или растяжение. Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности, т.е. количественным значением, равным напряжению, при котором материал разрушается. Предел прочности силикатного кирпича при сжатии составляет 7,5...30, при изгибе 1,6...4 МПа.

Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Это один из важных показателей качества силикатного кирпича и является функцией его пористости, которая зависит от зернового состава смеси, ее формовочной влажности, удельного давления при уплотнении. По ГОСТ 379—79 водопоглощение силикатного кирпича должно быть не менее 6 % .

Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности. По ГОСТ 379—79 установлены четыре марки кирпича по морозостойкости. Морозостойкость рядового кирпича должна составлять не менее 15 циклов замораживания при температуре -15°С и оттаивания в воде при температуре 15-20° С, а лицевого -25, 35, 50 циклов в зависимости от климатического пояса, частей и категорий зданий, в которых его применяют. Так, например, по СНиП II-В.2-71 в цоколях зданий можно применять кирпич марок Мрз 35 и Мрз 50. Снижение прочности после испытания на морозостойкость по сравнению с водонасыщенными контрольными образцами не должно превышать 20% для лицевого и 25% для рядового кирпича первой категории и соответственно 15 и 20% для кирпича высшей категории качества.

Атмосферостойкость - изменение свойств материала в результате воздействия на него комплекса факторов: переменного увлажнения и высушивания, карбонизации, замораживания и оттаивания. Силикатный кирпич, изготовленный из песков различного минерального состава с использованием тонкомолотого известково - кремнеземистого вяжущего, является вполне атмосферостойким материалом.

Стойкость в воде и агрессивных средах для силикатного кирпича определяется степенью взаимодействия цементирующего его вещества с агрессивными средами, так как кварцевый песок стоек к большинству сред. Силикатный кирпич нестоек против действия кислот, которые разлагают гидросиликаты и карбонаты кальция, цементирующие зерна песка, а также против содержащихся в воздухе агрессивных газов, паров и пыли при относительной влажности воздуха более 65%.

Теплопроводность – способность материала пропускать тепло через свою толщу. По данным различных испытаний, теплопроводность сухих силикатных кирпичей и камней колеблется от 0,35 до 0,7 Вт/(м·°С) и находится в линейной зависимости от их средней плотности, практически не завися от числа и расположения пустот. Испытания в климатической камере фрагментов стен, выложенных из силикатных кирпичей и камней различной пустотности, показали, что теплопроводность стен зависит только от плотности последних. Теплоэффективные стены получаются лишь при использовании многопустотных силикатных кирпичей и камней плотностью не выше 1450 кг/м³ и аккуратном ведении кладки (тонкий слой нежирного раствора плотностью не более 1800 кг/м³, не заполняющего пустоты в кирпиче).

Усадка возникает и увеличивается, когда из материала удаляется вода, находящаяся в гидратных оболочках частиц и в мелких порах. При возведении и эксплуатации зданий важное значение имеет усадка силикатного кирпича. По данным испытаний усадка трех силикатных кирпичей марки 150, установленных торцами один на другой на растворе, за 240 сут составила 0,15%, марки 250 - 0,2% и в дальнейшем (через 400 сут) она уже не менялась. Ползучесть под нагрузкой, наоборот, была у кирпичей марки 150 втрое выше, чем кирпичей марки 250, и составила через 400 сут в первом случае 0,003, а во втором - 0,0009% МПа.

Сцепление с раствором. Этот фактор имеет особое значение в сейсмических районах, где от сцепления кирпича с раствором зависит этажность возводимых зданий. Сцепление известкового раствора 1:3 с силикатным кирпичом такое же, как с глиняным, и составляет через 28 сут твердения в кладке при затворении раствора водой 0,07 МПа и молоком 0,13 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ  И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  МАРКИ  ПО  ПРОЧНОСТИ

Марка кирпича и камней устанавливается по результатам  их испытания на прочность при  сжатии и изгибе для всех видов  кирпича и только при сжатии для  камней, проводимых в соответствии с ГОСТ 8462-85.

Испытания проводят на сухих  образцах. Влажные образцы перед  испытанием выдерживают не менее 3 сут в закрытом помещении при температуре (20±5)°С и подсушивают в течение 4 ч при температуре (105±5)°С.

Образцы, отобранные для  испытаний по внешнему виду, наличию дефектов и внешнему виду, должны удовлетворять требованиям стандарта (ГОСТ 530-95).

Предел прочности  при сжатии кирпича определяют на образцах из двух целых кирпичей или из двух половинок. Кирпич делят на половинки распиливанием или раскалыванием. Кирпичи (или половинки) укладывают постелями друг на друга. Половинки размещают поверхностями раздела в противоположные стороны

Части половинок кирпича (или целые кирпичи) и опорные  поверхности кирпича и камней стандарт рекомендует соединять и выравнивать цементным раствором. Состав раствора по ГОСТ 8462—85: цемент марки не ниже 400 - 1 мас. ч; песок крупностью не более 1,25 мм - 1 мас. ч; В/Ц - 0,40...0,42.

Изготовление образца  для испытаний кирпича производят следующим образом. Кирпичи или  его половинки полностью погружают  в воду на 1 мин. После этого на горизонтально установленную пластину (металлическую или стеклянную) толщиной не менее 5 мм укладывают лист бумаги, слой раствора не более 5 мм и первый кирпич или его половинку. Затем опять слой раствора и второй кирпич (половинку). Излишки раствора удаляют, а края бумаги загибают на боковые поверхности образца. В таком положении образец выдерживают в течение 30 мин. После этого образец переворачивают и выравнивают другую опорную поверхность.

Общий вид образца, подготовленного  к испытаниям, представлен на рис. 3, а. Отклонение от параллельности выравненных опорных поверхностей образца, определяемое по максимальной разности любых двух его высот, не должно превышать 2 мм.

 

Рис.3. Схема испытаний кирпича на сжатие (а) и изгиб (б) при определении

его марки по прочности

1 — плита пресса, 2- выравнивающий материал, 3 – кирпич

 

Выравнивание опорных  поверхностей при изготовлении образца из керамического камня производят в той же последовательности.

Образцы после изготовления выдерживают 3 сут при температуре (20±5) °С и относительной влажности воздуха 60—80 % для твердения цементного раствора

Образцы из кирпича полусухого прессования испытывают «насухо», не производя выравнивания их поверхностей цементным раствором.

Кирпичи и камни пластического  формования допускается испытывать на образцах, подготовленных другими  способами:

а) опорные поверхности выравниваются шлифованием;

б) выравнивание производится гипсовым раствором;

в) с помощью прокладок из технического войлока, резинотканевых пластин (транспортерные ленты), картона и других материалов.

Образцы, изготовленные с  применением гипсового раствора, испытывают не ранее чем через 2 ч  после формования.

Собственно испытания  образцов производят в следующей  последовательности. Образцы измеряют с погрешностью до 1 мм для вычисления площади его рабочей поверхности. Площадь поперечного сечения образца S (м²) вычисляют как среднее арифметическое значение площадей верхней и нижней граней.

На боковые поверхности  образца наносят вертикальные осевые линии, с помощью которых образец устанавливают в центре плиты пресса. Наиболее пригоден для проведения испытаний кирпича пресс с максимальным усилием 500 кН (50 т).

Образец прижимают верхней  плитой пресса и включают масляный насос. Скорость подачи нагрузки должна быть такой, чтобы разрушение образца происходило через 20...60 с после начала испытаний

Предел прочности при  сжатии R_сж (МПа) образца вычисляют по формуле:

R_сж = F_разр / S,

где F_разр — наибольшая нагрузка, зафиксированная при испытании образца, МН; S - площадь поперечного сечения образца, м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Требования ГОСТ 530-95 для установления марки по прочности кирпича и керамических камней

	Предел прочности, МПа
	при сжатии		при изгибе
Марка	лля весх видов		для полнотелого		для полнотелого кирпича
кирпича	изделий		кирпича пластического		полусухого прессования  и
			формования		пустотелого кирпича
	средний	мини-	средний	мини-	средний	мини-
	из 5 обр	мольный	из 5 обр	мальный	из 5 обр	мальный
300	30,0	25,0	4,4	2,2	3,4	1,7
250	25.0	20,0	3,9	2,0	2.9	1,5
200	20,0	17,5	3.4	1,7	2,5	1,3
175	17,5	15,0	3,1	1,5	2,3	14
150	15,0	12,5	2,8	1,4	2,1	1,0
125	12,5	10, 0	2,5	1,2	1.9	0,9
100	10,0	7,5	2,2	1,2	1,6	0,8
75	7,5	5,0	1,8	0.9	1,4	0,7

 

 

Предел прочности при  сжатии испытуемой партии кирпича и  камней вычисляют с точностью  до 0,1 МПа как среднее арифметическое значение результатов испытания  всех пяти образцов.

В случае испытания силикатных камней по полученным данным определяют марку этой партии камней, используя табл. 2. Марка определяется по среднему значению прочности с учетом прочности наихудшего образца.

Для определения марки  кирпича проводят еще одно испытание — на изгиб.

Предел прочности при  изгибе определяют на целом кирпиче по стандартной схеме (см рис. 3, б).

В местах опирания и приложения нагрузки поверхность кирпича пластического формования выравнивают цементным или гипсовым раствором, шлифованием или с помощью прокладок.

У образцов перед испытанием измеряют с погрешностью 1 мм высоту и ширину в месте приложения нагрузки. Размеры вычисляют как среднее  арифметическое значение результатов измерений двух средних линий на противоположных гранях образца.

При испытании образцов на изгиб используют специальное приспособление, фиксируемое на нижней плите пресса. Приспособление состоит из двух катков (подвижного и неподвижного), на которые устанавливается испытуемый кирпич. Сверху вдоль центральной линии (по выравнивающему слою) устанавливается каток, передающий нагрузку от верхней плиты пресса. Вся установка должна строго центрироваться Диаметры применяемых катков — 10 ..20 мм; материал — сталь.

Кирпич с несквозными  пустотами устанавливается так, чтобы пустоты располагались в растянутой (нижней) зоне образца.

Для испытаний рекомендуется  пресс с максимальным усилием не более 50кН (50 т). Нагрузка, подаваемая на образец, должна возрастать со скоростью, обеспечивающей его разрушение через 20.. 60 с после начала испытаний

Предел прочности при  изгибе R_изг (МПа) образца вычисляют по формуле:

R_изг = 3F_разр L / 2bh²

где F_разр  - наибольшая нагрузка, зафиксированная при испытании, МН; L - расстояние между осями опор, м; b  - ширина образца, м; h - высота образца в середине пролета без выравнивающего слоя, м.

Предел прочности при  изгибе образцов в партии вычисляют  с точностью 0,05 МПа, как среднее  арифметическое значение результатов  испытаний установленного стандартом количества образцов. При вычислении предела прочности при изгибе не учитывают образцы, значение предела  прочности которых имеет отклонения от среднего значения предела прочности  всех образцов более чем на 50 % (по одному в каждую сторону)