испытания керамического кирпича

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра строительных материалов
Юмина В.А., Зелиг М.П.
ИСПЫТАНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО
КИРПИЧА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ, ПРАКТИЧЕСКИХ И
САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ
для студентов всех направлений, всех форм обучения
Тюмень, 2014
УДК: 691.4+620.22
Ю-
Юмина, В.А. Испытания керамического кирпича: методические указания к
выполнению лабораторных, практических и самостоятельных работ для
студентов всех направлений, всех форм обучения/В.А. Юмина, М.П.Зелиг. Тюмень: РИО ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ», 2014 г. - 18 с.
Настоящие методические указания содержат методики выполнения лабораторных,
практических и самостоятельных работ, расчетные формулы и таблицы, задания для
самоконтроля, библиографический список.
Методические указания составлены на основании требований Федерального
государственного образовательного стандарта для всех направлений и предназначены для
выполнения лабораторных, практических и самостоятельных работ студентами, всех
форм обучения.
Рецензент: Абайдуллина Т.Н.
Тираж 100 экз.
© ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный
университет»
© Юмина В.А., Зелиг М.П.
Редакционно-издательский
отдел
ФГБОУ
ВПО
государственный архитектурно-строительный университет»
2
«Тюменский
Содержание
1 Основные положения………………………………………………………… 4
2 Лабораторная работа №1…………………………………………………….6
3 Лабораторная работа №2…………………………………………………… 8
4 Лабораторная работа №3…………………………………………………… 9
Приложение А………………………………….....…………………………… 15
Приложение Б……………………………………………………………………16
Задания для самоконтроля ……………………………………………………..17
Библиографический список………………………..……………………………18
3
1 Основные положения
Строительный керамический кирпич - искусственный камень в виде
параллелепипеда строго установленных размеров, полученный пластическим
формованием или полусухим прессованием. Формовочные массы кроме глины
могут содержать выгорающие (опилки), отощающие (песок, шамот) и
пластифицирующие добавки (высокопластичные глины).
Изделия подразделяют на рядовые и лицевые.
Лицевые кирпич и камень по виду лицевой поверхности изготавливают:
- с гладкой и рельефной поверхностью;
- с поверхностью, офактуренной торкретированием, ангобированием,
глазурованием, двухслойным формованием, нанесением полимерного
покрытия или иным способом.
Лицевые изделия могут быть естественного цвета или объемно
окрашенными.
Кирпич изготавливают полнотелым и пустотелым, пустоты в изделиях
могут располагаться перпендикулярно (вертикальные) или параллельно
постели (горизонтальные).
По прочности кирпич подразделяют на марки М100, М125, М150, М175,
М200, М250, М300; клинкерный кирпич – М300, М400, М500, М600, М800,
М1000; камни – М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250,
М300; кирпич и камень с горизонтальными пустотами – М25, М35, М50, М75,
М100.
По морозостойкости изделия подразделяют на марки F25, F35, F50, F75,
F100, F200, F300.
По показателю средней плотности изделия подразделяют на классы 0,7;
0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 2,0; 2.4.
По теплотехническим характеристикам изделия в зависимости от класса
средней плотности подразделяют на группы (таблица 1).
Таблица 1 – Группы изделий по теплотехническим характеристикам
Класс средней Группа изделий по
плотности
теплотехническим
изделия
характеристикам
0,7
0,8
1,0
1,2
1,4
2,0
2,4
Высокой
эффективности
Повышенной
эффективности
Эффективные
Условноэффективные
Малоэффективные
(обыкновенные)
Средняя
плотность,
кг/м3
До 700
710-800
810-1000
Коэффициент
теплопроводности кладки
в сухом состоянии,
Вт/(м.0С)
До 0,20
Св. 0,20 до 0,24
1010-1200
1210-1400
Св. 0,24 до 0,36
Св. 0,36 до 0,46
1410-2000
2010-2400
Св. 0,46
4
Изделия изготавливают номинальными размерами, приведенными в
таблице 2.
Таблица 2 - Основные виды керамического кирпича по ГОСТ-530-2012
Вид изделия
Кирпич одинарный
Кирпич с
горизонтальными
пустотами
Обозна- Обозначение
Номинальные размеры, мм
чение
размера в ммДлина
по
Ширина Высота
вида
изделия
КР
КРГ
1НФ
250
120
65
0,7 НФ
250
85
65
1,4 НФ
250
120
88
0,5 НФ
250
60
65
1,3 НФ
288
138
65
1,8 НФ
288
138
88
0,8 НФ
250
120
55
1,4 НФ
250
120
88
1,8 НФ
250
200
70
Условное обозначение керамических кирпичей должно состоять из
обозначения вида: букв р – для рядовых, л – для лицевых, кл – для клинкерных;
обозначения размера кирпича; обозначений: по – для полнотелого, пу – для
пустотелого кирпича; марок по прочности, класса средней плотности; марки по
морозостойкости и номера стандарта ГОСТ-530-2012 Кирпич и камни
керамические. Общие технические условия.
Примеры условных обозначений:
Кирпич рядовой (лицевой), полнотелый, размерами 250х120х65 мм, формата
1НФ, марки по прочности М200, класса средней плотности 2,0, марки по
морозостойкости F50:
КР-р-по (КР-л-по) 250х120х65/1НФ/200/2,0/50/ ГОСТ 530-2012.
Кирпич клинкерный, полнотелый (пустотелый), размерами 250х120х65 мм,
формата 1 НФ, марки по прочности М500, класса средней плотности 2,0, марки по
морозостойкости F100:
КР–кл-по(КР-кл-пу) 250х120х65/1НФ/500/2,0/100/ ГОСТ 530-2012.
Кирпич с горизонтальным расположением пустот рядовой (лицевой),
размерами 250х120х88 мм, формата 1,4НФ, марки по прочности М75, класса
средней плотности 1,4, марки по морозостойкости F50:
КРГ-р (КРГ-л) 250х120х88/1,4НФ/75/1,4/50/ ГОСТ 530-2012.
5
Приемосдаточные испытания партии кирпича осуществляются по следующим
показателям:
- внешний вид (наличие недожога, пережога, дутиков):
- размеры и правильность формы;
- масса изделия;
- предел прочности при сжатии и изгибе изделия.
Число отбираемых изделий и периодичность испытаний приведены в
приложении 2.
2 Лабораторная работа №1
Оценка пригодности керамического кирпича по внешним признакам
Цель работы: дать заключение о соответствии показателей внешнего вида и
геометрических размеров ГОСТ-530-2012.
I Теоретическая часть
Вследствие сушки и обжига керамический кирпич неизбежно подвергается
воздушной и огневой усадке, что не позволяет получить кирпич строго
заданных геометрических размеров. Поэтому ГОСТ 530-2012 предусматривает
допустимые отклонения по длине, ширине и толщине кирпича, а также
регламентирует наличие отбитости углов, искривление ребер и граней, наличие
трещин.
Бракуется недожог (кирпич имеет более светлый тон по сравнению с
эталоном и при ударе молотком издает глухой звук, прочность его мала) и пережог
(кирпич оплавлен, сильно искривлен, имеет повышенную теплопроводность), а
также кирпич, содержащий известковые включения ("дутики"), вызывающие
разрушение кирпича в кладке.
Количество кирпичей, подвергаемых осмотру по внешним признакам,
определяется объемом партии по ГОСТ 530-2012: если объем партии кирпичей
от 10001 до 35000 штук, то выборка составляет 80 шт., если более 35000 шт., то
125 шт. Приемочный уровень дефектности составляет 6,5%.
II Материалы и оборудование
- образцы кирпича. Эталон - нормально обожженный кирпич.
- угольники деревянные, линейки, молоток, весы торговые с гирями.
- штангенциркуль.
III Методика выполнения работы
3.1. Провести внешний осмотр на предмет наличия недожога, пережога,
"дутиков", сравнивая образцы кирпичей с эталоном.
3.2. Снять геометрические размеры кирпича с погрешностью 1 мм:
- для определения ширины и длины кирпича произвести замеры в З-х
местах по ребрам и середине постели;
- для определения толщины кирпича произвести замеры в 2х местах • в
середине тычка и ложка;
6
в)
за окончательный результат принять полусумму наибольшего и
наименьшего из измеренных значений.
3.3. Отклонение от перпендикулярности граней изделий определить
угольником с точностью 1 мм.
3.4. Глубину отбитости и притупленности углов и ребер измерить с
помощью угольника и штангенциркуля. Протяженность трещин по постели
изделия измерить линейкой по перпендикуляру от наиболее удаленной точки
трещины до ее пересечения с ребром грани, через которую она проходит.
Данные измерений внести в таблицу 3.
IV Лабораторный журнал
Таблица 3 – Результаты испытаний кирпича
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Показатель
Геометрические
размеры, мм
длина
ширина
толщина
Отклонения от
размеров, мм
по длине
по ширине
по толщине:
Отклонение от
перпендикулярности
смежных граней
изделий, мм, не
более:
Отклонение от
плоскостности граней
изделий, мм не более
Отбитости углов
глубиной, отбитости
ребер и граней
длиной более 15 мм,
шт.
Трещины (трещины в
межпустотных
перегородках не
являются дефектом)
Степень обжига
Заключение
по
качеству кирпича
Отклонения от
размеров и
показателей
внешнего вида
Данные обмера и внешнего осмотра
кирпичей
1
±4
±3
±3
3
3
4
1
7
2
3
4
5
Рисунок 1 - Схема измерения искривлений поверхности и отбитости
углов кирпича
V Расчетная часть
Рассчитать дефектность кирпича.
VI Заключение
Сделать вывод о соответствии показателей внешнего вида и
геометрических размеров кирпича требованиям ГОСТ 530-2012.
3 Лабораторная работа №2
Определение средней плотности керамического кирпича
Цель работы: Определить плотность кирпича по ГОСТ 7025-91 и
установить класс по плотности.
I Теоретическая часть
Плотность строительного кирпича определяют по формуле:
0
m0
Vе
(1)
Плотность кирпича определяет его основные эксплуатационные
свойства. Чем больше плотность, тем выше его прочность, морозостойкость,
теплопроводность, меньше водопоглощение.
II Материалы и оборудования
- Кирпичи 3 шт;
- Весы торговые с гирями;
- Линейка измерительная металлическая;
- Сушильный шкаф.
III Методика выполнения работы
3.1. Высушить кирпичи до постоянной массы.
8
3.2. Определить геометрические размеры кирпича с погрешностью не
более 1 мм. Рассчитать объем кирпича.
3.3. Взвесить очищенные от пыли сухие образцы с погрешностью не
более 5 г.
3.4. Рассчитать плотность кирпича.
3.5. Полученные данные занести в таблицу 4.
3.6. За окончательный результат принять среднее арифметическое из
трех измерений.
IV Лабораторный журнал
Таблица 4 - Результаты определения средней плотности кирпича
Вид
кирпича
Геометрические размеры, см
длина,
l
ширина,
b
толщина,
h
Объем
Масса
кирпича, кирпича,
V=blh,
m,
3
см
г
Плотность
m
г/см
3
V
кг/м3
V Расчетная часть
Рассчитать среднюю плотность кирпича.
VI Заключение
По полученным значениям плотности дать заключение, к какому классу
и группе по теплотехнической эффективности принадлежит кирпич.
0
, кг/м3
Опыт
ГОСТ 530-2012
Класс кирпича по
плотности
4 Лабораторная работа №3
Определение марки керамического кирпича по прочности
Цель работы: определить марку керамического кирпича по прочности.
I Теоретическая часть
Марку керамического кирпича характеризуют пределом прочности при
сжатии и изгибе испытанием образцов, отобранных по показателям внешнего
9
вида. 10 шт. для испытания на сжатие и 5 шт. - на изгиб. Испытания провести в
соответствии с ГОСТ 8462-85.
II Материалы и оборудование
- Кирпичи пластического формования -15 шт.
- Кирпичи полусухого формования - 15 шт.
- Линейка измерительная металлическая
- Цемент марки 400
- Песок природный кварцевый, просеянный через сито Na 1.25
- Вода и мерный цилиндр
- Сферическая чаша с лопаткой
- Весы торговые с гирями
- Приспособление для испытания кирпичей на изгиб, состоящее из
рамы с опорными роликами и верхнего ролика
- Гидравлический пресс
- Пластины размером 270x140 мм - 2 шт.
III Методика выполнения работы
3.1. Определение предела прочности кирпича при сжатии
3.1.1. Подготовка к испытанию
- приготовить в сферической чаше раствор, отвесив цемента марки 400 500 г, воды-200 г и тщательно перемешав смесь лопаточкой;
- кирпичи полностью погрузить в воду на 1 мин;
- на горизонтально установленную пластинку уложить последовательно
лист бумаги, слой раствора толщиной не более 5 мм и первый кирпич,
затем опять слой раствора и второй кирпич (излишки раствора убрать, а
края бумаги загнуть на боковые поверхности образца): образец
выдержать в таком положении 30 мин.;
- образец перевернуть и в таком же порядке выровнять другую его
опорную поверхность; отклонение от параллельности опорных
поверхностей образца по максимальной разности любых 2х его высот и
не должно превышать 2 мм.
Предел прочности на сжатие определяют на образцах, состоящих из двух
целых кирпичей или его половинок. Кирпичи или его половинки укладывают
постелями друг на друга, последние поверхностями раздела в
противоположные стороны.
Опорные поверхности кирпича пластического формования выравнивают
цементным раствором, кирпич полусухого прессования испытывают насухо.
До испытания образцы выдержать трое суток в помещении при
температуре 20 ±3 0С и относительной влажности воздуха 60-80%.
Допускается
выравнивание
опорных
поверхностей
кирпича
пластического формования с помощью прокладок из технического войлока,
резинотканевых пластин, картона и других материалов.
10
Проведение испытаний:
Схема испытания образцов на сжатие приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема испытания керамического кирпича на сжатие
3.1.2. Порядок проведения испытаний
- измерить линейные размеры образцов с точностью до 1 мм, каждый
линейный размер вычислить как среднее арифметическое значение
результатов измерений двух средних линий противолежащих
поверхностей;
- вычислить площади верхней и нижней граней, определить среднее
арифметическое этих площадей;
- на боковые поверхности образца нанести вертикальные осевые линии,
установить его в центре плиты пресса, совместив геометрические оси
плиты и кирпича, затем прижать верхней плитой пресса;
- разрушающую нагрузку определить при нарастании скорости хода
поршня таким образом, чтобы разрушение произошло через 20-60 с.
3.1.3. Обработка результатов
Предел прочности при сжатии отдельного образца вычисляют по
формуле:
N
К
A
RСЖ
(2)
где RСЖ – предел прочности при сжатии, МПа;
N – разрушающая нагрузка, Н;
А – площадь образца, м2 ;
К – масштабный фактор для кирпича толщиной 88 мм, равен 1,2.
Среднее значение предела прочности вычисляют с точностью до 0,1 МПа
как среднее арифметическое значение результатов испытания пяти образцов.
При вычислении предела прочности утолщенного кирпича (толщиной 88
мм) результаты испытаний умножаются на коэффициент 1,2.
При вычислении предела прочности кирпича, выровненного с помощью
прокладок, применяют поправочный коэффициент, который находят опытным
путем:
K
R1
R2
11
(3)
где R1 – среднее значение предела прочности при сжатии (изгибе) при
испытании 50 образцов на цементном растворе;
R2 – среднее значение предела прочности при сжатии (изгибе) при
испытании 50 образцов на прокладках.
Средний предел прочности определяют с точностью дл 0,1 МПа как
среднее арифметическое результатов испытаний 5 образцов.
3.2. Определение предела прочности кирпича при изгибе
Испытание кирпича на изгиб выполняют на целых кирпичах, как балок,
свободно лежащих на двух опорах и нагруженных посередине пролета
(рисунок 3).
Опоры должны быть расположены на расстоянии 200 мм друг от друга.
Рисунок 3 - Схема испытания кирпича на изгиб
В местах опирания и приложения нагрузки поверхность кирпича
пластического формования выравнивают цементным или гипсовым раствором
или укладывают прокладки. Перед испытанием определяют размеры
поперечного сечения кирпича с точностью до 1 мм.
3.2.1. Порядок проведения испытаний
- измерить ширину и высоту образцов с точностью до 1 мм, по ранее
указанной методике;
- приспособление для испытания кирпича на изгиб установить в центре
плиты пресса, совместив геометрические оси плиты и рамки
приспособления;
- на рамку установить образец, совместив оси рамки и образца;
- верхний валик установить сверху образца точно по оси и прижать
верхней плитой пресса;
- нагрузку на образец увеличивать непрерывно и равномерно, обеспечив
разрушение образца через 20 - 60 сек.
3.2.2. Обработка результатов
Предел прочности на изгиб отдельного образца определяют по формуле:
RИЗГ=
3 Nl
2bh 2
где RИЗГ – предел прочности при изгибе, МПа;
N – разрушающая нагрузка, Н;
l – расстояние между опорами, м;
12
(4)
b – ширина кирпича, м;
h – высота (толщина) кирпича, м.
За окончательное значение предела прочности на изгиб принимают
среднее арифметическое значение из результатов испытаний 5 образцов,
вычисленное с точностью до 0,05 МПа.
Если один из образцов имеет прочность, отличающуюся более, чем на
50% в большую или меньшую сторону от среднего значения, то этот результат
не учитывается и принимается среднее арифметическое из четырех значений
прочности.
Результаты испытаний записывают в таблицу 6.
IV Лабораторный журнал
Таблица 5 – Результаты определения прочности при сжатии кирпича
№
обр
Геометрические
размеры, см
длина, ширина,
l
b
Площадь
A = l.b,
см2
Разрушаю
-щая
нагрузка,
N, кгс
RСЖ
кгс/см2
N
A
МПа
Rmin ,
МПа
RСЖ
RСР
5
МПа
1
2
3
4
5
Таблица 6 – Результаты определения прочности кирпича при изгибе
Расстояние
между
опорами, l
Высота
h
Геометрические размеры,
см
Ширина
b
№
обр
RИЗГ=
Разрушающая
нагрузка,
N, кгс
3 Nl
2bh 2
R ИЗГ
RСР
кгс/см2
МПа
5
Rmin ,
МПа
МПа
1
2
3
4
5
Результаты испытаний при сжатии и изгибе сравнивают с данными ГОСТ
530-2012, приведенными в таблице и делают вывод о марке кирпича.
На основании проведенных испытаний кирпича записать его маркировку.
V Расчетная часть
Рассчитать предел прочности при сжатии и изгибе кирпича.
13
VI Заключение
Прочность при сжатии, Rсж,
МПа
ср
Rсж
Rсжmin
Прочность при изгибе, Rи,
МПа
ср
Rи
Rиmin
Опыт
ГОСТ 530-2012
Марка керамического кирпича составила - _____
14
Марка
Приложение А
Марки кирпича по прочности
Таблица 7 - Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе
М1000
М800
М600
М500
М400
М300
М250
М200
М175
М150
М125
М100
М75
М50
М35
М25
100,0
80,0
60,0
50,0
40,0
30,0
25,0
20,0
17,5
15,0
12,5
10,0
7,5
5,0
3,5
2,5
М100
М75
М50
М35
М25
10,0
7,5
5,0
3,5
2,5
80,0
>4,4
4,4
>3,4
3,4
64,0
48,0
40,0
32,0
25,0
4,4
2,2
3,4
1,7
20,0
3,9
2,0
2,9
1,5
17,5
3,4
1,7
2,5
1,3
15,0
3,1
1,5
2,3
1,1
12,5
2,8
1,4
2,1
1,0
10,0
2,5
1,2
1,9
0,9
7,5
2,2
1,1
1,6
0,8
5,0
3,5
2,5
1,5
Для изделий с горизонтальным расположением пустот
7,5
5,0
3,5
2,5
1,5
-
15
наимень-ший
для
отдельного
образца
пустотелого кирпича
формата 1,4НФ
средний для
пяти
образцов
наимень-ший
для
отдельного
образца
средний для
пяти
образцов
наимень-ший
для
отдельного
образца
наимень-ший
для
отдельного
образца
средний для
пяти
образцов
при сжатии
Предел прочности, М Па
при изгибе
полнотелого
пустотелого кирпича
кирпича
формата менее
1,4НФ
средний для
пяти
образцов
Марка
изделий
>2,9
2,9
2,9
2,5
2,3
2,1
1,8
1,6
1,4
-
1,15
1,3
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
-
-
-
Приложение Б
Таблица 8 - Число отбираемых изделий (образцов) для проведения
испытаний
Наименование
показателя
Внешний
вид,
размеры
Отклонения от
номинальных
размеров
и
формы
Наличие
известковых
включений
Наличие высолов
Число
отбираемых
изделий, шт
Камень – 25,
кирпич - 35
Вид испытаний
приемосдаточные периодические
Периодичность
контроля
+
-
Каждая партия
+
-
Каждая партия
5
-
+
Один раз в две
недели
5
-
+
Средняя
плотность
Водопоглощение
5
+
-
Один раз в
месяц
Каждая партия
-
+
Предел
прочности при
сжатии кирпича
Предел
прочности при
изгибе кирпича
Морозостойкость
10 (или 10
парных
половинок)
5
+
-
Один раз в
месяц
Каждая партия
+
-
Каждая партия
5
-
+
Один раз в
квартал
16
Задания для самоконтроля
Вопросы:
1. Какие материалы называются керамическими?
2. Как оценить качество керамического кирпича по внешним признакам?
3. Какие стеновые материалы Вы знаете?
4. Классификация керамических материалов по назначению.
5. Какое основное и вспомогательное сырье используют для получения
керамического кирпича?
6. Сравните производство керамического кирпича способами пластического
формования и полусухого прессования.
7. Как определяется марка керамического кирпича по прочности?
8. Лицевой керамический кирпич. Основные характеристики и область
применения.
9. Что вызывает наличие известковых включений в керамическом кирпиче?
10. По каким показателям оценивают качество стеновых штучных материалов
(кирпич керамический)?
11. Какими свойствами обладает глина?
12. С какой целью при производстве керамических изделий применяют
глазирование и ангобирование?
13. Как определяется степень обжига керамического кирпича?
14. Достоинство и недостатки керамических материалов?
15. На какие группы делится кирпич по теплотехническим характеристикам?
1.
2.
3.
4.
5.
Задачи:
Определить какое количество глины необходимо для получения 4000 шт.
кирпича плотности 1780 кг/м3. Средняя плотность сырой глины 1600 кг/м 3,
влажность ее 12 %, а потери при прокаливании составляют 10 % от массы
сухой глины.
Сколько получится кирпича из 2 м3 глины, если средняя плотность кирпича
1750 кг/м3, а плотность сырой глины при влажности 12 % 1650 кг/м 3. При
обжиге сырца потери при прокаливании составляют 9 % от массы сухой
глины.
Определить водопоглощение стандартного керамического кирпича, если
масса воды, поглощаемая материалом за 48 часов – 195 г.
Определить, марку кирпича керамического стандартных размеров, если при
испытании на изгиб (из 5 образцов) средняя разрушающая нагрузка
составила 405,6 кгс, а на сжатие половинок – кирпичей – 26352 кгс.
Минимальный предел прочности при сжатии отдельных образцов 13 МПа, а
при изгибе – 2,3 МПа.
Определить какое количество глины необходимо для получения 3000 шт.
кирпича плотности 1780 кг/м3. Средняя плотность сырой глины 1600 кг/м 3,
влажность ее 13 %, а потери при прокаливании составляют 9 % от массы
сухой глины.
17
Библиографический список
1. ГОСТ 530-2012. Кирпич и камень керамические. Общие технические
условия
2. ГОСТ 7025—91 Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы
определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.
3. ГОСТ 8462—85 Материалы стеновые. Методы определения пределов
прочности при сжатии и изгибе.
18