Керамический кирпич

Керамический кирпич — это искусственный строительный камень правильной формы, изготовленный из глины и её смесей с добавками (отощающими, выгорающими, пластифицирующими) путём формования, сушки и последующего обжига при высоких температурах (обычно 900—1100 °C). Относится к классу стеновых керамических материалов и является одним из древнейших и наиболее распространённых строительных материалов в мире.

История

Производство обожжённого кирпича возникло около 5—6 тысяч лет назад в Месопотамии, Египте и долине Инда. Первоначально кирпичи сушили на солнце (сырцовый кирпич-саман), но для повышения прочности и водостойкости их начали обжигать в печах. Технологию обжига освоили шумеры, а затем усовершенствовали римляне, которые изготавливали кирпичи стандартных размеров (римский кирпич) и использовали их для строительства акведуков, амфитеатров и терм.

На Руси керамический кирпич начал применяться с конца X века под влиянием византийской архитектуры. Первые кирпичные постройки (Десятинная церковь в Киеве, Софийский собор) возводились из плинфы — тонкого и широкого кирпича. В XV—XVI веках в Московском государстве сложилось собственное кирпичное производство, а при Петре I были введены первые государственные стандарты на размеры и качество кирпича. В XIX веке с развитием промышленности и железных дорог кирпичное производство стало массовым, а в XX веке были разработаны современные сорта — пустотелый, лицевой, клинкерный.

Сырьё и производство

Основным сырьём для керамического кирпича служат легкоплавкие глины (каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые) с содержанием оксида алюминия 10—25 % и оксида кремния 50—70 %. Для регулирования свойств в шихту вводят добавки:

• Отощающие (песок, шамот, золу) — уменьшают усадку и трещинообразование при сушке и обжиге.
• Выгорающие (опилки, торф, угольную пыль) — создают поры, снижая теплопроводность и плотность.
• Пластифицирующие (бентонит, жирные глины) — повышают формуемость массы.

Технологический процесс включает несколько этапов:

1. Добыча и подготовка глины — карьерная выемка, вылёживание (выветривание), дробление, смешивание с добавками.
2. Формование — пластическое формование (через ленточный пресс с вакуумированием) или полусухое прессование (под давлением 15—25 МПа). Пластический способ даёт более однородную структуру, полусухой — более точную геометрию.
3. Сушка — в камерных или туннельных сушилках при температуре 60—120 °C в течение 24—72 часов для удаления физической влаги (до 6—8 %).
4. Обжиг — в туннельных или кольцевых печах при 900—1100 °C. В процессе обжига глина спекается, образуя прочный керамический черепок. Продолжительность обжига — от 6 до 48 часов в зависимости от типа печи и толщины изделия.

Классификация

Керамический кирпич классифицируют по нескольким признакам.

По назначению

• Рядовой (строительный) — для возведения несущих и ограждающих конструкций (стен, перегородок, столбов). Имеет шероховатую поверхность и допускает дефекты внешнего вида (трещины, отбитости).
• Лицевой (облицовочный) — для декоративной отделки фасадов и интерьеров. Отличается гладкой или фактурной поверхностью, точной геометрией и равномерным цветом.
• Клинкерный — для мощения дорожек, облицовки цоколей, строительства печей и каминов. Обжигается до полного спекания при 1100—1300 °C, имеет высокую прочность (M300—M1000) и низкое водопоглощение (менее 5 %).
• Печной (огнеупорный) — из шамотной глины (содержит не менее 30 % глинозёма) для кладки топок, дымоходов и промышленных печей. Выдерживает температуры до 1400—1700 °C.

По наличию пустот

• Полнотелый — с пористостью не более 13 % (объём пустот менее 5 %). Применяется для несущих стен, фундаментов, столбов. Плотность — 1600—2000 кг/м³.
• Пустотелый (эффективный) — с цилиндрическими, щелевыми или прямоугольными пустотами, составляющими 15—45 % объёма. Меньшая плотность (1000—1450 кг/м³) снижает теплопроводность и нагрузку на фундамент.

По размеру

Согласно ГОСТ 530-2012, стандартные форматы (в миллиметрах):

• Одинарный (1НФ) — 250×120×65.
• Полуторный (1,4НФ) — 250×120×88.
• Двойной (2,1НФ) — 250×120×138.
• Евроформат (0,7НФ) — 250×85×65.
• Модульный (1,3НФ) — 288×138×65.

Свойства и характеристики

Основные физико-механические свойства керамического кирпича регламентируются ГОСТ 530-2012.

Важным показателем является марка по морозостойкости, которая определяет долговечность кирпича в условиях переменного замерзания и оттаивания. Для северных регионов России рекомендуется кирпич не ниже F50.

Применение

Керамический кирпич используется в следующих областях строительства:

• Возведение несущих стен — в малоэтажном и многоэтажном жилом, общественном и промышленном строительстве.
• Облицовка фасадов — лицевой кирпич обеспечивает эстетичный внешний вид и защиту стен от атмосферных воздействий.
• Внутренние перегородки — пустотелый кирпич уменьшает нагрузку на перекрытия и улучшает звукоизоляцию.
• Фундаменты и цоколи — клинкерный кирпич с низким водопоглощением применяется в условиях повышенной влажности.
• Печи, камины, дымоходы — огнеупорный шамотный кирпич выдерживает высокие температуры и термические удары.
• Ландшафтный дизайн — дорожки, площадки, подпорные стенки, декоративные элементы.

Достоинства и недостатки

Преимущества:

• Высокая прочность и долговечность (срок службы зданий из качественного кирпича — 100—150 лет и более).
• Экологичность (натуральное сырьё, без синтетических добавок).
• Паропроницаемость — стены «дышат», создавая благоприятный микроклимат в помещении.
• Высокая морозостойкость и огнестойкость.
• Хорошая звукоизоляция.
• Эстетические качества — разнообразие цветов, фактур, форматов.

Недостатки:

• Относительно высокая теплопроводность (для полнотелого кирпича требуется дополнительное утепление стен).
• Большой вес, требующий усиленного фундамента.
• Трудоёмкость кладки (по сравнению с газобетоном или керамоблоками).
• Высокая стоимость (особенно клинкерного и лицевого кирпича).

Керамический кирпич в России

Россия входит в число крупнейших производителей керамического кирпича в мире. Основные центры производства расположены в Центральном, Приволжском и Южном федеральных округах. Крупнейшие предприятия: «ЛСР. Стеновые материалы» (Ленинградская область), «Керамика» (Самарская область), «Воронежский комбинат строительных материалов», «Рязанский кирпичный завод». Отечественные заводы выпускают кирпич марок от М75 до М300, с морозостойкостью до F100. В последние десятилетия растёт доля пустотелого и лицевого кирпича, а также внедряются энергосберегающие технологии обжига.

Источники

• ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия».
• Строительные нормы и правила (СНиП) 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».
• Шевченко В. И. «Технология керамического кирпича». — М.: Стройиздат, 2010.
• Комар А. Г. «Строительные материалы и изделия». — М.: Высшая школа, 2012.
• Материалы с сайта Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ (раздел «Стеновые материалы»).