Кирпич

Человек всегда считал камень самым надежным и долговечным материалом при возведении домов, поэтому изначально дома строили из натурального камня. Однако процесс возведения был слишком долог: камни нужно было подгонять друг к другу, а неправильно подобранная кладка грозила рухнуть в любой момент. Вот тогда человек призвал на помощь другой природный материал - глину. Так появился первый искусственный камень - кирпич.

Кирпич - древнейший строительный материал, известный человечеству, производится и применяется не одно тысячелетие, но и сегодня он по-прежнему находит широкое применение для сооружения различных конструкций - от простых заборов до роскошных особняков.
Разнообразие цветов и форм придает зданиям неповторимый облик. Кирпич удобен в работе, прочен и долговечен. В настоящее время в мире производится кирпич более 15 тыс. сочетаний, форм, размеров, цветов и фактур поверхности.

Керамические материалы для кладки каменных и армокаменных конструкций носят названия "кирпич" и "камни" (ГОСТ 530-2007). При этом камни отличаются от кирпича большими размерами.

В зависимости от способа формования различают кирпич пластического формования и полусухого прессования.

Методом пластического формования кирпич получают из массы с высоким (до 20%) содержанием влаги выдавливанием на ленточных прессах (экструдерах) в виде непрерывного бруса, нарезаемого на кирпичи. Разрезка идет по плоскости постели. Перед обжигом кирпич-сырец сушат; при этом размеры кирпича уменьшаются на 5-10% вследствие усадки, вызываемой испарением воды.

Полнотелый кирпич пластического формования применяют при устройстве конструкций, в которых возможно попадание воды, таких как фундаменты, цоколи и т. д.

Таким же способом получают и пустотелый кирпич. Пустоты в нем образуются с помощью кернов, расположенных в выходной части головки пресса.

Формование пустот в кирпиче и керамических камнях преследует несколько целей как в направлении повышения эксплуатационных свойств изделий (снижение массы кирпича, снижение теплопроводности, улучшение внешнего вида), так и в направлении повышения технологичности. Пустоты ускоряют сушку изделий и снижают напряжения от усадки во время сушки; они ускоряют прогрев изделий, снижают расход топлива и обеспечивают равномерность распределения температур по объему изделия, что в конечном счете обеспечивает большую точность геометрии кирпича, практически полное отсутствие трещин и высокое качество черепка. Однако формование кирпича-сырца с пустотами значительно трудней, чем полнотелого; в частности, требуется тщательная подготовка сырьевой массы, в особенности для получения изделий с большим количеством мелкоразмерных пустот.

При производстве кирпича методом полусухого прессования кирпичи поштучно прессуются из сыпучей глиняной массы (влажностью менее 10%). Для снижения массы кирпич полусухого прессования всегда делают с пустотами. Отличительной чертой кирпича полусухого прессования является коническая форма пустот, обычно несквозных.

За счет малой начальной влажности и поштучного формования кирпич полусухого прессования имеет более правильную форму и размеры, но строение его черепка таково, что морозостойкость у него ниже, чем у кирпича пластического формования.

Полнотелыми считаются кирпичи без пустот или с пустотами, объем которых составляет не более 13% от объема кирпича. Полнотелыми изготовляют только одинарные кирпичи и реже утолщенные. Одна из причин этого - ограничение веса кирпича: не более 4,3 кг.

Пустотелыми считаются кирпичи и камни, имеющие более 13% пустот (обычно их пустотность составляет 25-45%). Форма и размер пустот могут быть различными. Для изделий с вертикальными пустотами нормируется толщина наружных стенок - не менее 12 мм; ширина щелевых пустот может быть различной, но не более 16 мм, а диаметр (сторона) круглых (квадратных) пустот не более 20 мм.

Для повышения теплоизоляционных свойств, кроме образования пустот, возможна поризация глиняной массы (поризация черепка). Лицевой (облицовочный) кирпич при кладке стен одновременно выступает как конструкционный и как отделочный материал. Лицевой кирпич отличается более точными размерами и имеет улучшенные в эстетическом отношении как минимум две, а чаще три грани. Эти грани либо заглаживаются после формования, либо им придается декоративная фактура, либо на поверхность наносится декоративный слой. По основным свойствам - прочности, морозостойкости - он аналогичен обыкновенному кирпичу. Лицевой кирпич, как правило, пустотелый - это обеспечивает качество черепка.

В последние годы многие керамические заводы наладили выпуск цветного кирпича. Ряд заводов выпускает фигурный.

Силикатный кирпич производится из смеси извести (10%) и кварцевого песка (90%) в автоклавах при температуре 170-180 оС и повышенном давлении. Прочностные показатели силикатного кирпича такие же, как у керамического, но он менее морозостоек, водостоек и более теплопроводен, а также абсолютно не жаростоек.

Силикатный кирпич не рекомендуется для кладки фундаментов и цоколей зданий, а также печей и других агрегатов, работающих при высоких температурах. При обеспечении сухого режима эксплуатации силикатный кирпич не уступает по долговечности керамическому.

Остановимся на некоторых показателях кирпича. Для определения марки кирпича по прочности в соответствии с ГОСТом кирпич (5 штук от партии) испытывают на сжатие и изгиб (камни только на сжатие) и по полученным данным устанавливают марку кирпича. Стандартом предусмотрено 8 марок кирпича по прочности от М75 до М300 (кгс/см2). Следует отметить, что предел прочности при изгибе составляет не более 20% от предела прочности при сжатии.

Прочность кирпича на сжатие довольно высока. Однако в кладке кирпич работает не только на сжатие, но и на изгиб из-за наличия прослоек раствора и кладки кирпича с перевязкой. Поэтому несущая способность кладки принимается ниже прочности самого кирпича.

Под морозостойкостью в строительстве подразумевают способность материала противостоять периодически повторяющемуся замораживанию и оттаиванию в случае, когда в его порах находится вода.

Совокупное действие увлажнения и периодического замораживания - главнейший природный деструктивный фактор, определяющий долговечность многих строительных материалов в средней полосе России. Поэтому морозостойкость кирпича - очень важный показатель.

Количественной оценкой морозостойкости материала служит число циклов замораживания при -18 оС и оттаивания при +20 оС в насыщенном водой состоянии до начала структурных нарушений в материале, выражающихся в шелушении поверхности, появлении трещин и, естественно, в снижении его прочности. Нормы на эти показатели устанавливаются ГОСТом на материал.

ГОСТ 530-2007 устанавливает следующие марки кирпича по морозостойкости: F15, F25, F35 и F50; у лицевого кирпича марки F15 нет. Цифра после буквы F обозначает максимальное число циклов замораживания/оттаивания, которое выдерживает кирпич данной марки без признаков разрушения. Эта цифра показывает потенциальную способность кирпича, оцениваемую в лаборатории в экстремальных условиях. В природе и перепады температур не такие резкие, и насыщение влагой кирпича далеко от предельного. Кроме того, правильные конструктивные решения, касающиеся в основном гидроизоляции, пароизоляции и водоотвода с крыши, могут обеспечить долговечность кирпича в конструкции.

Еще одно очень важное обстоятельство, касающееся морозостойкости. Нельзя использовать пустотелый кирпич для наружных конструкций, где в его пустоты может проникнуть вода (фундаменты, цоколь и т. п.). В этом случае разрушение кирпича может произойти очень быстро.

В технических документах на керамический кирпич и камни принята специальная маркировка, в которой указываются основные показатели материала. Условное обозначение включает: название вида изделия: кирпич или камень, название материала: К - керамический (у силикатного кирпича стоит символ С), особенности геометрии изделия (П - пустотелый, У - утолщенный, Г - с горизонтальным расположением пустот), марку по прочности: 75-300, марку по морозостойкости: F15-F50 и номер ГОСТа.