Profilpipe.ru

Профиль Пипл
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Циклы морозостойкости для кирпича

Сколь долог
будет век кирпичный?

О том, как шла разработка этой революционной для строительной отрасли теории рассказал ее автор, ведущий научный сотрудник Лаборатория №12 НИИСФ Российской академии архитектуры и строительных наук Дмитрий Желдаков.

«Морозостойкость» не равно «долговечность»

— Дмитрий Юрьевич, почему вы взялись за изучение вопросов долговечности стройматериалов, и в частности, кирпича?

— Тема очень актуальная, поскольку сейчас понятие «долговечность» сразу ассоциируется с понятием «морозостойкость». Потому что сегодня для того, чтобы оценить долговечность кирпича и ряда других строительных материалов, традиционно используется понятие морозостойкости, а для кирпича также и понятие прочности. Но на самом деле ни морозостойкость, ни прочность не определяют долговечность такого материала, как кирпич.

Долговечность — это отдельное, самостоятельное свойство материала, которое можно определить на любой стадии его эксплуатации. И уже тогда, когда кирпич выходит из обжиговой печи, он обладает этим свойством, то есть уже на данном этапе можно определить его долговечность.

Теперь планируем использовать те теоретические результаты, которые мы получили, для практического использования.

— На чем основываются эти разработки?

— Это — абсолютно новая разработка, которая пока не имеет аналогов. Теория долговечности материала строительной керамики основана на описании процессов химической коррозии, протекающих в материале, с помощью законов физической химии.

— Как появилась идея этой разработки?

— Идея появилась на основании большого количества обследований ограждающих конструкций кирпичных зданий. Кирпичная кладка зданий, которые находятся на территориях, где вообще не бывает отрицательных температур, например, в центральной Италии или в Омане (я и там, и там, будучи в туристических поездках, проводил обследования кирпичных кладок) так же подвержена процессам разрушения, как и на территориях с морозными зимами. А это говорит о том, что морозостойкость нельзя отождествлять с понятием долговечности.

При этом оказалось, что сам процесс разрушения оказался одинаков не только для разных территорий (где есть и где отсутствуют отрицательные температуры), но и для кладок различных по времени их создания. То есть процесс разрушения кладок, которые имеют четырех- или пятисотлетний возраст, и новых кладок одинаков. И разрушаются не все кирпичи в кладке одинаково. Одни разрушаются быстрее, другие — медленнее, хотя все находятся в одинаковых температурных условиях, количество циклов замерзания и оттаивания одинаковое. Однако в отечественной строительной практике сложилось так, что между морозостойкостью и долговечностью безосновательно был поставлен знак равенства.

— Почему безосновательно?

— Результат проверки на морозостойкость определяется по принципу «да — нет», причем субъективно, то есть по мнению исследователя. Скажем, если кирпич прошел 50 циклов замораживания—оттаивания и не разрушился, то считается, что его марка по морозостойкости F50. Но что говорит эта марка с точки зрения долговечности? Мы же не знаем, сколько он вообще выдержит? 51 цикл или 151?

И еще важный вопрос. Сколько циклов замерзания—оттаивания здание проходит за одну зиму? Порядка 50? Тогда получается, что кирпич, который при испытании прошел 50 циклов замораживания может служить один год?!

Поэтому у нас даже по ГОСТу долговечность должна определяться по экспертной оценке. То есть по оценке какого-то физического лица, пусть очень грамотного, но не основанная ни на каких научных законах.

— А что предлагает ваша теория определения долговечности, на чем она основана?

— Теория долговечности материала строительной керамики основана на описании протекания процессов химической деструкции с помощью законов физической химии. Процессы, протекающие в материале кирпича, подтверждены расчетами по законам химической термодинамики, а расчеты скоростей реакций выполнены на основании исследований химической кинетики.

И главное, о чем я уже говорил, в основу теории положен основной принцип, что долговечность является свойством материала, а, следовательно, в первую очередь мы должны рассматривать процессы, проходящие внутри материала. Только после их изучения мы сможем правильно оценить внешнее воздействие среды, будь то мороз, повышенная кислотность почвенной влаги, кислые газы или внешнее механическое воздействие.

Кирпичный «рафинад»

— Условно говоря, вы попытались как бы заглянуть внутрь «организма» кирпича?

— Если продолжить образные сравнения, разрушения кирпича подобны эффекту рафинада. Если мы возьмем сухой кусочек сахара и надавим на него пальцем, то он не разрушится. Но если капнем на сахар воды, то он разрушится и без нашего усилия. Приблизительно так разрушается и кирпич.

Влага попадает в тело кирпича — а она может попадать разными путями, в том числе, это могут быть и водяные пары. Она взаимодействует с материалом аморфной части кирпича (именно аморфным веществом скрепляются кристаллы алюмосиликатов после обжига).

В аморфной части находятся различные элементы, которую могут вступать в химическое взаимодействие с водой. В первую очередь это оксиды щелочных и щелочноземельных металлов — K2O, Na2O, CaO, MgO, которые с водой образуют щелочь. А образовавшиеся щелочи реагируют с материалом кирпича — с оксидами кремния и алюминия. Таким образом, аморфная часть так же, как в кусочке сахара, превращается в раствор. Твердые кристаллы распадаются и кирпич теряет свои прочностные качества, несущую способность.

Разработав эту теорию, я начал проводить исследования. На основании методик исследования сейчас разработаны две основные методики, которые в скором времени будут определены как ГОСТы.

Читать еще:  Кирпич браер кто производит

— Расскажите о них подробнее.

— Прежде всего надо отметить, что методики разрабатывались с учетом удобства и оперативности их применения, и в первую очередь на производстве. Поэтому подготовка пробы для обеих методик одинакова и состоит в измельчении кирпича до размеров 0,5 мм. Масса пробы, принимающий участие в эксперименте, 2 г.

— Первая методика дает возможность определения первой стадии процесса деструкции — образование щелочей. Проба помещается в колбу с водой и через два часа проверяется концентрация элементов щелочных и щелочноземельных металлов на спектрометре. Так получается количество оксидов, которое образуется в воде за определенное время.

Второй эксперимент — воздействие на пробу сильной щелочью — KOH. Через каждый час проверяем, насколько разрушается материал кирпича.

В результате этих экспериментов мы получаем данные — сколько образуется щелочи и как активно эта щелочь действует на материал кирпича — то есть скорость химической реакции деструкции.

Эти НИОКРы, которые мы вели по заданию Минстроя России, позволили пересчитать экспериментальные данные на условия естественной эксплуатации материала и получить реальные значения долговечности материала.

— В какой стадии готовности ваша работа?

— Сейчас подвожу итоги исследований и разрабатываю с коллегами математическую модель расчета долговечности. В математическую модель закладываются условия эксплуатации материала (температура и влажность окружающей среды) и характеристики материала, полученные в результате экспериментов.

Предполагаю, что в следующем году методика расчета долговечности материала появится в виде ГОСТа.

Кирпич не «мерзнет» при нуле!

— А что теперь с понятием морозостойкости? Про циклы замораживания—размораживания теперь можно забыть?

— Нет конечно. Методику исследования материала на воздействие холода разработал великий русский ученый Н.А. Белелюбский в 1884 году. Сам он говорил, что данный эксперимент показывает исключительно сопротивление материала холоду. И для нашей страны это очень важно. Поэтому исследования материала на морозостойкость должны остаться в практике как одна из важных характеристик. Другое дело, что нельзя использовать марку материала на морозостойкость как параметр долговечности. Тем более, что, как я уже говорил, это только экспертная (читаем субъективная) оценка.

В оценку воздействия холода на материал наши исследования также вносят некоторые коррективы.

Поскольку по нашей теории, как только вода попадает внутрь кирпича, она перестает быть водой, а становится электролитом, поскольку в ней растворяются различные компоненты. А это значит, что температура замерзания уже не может равняться нулю градусов, она ниже.

В прошлом году мы провели большую экспериментальную научно-исследовательскую работу и на основе эксперимента и математической базы доказали, что даже при 8° — 10°С ниже нуля в кирпиче еще остается влага.

Эту температуру можно рассчитать и определить заранее. По нашей методике это довольно просто сделать.

Теперь мы можем корректировать представление о воздействии мороза на материал. При температуре до минус 8°—10° воздействия мороза на кирпич в силу вышеназванных причин вообще не происходит!

А это очень важно. Ведь можно точно определить, сколько раз за зиму происходит понижение температуры ниже —10°. И получается, что число замерзаний-оттаиваний за зиму на самом деле гораздо ниже, чем считалось раньше. Кроме того, сам процесс замерзания электролита, отличается от процесса замерзания чистой воды, и возникающие при этом внутренние напряжения совершенно другие. А поскольку была проведена такая работа, то уже в этом году будет разработан ГОСТ по этой теме.

— Какое практическое значение будет иметь определение долговечности кирпича в современной практике строительства? Например, чтобы решить, у какого завода лучше его заказать, дабы здание дольше простояло?

— Если мы будем четко знать, какой материал сколько выдерживает по долговечности, то при строительстве дома, рассчитанного на сто лет, не будет необходимости использовать кирпич, который выдержит двести лет эксплуатации. А это заметно скажется на стоимости строительства.

Заводы, которые выпускают кирпич, смогут в соответствии с этим варьировать свою технологию. Экономия здесь зависит в основном от количества газа, которое ушло на обжиг кирпича. И если технологи заводов будут иметь эту методику и будут четко знать, какой кирпич им нужно выпустить, то не будут тратить лишнего газа. А это — и экономия, и экология.

Еще один момент. Сегодня очень многими заводами и технологами исследуется возможность добавки каких-то промышленных отходов в кирпич при его производстве. Это важно потому, что отходы производства надо куда-то девать, а кроме того, их применение может позволить уменьшить температуру обжига, снизить содержание более дорогих ингредиентов, а следовательно уменьшить себестоимость продукции. Теперь можно будет знать, как влияет новый состав сырья или условия его обжига на долговечность.

Немаловажно, что разработанный метод позволяет проводить контроль за эксплуатацией зданий по параметру долговечности практически в автоматическом режиме. Думаю, не надо говорить, как это важно для сохранения памятников архитектуры.

— Есть ли среди параметров, которые завод указывает при выпуске кирпича, долговечность?

— Этого параметра сегодня нет.

— Что ж не исключено, что благодаря вашей теории он вскоре появится!

Спасибо за интересный рассказ!

Беседовал Михаил ЗИБОРОВ

Этот материал опубликован в декабрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.

Читать еще:  Tp link 841n кирпич

Морозостойкость силикатного кирпича

В нашей стране морозостойкость кирпича, особенно лицевого, является наряду с прочностью важнейшим показателем его долговечности. По ГОСТ’ 379 – 79 установлены четыре марки кирпича по морозостойкости. Морозостойкость рядового кирпича должна составлять не менее 15 циклов замораживания при температуре – 150С и оттаивания в воде при температуре 15 – 200С, а лицевого – 25, 35, 50 циклов в зависимости от климатического пояса, частей и категорий зданий, в которых его применяют.

Снижение прочности после испытания на морозостойкость по сравнению с водонасыщенными контрольными образцами не должно превышать 20% для лицевого и 35% для рядового кирпича первой категории и соответственно 15 и 20% для кирпича высшей категории качества.

Требования по морозостойкости к кирпичу марок 150 и выше предъявляются только в том случае, если его применяют для облицовки зданий. При этом кирпич должен пройти 25 циклов испытаний без снижения прочности более чем на 20%. По польскому стандарту силикатный кирпич всех видов должен выдерживать не менее 20 циклов замораживания и оттаивания без признаков разрушения. В стандартах Англии, США и Канады для облицовки наружных частей зданий, подвергающихся увлажнению и замораживанию, предусматривается кирпич повышенной прочности (21 – 35 МПа), но его морозостойкость не нормируется.

Морозостойкость силикатного кирпича зависит в основном от морозо-стойкости цементирующего вещества, которая в свою очередь определяется его плотностью, микроструктурой и минеральным составом новообразований. По данным П. Г. Комохова, коэффициент морозостойкости цементного камня из прессованного известково-кремнеземистого вяжущего автоклавной обработки колеблется после 100 циклов от 0,86 до 0,94. При этом с увеличением удельной поверхности кварца с 1200 до 2500 см2/г коэффициент морозостойкости несколько возрастает, а при дальнейшем увеличении дисперсности кварца он снижается.
В настоящее время в связи с применением механических захватов для съема и укладки сырца в сырьевую широту стали вводить значительно большее количество дисперсных фракций для повышения его плотности и прочности. Вследствие этого в структуре вырабатываемого сейчас силикатного кирпича заметную роль играют уже микрокапилляры, в которых вода не замерзает, что значительно повышает его морозостойкость.

Морозостойкость силикатных образцов зависит от вида гидросиликатов кальция., цементирующих зёрна песка (низкоосновных, высокоосновных или их смеси). После 100 циклов испытаний коэффициент морозостойкости образ-цов, предварительно прошедших испытания на атмосферостойкость, равнялся для низкоосновной связки 0,81, высокоосновной – 1,26 и их смеси – 1,65.

Изучалась также морозостойкость силикатных образцов, изготовленных на основе песков различного минерального состава. Были использованы наиболее распространенные пески: мелкий кварцевый, чистый и с примесью 10% каолинитовой или монтмориллонитовой глины, полевошпатовый, смесь 50% полевошпатового и 50% мелкого кварцевого, крупный кварцевый, содержащий до 8% полевых шпатов.

Кремнеземистая часть вяжущего состояла из тех же, но размолотых по-род. Соотношения между активной окисью кальция и кремнеземом в вяжущем назначали исходя из расчета получения цементирующей связки с преобладанием низкоили высокоосновных гидросиликатов кальция или их смеси. Количество вяжущего во всех случаях было постоянным. Однако, морозостойкость силикатных образцов после 100 циклов замораживания и оттаивания зависит не только от типа цементирующей связки, но и от минерального состава песка. Влияние минерального состава песка особенно сказывается при наличии связки из низкоосновных гидросиликатов кальция, когда в смесь введено 10% каолинитовой или монтмориллонитовой глины. Коэффициент морозостойкости при этом падает до 0,82. При повышении основности связки коэффициент морозостойкости составов, наоборот, повышается до 1,5, что свидетельствует о продолжающейся реакции между компонентами в процессе испытаний.

Из приведенных данных видно, что хорошо изготовленный силикатный кирпич требуемого состава является достаточно морозостойким материалом.

Морозостойкость лицевого кирпича

Как строительный материал, предназначенный для возведения основного каркаса здания, кирпич обладает рядом физико-механических свойств и технических характеристик. Технологии производства наделяют кирпичный блок различными показателями. Одним из них является морозостойкость кирпича. Что же представляет собой морозостойкость и как она влияет на эксплуатационные возможности строения?

№ услугиНаименование испытанияНормативный документСтоимость, руб.
Кирпич, камни керамические, камни бетонные стеновые
24Определение марки кирпича при сжатии и изгибе (1 партия)ГОСТ 530
ГОСТ 8462
5000
25Определение плотности кирпича/камня (1 партия)ГОСТ 7025800
26Определение морозостойкости кирпича/камня (1 цикл)ГОСТ 7025250
27Определение водопоглощения кирпича/камня (1 партия)ГОСТ 70252000
28Выявление дефектов внешнего вида камня/кирпича (1 партия)ГОСТ 530700

Выбирая подходящий строительный материал, необходимо изучить параметры облицовочного кирпича. Нормативные документы или сертификат на продукцию содержат много специализированных и непонятных терминов. Поэтому мы попытаемся рассказать вам простым и понятным языком то, что следует знать о морозостойкости кирпича.

Положение ГОСТ 530 от 12 года подразделяет кирпич по морозостойкости по следующим классам:

  • F35 – самый слабый уровень морозостойкости.
  • F50 и F75 – более высокая устойчивость к отрицательным температурам.
  • F100 – высокий класс морозостойкости.
  • F200 – повышенный уровень морозостойкости.
  • F300 – сверхвысокий уровень устойчивости к отрицательным температурам.

Число после буквы «Ф» указывает на количество полных циклов замораживаниеоттаивание, которые выдержал кирпичный блок прежде, чем рассыпаться.

Технология проверки на морозостойкость

  • Кирпичный блок погружают в воду, выдерживают там некоторое количество времени.
  • Помещают на 4 часа в специальную морозильную установку.
  • Вынимают и подвергают процессу размораживания, погружая в ёмкость с водой 22 градуса по Цельсию.
  • Просушивают.

Тестирование занимает довольно много времени, так как на один завершённый цикл требуется полный рабочий день. Данная процедура является подражанием целому году эксплуатации. Теперь представим, что кирпичный блок F100 прошёл целую сотню таких циклов, следовательно, конструкция из такого материала может прослужить без малого век.

Стандартная морозостойкость F50 и F75, гарантирует устойчивость кирпичной конструкции к погодным условиям на 50-75 лет. Однако климат на территории России довольно переменчивый и капризный, и может получиться, что за 1 год кирпич перенесёт нагрузку, превышающую один цикл. Так какую степень морозостойкости следует выбрать при покупке облицовочного кирпича?

Марка морозостойкости лицевого кирпича и область применения

Уровень устойчивости к отрицательным температурам F35 лучше не приобретать вовсе. Он предназначен для строительных работ в регионах с тёплым, податливым климатом, пониженной влажностью воздуха, таких мест в нашей стране немного.

Лучше всего показывает себя марка F75 в климатической зоне средней полосы.

Клинкерный кирпич германского производства категории F100 идеально подходит для суровых российских зим. Устойчивость к морозам у него гораздо больше, но европейские стандарты качества не предусматривает проведение испытаний более, чем на 100 циклов.

Морозостойкость строительного кирпича

ГОСТ в нашей стране не регламентирует характеристики и морозостойкость рядового кирпича, поскольку правильная проектировка и монтаж защищают от промерзания несущие конструкции. Однако игнорировать данную физическую характеристику не следует. Если купить кирпичные блоки F50, то можно сэкономить и приобрести качественный строительный материал.

Морозостойкость облицовочной плитки и брусчатки

Фасадная плитка под кирпич также обладает целым рядом характеристик. ГОСТ не за регламентировал уровень морозостойкости данного материала. Однако богатый опыт сотрудников нашего центра строительных испытаний подсказывает, что наружные отделочные материалы из бетона и пластиков не устойчивы к воздействиям внешней среды. У них довольно быстро возникают трещины, сколы, механические повреждения и разрушение поверхности. Самый оптимальный вариант – применение керамической плитки.

7.Определение морозостойкости керамических кирпичей

Под морозостойкостью понимают способность материала выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии без признаков разрушения и без значительного снижения прочности.

Некоторые каменные материалы на открытом воздухе постепенно разрушаются. Это происходит потому, что материалы полностью или частично насыщаются водой, которая при падении температуры ниже нуля замерзает в порах, увеличиваясь в объеме примерно на 10%, и при этом разрушает материал.

Материалы плотные или с незначительной открытой пористостью, поглощающие весьма мало воды (до 0,5%), являются морозостойкими (гранит, мрамор).

Пористые же материалы могут быть морозостойкими лишь в том случае, если вода занимает не более 90% объема доступных для нее пор. По нормам водопоглощение кирпича должно быть не менее 8 и не более 20 %.

Марка по морозостойкости F минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов изделий, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются физико-механические свойства в нормируемых пределах.

Марка керамического кирпича может быть: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150.

Испытание материала на морозостойкость ведут в специальных холодильных камерах. Оно заключается в многократном (от 10 до 200 раз — в зависимости от условий службы сооружений) замораживании образца материала с последующим оттаиванием в воде при комнатной температуре после каждого замораживания.

Во время стандартных испытаний кирпич опускают в воду на 8 часов, потом помещают также на 8 часов в морозильную камеру (это один цикл). И так до тех пор, пока кирпич не начнет после испытаний терять массу и прочность. Тогда испытания останавливают и делают заключение о морозостойкости кирпича.

Температура замораживания должна быть, ниже — 15°С т.к. в мелких порах каменного материала вода замерзает только при указанной температуре.

Коэффициент морозостойкости (отношение величины прочности на сжатие образца после испытания на морозостойкость к прочности на сжатие исходного образца) вычисляют как среднее арифметическое из трех определений. Он не должен быть менее 0,75 (т.е. прочность материала не должна понижаться более чем на 25%). Лабораторные условия испытаний довольно жестки, и после одного-двух циклов испытаний в лаборатории получают приблизительно такой же результат, как при годичном действии атмосферы в природных условиях.

Определение морозостойкости описанным выше способом хотя и дает вполне надежные и достоверные результаты, но для этого требуется много времени. Существуют ускоренные методы определения морозостойкости материалов.

Ускоренные испытания по определению морозостойкости проводятся в ГОСТ 10060.2-95.

Марку кирпича по морозостойкости принимают за соответствующую требуемой, если после испытания образцов их прочность уменьшилась не более чем на 5% по сравнению со средней прочностью контрольных образцов.

Если образцы выдержали 8 циклов ускоренных испытаний, то марка ке­рамического кирпича по морозостойкости – F50; для 13 циклов — марка F75; для 20 циклов — марка F100 и т.д.

В Центральном регионе страны рекомендуется применять строительный кирпич с морозостойкостью не ниже 15 — 25 циклов, лицевой – не ниже 50 циклов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector