Основные свойства кирпича

Пригодность тех или иных огнеупоровв каждом отдельном случае оценивается в зависимости от их основных физических и рабочих свойств.

Рабочиминазывают свойстваогнеупоров, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым в данном конкретном случае. Основными свойствамиогнеупоровявляются огнеупорность, термическая стойкость, химическая стойкость, деформацияпод нагрузкойпри высокой температуреи постоянство формыи объема, пористость, газопроницаемость, теплопроводность, электропроводность.

Огнеупорность.

Огнеупорностьюназывается способностьматериаловвыдерживать высокие температуры,

недеформируясь под действием собственного веса. При нагреве огнеупорныйматериалвначале размягчается вследствие плавленияего легкоплавкой составляющей.

При дальнейшем нагреве начинает плавиться основная масса, и вязкостьматериалапостепенно уменьшается. Процессплавленияогнеупороввыражается в постепенном переходеиз твердого состоянияв жидкое, причем температурныйинтервалот начала размягчения до расплавленияиногда достигает нескольких сот градусов. Поэтому для характеристикиогнеупорностипользуются температуройразмягчения.

Дляэтой цели при определении огнеупорностиматериаловиспользуются керамические пироскопы(ПК).

Пироскопыпредставляют собой трехгранные усеченные пирамиды высотой до 6 см с основанием в виде равностороннего треугольника со сторонами, равными 1 см. Каждому пироскопусоответствует определенная температураразмягчения, т. е.

температура, при которой пироскопразмягчается настолько, что вершинаего касается подставки . В маркировкепироскоповуказывается его огнеупорность, уменьшенная в десять раз. Для определения огнеупорностиматериалаиз нега изготавливают пирамидку по размерампироскопа.

Испытуемый образецвместе с несколькими пироскопамиразных номеров устанавливают на подставке и помещают в электрическую печь. Испытаниена огнеупорностьсводится к наблюдению за размягчением (падением) образцов сравнительно с пироскопамипри определенных условияхнагрева. огнеупорностьматериалаобозначается номером того пироскопа, с которым образецупал одновременно.

Определение огнеупорностис помощью пироскопов

Деформация под нагрузкойпри высоких температурах.

Вкладке печи огнеупорыиспытывают в основном сжимающее усилие, увеличивающееся при нагреве печи. Для оценки механической прочностиогнеупоровобычно определяют зависимость изменения величины деформацииот температурыпри постоянной нагрузке

Зависимостьмежду деформациейогнеупоровпод нагрузкойи температурой: 1- хромит, 2- шамот, 3- магнезит, 4- динас.

Испытанияпроводят на цилиндрическом образце высотой 50 и диаметром36 мм при постоянной нагрузке1,96-105Па. Результаты испытанияпредставляют в виде графика зависимости изменения высоты образца от температуры. Для характеристикидеформацииотмечают температуруначала размягчения, когда высота образца уменьшается на 4%, температуру, соответствующую изменению высоты на 40%, и температурныйинтервалразмягчения, представляющий разность этих двух температур.

Постоянство формыи объема.

Принагреве огнеупоровв печах происходит изменение их объемапод влиянием двух факторов— термического расширения и усадки(или роста). Термическое расширение большинства огнеупоровневелико.

Гораздо значительнее изменение объемаогнеупорапри высоких температурахза счет происходящих превращений. Так, шамотныеизделиядают усадкув результате образования некоторого количества жидкой фазы и уплотнениячерепка. Обычно это уменьшение объемабывает больше, чем его термическое расширение, и приводитк увеличению швов.

Динасовые изделияувеличивают объемпри нагреве вследствие дополнительных процессовперекристаллизации. Рост объемаизделияв процессеслужбы способствует уплотнениюшвов кладки. Изменение объемаогнеупоровоценивают при нагревании точно измеренных образцов в печи.

Термическая стойкость.

Термическойстойкостью называется способностьогнеупоровне разрушаться при резкихизменениях температуры. Это особенно важно для огнеупоров, работающих в печах периодического действия. Термическая стойкостьогнеупоровтем выше, чем больше коэффициенттеплопроводностиматериала, его пористостьи размерзерен и чем меньше температурныйкоэффициентлинейного расширения, плотность, размерыизделияи изменения объемапри аллотропических превращениях.

Дляопределения термической стойкостииспользуют образецв формекирпича. образецнагревают 40 мин при 850°С, затем охлаждают 8—15 мин. Циклнагрева и охлажденияназывается теплосменой.

Охлаждение можетбыть только на воздухе(воздушные теплосмены) или сначала в воде 3 мин, затем на воздухе5— 10 мин (водяные теплосмены). Нагрев и охлаждениепроводятся до тех пор, пока потеря массыобразца (из-за откалывания кусков) не достигнет 20%. Термическая стойкостьоценивается количеством выдержанных теплосмен.

Изделия, изготовленные полусухим прессованием, более термостойки, чем изделияпластической формовки.

От значения термостойкостизависит величина напряжений, возникающих в кладке при ее нагревании и особенно при резкомизменении температурыв печи; в связис этим температурныешвы кладки делают с учетом линейного расширения огнеупорныхизделий. Например, линейное расширение шамотапри 800 °С равно 4,5·10-6°C-1X800°С·100% = 0,36%, т.

е. 1 м шамотнойкладки дает при этой температуреудлинение3,6 мм.

Химическая стойкость.

Подхимической стойкостьюогнеупорныхматериаловпонимается способностьих противостоять разрушениюот химического и физического воздействия образующихся в печи продуктов— металла, шлаков, пыли, золы, паров и газов. Наибольшее действие на огнеупорыв плавильных печах оказывают шлаки. По отношению к действию шлаковогнеупорымогут быть разделены на три группы — кислые, основные и нейтральные.

Кислыеогнеупоры устойчивы к кислым шлакам, содержащим большое количество Si02,но разъедаются основными шлаками. Кислым огнеупором является динас. Динасустойчив к действию окислительных и восстановительных газов.

Основныеогнеупоры устойчивы к действию основных шлаков, но разъедаются кислыми. К ним относятся огнеупоры, содержащие известь, магнезию и щелочные окислы (доломит, магнезити др.).

Нейтральные(промежуточные) огнеупоры, в составкоторых входят аморфные окислы, реагируют как с кислыми, так и с основными шлаками, нов значительно меньшей степени, чем кислые и основные. К ним относится хромистый железняк, содержащий в качестве основной составляющей FeO-Cr2O3.

Шлакоустойчивость

зависит от скоростихимических реакций огнеупорасо шлакоми от вязкостишлака. При вязких шлакахи малой скоростиреакций огнеупорноеизделиеможет работатьхорошо. С повышением температурыскоростьхимических реакций увеличивается, а вязкостьшлаковуменьшается, поэтому даже небольшое повышение температуры(на 25— 30° С) приводитк существенному увеличению коррозииогнеупоров.

Пористые изделияс открытыми порами менее шлакоустойчивы, чем более плотные. Наружная гладкая поверхностькорки кирпича лучше сопротивляется действию шлаков, чем шероховатая поверхностьизломов. Трещиныв изделиитакже понижают его шлакоустойчивость.

Дляопределения шлакоустойчивостиприменяют два метода— статический и динамический.

При статическом методев огнеупорномизделиивысверливают цилиндрическое отверстие, в которое насыпают тонкоизмельченный шлак. Изделиенагревают в печи до его рабочей температуры(но не ниже 1450° С) и выдерживают при этой температуре3—4 ч. О шлакоустойчивостисудят качественно по степенирастворенияизделияв шлакеи глубинеего проникновения в изделие.

При динамическом методена испытуемый огнеупорныйкирпич, установленный в печи вертикально, при температуре1450° С в течение1 ч сыпят порошкообразный шлак(1 кг). Расплавляясь и стекая по поверхностикирпича, шлакпроедает в нем борозды. Шлакоразъедаемость определяется по потере объема(в кубических сантиметрах) с учетом дополнительной усадкикирпича.

Теплопроводность.

В зависимостиот целей, для которых используется огнеупор, теплопроводностьего должна быть высокой или низкой. Так, материалы, предназначенные для футеровкипечей, должны иметь низкую теплопроводностьдля уменьшения тепловых потерь в окружающее пространство и повышения к. п.

д. печи. Однако материалыдля изготовления тиглей и муфелейдолжны иметь высокую теплопроводность, уменьшающую перепад температурыв их стенках.

Приповышении температурытеплопроводностьбольшинства огнеупороввозрастает . Исключение составляют магнезитовые и карборундовые изделиятеплопроводностькоторых при этому меньшается. теплопроводностьвсех огнеупоровуменьшается с увеличением пористости.

Однако при высокой температуре(выше 800—900° С) увеличение пористостимало влияет на теплопроводность. Приобретают влияние конфигурация и размерпор, определяющие конвективную теплопередачувнутри пор. Увеличение содержания кристаллической фазы в материалеприводитк увеличению теплопроводности.

Зависимость между коэффициентомтеплопроводностиогнеупорови температурой:

1 — магнезит; 2 — хромомагнезит; 3 — динас; 4—шамот; 5 — пеношамот

Коэффициенты теплопроводностиогнеупоров

 Наименование огнеупоровТемпературный коэффициенттеплопроводностиλ Вт/(м-К)Коэффициент λχΒт/(м*К) при рабочей температуре Рабочая температура, кКирпич   Шамотный(0,72+0,0005 t)1,161,651620—1720Пеношамотный(0,24+0,0002 t)1,160,591620Легковесный   шамот(0,09+0,000125 t) 1,160,291570Динасовый(0,8+0,0006 t)1,162,111970Магнезитовый(4,0—0,0015 t)1,161,241920—1970Хромомагнезитовый  1970Хромитовый(1,1+0,00035 t) 1,161,9661920—1970Диатомитовый(0,097+0,0002 t) 1,160,3091120Изделия   Силлиманитовые (муллитовые)(1,45—0,0002 t)1,161,2991920Корундовые(1,8+0,0016 t)1,165,241920—1970Циркониевые(1,12+0,00055 t)1,162,4472020—2070Карбофракс(18—0,009 t)1,1615,661670—1770Угольные(20—0,030 t)1,1616,242270Графитовые(140—0,035 t)1,1681,22270Изоляционные   материалы:   Асбест   распушенный(0,112+0,000167 t)1,160,2598700Диатомит (вермикулит)(0,062+0,000225 t) 1,160,28900—1100Шлаковая вата(0,05+0,000125 t) 1,160,167750

Электропроводность. Электропроводностьявляется определяющим параметром огнеупоров, применяемых для футеровкиэлектрических печей.

При нормальных температурахобычно все огнеупорныематериалыявляются хорошими диэлектриками. При повышении температурыих электропроводностьбыстро возрастает, и они становятся проводниками. электропроводностьматериаловс большой пористостьюпри высоких температурахуменьшается.

Теплоемкость

огнеупоровопределяет скоростьнагрева и охлажденияфутеровкии затраты тепла на нагрев. Это имеет особенно важное значение при работепечей периодического действия. Теплоемкостьзависит от химико-минералогического составаогнеупоров.

Определяется она калориметрическим методом. Теплоемкостьобычно незначительно растет с увеличением температуры. Среднееее значение лежит в пределах0,8—1,5 кДж/(кг-К).

Теплоемкость огнеупоровпри различных температурах

Огнеупоры (кирпич)Химический составогнеупоров, %Объемная массакг/м3Теплоемкость кДж/(кг*К) при температуре, К   47387312731473Шамотный40Аl2О3, 57SiO218000,941,341,251,28Полукислый шамот30,0Ai2O3, 63,0SiO218300,881,1431,241,26Динас96Si0220400,991,181,211,22Магнезитовый88,85MgO 9,31Fe2O323501,061,221,261,42Угольные электродыС1480—1650 1,97———Графитированные изделияC1500—17001,36———

Пористость.Всеогнеупорные изделияпористы. размерпор, их структураи количество весьма разнообразны. Отдельные поры либо соединены между собой и с атмосферой, либо представляют собой замкнутые пространства внутри изделия.

Отсюда различают пористость открытую, иликажущуюся, при которой поры сообщаются с атмосферой, пористость закрытую, когдапоры не имеют выходанаружу, и пористость истинную, или общую,т. е. суммарную.

Открытуюпористость вычисляют на основе данных измеренияводопоглощения и объемноймассыогнеупорныхизделий.

Газопроницаемость.Газопроницаемостьзависит от природы огнеупора, величины открытой пористости, однородности структурыизделия, температурыи давлениягаза.

С повышением температурыгазопроницаемостьогнеупоровпонижается, так как объемгаза при этом возрастает и увеличивается его вязкость. огнеупорыдолжны обладать возможно меньшей газопроницаемостью, особенно те, которые применяются для изготовления реторт, муфелей, тиглей. Наибольшая газопроницаемостьу шамотныхизделий, наименьшая у динаса.

Плотность и объемнаямасса.Плотностьматериала — это отношение массыобразца к занимаемому им объемуза вычетом объемапор. Объемнаямасса— это отношение массывысушенного при 105° С образца к занимаемому им объему, включая объемпор.

Внешний вид и структура.Всеогнеупорные изделияделятся на сорта в соответствии с разработанными стандартами. Сорт огнеупорныхизделийустанавливают по величине отклонения от установленных размеров, кривизне, отбитости углов, притупленности ребер, наличию отдельных выплавок, ошлакованнсти, просечками трещинам. Отклонения в размерахдопускаются в пределахнорм, указанных в соответствующих стандартахв зависимости от сортности.

Кривизна изделийопределяется стрелой прогиба. Очевидно, что чем больше будет кривизна, тем менее плотной окажется кладка. Отбитость углов и притупленность ребер также отрицательно влияют на качество кладки.

Выплавкапредставляет собой местное оплавлениеповерхностиогнеупорас образованием «каверны». Причиной выплавок является недостаточно хорошее перемешиваниешихтыпри изготовлении огнеупора. В местах выплавок происходит быстрое разрушениешлакамидаже при сравнительно низкой температуре, поэтому числовыплавок на поверхностиизделиястрого ограничивается.

Ошлакованностьобразуется на поверхностиизделияв виде наростов как результат загрязнения ее при обжигепеском, глинойи т. д. Наличие ошлакованности на поверхностиизделийтакже ограничивается.

Просечки(разрывы ширинойдо 0,5 мм) и трещины(разрывы ширинойбольше 0,5 мм) на поверхностиогнеупорныхизделийувеличивают коррозиюшлакамии уменьшают их механическую прочность. Они образуются в процессеобжигапри неосторожном нагреве или охлажденияизделия.

Огнеупорныйматериал хорошего качества должен иметь в изломеоднородное строение без пустот и расслоений. Зерна разных фракцийдолжны равномерно распределяться по поверхностиизлома, не выпадая и легко не выкрашиваясь.

Привыборе того или иного материаланеобходимо руководствоваться основными требованиями к нему в каждом конкретном случае. Так, материалдля стенок и сводаплавильной печи должен прежде всего обладать высокой механической прочностью. Для откосовпечи следует применять огнеупор, более стойкий к действию шлаков, образующихся при данном металлургическом процессе.

Привыборе огнеупоровследует учитывать их стоимость. Сравнительная стоимость 1 т некоторых огнеупорныхкирпичей 1-го сорта по отношению к стоимости динасового кирпича следующая:

Динасовый   ….      1,0

Шамотный   …. 0,8—0,9

Высокоглиноземнстый…….2,2—8,5

Магнезитовый .

.   . 1,3—1,5

Магнезитохромитовый…….1,6—1,8

Хромомагнезитовый .1,0—1,3

Карборундовый    .   .1,4—2,8

Шамотный   легковесный с объемнойплотностью1,3 кг/м3   …  1,7

Транспортировка и хранение огнеупорныхизделий

Придоставке к потребителю правильные транспортировка и хранение готовых огнеупорныхизделийобеспечивают их сохранность, хорошее качество кладки и неизменность рабочих характеристик. При перевозке в вагонах огнеупорныйкирпич укладывается рядами плотно по всей площадивагона с расклиниванием. Между рядами прокладывается солома или древесная стружка.

При перевозке в автомашинах кирпич также плотно укладывается рядами с расклиниванием деревянными клиньями. В последнее время применяется транспортировка кирпича в контейнерах, что улучшает его сохранность и облегчает погрузочно-разгрузочные работы. При транспортировке кирпичей к рабочим местам на транспортерахи лотках они не должны ударяться друг о друга и о детали транспортирующих устройств.

Мертелии порошкиперевозят в контейнерах, бумажных мешках, или навалом в чистых вагонах.

Складыдля хранения огнеупорныхизделийдолжны быть закрытыми. При хранении на открытом воздухевследствие попеременного увлажнения и высыхания, замерзания и оттаивания рабочие характеристикиогнеупоровухудшаются.

Уменьшение сопротивлениясжатиюпосле года хранения на открытом воздухесоставляет для шамота27—30%, для динаса35%, для магнезитовых изделий30%. Допускается в летнее время хранить шамотныеи динасовые изделияв полузакрытых складах. Огнеупорныепорошкии мертелихранят в закрытых складахв отдельных закромах.

Дата: 21-05-2015Просмотров: 106Комментариев: Рейтинг: 30

Кирпичный стройматериал представляет собой искусственный камень, выполненный в правильной форме и является строительным элементом. Прочность, морозоустойчивость и водостойкость — вот основные свойства кирпичного камня. Благодаря традиционной прямоугольной форме этот материал хорошо подходит для кладки строительных объектов.

В России единый стандарт этого строительного материала появился в 1927 году. Нормальный габаритный размер камня соответствует 250х120х65 мм. Существует несколько типов строительного кирпича, все они имеют определенные особенности в структурных свойствах строительного материала.

Виды и назначение кирпичей.

Типы и стандартные формы кирпича

Современный материал для строительства представляет собой прямоугольный камень, по нормативам не превышающий 4,3 кг.

Габаритные размеры (по ГОСТу) должны составлять: длина — 250 мм, ширина — 120 мм, толщина — 65 мм.

Существует несколько разновидностей этого строительного материала. Каждый из них имеет свой состав и определенные характеристики. К основным видам стройматериала, которые применяются в промышленном и гражданском строительстве, относится огнеупорный, силикатный, кислотоупорный и др.

Вернуться к оглавлению

Размеры кирпичей.

Кирпич огнеупорный. По техническим характеристикам этот строительный материал должен выдерживать высокие температурные режимы.

Кладка и футеровка разнообразных камер для сжигания твердого топлива производятся из этого материала. Огнеупорный состав материала позволяет без потери прочностных характеристик выдерживать нагрев до 1600ºС. Существует несколько разновидностей огнеупорного материала, которые различаются по своим химическим характеристикам:

Кварцевый огнеупорный стройматериал. Из-за низкой устойчивости к щелочной среде этот камень используется для кладки сводов печей, то есть там, где стенки соприкасаются с пламенем. Кварц позволяет сохранять накопленное тело.Шамотный или глиноземный.

Основным компонентом такого стройматериала является огнеупорная глина. В отличие от кварцевого, этот вид кирпича противодействует агрессивной щелочной среде. Являясь отличным теплопроводником и имея устойчивость к высокой температуре и ее перепадам, такой материал имеет широкое применение.

Практически все кладки домашних печей и каминов делаются из этого материала.Углеродистый кирпич. Один из видов стройматериалов огнеупорной группы. Применяется он в металлургической промышленности для кладки доменных печей.

Определить качественный огнеупорный кирпич можно следующим образом. Во-первых, при постукивании кирпичей друг о друга слышен почти металлический звук.

Во-вторых, при механическом воздействии на стройматериал он не крошится, а раскалывается. В-третьих, внутренняя основа кирпича при расколе имеет зернистую структуру, способную удерживать влагу. Все это говорит о хороших качествах огнеупорного материала.

Свойства разных типов кирпичей.

Силикатный кирпич. Этот искусственный камень производится из известковой смеси и кварцевого песка.

Отвердевание происходит под воздействием водяного пара в автоклаве. Качественные характеристики силикатного кирпича должны соответствовать ГОСТ 379-69. В зависимости от пределов прочности на сжатие и изгиб, этот строительный материал подразделяется на 6 марок: 250, 200, 150, 125, 100 и 75.

Основные свойства силикатного кирпича:

Морозоустойчивость.

По этому показателю насыщение водяным паром должно быть не ниже: Мрз 50, Мрз 35, Мрз 25 — для лицевого камня и Мрз 15 — для рядового.Водопоглощение не более 14% и 16% соответственно.Высокая теплопроводность и теплоемкость. Благодаря этим свойствам силикатов, кирпич может выдерживать высокую температуру до 600ºС и медленно прогреваться.Жаропрочность. Критическим показателем для силикатного кирпича будет температура свыше 700ºС, после таких максимальных температурных значений он теряет свои первоначальные свойства и начинает трескаться.При изготовлении этого строительного материала применяются различные пигментные добавки: сухая охра, редоксайд, железный сурик и другие.

Кислотоупорный кирпич. Такой вид строительного материала (ГОСТ 474-90) применяется при возведении технологических сооружений и промышленных объектов, которые в дальнейшей эксплуатации будут подвергаться агрессивной среде. При изготовлении используется специальная глина — дунит.

Схема блока керамического кирпича.

Благодаря применению кислотоупорных примесей в химическом составе кирпича, он приобретает такие необходимые свойства, как:

Стойкость к высокой температуре при отводе газов и других агрессивных реактивов.Устойчивость к химическим реагентам.Высокая прочность такого материала, сравнимая с рядовым кирпичом, учитывая, что он не используется в нагруженных конструкциях.Морозостойкость. Кислотоупорный кирпич способен выдерживать температурные перепады.

Благодаря таким свойствам, этот строительный материал применяется в химической и металлургической промышленности, а также широко используется в наружной облицовке бензозаправок.

Вернуться к оглавлению

Способность структурных составляющих элемента к сопротивлению внутренних напряжений называется прочностью. Маркировка обозначается буквой «М» и цифровым значением. Прочностный показатель указывает величину нагрузки на 1 квадратный сантиметр площади кирпича.

Например, М200: марка 200 обозначает, что кирпич гарантированно выдержит нагрузку в 200 кг на 1 см². Марочный диапазон составляет от 75 до 300 кг. При строительстве жилых многоквартирных зданий применяется кирпич марки М150.

Сравнение свойств поризованного кирпича и других строительных материалов.

Морозостойкость — способность строительного материала в водонасыщенном состоянии противодействовать попеременному замораживанию и оттаиванию. Этот тип технической характеристики обозначается «Мрз» и определяется опытным (цикличным) путем.

Во время лабораторных испытаний строительный кирпич опускается в воду на 12 часов, после этого еще на 12 часов в морозильную камеру. Это один цикл лабораторных исследований. Так продолжается до тех пор, пока кирпич не поменяет своих характеристик.

Количество циклов, проведенных до первых структурных изменений, и определяет морозостойкость материала. Для строительства жилых помещений применяется камень Мрз 35 или Мрз 50. Показатель зависит от климатических условий места строительства жилого объекта.

Теплопроводность — это свойство строительного материала проводить тепло. Основным показателем является коэффициент теплопроводности. Он рассчитывается опытным путем в лабораторных условиях для различных типов стройматериалов.

Теплоемкость. Удельный показатель этой важной характеристики определяется в зависимости от географического расположения объекта. Погодные и климатические условия влияют на удельный показатель теплоемкости в различных регионах.

Плотность. Этот показатель влияет на тепловые и звукоизоляционные свойства камня при гражданском строительстве жилых объектов. Средняя плотность полнотелого красного кирпича составляет от 1500 до 1800 кг/м³, а пустотелого — от 1200 до 1500 кг/м³.

Огнестойкость.

Любой строительный материал, применяемый при закладке объекта с большой температурной нагрузкой, должен обладать этим свойством. Показатель огнеупорности позволяет определять степень разрушения материала при экстремальных температурах. Очень важное качество для строительства печей и каминов.

Источники:

• markmet.ru
• ostroymaterialah.ru