Содержание

Теплопроводность кирпича: что влияет на показатели

Качество дома оценивается по многим факторам, одним из которых является способность удерживать тепло. Теплопроводность кирпича влияет на этот показатель. Поэтому перед началом строительства или утепления здания учитывается это свойство стройматериала. Популярным и доступным средством для возведения стен является керамический кирпич. Так как большинство его видов обладают слабой теплоизоляцией, то этот недостаток компенсируется с помощью термоизоляционных конструкций.

Что обозначает показатель?

Каждый стройматериал выделяется своей теплопроводностью. Этим показателем характеризуется способность удерживать тепло в доме. У бетона, дерева и кирпича эта характеристика имеет разные значения. Чем ниже значение показателя, тем лучше у него сопротивление теплопередаче. Но следует учитывать, что уровень теплоизоляции увеличивается при уменьшении плотности стройматериала. Это делает блоки более легкими, поэтому при возведении двухэтажного дома лучше выбрать пустотелый материал для уменьшения давления на фундамент дома. Толщина кирпичной кладки меняется в зависимости от теплопроводности стройматериала. Для экономии строительства используется двойной блок. Для оценки теплоизоляционных свойств утеплителя используют коэффициент теплотехнической однородности.

Вернуться к оглавлению

Свойства различных типов блоков

Красный керамический

Пористость увеличивает теплосопротивление стройматериалов, поэтому у полнотелого кирпича теплопроводность выше.

В составе такого материала присутствует глина.

Этот вид стройматериалов является популярным и доступным. Состоит из глины и других добавок. Этими строительными материалами возводится несущая конструкция, облицовываются или утепляются стены старого дома, а также сооружаются заборы и укладывается фундамент. Изделие отличается высокой прочностью и долговечностью. Теплопроводность керамического кирпича зависит от разновидности. Лучшим вариантом для утепления дома является использование пустотелого кирпича. Чем больше степень пустотелости, тем меньше изделие способно проводить тепло. Кирпичная стена может укладываться в один или два ряда. Кроме этого, стройматериал обладает такими свойствами, как:

  • прочность;
  • морозостойкость;
  • огнеупорность;
  • звукоизоляция.
Вернуться к оглавлению
Клинкерный

Эта разновидность красного керамического стройматериала чаще всего применяется для облицовочных работ, укладки тротуаров. Это обусловлено его высокой теплопроводностью. Она достигает 1,16 Вт/м°С. Уменьшения этого показателя удается достичь у пустотелых образцов. При строительстве дома из таких блоков необходимо использовать дополнительные методы утепления. Большая плотность изделия придает ему дополнительной влаго- и морозостойкости. Облицовочный кирпич широко используется для декоративной отделки домов снаружи и внутри.

Вернуться к оглавлению
Характеристика шамотного
Из шамотного материала получаются хорошие камины.

Так как этот вид стройматериала характеризуется высокой способностью проводить тепло, его чаще применяют при возведении каминов, печей. Этим обусловлено его название «печной кирпич». В таком случае теплопроводность шамотного кирпича играет решающую роль в выборе материалов для стройки. Подобные свойства помогают экономить энергию для обогрева помещения. Кроме этого, шамотный кирпич обладает такими свойствами, как:

  • огнеупорность;
  • устойчивость к перепадам температуры;
  • высокая теплопроводность;
  • легкий вес;
  • устойчивость к воздействию щелочей и ряда кислот;
  • прочность;
  • эстетичность.
Вернуться к оглавлению

Силикатный

Этот вид стройматериала ценится прочностью, экологичностью и звуконепроницаемостью. Но теплопроводность кирпича этого типа не завышена, поэтому помещения из него требуют дополнительного утепления. Силикатные блоки делают из смеси песка и извести с добавлением связующих компонентов, которые прессуются и впоследствии подвергаются обжигу. Самым распространенным является изделия марки М100. Различают рядовой и лицевой силикатный кирпич. Каждый из них имеет свою сферу применения. Кроме этого, материал способен впитывать влагу, что не позволяет использовать его в местах с повышенной влажностью и при строительстве фундамента.

Вернуться к оглавлению

Какая теплопроводность изделий?

У клинкерного материала этот показатель наивысший.

От состава, способа изготовления и пустотелости зависят характеристики стройматериалов. Коэффициент теплопроводности кирпича характеризует его способность проводить тепло. Клинкерные изделия отличаются высоким уровнем, а керамические материалы — самым низким в сравнении с другими видами. Характеристика разновидностей изделия указана в таблице.

Характеристика теплопроводности стройматериала
ВидПоказатель, Вт/м°С
КерамическийПолнотелый0,5—0,8
Щелевой0,34—0,43
Поризованный0,22
Клинкерный0,8—1,16
Шамотный0,6
СиликатныйПолнотелый0,7—0,8
Пустотелый0,4—0,66
Вернуться к оглавлению

Что влияет на показатели?

Теплопроводность кладки из кирпича зависит не только от качества изделия, но и от смеси, с помощью которой укладывается конструкция.

Для максимально эффективной теплоизоляции изделие должно содержать много пустот.

Но все же решающую роль в выборе стройматериала играет его характеристика. Теплопроводность красного кирпича отличается в зависимости от таких факторов, как:

  • Пустотелость. Чем больше пустот в изделии, тем выше его теплоизоляционные качества.
  • Плотность. Высокое значение этого показателя прибавляет стройматериалу прочности, но уменьшает способность удерживать тепло.
  • Структура и форма пористости. Большое количество мелких и замкнутых пор снижает теплопроводность материала.
  • Состав. Стройматериалы, образованные из тяжелых атомов и атомных групп, снижают теплопроводность.

При выборе стройматериалов руководствуются не только одним свойством удерживать тепло. Учитывается, в каких климатических условиях будет использоваться кирпич и функциональное назначение планируемой конструкции. Для строительства дома лучше подойдет применение двойного пустотелого керамического блока, а для облицовки — лицевого клинкерного кирпича. Преимущество силикатных блоков состоит в невысокой цене, но влаговпитываемость не позволяет его использование в местах с повышенной влажностью. К выбору стройматериалов рекомендуется относиться ответственно, так как от этого зависит качество постройки.

 

Теплопроводность кирпича силикатного — обзор одного из основных свойств изделий

Долгие годы силикатный строительный кирпич пользуется огромной популярностью. При этом далеко не все потребители имеют полное представление о данном материале. Поэтому мы решили представить вашему вниманию его техническое описание.

Дома из такого материала смотрятся весьма изысканно

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 314
Источник: https://klademkirpich.ru/svojstva/112-teploprovodnost-silikatnogo-kirpicha

Плотность керамического кирпича

Керамические кирпичные блоки производятся из глины, которая проходит обработку при высоких температурных режимах. Показатели плотности различаются в зависимости от разновидности изделия — пустотелой либо полнотелой.

Государственные стандарты предписывают допустимый показатель плотности состава для керамического блока полнотелого от 1600 до 2000 кг/м3. Параметры для кирпичей керамических пустотелых варьируются в пределах от 1100 до 1400 кг/м3 и обусловлены большим числом пор в составе.

Блоки керамические подходят для возведения устойчивых конструкций — вспомогательных либо несущих. Полнотелые кирпичи за счет отсутствия большого числа пустот имеют повышенную прочность и массу. Подходят для конструкций, подверженных постоянным нагрузкам.

Керамические кирпичи пустотелые применяют при возведении жилых зданий. Для многоквартирных домов важна невысокая плотность, позволяющая сохранять тепло в помещениях. При определении теплосберегающих качеств материала необходимо обращать внимание на наличие специальных щелей. При возведении крупных объектов рекомендована проверка каждой партии кирпичей на подтверждение госстандартов.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1171
Источник: https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/plotnost.html

Коэффициент теплопроводности

Материалы обладают свойством проводить тепло от нагретой поверхности в более холодную область. Процесс происходит в результате электромагнитного взаимодействия атомов, электронов и квазичастиц (фононы). Основной показатель величины – коэффициент теплопроводности (λ, Вт/), определяемый как количество теплоты, проходящее через единицу площади сечения за единичный интервал времени. Малое значение положительно влияет на сохранение теплового режима.

Согласно ГОСТ 530-2012 эффективность кладки в сухом состоянии характеризуется коэффициентом теплопроводности:

  • ≤ 0.20 – высокая;
  • 0.2 < λ ≤ 0.24 – повышенная;
  • 0.24 — 0.36 – эффективная;
  • 0.36 — 0.46 – условно-эффективная;
  • ˃ 0. 46 – обыкновенная (малоэффективная).

Чем больше плотность, тем выше теплопроводность – не совсем верное утверждение. Структура содержит закрытые поры и полости (пустотелый), наполненные воздухом с коэффициентом ≈ 0,026. Благодаря этому, изделия со щелевыми отверстиями лучше поддерживают тепловой режим внутри сооружений. В инженерных расчетах необходимо учитывать величину теплопроводности кладочной смеси, значение показателя выбирают от 0.47 и выше, в зависимости от состава.

Вид λ, Вт/м°C
Красный полнотелый 0,56 ~ 0,81
-//- пустотелый 0,35 ~ 0,87
Силикатный кирпич полнотелый 0,7 ~ 0,87
-//- пустотелый 0,52 ~ 0,81

Теплопроводность красного изделия ниже, чем у силикатного.

Физические процессы нагрева и удержания тепла можно охарактеризовать величинами:

  • Коэффициент теплоотдачи – теплообмен на границе поверхности твердого тела и воздушной среды.
    Это мощность теплового потока, приходящаяся на плоскость 1 м², обратно пропорциональная разнице температур тела и теплоносителя (воздух). Чем выше теплопроводность, тем больше теплоотдача.
  • Полное тепловое сопротивление – способность противостоять передаче тепла. Значение обратно пропорционально коэффициенту теплопередачи. Исходя из расчетной формулы R = L/λ, легко рассчитать оптимальную толщину кладки. λ – постоянный параметр, R – тепловое сопротивление указано в таблице 4 СП 131.13330.2012 для климатических зон России.

Теплоемкость

Необходимое количество тепла, подведенного к телу для увеличения температуры на 1 Кельвин – определение понятия «полная теплоемкость». Единица измерения: Дж/К или Дж/°C. Чем больше объем и масса тела (толщина стен и перекрытий), тем выше теплоемкость материала, лучше поддерживается благоприятный температурный режим. Наиболее точно это свойство подтверждают характеристики:

  • Удельная теплоемкость кирпича – количество тепла, необходимое для нагрева единичной массы вещества за единичный интервал времени. Единица измерения: Дж/кг*К или Дж/кг*°C. Используется для инженерных расчетов.
  • Объемная теплоемкость – количество тепла, потребляемое телом единичного объема для нагрева за единицу времени. Измеряется в Дж/м³*К или Дж/кг*°C.
Вид изделия Удельная теплоемкость, Дж/кг*°С
Красный полнотелый 880
пустотелый 840
Силикатный полнотелый 840
пустотелый 750

Тепловая конвекция непрерывна: радиаторы нагревают воздух, который передает тепло стенам. При понижении температуры в помещениях происходит обратный процесс. Увеличение удельной теплоемкости, снижение коэффициента теплопроводности стен обеспечивают сокращение затрат на обогрев дома. Толщина кладки может быть оптимизирована рядом действий:

  • Применение теплоизоляции.
  • Нанесение штукатурки.
  • Использование пустотного кирпича или камня (исключено для фундамента здания).
  • Кладочный раствор с оптимальными теплотехническими параметрами.

Таблица с характеристиками различных видов кладок. Использованы данные СП :

Плотность, кг/м³ Удельная теплоемкость, кДж/кг*°С Коэффициент теплопроводности, Вт/м*°C

Обыкновенный глиняный кирпич на различном кладочном растворе

Цементно-песчаный 1800 0.88 0.56
Цементно-перлитовый 1600 0.88 0.47

Силикатный

Цементно-песчаный 1800 0.88 0.7

Пустотный красный различной плотности (кг/м³) на ЦПС

1400 1600 0.88 0.47
1300 1400 0.88 0.41
1000 1200 0.88 0.35

Морозостойкость кирпичной кладки

Устойчивость к воздействию отрицательных температур – показатель, влияющий на прочность и долговечность конструкции. Кладка в процессе эксплуатации насыщается влагой. В зимний период вода, проникая в поры, превращается в лед, увеличивается в объеме и разрывает полость, в которой находится – происходит разрушение. Морозоустойчивость, как правило, низкая, водопоглощение не должно превышать 20 %.

Определение количества циклов замораживания и оттаивания без потери прочности каждого вида изделия позволяет выявить морозоустойчивость (F). Значение получают опытным путем. В лаборатории проводят многократную заморозку в холодильных камерах и естественное оттаивание образцов.

Коэффициент морозостойкости – отношение прочности на сжатие опытного и исходного элемента. Изменение показателя более 5 %, наличие трещин, отколов сигнализируют об окончании испытаний. Марки изделий содержат характеристики по морозостойкости: F15 (20, 25, 35, 50, 75, 100, 150). Цифровой параметр указывает на количество циклов: чем выше число, тем надежнее возводимая система.

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 5675
Источник: http://stroitel-lab.ru/koefficienty-morozostojkosti-teploemkosti-i-teploprovodnosti-kirpicha.

html

Что представляет собой силикатный кирпич

Для начала, давайте разберемся, что собой представляет данный материал.

Силикатный кирпич: состав и основные свойства

Силикатные кирпичи – изделия, изготовленные из смеси песка, извести и воды. Также при производстве используются шлак, зола и иные взаимозаменяемые компоненты.

Состав сырья непосредственно влияет на итоговые характеристики изделий, приуменьшая либо наоборот, преувеличивая их.

Ориентировочный состав силикатного кирпича

Основные требования к изделиям изложены в следующей технической документации:

  • ГОСТ 379-95 Кирпичи и камни силикатные
  • ГОСТ 23421-79 Устройство для пакетной перевозки силикатного кирпича
  • СНиП -87 Несущие и ограждающие конструкции

Рассмотрим таблицу, отражающую основной набор свойств и качеств изделий. Таблица 1. Характеристики силикатного кирпича:

Наименование свойства Значение и
Морозостойкость В соответствии с ГОСТ, морозостойкость лицевых изделий должна быть не менее 25.

Производители утверждают, что силикатный кирпич способен выдержать до 100 циклов замораживания и оттаивания.

Прочность и плотность Кирпич обладает достаточно высокими показателями, которые позволяют использовать его при возведении зданий различной этажности.

Числовое значение марки прочности варьируется в пределах от 75 до 300.

В зависимости от средней плотности, выделяют кирпичи: плотные, характеризующиеся показателем более 1500 кг/м3 и пористые, обладающие показателем до 1500 кг/м3.

Водопоглощение Показатель составляет от 6 до 16%. В сравнении с другими материалами, предназначенными для возведения стен, достаточно неплохой результат.
Паропроницаемость 0,11. Данная способность отвечает за установление благоприятного микроклимата внутри помещения.
Огнестойкость Кирпич не горит, и не вступает во взаимодействие с огнем.
Экологичность Изделия не содержат в своем составе вредных или ядовитых веществ. Они абсолютно безопасны для окружающей среды и человека.
Ценовая категория Средняя. Зависит от типа и вида кирпича, региона.

Виды материала и область применения

Силикатный кирпич имеет несколько классификаций, основанных на тех или иных свойствах и факторах. Рассмотрим их более подробно.

В соответствии с составом компонентов, материал бывает:

  • Известково-зольный, содержащий в себе золу в количестве 75-80% и известь, в количестве – 20-25%.
  • Известково-шлаковый. Характеризуется наличием в составе легкого шлака вместо песка, совмещенного с известью.
  • Известково-песчаный. Наиболее популярный на производстве вариант. Такие изделия содержат песок и известь. Причем первый, в количестве — до 93%.

В соответствии с ГОСТ, стандартным размером кирпича является- 250*120*65, именуют такие изделия — одинарными.

Одинарный кирпич

Также возможен выпуск утолщенного варианта, толщиной в 88 мм. В конструкционном отношении, силикатный кирпич может быть полнотелым и пустотелым. Полнотелые изделия – более тяжелые по массе, более прочные и обладающие большим коэффициентом теплопроводности.

Полнотелый кирпич

Пустотелые, в свою очередь, могут быть представлены в нескольких вариантах, в зависимости от количества пустот, их формы и доли объема:

  • 14-пустотные изделия. Диаметр пустот – 30-32 м, пустотность -28-30%;
  • 11-пустотные изделия. Диаметр пустот -27-32 мм, пустотность – 20-25%;
  • 3-пустотные изделия. Диаметр пустот – 52 мм, пустотность-15%.

Кирпич силикатный 3-х пустотный, фото

Кирпич силикатный 11-ти пустотный

На переднем плане — 14-пустотный

Обратите внимание! ГОСТ допускается выпуск и иных вариантов изделий, при этом обязательно соблюдение всех технических требований к основным показателям, таким как теплопроводность, морозостойкость, прочность.

Наличие пустот влияет на коэффициент теплопроводности, а также на расход раствора при возведении стены.

В соответствии с назначением, силикатный кирпич может быть:

  • Рядовой;
  • Лицевой.

Первый вид используется при возведении стен и перегородок. Нуждается в последующей отделке. Технической документацией допускается шероховатость поверхности, наличие небольшого процента сколов и отбитостей.

Облицовочный, или лицевой кирпич, отличается особо строгими требованиями к внешнему виду. Поверхность его – гладкая, декоративная, может иметь фактуру. Такой кирпич должен обладать двумя декоративными сторонами — тычковой и ложковой, однако наличие одной – допускается по договоренности с потребителем.

Кирпич силикатный облицовочный фактурный

В зависимости от цвета, кирпич выделяют:

  • Окрашенный;
  • Неокрашенный.

Неокрашенные изделия имеют белый либо слегка сероватый оттенок. Окрашенный – колеруются после затвердения, либо на стадии замеса раствора, путем добавления красителей.

В целом, у силикатного кирпича достаточно широкая сфера применения. Его используют при:

  • Мало- и многоэтажном строительстве, возведении производственных и жилых зданий, садовых домиков;
  • Устройстве вентканалов;
  • Возведении перегородок, заборов и многое другое.

Забор из силикатного кирпича

Здание из силикатного кирпича

Дачный дом из силикатного кирпича

Исключается возможность использования материала при строительстве цоколя, более приемлемым вариантом считаются керамические изделия.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 5183
Источник: http://iz-kirpicha.su/harakteristiki/teploprovodnost/teploprovodnost-kirpicha-silikatnogo-236

Особенности

Теперь настало время познакомиться с главными особенностями этого материала. Их целесообразно разделить на положительные и отрицательные.

Достоинства

  • Ключевое преимущество силиката над другими материалами – это низкая цена. Данный факт объясняется более простой системой производства и дешевым исходным сырьем. Его производственный цикл не более 18 часов, в то время как у керамического кирпича он достигает 6 дней.
  • Он обладает повышенной звукоизоляцией, что значительно сокращает расходы при строительстве. Благодаря способности поглощать шумы и вибрацию, он обеспечивает комфортную обстановку в помещения. Как гласит инструкция, он не нуждается в установке дополнительной звукоизоляции.
  • Также нельзя не отметить и тот факт, что он прекрасно противодействует агрессивных воздействиям окружающей среды: плесень, бактерии, грибок и т.д. Это избавляет от необходимости наносить антисептики.
  • Уже упомянутую широкую цветовую гамму тоже можно занести в актив данного материала. Она позволяет создавать уникальные дизайны фасадов, чем с удовольствием пользуются многие дизайнеры. Причем он окрашивается полностью, а не только по лицевой стороне.
  • Фасады, сделанные из силикатного кирпича не нуждаются в дополнительной отделке, что значительно сокращает временные и финансовые затраты. Данный материал имеет абсолютно законченный вид.
  • Повышенная морозостойкость делает силикатный кирпич настоящим бестселлером для регионов с суровым климатом (к примеру, Сибирь). Ему не страшны даже жуткие северные морозы до -65 градусов.

Ключевые характеристики основных разновидностей

Недостатки

Разумеется, нашлось место и отрицательным моментам, пусть их и не так много:

  • Ограниченность использования при возведении фундамента и цокольных этажей. Данное ограничение вызвано тем, что воздействие солей, содержащихся в грунтовых водах отрицательно влияет на силикатный кирпич. Он может начать рассыхаться со временем.
  • В сравнении с другими аналогами, у него более низкие показатели таких характеристик, как огне- и водостойкость. Это значительно сокращает его эксплуатационный период.
  • В экстремальных условиях данный материал начинает мгновенно терять все свои качества. Так, к примеру, в регионах с частыми дождями не желательного его использовать, так как он довольно быстро начнет рассыхаться.

Совет: силикатный кирпич (стандартный) нельзя использовать для кладки печей и каминов, так как он довольно плохо противостоит высоким температурам. Максимальный нагрев, который он может выдержать – это 550 градусов (если речь идет об улучшенных аналогах), в то время как поверхность печи накаляется до 700.

  • Большой вес, что заставляет возводить массивный фундамент. Естественно, любой кирпич имеет внушительную массу, но силикатный выделяется на фоне своих «собратьев».

Составные части силикатного кирпича

На этом список качеств можно закончить. Констатируя все вышесказанное, можно сказать, что силикатный кирпич является превосходным материалом для различных видов наружных работ. К тому же, он обладает отменным соотношением цена-качество, благодаря которому и получил широкое признание в нашей стране.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 3092
Источник: https://klademkirpich.ru/svojstva/112-teploprovodnost-silikatnogo-kirpicha

Перечень материалов, пригодных для утепления стен из силикатного кирпича

Как уже говорилось, понизить коэффициент теплопроводности силикатного кирпича и будущей стены можно при помощи технически верно выполненного утепления поверхности.

Рассмотрим, какие материалы можно использовать, и как происходит процесс работ. Утепление стены из силикатного кирпича можно производить при помощи нескольких материалов.

Воспользуемся таблицей. Таблица 4. Стены из силикатного кирпича: утепление при помощи различных материалов.

Наименование материала , преимущества и недостатки
Минеральная (базальтовая) вата Достаточно популярный материал, обладает низким коэффициентом теплопроводности.

Из плюсов можно выделить:

  • Малый вес;
  • Простота в монтаже;
  • Невысокая цена;
  • Возможность фиксации своими руками;
  • Экологичность;
  • Биологическая устойчивость;
  • Паропроницаемость;
  • Высокие эксплуатационные характеристики.

Основные минусы сводятся к следующему:

  • Водопоглощение;
  • Возгораемость;
  • Отсутствие устойчивости к деформационным процессам.
Пенопласт (пенополистирол) Достоинства:
  • Невысокая стоимость;
  • Быстрый монтаж;
  • Легкий вес;
  • Устойчивость к влаге;

Недостатки:

  • Материал не дышит;
  • Изделия подвержены горению, при этом выделяются вредные вещества;

Обратите внимание! При утеплении строения пенопластом, специалисты советуют делать внутреннюю отделку герметичной.

Керамзит Достоинств у керамзита много: это и цена, и экологичность, и высокие шумо- и теплоизоляционные показатели.

Его используют для утепления стен, возводимых по технологии колодцевой кладки.

Пенополиуретан Такой метод утепления считается достаточно дорогостоящим. Напыление требует наличия специализированного оборудования и без помощи профессионалов, обычно, не обойтись.

Теплоизоляционные характеристики – высокие.

Теплая штукатурка Это-один из самых лучших вариантов. Такие специализированные составы стоят дорого, однако результат может превзойти все ожидания.

Сложность также заключается в нанесении, так как смесь очень быстро схватывается.

Материал не подвержен горению и устойчив к влаге.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 2046
Источник: http://iz-kirpicha. su/harakteristiki/teploprovodnost/teploprovodnost-kirpicha-silikatnogo-236

Плотность полнотелого кирпича

Характеристики плотности у полнотелого кирпича высокие. Блоки имеют показатели от 1600 до 1900 кг/см3. На качества влияет небольшая пустотность — не выше 8%, сниженная теплопроводность, которая составляет 0,7 Вт/м°С. Материал износостойкий, долговечный, но плохо сохраняет тепло и отличается большим весом. Поэтому стеновые панели из полнотелых блоков часто дополнительно утепляют.

Наибольшую плотность имеют красные полнотелые кирпичи. Показатель достигает 2100 кг/см3. Сырье оптимально для возведения несущих стеновых панелей, цокольных частей зданий, опорных фундаментов и других конструкций с высокой нагрузкой.

На показатели уплотненности кирпича полнотелого влияют особенности сортов глины, способы и температурные режимы обжига. На полнотелых блоках не выполняют полное глазурование, т.к. высокая плотность снизит паровую проницаемость. При чрезмерном воздействии высоких температур материал сильно сжимается и с трудом поддается обработке. Поэтому специалисты рекомендуют корректировать метод остывания блоков после печи. Кирпичи необходимо поэтапно обрабатывать перегретым паром, затем оставлять на открытом воздухе.

Вычокий уровень прочности при сжатии и невосприимчивость к перепадам температурных режимов, высокий показатель поглощения влаги придают полнотелым изделиям износостойкость и морозостойкость. Характеристики позволяют применять кирпичи для возведения стеновых панелей внутри и снаружи здания, колоннад, опорных конструкций, несущих фундаментов, цокольных этажей.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 1523
Источник: https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/plotnost.html

Преимущества и недостатки строений, возведенных из силикатного кирпича

Силикатный кирпич и строения, возведенные из него, обладают рядом иных преимуществ. Из них можно выделить:

  • Невысокая стоимость изделий;
  • Экологичность материала;
  • Хорошая геометрия изделий;
  • Высокие эстетические качества;
  • Показатель прочности, плотности и морозостойкости – достаточно конкурентные;
  • Звукоизоляционные характеристики;
  • Разнообразие выбора размеров, цветов и производителей;
  • Большое количество вариантов отделки как внешней, так и внутренней;
  • Широкая сфера применения материала;
  • Возможность произвести кладку самостоятельно, для этого понадобится только инструкция.

Что касается теплопроводности, то, скорее, данный показатель можно отнести к плюсам, так как при этом стоит учесть высокую плотность изделий.

Недостатки заключаются в следующем:

  • Материал достаточно тяжелый, особенно, в сравнении с ячеистыми бетонами;
  • Влагопоглощение;
  • В ассортименте продукции отсутствуют декоративные элементы, что не позволяет расширить архитектурные возможности при использовании материала;
  • Ограничение применения в строительстве силикатного кирпича помещений, для которых характерна постоянная влажность. Например, это – баня.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1194
Источник: http://iz-kirpicha.su/harakteristiki/teploprovodnost/teploprovodnost-kirpicha-silikatnogo-236

Плотность пустотелого кирпича

Плотность пустотелых кирпичей снижена из-за наличия пустот, процент которых варьируется от 13 до 50% от внутреннего объема. Поризация обеспечивает небольшой вес изделий, высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики.

Типовые показатели уплотненности красного пустотелого блока варьируется в пределах от 1100 до 1450 кг/м3. Стройматериал подходит для возведения перегородок между комнатами, облегченных панелей, а также для заполнения каркасных конструкций домов. Уплотненность состава можно уменьшить до показателя в 1000 кг/см3, при этом увеличится морозостойкость.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 618
Источник: https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/plotnost.html

Плотность облицовочного кирпича

Облицовочные (лицевые) блоки имеют ровную форму, глянцевую поверхность, обладают средней прочностью и надежной теплоизоляцией. Характеристики плотности фасадных материалов варьируются в пределах от 1300 до 1450 кг/см3. Износостойкость состава обусловлена невысокой пористостью — от 6 до 14%. Кирпичи изготавливают с щелями и применяют для декорирования наружных стен зданий, оформления ограждающих конструкций, парковых декоративных форм и т.д.

Производят и добавочный подвид строительного материала — теплый. Состав отличается большим числом пор, по сравнению со стандартными облицовочными изделиями. Плотность варьируется в пределах от 1100 до 1150 кг/м3.

Облицовочные блоки с глазурированием имеют слой стекловидной массы, непроницаемый для влаги. Повторный обжиг, который положен по технологии изготовления после нанесения глазури, не сказывается на прочности изделий. Характеристики уплотненности у подвида типовые — от 1300 до 1450 кг/м3. Но стоимость состава выше стандартного за счет высоких декоративных качеств.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 1055
Источник: https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/plotnost.html

Плотность клинкерного кирпича

Блоки клинкерные производят из сухой глины красного оттенка. После закаливания при высоких температурных режимах состав приобретает устойчивую плотность — от 1900 до 2100 кг/см3. Износостойкость обусловлена и низкой пористостью — всего 5%, которая достигается спеканием минерального состава, снижающим объемы щелей в кирпичах, уменьшающим вероятность попадания влаги в сырье.

Марки блоков отличаются оттенками и фактурами, которые производятся посредством подбора специальных составов глин, изменения температурных режимов и времени при обжиге. Но показатели уплотненности состава сохраняются на среднем для подвида уровне.

Недостатки — высокие цена и теплопроводность. Поэтому при укладке потребуются затраты на теплоизоляционные работы.

Плотность шамотного кирпича

Уплотненность шамотных кирпичей средняя и варьируется в пределах от 1700 до 1900 кг/см3. Высокая износостойкость достигается за счет небольшой пористости, которая составляет не больше 8%. Материал прочный и не деформируется под воздействием высоких температур, максимальный показатель — +1600°С.

На 70% материал состоит из глины огнеупорной, которая отличается большим весом. При проектировании необходимо учитывать массу строительного материала, чтобы избежать увеличения нагрузки на несущие части здания.

Разновидности шамотного кирпича (арочные, классические, трапециевидные либо клиновидные) имеют похожие показатели плотности. Блоки применяют для укладки печей и каминов, производственных сооружений, промышленных сталеплавильных установок и т.д. Технология изготовления, состав и показатели износостойкости обусловили высокую цену стройматериала.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1676
Источник: https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/plotnost.html

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 23572
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
  1. http://iz-kirpicha.su/harakteristiki/teploprovodnost/teploprovodnost-kirpicha-silikatnogo-236: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 8423 (36%)
  2. http://stroitel-lab.ru/koefficienty-morozostojkosti-teploemkosti-i-teploprovodnosti-kirpicha.html: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 5675 (24%)
  3. https://klademkirpich.ru/svojstva/112-teploprovodnost-silikatnogo-kirpicha: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 3431 (15%)
  4. https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/plotnost.html: использовано 5 блоков из 7, кол-во символов 6043 (26%)

Источник: m-strana.ru

коэффициенты для разных видов материала

Проезжая по небольшим городкам, часто можно видеть еще сохранившиеся памятники социалистической эпохи: здания сельских клубов, дворцов, старых магазинов. Для обветшалых построек характерны огромные оконные проемы с максимум двойным остеклением, стены, изготовленные из железобетонных изделий относительно небольшой толщины. В качестве утеплителя в стенах использовался керамзит, причем в небольших количествах. Потолки из тонких ребристых плит также не способствовали сохранению тепла в здании.

При выборе материалов для конструкций проектировщиков эпохи СССР мало интересовала теплопроводность. Кирпича и плит промышленность выпускала достаточно, расход мазута на отопление практически не лимитировался. Все изменилось в считанные годы. «Умные» комбинированные котельные с многотарифными средствами учета, термошубы, рекуперационные системы вентиляции в современном строительстве – уже норма, а не диковина. Однако кирпич, хоть и впитал множество современных научных достижений, как был строительным материалом № 1, так им и остался.

Явление теплопроводности

Для того чтобы понять, насколько отличаются друг от друга материалы по теплопроводности, достаточно в холодный день на улице приложить руку поочередно к металлу, кирпичной стене, дереву и, наконец, к куску пенопласта. Однако свойства материалов передавать тепловую энергию – не обязательно плохо.

Теплопроводность кирпича, бетона, дерева рассматриваются в контексте способности материалов сохранять теплоту. Но в некоторых случаях теплоту, напротив, необходимо передать. Это касается, например, кастрюль, сковородок и другой посуды. Хорошая теплопроводность гарантирует, что энергия будет тратится по назначению – на нагрев готовящейся пищи.

В чем измеряется теплопроводность ее физическая сущность

Что такое теплота? Это движение молекул вещества, хаотичное в газе или жидкости, и вибрированное в кристаллических решетках твердых тел. Если металлический прут, помещенный в вакуум, подогреть с одной стороны, атомы металла, получив часть энергии, начнут вибрировать в гнездах решетки. Эта вибрация станет передаваться от атома к атому, благодаря чему энергия постепенно распределится равномерно на всю массу. У одних материалов, например, у меди, этот процесс занимает секунды, у других же на то, чтобы тепло равномерно «растеклось» по всему объему, потребуются часы. Чем выше разность температур между холодным и горячим участками, тем быстрее идет передача тепла. Кстати, процесс ускорится при увеличении площади контакта.

Коэффициент теплопроводности (х) измеряется в Вт/(м∙К). Он показывает сколько тепловой энергии в Ваттах будет передаваться через один квадратный метр при разности температур в один градус.

Полнотелый керамический кирпич

Каменные строения отличаются прочностью и долговечностью. В каменных замках гарнизоны выдерживали иногда продолжавшиеся годами осады. Строения из камня не боятся огня, камень не подвержен процессам гниения, благодаря чему возраст некоторых сооружений превышает тысячу лет. Однако зависеть от случайной формы булыжника строители не хотели. И тогда на сцене истории появился керамический кирпич из глины – древнейший строительный материал, созданный руками человека.

Теплопроводность керамического кирпича – величина не постоянная, в лабораторных условиях абсолютно сухой материал дает значение 0,56 Вт/(м∙К). Однако реальные условия эксплуатации далеки от лабораторных, есть множество факторов, влияющих на теплопроводность строительного материала:

  • влажность: чем суше материал, тем лучше он держит тепло;
  • толщина и состав цементных швов: цемент лучше проводит тепло, слишком толстые швы будут служить дополнительными мостиками промерзания;
  • структура самого кирпича: содержание песка, качество обжига, наличие пор.

В реальных условиях эксплуатации коэффициент теплопроводности кирпича принимают в пределах 0,65 – 0,69 Вт/(м∙К). Однако каждый год рынок прирастает не известными ранее материалами с улучшенными эксплуатационными качествами.

Пористая керамика

Сравнительно новый строительный материал. Пустотелый кирпич отличается от полнотелого собрата меньшей материалоемкостью в производстве, меньшим удельным весом (как следствие – уменьшение затрат на погрузочно-разгрузочные работы и удобство кладки) и меньшей теплопроводностью.

Худшая теплопроводность пустотелого кирпича является следствием наличия воздушных карманов (теплопроводность воздуха ничтожна и составляет в среднем 0,024 Вт/(м∙К)). В зависимости от марки кирпича и качества изготовления показатель варьируется в пределах от 0,42 до 0,468 Вт/(м∙К). Надо сказать, что из-за наличия воздушных полостей кирпич теряет в прочности, однако многие в частном строительстве, когда прочность важнее тепла, просто заливают все поры жидким бетоном.

Силикатный кирпич

Строительный материал из обожженной глины не так прост в производстве, как может показаться на первый взгляд. Массовое производство выдает продукт с весьма сомнительными прочностными характеристиками и ограниченным числом циклов замораживания-размораживания. Изготовление же кирпича, способного противостоять атмосферному воздействию сотни лет, обходится недешево.

Одним из решений проблемы стал новый материал, изготовленный из смеси песка и извести в паровой «бане» при влажности около 100%, и температуре около +200 °C. Теплопроводность силикатного кирпича очень сильно зависит от марки. Он, точно так же как и керамический, бывает пористым. Когда стена не является несущей, а задача ее состоит лишь в том, чтобы максимально удержать тепло, применяется щелевой кирпич с коэффициентом 0,4 Вт/(м∙К). Теплопроводность полнотелого кирпича, естественно, выше до 1,3 Вт/(м∙К), зато на порядок лучше его прочность.

Газосиликат и вспененный бетон

С развитием технологий стало возможным изготавливать вспененные материалы. Применительно к кирпичу это газосиликат и вспененный бетон. Силикатную смесь или бетон вспенивают, в таком виде материал затвердевает, образуя мелкопористую структуру из тонких перегородок.

Благодаря наличию большого количества пустот теплопроводность кирпича из газосиликата всего 0,08 – 0,12 Вт/(м∙К).

Вспененный бетон держит тепло чуть похуже: 0,15 – 0,21 Вт/(м∙К), зато строения из него долговечнее, он способен нести нагрузку в 1,5 раза больше той, что можно «доверить» газосиликату.

Теплопроводность разных видов кирпича

Как уже говорилось, теплопроводность кирпича в реальных условиях сильно отличается от табличных значений. В приведенной ниже таблице указаны не только значения теплопроводности для разных видов этого строительного материала, но и конструкций из них.

Снижение теплопроводности

В настоящее время в строительстве сохранение в здании тепла редко доверяется одному виду материала. Снижать теплопроводность кирпича, насыщая его воздушными карманами, делая пористым, можно до определенного предела. Воздушный, чрезмерно легкий пористый строительный материал не сможет держать даже свой собственный вес, не говоря уже об использовании его в создании многоэтажных конструкций.

Чаще всего для утепления зданий применяется комбинация строительных материалов. Задача одних – обеспечивать прочность конструкций, ее долговечность, в то время как другие гарантируют сохранение тепла. Такое решение более рационально, с точки зрения как технологии строительства, так и экономики. Пример: использование в стене всего лишь 5 см пенопласта или пеноплекса дает такой же эффект для сохранения тепловой энергии как «лишних» 60 см пенобетона или газосиликата.

Основные характеристики кирпича.

   
   Размеры, марка прочности, теплопроводность, морозостойкость, водопоглощение кирпича.

Размеры кирпича
● ГОСТ 530-2012 определил размер кирпича:

стандартный кирпич (одинарный) 250х120х65 мм
полуторный кирпич 250х120х88 мм
двойной кирпич 250х120х138 мм


• Кроме этих основных размеров существуют и другие, например:
кирпич евро 250х88х65 мм
кирпич модульный одинарный 288х138х65 мм
и другие, вариантов может быть существенно больше.


Размеры кирпича, производимого в других странах, существенно отличаются от размеров, принятых на основной части пространства бывшего СССР.
в Германии 240х115х71 в США 203х102х57
в Англии 215х102,5х65 в Австралии 230х110х76
в Швеции 250х120х62 в ЮАР 222х106х73
в Румынии 240х115х63 в Индии 228х107х69

Марка прочности кирпича
Прочность кирпича — одна из основных характеристик, обозначается буквой М и следующей за ней цифрой: М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300. Кирпич испытывают на сжатие, изгиб и растяжение. Цифра после буквы М указывает — сколько килограммов на 1 см² может выдержать изделие, сохранив свою форму, т.е. не разрушаясь. Для пустотелого и полнотелого эта цифра остаётся одинаковой; так как в пустотелом кирпиче площадь пустот не вычитается из общей площади поверхности изделия. Для возведения строительных объектов небольшой этажности (2-3 этажа) допустимо использование кирпича относительно невысокой марки прочности: М100, М125. А при строительстве более высотных сооружений следует использовать кирпич с маркой прочности не ниже М150.
Теплопроводность кирпича
● Немаловажной характеристикой кирпича является способность его к передаче тепла при различных температурах снаружи и внутри сооружения. Существует такое понятие — коэффициент теплопроводности. В числовом выражении это выглядит как соотношение количества тепловой энергии, теряемого за 1 метр толщины конструкции при разнице температур в 1 градус между наружной и внутренней поверхностью. Например полнотелый кирпич имеет теплопроводность 0,5-0,6 Вт/м °С. Полнотелый кирпич обладает довольно высокой теплопроводностью и поэтому гораздо более выгодно применять пустотелый кирпич — его коэффициент 0,32-0,39 Вт/м °С. Воздух в пустотах имеет более низкую теплопроводность и стены можно строить не такими толстыми. Хотя в связи с применением в современном строительстве всё новых и новых теплоизоляционных материалов актуальность теплопроводности несколько упала, не стоит принижать значение этого качества у кирпича, как и не стоит переплачивать лишние деньги и пренебрегать таким показателем, как снижение трудоёмкости при выполнении строительных работ.
Морозостойкость кирпича
При определении морозостойкости кирпича используется число циклов заморозки и оттаивания кирпича в насыщенном водой состоянии до появления существенных изменений в структуре материала. Морозостойкость кирпича обозначается F и следующим за ней числом — т.е. количеством циклов заморозки и оттаивания данного вида изделия. Согласно ГОСТ 530-2012 устанавливаются марки керамического кирпича по морозостойкости: F15 (кроме лицевого кирпича, F25, F35, F50. Для силикатного кирпич существует ГОСТ 379-95. Чем больше число, тем более устойчив данный вида изделия к перепадам температур. Этот показатель присваивается кирпичу при экстремальных условиях испытаний — какие в природе случаются весьма редко, однако в Центральной полосе России рекомендуется применять кирпич с маркой по морозостойкости не ниже F35.
Водопоглощение кирпича
Водопоглощение кирпича — величина в процентах, которая показывает сколько влаги данный вид кирпича способен впитать и удержать. Чтобы узнать водопоглощение, кирпич выдерживают в печи при температуре 105-110 °С определённое время, остужают и производят его взвешивание. После этого кирпич помещают в воду на определённый промежуток времени и вновь подвергают взвешиванию. Разница между этими двумя взвешиваниями в процентном соотношении и есть водопоглощение кирпича.

• Водопоглощение очень сильно сказывается на морозостойкость кирпича — к примеру изделие с водопоглощением выше 9% имеет низкую морозостойкость.

• У силикатного кирпича водопоглощение может достигать и 15%, поэтому его не рекомендовано использовать в местах с повышенной влажностью (цокольные помещения, фундаменты), так же как и керамический кирпич, произведённый методом полусухого прессования.

• Приемлемым следует считать водопоглощение 6-12%.

 

Теплопроводность керамического кирпича

Появление новых технологий и стеновых материалов не снизило популярности обычного керамического кирпича. Этот материал используется человечеством не одну сотню лет, из него строили древние замки, мости и другие сооружения. Преимуществом рассматриваемых изделий, считается способность выдерживать значительные нагрузки, а также долговечность. Одним из основных свойств керамического кирпича является теплопроводность. О ней мы и поговорим в нашей статье.

Глиняный кирпич служит для возведения несущих стен, монтажа межкомнатных перегородок. Отделочные материалы позволяют украсить фасад вашего дома, делают его уникальным. При использовании отделочного кирпича можно не только улучшить внешний вид строения, но и увеличить теплопроводность стены за счёт воздушной прослойки, что позволяет сэкономить на теплоносителях.

Теплопроводность пустотелого керамического кирпича

Такое свойство стенового материала как теплопроводность, указывает как или с какой скоростью кирпич проводит тепло через свою толщину, обозначается символом λ (лямбда). Количество теплоты измеряется Ваттами, оно уменьшается через прохождение определённой толщи материала, поэтому изделия, которые имеют небольшую теплопроводность считаются самыми тёплыми.

Следует заметить, что теплопроводность керамического кирпича зависит от его плотности. Так, в структуре пустотелого кирпича присутствуют сквозные отверстия, которые при кладке стен заполняются воздухом. Как известно, кислород в совмещении с другими элементами способен задерживать тепло, поэтому теплопроводность керамического кирпича с пустотами будет равняться 0,56 Вт/м*ºС.

Теплопроводность полнотелого керамического кирпича

Красный кирпич полнотелой структуры используется для кладки несущих стен высотных зданий. При проектировке любого сооружения, рассчитывают толщину несущих стен по специальному теплотехническому расчёту. Следует заметить, что такой материал нуждается в дополнительной теплоизоляции, ведь его теплопроводность находится в пределах от 0,6 до 0,8 Вт/м*ºС.

Конечно, для комфортного проживания людей можно сделать стены зданий толщиной в три метра, но это невыгодно с экономической точки зрения, поэтому при проектировании зданий учитывают только несущую способность кирпича, а потери тепла компенсируют укладкой утеплителя или отделкой фасада различными теплоизолирующими материалами. 

Полнотелый керамический кирпич — СТРОЙ САМ

     Керамический полнотелый кирпич – это искусственный камень правильной формы, полый внутри, то есть не содержащий пустот. Изготавливается из красной глины путем формовки и обжига.

Используется полнотелый кирпич, благодаря своим свойства, преимущественно для устройства фундаментов, цоколей домов, возведении подвальных помещений, для возведения стен зданий, облицовки здания, кладке печей и каминов, там, где нужна повышенная прочность и огнеупорность.

Из-за того что материал имеет широкое применение, его также называют керамический рядовой полнотелый кирпич.

Прочность полнотелого кирпича

Полнотелый  кирпич соответствует стандартным маркам прочности. Прочность кирпича обозначается соответствующей маркой, например М100, где М- это марка, а 100 – это нагрузка в килограммах которую может выдержать полнотелый кирпич при давлении на 1 см квадратный, то есть при сжатии. Полнотелый керамический кирпич бывает следующих марок плотности М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200, М-250, М-300. Марки 75-100 используют для кладки стен двух и трех этажных домов, прочность такого кирпича позволяет выдерживать вес всего здания. Марки от 125 до 200 уже можно смело использовать для сооружения фундаментов и цокольных этажей. Полнотелый кирпич М200 и М300 используется даже для устройства фундаментов многоэтажных домов.

Теплопроводность полнотелого кирпича

Кирпич как и любой стеновой материал обладает свойством проводить температуру от нагретой поверхности внутренней средой дома во внешнюю среду, более холодную. Процесс происходит в результате электромагнитного взаимодействия атомов, электронов и квазичастиц (фононы). Показатель величины теплопроводности – это коэффициент теплопроводности λ, Вт/. Это  количество теплоты, которое проходит через единицу площади сечения изделия за единичный промежуток времени.

Значения коэффициентов теплопроводности: ≤ 0.20 – высокая теплопроводность; 0.2 < λ ≤ 0.24 – повышенная теплопроводность; 0.24 — 0.36 – эффективная теплопроводность; 0.36 — 0.46 – условно-эффективная теплопроводность; ˃ 0.46 – малоэффективная теплопроводность.

У полнотелого керамического кирпича высокая теплопроводность до 0,56-0,81 Вт/м, и он хорошо отдает полученное тепло, в отличие от пустотелого кирпича, который держит тепло благодаря внутренним пустотам. Потому полнотелый кирпич и используется для устройства печей и стараются не использовать для возведения стен здания.

Морозостойкость полнотелого кирпича

Морозостойкость кирпича, в общей стандартизации изделия, обозначается буквой F. Под морозостойкостью полнотелого керамического кирпича понимается его способность в насыщенном  водой состоянии выдерживать без разрушений многократные циклы заморозки и оттаивания. Морозостойкость измеряется количеством циклов замораживания и оттаивания, проводимых в Самыми распространённые марки по морозостойкости это F-15, F-25, F-35, F-50, F-100, где цифра после буквы F обозначает количество циклов заморозки и разморозки. Такие испытания проводятся над искусственным камнем по 8 часов в одном температурном цикле.

Показатель морозостойкости не зависит от полнотелости или пустотелости кирпича, на этот показатель влияет сырье из которого изготовили кирпич и технология производства. Самой распространенной маркой по морозостойкости является не ниже F-35, для климата с умеренной зимой и летом.

Размер и вес полнотелого кирпича

Стандартный размер кирпича 250х120х65 мм, и вес 4,3 килограмма и 1 600 – 1 900 кг/куб.м, такой кирпич его называют одинарным. Такой размер удобен в работе каменщика. Изготавливают кирпич и больших размеров, например полуторный и двойной (двушка), с соответствующими увеличенными размерами в высоте и большим весом. В сравнении с пустотелым искусственным камнем, полнотелый кирпич более тяжелее, а значит, стены  возведенные из него будут оказывать большую нагрузку на фундамент. Это еще одна причина не использовать полнотелый кирпич для кладки коробки дома.

Огнестойкость полнотелого керамического кирпича

Огнестойкость кирпича это его способность ограничивать распространение огня и не менять своих технических свойств под воздействием высоких температур.

Огнестойкость полнотелого кирпича характеризуют такие показатели как

— негорючесть, то есть он не подвержен возгоранию и поддержанию огня;

— сохранение механической прочности при нагреве до высоких температур;

— низкая теплопроводность, то есть при контакте одной стороны с высокой температурой, вторая сторона должна сохранять температуру ниже температуры возгорания материалов с которым контактирует кирпичная стена, например если  это пластик, бумажные и картонные изделия, а так же материалы из дерева. Но как правило, такие материалы могут контактировать с кирпичной стеной только внутри дома и не снаружи и причиной их возгораний очевидно не будет является нагретый кирпич.

Стены и конструкции, элементы зданий выполненные из кирпича, в частности полнотелого кирпича  являются самыми огнеупорными, потому то из них и складывают печи, камины и дымоходные трубы. Такое свойство обеспечивает безопасность жильцам дома из кирпича.

Во время случайных пожарах внутри кирпичного дома и рядом с ним, можно с уверенностью утверждать что дом не сгорит и не лишит его владельца жилья, стены и целостность дома сохранится.

Водопоглощение полнотелого керамического кирпича

Водопоглощение кирпича — это способность данного изделия впитывать в себя и сохранять влагу. Это соотношение объема впитанной влаги и веса материала. Показатель водопоглощения определяется в процентах к объему материала. Чем выше будет показатель водопоглощения, тем ниже уровень прочности кирпича и соответственно устойчивости к низким температурам, поскольку замерзшая внутри  кирпича влага будет разрушать его изнутри.

Для полнотелого керамического кирпича показатель водопоглощения устанавливается на уровне 8%-14%, низкий уровень водопоглощения, потому его используют для возведения цоколей и облицовки стен домов.

Рассмотрев основные характеристики полнотелого керамического кирпича можно сделать вывод что основными его достоинствами являются высокая прочность, водостойкость, устойчивость к высоким температурам, потому его используют для возведения цоколей и несущих стен, печей и использовать в качестве облицовочного материала. А основными недостатками являются высокая теплопроводность и масса , потому его редко используют как основной кладочный материал для дома.

Страница не найдена — Строим из кирпичей

Разное

Каменные резные кирпичи относятся к декоративным фасадным материалам и их применяют для внутренней и

Пеноблоки

В послевоенное время производство пеноблоков остановилось, ввиду отрицательных эксплуатационных свойств, в виде образования трещин. Их создание

Разное

В современном мире интернет давно завоевал внимание потребителей. Гораздо удобнее выбирать товар сидя дома,

Разное

Организация предоставляет свои услуги уже 27 лет и является гигантом на столичном рынке. В

Производство кипичей

Шлакоблок является отличным строительным материалом. Его основные составляющие – это вода, цемент и разнообразные

Керамзитобетонные блоки

Керамзитобетонные блоки весьма популярный и доступный материал в Европе. Во многих странах, в том числе

Об анизотропии теплопроводности керамического кирпича

https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101418Получить права и содержание

Основные моменты

Исследована анизотропия теплопроводности кирпича кладки.

Были исследованы два типа красного обожженного кирпича и один тип силикатного кирпича.

Использовались методы SEM, DSC, лазерной вспышки и ИК-термографии.

Анизотропия теплопроводности связана с микроструктурой.

Термоанизотропия красного кирпича была больше, чем у силикатного кирпича.

Реферат

В данном исследовании представлены результаты исследования анизотропии теплопроводности кирпичной кладки. В литературе представлено немного результатов по анизотропным термическим свойствам. Большинство из них было сосредоточено на измерении теплопроводности только по толщине образца или дополнительно в одном направлении. В этой работе теплопроводность трех типов кирпичей была определена косвенным методом, который включал измерения температуропроводности, удельной теплоемкости и плотности.Температуропроводность керамических кирпичей была измерена с использованием импульсного метода, в то время как дифференциальная сканирующая калориметрия применялась для измерения удельной теплоемкости. Кажущиеся плотности определялись геометрически. Измерения, проведенные в трех направлениях, перпендикулярных основным плоскостям кирпича, показали, что коэффициент температуропроводности кирпичей является анизотропным. Исследования были повторены на нескольких кирпичах от разных местных производителей. Различия в значениях теплопроводности, определенной для образцов, вырезанных в разных направлениях, составили до 36%.Связь между основными направлениями тензора температуропроводности и микроструктурой материала также была исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии и инфракрасной термографии. Было обнаружено, что силикатные кирпичи более изотропны, чем обожженные красные кирпичи. Исследование подтвердило более ранние сообщения о связи микроструктурного выравнивания с анизотропией теплопроводности. Обнаружена интересная разница в степени анизотропии на двух разных глубинах. Точно рассчитанный тензор теплопроводности может иметь значение при моделировании явлений переноса тепла и влаги в строительных материалах.

Ключевые слова

Строительный материал

Обожженный красный кирпич

Силикатный кирпич

Анизотропия

Теплопроводность

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2020 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Научные принципы

Научные принципы

Введение:

Керамика обладает характеристиками, позволяющими использовать ее в широкий спектр применений, включая:

  • высокая теплоемкость и низкий нагрев проводимость
  • коррозионная стойкость
  • электрически изолирующие, полупроводниковые или сверхпроводящие
  • немагнитные и магнитные
  • твердый и прочный, но хрупкий

Разнообразие их свойств проистекает из их склеивания и кристаллические структуры.

Атомная связь:

В керамических материалах встречаются два типа механизмов связывания: ионный и ковалентный. Часто эти механизмы сосуществуют из того же керамического материала. Каждый тип связи приводит к разным характеристики.

Ионные связи чаще всего возникают между металлическими и неметаллическими элементами. элементы, которые имеют большие различия в своей электроотрицательности. Ионно-связанный конструкции, как правило, имеют довольно высокие точки плавления, так как связи прочные и ненаправленные.

Другим важным механизмом соединения в керамических структурах является Ковалентная связь. В отличие от ионных связей, по которым переносятся электроны, ковалентно связанные атомы разделяют электроны. Обычно элементы вовлечены неметаллические и имеют небольшую электроотрицательность различия.

Многие керамические материалы содержат как ионные, так и ковалентные связи. Общие свойства этих материалов зависят от доминирующего склеивающий механизм. Соединения, которые являются либо в основном ионными, либо в основном ковалентные имеют более высокие температуры плавления, чем соединения, в которых ни один из видов связи не преобладает.

Таблица 1: Сравнение% ковалентного и ионного характера с несколькими температурами плавления керамического компаунда.
Керамическое соединение Точка плавления % Ковалентный характер % Ионный символ
Оксид магния 2798 27% 73%
Оксид алюминия 2050 37% 63%
Диоксид кремния 1715 49% 51%
Нитрид кремния 1900 70% 30%
Карбид кремния 2500 89% 11%

Классификация:

Керамические материалы можно разделить на два класса: кристаллические и аморфные (некристаллические).В кристаллическом материалы, точка решетки занята либо атомами, либо ионами в зависимости от механизма связывания. Эти атомы (или ионы) расположены в регулярно повторяющемся узоре в трех измерений (т.е. имеют дальний порядок). Наоборот, в аморфных материалах атомы обладают только ближним порядком. Некоторые керамические материалы, такие как диоксид кремния (SiO 2 ), могут существуют в любой форме. Кристаллическая форма SiO 2 результаты когда этот материал медленно охлаждается от температуры (T> T MP @ 1723 ° C).Способствует быстрому охлаждению некристаллическое образование, так как время не отводится на заказ договоренности сформировать.

 Диоксид кремния кристаллический Аморфный диоксид кремния
(обычный узор) (случайный узор) 
Рисунок 1 : Сравнение физического строения обоих кристаллический и аморфный диоксид кремния

Тип связи (ионная или ковалентная) и внутренняя структура (кристаллическая или аморфная) влияет на свойства керамические материалы.Механические, электрические, тепловые и оптические Свойства керамики будут рассмотрены в следующих разделах.

Тепловые свойства:

Важнейшие термические свойства керамических материалов: теплоемкость, тепловое расширение коэффициент и теплопроводность. Многие приложения керамика, например, ее использование в качестве изоляционных материалов, относится к эти свойства.

Тепловая энергия может храниться или передаваться твердым телом.Способность материала поглощать тепло из окружающей среды составляет его теплоемкость. В твердых материалах при T> 0 K атомы постоянно вибрирует. На колебания атомов также влияют колебания соседних атомы через связь. Следовательно, вибрации могут передаваться через твердое тело. Чем выше температура, тем выше частота вибрации и тем короче длина волны связанной с ней упругой деформации.

Потенциальная энергия между двумя связанными атомами может быть схематично представлено схемой:

Рисунок 2: График, изображающий потенциальную энергию между двумя связанными атомы

Расстояние, на котором минимальная энергия (потенциальная яма) представляет собой то, что обычно называют длиной связи.Хороший аналогия — сфера, прикрепленная к пружине, с равновесием положение пружины, соответствующее атому на длине связи (потенциальная яма). Когда пружина сжимается или растягивается из положения равновесия, сила, тянущая его обратно к положение равновесия прямо пропорционально смещению (Закон Гука). После смещения частота колебаний равна наибольшая, когда есть большая жесткость пружины и шар с малой массой. Керамика обычно имеет прочные связи и легкие атомы.Таким образом, они могут иметь высокочастотные колебания атомов с малыми возмущения в кристаллической решетке. В результате они обычно имеют как высокую теплоемкость, так и высокую температуру плавления температуры.

С повышением температуры амплитуда колебаний связей увеличивается. Асимметрия кривой показывает, что межатомная расстояние также увеличивается с температурой, и это наблюдается как тепловое расширение. По сравнению с другими материалами керамика с сильные связи имеют глубокие и узкие кривые потенциальной энергии и, соответственно, малые коэффициенты теплового расширения.

Проведение тепла через твердое тело связано с передачей тепла энергия между колеблющимися атомами. Продолжая аналогию, рассмотрим каждая сфера (атом) должна быть связана со своими соседями сетью из пружины (связки). Вибрация каждого атома влияет на движение соседних атомов, и в результате возникают упругие волны, которые распространяются через твердое тело. При низких температурах (примерно до 400), энергия проходит через материал преимущественно через фононы, упругие волны, которые проходят через скорость звука.Фононы — это результат колебаний частиц, которые увеличение частоты и амплитуды при повышении температуры. Фононы путешествуют через материал, пока не рассеиваются, либо за счет фонон-фононного взаимодействия *, либо на дефектах решетки. Фононная проводимость обычно уменьшается с повышением температуры в кристаллическом материалов по мере увеличения количества рассеяния. Аморфная керамика которые не имеют упорядоченной решетки, испытывают еще большее рассеяние, и поэтому плохие проводники.Те керамические материалы, которые состоит из частиц одинакового размера и массы с простыми структуры (такие как алмаз или BeO) подвергаются наименьшему количеству рассеивают и поэтому обладают наибольшей проводимостью.

При более высоких температурах фотон проводимость (излучение) становится преобладающим механизмом передача энергии. Это быстрая последовательность поглощения и испускания фотонов, которые путешествовать со скоростью света. Этот режим проведения особенно важно в стекле, прозрачный кристаллическая керамика и пористая керамика.В этих материалах теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

Хотя на теплопроводность влияют неисправности или дефекты кристаллической структуры, изолирующие свойства керамика существенно зависит от микроскопических дефектов. В передача любого типа волны (фононной или фотонной) прерывается границами зерен и поры, поэтому более пористые материалы являются лучшими изоляторами. Использование керамических изоляционных материалов для печей и промышленных печи — одно из применений изоляционных свойств керамические материалы.

Электронный механизм переноса тепла относительно не имеет значения в керамике, потому что заряд локализован. Этот механизм очень важно, однако, для металлов, которые имеют большое количество свободные (делокализованные) электроны.

* Фонон-фононные взаимодействия — еще одно следствие асимметрия потенциала взаимодействия между атомами. Когда разные фононы перекрываются в месте расположения конкретного атома, колебательные амплитуды накладываются друг на друга.В асимметричном потенциале ну, кривизна меняется в зависимости от смещения. Этот означает, что жесткость пружины, с помощью которой удерживается атом, также изменения. Следовательно, атом имеет тенденцию колебаться с другая частота, что дает другой фонон.

Таблица 2 : Сравнение термических свойств различных керамические материалы.
Материал Плавка Температура () Теплоемкость
(Дж / кг · К)
Коэффициент линейного расширения
1 / Cx10 -6
Теплопроводность
(Вт / м K)
Алюминий металлический 660 900 23.6 247
Медь металлическая 1063 386 16,5 398
Глинозем 2050 775 8,8 30,1
Плавленый кремнезем 740 0,5 2,0
Натриево-известковое стекло 700 840 9,0 1,7
Полиэтилен 120 2100 60-220 0.38
Полистирол 65-75 1360 50-85 0,13

Одно из самых интересных высокотемпературных приложений керамические материалы используются на космических кораблях. Почти весь экстерьер шаттла покрыт керамической плиткой. из волокон аморфного кремнезема высокой чистоты. Те, кто подвергается при самых высоких температурах добавлен слой стекла с высоким коэффициентом излучения. Эта плитка выдерживает температуру до 1480 C в течение ограниченное количество времени.Некоторые из испытанных высоких температур шаттлом во время входа и подъема показаны на рисунке 3.

Рисунок 3: Схема подъема и спуска космического челнока. температуры

Температура плавления алюминия 660 C. Плитка сохраняет температура алюминиевой оболочки челнока не ниже 175 C, а внешняя температура может превышать 1400 C. Плитка быстро остывает, поэтому после воздействия такой высокой температуры они достаточно прохладные, чтобы их можно было держать голыми руками в около 10 секунд.Удивительно, но толщина этих керамических плитки варьируются от 0,5 до 3,5 дюймов.

Рисунок 4: График внутренней температуры плитки по сравнению с плиткой толщина.

Челнок также использует керамические аппликации в тканях для зазоров. наполнители и термобарьеры, армированные углерод-углеродные композиты для носового обтекателя и передних кромок крыла, а также высокотемпературные стеклянные окна.

Оптические свойства:

Оптическое свойство описывает то, как материал реагирует на воздействие света.Видимый свет — это форма электромагнитного излучение с длинами волн от 400 до 700 нм соответствует диапазону энергий от 3,1 до 1,8 электрон-вольт (эВ) (от E = hc /, где c = 3 x 10i 17 нм / с и h = 4,13 · 10 -15 эВ · с).

Когда свет падает на объект, он может пропускаться, поглощаться или размышлял. Материалы различаются по своей способности пропускать свет и обычно описываются как прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные.Прозрачные материалы, такие как стекло пропускает свет с небольшим поглощением или отражением. Материалы, пропускающие свет диффузно, например, матовое стекло, полупрозрачны. Непрозрачные материалы не пропускают свет.

Два важных механизма взаимодействия света с частицы в твердом теле — это электронные поляризации и переходы электронов между различными энергетическими состояниями. Искажение электронное облако атома электрическим поле, в данном случае электрическое поле света, равно описывается как поляризация.В результате поляризации некоторые энергия может быть поглощена, т.е. преобразована в упругие деформации (фононы) и, следовательно, тепло. С другой стороны, поляризация может распространяться как связанная с материалом электромагнитная волна со скоростью, отличной от скорости света. Когда свет поглощается и переизлучаемый с поверхности на той же длине волны, он называется отражение. Например, металлы обладают высокой отражающей способностью, а те с серебристым внешним видом отражают весь видимый свет.Уровни энергии электронов квантуются, т.е. каждый электрон переход между уровнями требует определенного количества энергия. Поглощение энергии приводит к смещению электронов из основного состояния в высшее, возбужденное состояние. Электроны затем вернуться в основное состояние, сопровождаемое повторной эмиссией электромагнитного излучения.

В неметаллах нижние энергетические связывающие орбитали составляют то, что называется валентной зоной, а разрыхляющие орбитали с более высокой энергией образуют зону проводимости.В разделение между двумя зонами — это ширина запрещенной зоны, и обычно она велика. для неметаллов, меньшего размера для полупроводников и отсутствующего в металлах.

Диапазон энергий для видимого света от 1,8 до 3,1 эВ. Материалы с запрещенной зоной в этом диапазоне будут поглощать эти соответствующие цвета (энергии) и передать остальные. Они будут прозрачными и цветными. Для Например, ширина запрещенной зоны фотоэлементов из сульфида кадмия составляет около 2.4 эВ, поэтому он поглощает компоненты видимого света с более высокой энергией (синий и фиолетовый). Оно имеет желто-оранжевый цвет в результате переданных участков спектр. Этот тип световой проводимости называется фотопроводимостью.

Материалы с энергией запрещенной зоны менее 1,8 эВ будут непрозрачными. потому что весь видимый свет будет поглощаться электронными переходами от валентности к зоне проводимости. Рассеяние этого поглощенная энергия может быть прямым возвратом в валентную зону или более сложные переходы с участием примесей.Чистые материалы с энергией запрещенной зоны более 3,1 эВ не будет поглощать свет в видимый диапазон и будет казаться прозрачным и бесцветным.

Свет, излучаемый переходами электронов в твердых телах: называется люминесценцией. Если это произойдет для короткое время это флуоресценция, а если длится дольше это фосфоресценция.

Свет, который передается из одной среды в другую, например из воздуха в стекло, преломляется.Это явный изгиб световых лучей, возникающих в результате изменения скорости света. Показатель преломления (n) материал — это отношение скорости света в вакууме (c = 3 x 10 8 м / с) до скорости света в этом материале (n = резюме). Изменение скорости является результатом электронной поляризации. Поскольку эффект поляризации увеличивается с увеличением размера атомы, стекла, содержащие ионы тяжелых металлов (например, свинца кристалл) имеют более высокие показатели преломления, чем составленные из более мелкие атомы (например, натриево-известковое стекло).

Рисунок 5: На этом рисунке показано преломление света, как оно переходит от среды с низкой оптической плотностью (например, воздуха) к среде с более высокой оптической плотностью (например, вода или стекло). Свет поддерживает его частота, но его скорость изменяется в более плотной среде. Следовательно, длина волны должна соответственно измениться. Закон Снеллиуса (n 1 sin q 1 = n 2 sin q 2 ) можно использовать для связи показателей преломления (n), углов (q) падения и преломления, а также скорости (v) света в двух СМИ: n 1 / n 2 = q 2 / q 1 = v 1 / v 2 )

Внутреннее рассеяние света в прозрачной по своей природе материал может сделать материал полупрозрачным или непрозрачным.Такой рассеяние происходит на флуктуациях плотности, границах зерен, фазовых границах и поры.

Многие приложения используют преимущества оптических свойств материалы. Прозрачность очков делает их полезными для окна, линзы, фильтры, посуда, лабораторная посуда и предметы искусства. Преобразование света в электричество — основа для использования полупроводниковых материалов, таких как арсенид галлия в лазерах и широкое использование светодиодов (светодиодов) в электронике устройств.Флуоресцентная и фосфоресцентная керамика используется в электрические лампы и телевизионные экраны. Наконец, оптические волокна передавать телефонные разговоры, сигналы кабельного телевидения и компьютерные данные, основанные на полном внутреннем отражении света сигнал.

Механические свойства:

Механические свойства описывают реакцию материала силам, нагрузкам и ударам. Керамика — прочный, твердый материал которые также устойчивы к коррозии (долговечны).Эти свойства, вместе с их низкой плотностью и высокой температурой плавления делают керамика привлекательные конструкционные материалы.

Применение современной керамики в конструкциях включает компоненты автомобильных двигателей, брони для военной техники и самолетов конструкции. Например, карбид титана имеет примерно в четыре раза больше прочность стали. Таким образом, стальной стержень в конструкции самолета может быть заменен стержнем из TiC, который будет выдерживать ту же нагрузку на половину диаметр и 31% веса.

Другие приложения, использующие преимущества механических свойства керамики включают использование глины и цемента в качестве конструкционные материалы. И то, и другое можно формовать и формовать во влажном состоянии, но при высыхании получается более твердый и прочный предмет. Очень твердые материалы такие как оксид алюминия (Al 2 O 3 ) и карбид кремния (SiC) используются в качестве абразивов для шлифовка и полировка.

Основным ограничением керамики является ее хрупкость, т.е.е., склонность к внезапному выходу из строя с небольшой пластической деформацией. Это особенно беспокойство, когда материал используется в конструкционных приложениях. В металлов, делокализованные электроны позволяют атомам изменять соседи, не нарушая полностью структуру связи. Этот позволяет металлу деформироваться под нагрузкой. Работа сделана как узы смещение при деформации. Но в керамике из-за комбинированного ионный и ковалентный механизм связывания, частицы не могут сдвигаться с легкостью.Керамика ломается при приложении слишком большого усилия, и работа, проделанная по разрыву связей, при растрескивании создает новые поверхности.

Рисунок 6 : Напряжение-деформация диаграммы для типичных (а) хрупких и (б) пластичных материалов

Хрупкое разрушение происходит образование и быстрое распространение трещин. В кристаллических твердых телах трещины прорастают сквозь зерна (межзерновые) и по спайности плоскости в кристалле. Полученная изломанная поверхность может иметь зернистая или грубая текстура.Аморфные материалы не содержат зерен и правильные кристаллические плоскости, поэтому изломанная поверхность более вероятно, будет гладким на вид.

Теоретическая прочность материала — это напряжение при растяжении. что было бы необходимо, чтобы разорвать связи между атомами в идеальном твердое тело и разведите предмет. Но все материалы, в том числе керамика, содержат незначительные структурные и производственные дефекты, которые сделать их значительно слабее идеальной прочности.Любой недостаток, такие как поры, трещины или включения, вызывают напряжение концентрация, которая усиливает приложенное напряжение. Поры также уменьшить площадь поперечного сечения, по которой действует нагрузка. Таким образом, более плотные, менее пористые материалы обычно прочнее. Сходным образом, чем меньше размер зерна, тем лучше механические свойства.

На самом деле керамика — это самый прочный из известных монолитных материалов, и они обычно поддерживают значительную часть своих прочность при повышенных температурах.Например, нитрид кремния (Si 3 N 4 , = 3,5 г / см 3 ) роторы турбокомпрессора имеют прочность на излом 120 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 70 F и 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм при 2200 F.

Рисунок 7 : Испытания на растяжение, сжатие и изгиб для материалы

Прочность на сжатие (раздавливание) важна для керамики, используемой в конструкции, такие как здания или огнеупорный кирпич. Сжимающий прочность керамики обычно намного превышает их предел прочности на разрыв.Чтобы компенсировать это, керамику иногда подвергают предварительному напряжению в сжатом состоянии. Таким образом, когда керамический объект подвергается растягивающей силе, приложенная нагрузка должна преодолевать сжимающие напряжения (внутри объекта) прежде, чем дополнительные растягивающие напряжения могут увеличиться и нарушить объект. Безопасное стекло (термически закаленное) стекло) является одним из примеров такого материала. Керамика обычно довольно неэластичны и не гнутся, как металлы. Жесткость зависит от состав и структура.Способность к обратимой деформации есть измеряется модулем упругости. Материалы с прочным сцеплением требуют больших усилий для увеличения пространство между частицами и имеют высокие значения модуля упругости эластичность. Однако в аморфных материалах больше свободных пространство для перемещения атомов под приложенной нагрузкой. Как результат, аморфные материалы, такие как стекло, легче изгибаются, чем кристаллические материалы, такие как оксид алюминия или нитрид кремния.

Вязкость разрушения — способность противостоять разрушению при наличии трещины.Это зависит от геометрия объекта и трещины, приложенное напряжение, и длина трещины. Разрабатываются композиты, которые сохраняют желаемые свойства керамики, уменьшая их склонность к разрушению. Например, введение углерода усы волокна препятствуют распространению трещин по керамике и повышает прочность.

Стеклокерамика, такая как используются для изготовления посуды, состоящей из стеклянной матрицы в какие крошечные керамические кристаллы растут, так что конечная матрица фактически состоит из мелких кристаллических зерен (средний размер <500 нм).Поскольку размер их зерен очень мал, эти материалы прозрачный для света. Кроме того, поскольку прочность на излом обратно пропорционально квадрату размера зерна, материалы прочные. Другими словами, наличие кристаллов улучшает механические и термические свойства стекла - стеклокерамика прочна, устойчива к термическому удару и хороша теплопроводники.

Электрические характеристики:

Электрические свойства керамических материалов сильно различаются. с характерными мерами, охватывающими многие порядки величины (см. Таблицу 3).Керамика, вероятно, больше всего известна как электрическая. изоляторы. Некоторые керамические изоляторы (например, BaTiO 3 ) могут быть поляризованными и использоваться в качестве конденсаторов. Прочая керамика проводит электроны, когда достигается пороговая энергия, и поэтому называются полупроводники. В 1986 году был открыт новый класс керамики, высокотемпературные сверхпроводники c . Эти материалы проводят электричество практически с нулевым сопротивлением. Наконец, керамика известные как пьезоэлектрики могут генерировать электрический ответ на механическую силу или наоборот.

Таблица 3 : Удельное электрическое сопротивление различных материалы. 22 (ниже Т с )
Тип Материал Удельное сопротивление (-см)
Металлические проводники: Медь 1,7 x 10 -6
CuO 2 3 x 10 -5
Полупроводники: SiC 10
Германий 40
Изоляторы: Кирпич огнеупорный 10 8
Si5 9016 4 > 10 14
Полистирол 10 18
Сверхпроводники: YBa 2 Cu 3 O 900 — <

Любой, кто использовал портативный кассетный плеер, личный компьютер или другое электронное устройство использует керамические диэлектрические материалы.Диэлектрик Материал представляет собой изолятор, который может поляризоваться на молекулярном уровне. уровень. Такие материалы широко используются в конденсаторах, устройствах, которые используются для хранения электрического заряда. Строение конденсатора показан на схеме.

Рисунок 8 : Схема конденсатора.

Заряд конденсатора хранится между двумя его пластинами. Количество заряда (q), которое он может удерживать, зависит от его напряжения. (В) и его емкость (С).

q = CV

Диэлектрик вставлен между пластинами конденсатора, увеличение емкости системы в раз, равное ее диэлектрической проницаемости k.

q = (кКл) В

Использование материалов с большими диэлектрическими постоянными позволяет большие количества заряда должны храниться на очень маленьких конденсаторах. Это значительный вклад в продолжение миниатюризация электроники (например, портативных компьютеров, портативных CD-плееры, сотовые телефоны, даже слуховые аппараты!).

Диэлектрическая прочность материал — это его способность постоянно удерживать электроны на высоком Напряжение. Когда конденсатор полностью заряжен, практически нет ток, проходящий через него.

Но иногда очень сильные электрические поля (высокое напряжение) возбуждают большое количество электронов из валентной зоны в зона проводимости. Когда это происходит, ток течет через диэлектрик и часть накопленного заряда теряется.Это может быть сопровождается частичным разрушением материала плавлением, горение и / или испарение. Магнитный напряженность поля, необходимая для разрушения материала, составляет его диэлектрическая прочность. Некоторые керамические материалы имеют чрезвычайно высокую диэлектрическая прочность. Например, электрический фарфор может обрабатывать до 300 вольт на каждые 0,001 дюйма (мил) материала!

Таблица 4 : Константы электрических свойств различных керамических материалов. материалы.
Материал Диэлектрическая проницаемость при 1 МГц Диэлектрическая прочность (кВ / см)
Воздух 1.00059 30
Полистирол 2,54 — 2,56 240
Стекло (Pyrex) 5,6 142
Глинозем 4,5 — 8,4 16-63
Фарфор 6,0 — 8,0 16-157
Диоксид титана 14-110 39-83

Электрический ток в твердых телах чаще всего является результатом поток электронов (электронная проводимость).В металлах, мобильных, проводящие электроны рассеиваются на тепловых колебаниях (фононах), и это рассеяние наблюдается как сопротивление. Таким образом, в металлах удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Наоборот, валентные электроны в керамических материалах обычно не находятся в зона проводимости, поэтому большинство керамических материалов считаются изоляторами. Однако электропроводность можно увеличить, допировав материал примеси. Тепловая энергия также продвигает электроны в зона проводимости, так что в керамике проводимость увеличивается (и удельное сопротивление уменьшается) при повышении температуры.

Хотя керамика исторически считалась изоляционной материалы, керамические сверхпроводники были открыты в 1986 году. сверхпроводник может передавать электрический ток без сопротивления или потеря мощности. Для большинства материалов удельное сопротивление постепенно уменьшается. при понижении температуры. У сверхпроводников есть критический температура, Т c , при которой сопротивление резко падает практически до нуля.

Рисунок 9 : Зависимость удельного электрического сопротивленияТемпература для сверхпроводящие и несверхпроводящие материалы.

Чистые металлы и металлические сплавы были первыми известными сверхпроводники. У всех были критические температуры на уровне 30К или ниже и требовалось охлаждение жидким гелием. Новая керамика сверхпроводники обычно содержат плоскости оксида меди, такие как YBa 2 Cu 3 O 7 обнаружен в 1987 г. T c = 93 К. У них критические температуры выше температура кипения жидкого азота (77.4 K), что делает многие потенциальные применения сверхпроводников гораздо более практичны. Это связано с более низкой стоимостью жидкого азота и более легким проектирование криогенных устройств.

Рисунок 10 : Элементарная ячейка для YBCO сверхпроводник.

Помимо их критической температуры, два других параметра Определите область, в которой керамический материал является сверхпроводящим: 1) критический ток и 2) критическое магнитное поле. Пока условия находятся в пределах критических параметров температуры, ток и магнитное поле, материал ведет себя как сверхпроводник.Если любое из этих значений превышено, сверхпроводимость разрушена.

Применение сверхпроводников, зависящих от их тока грузоподъемность включает выработку, хранение и хранение электроэнергии распределение. СКВИДЫ (сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства) электронные устройства, которые используют сверхпроводники как чувствительные детекторы электромагнитного излучения. Возможные применения в область медицины включает разработку передовых МРТ (Магнитно-резонансная томография) на основе магнитов из сверхпроводящие катушки.

Магнитное применение сверхпроводников также является одним из основных важность. Сверхпроводники — идеальные диамагнетики, а это значит, что они отталкивают магнитные поля. Это исключение приложенного магнитного поля называется эффектом Мейснера и является основой предлагаемого использования сверхпроводники для магнитной левитации поездов.

Некоторые керамические изделия обладают необычным свойством пьезоэлектричества или давление электричество. Это часть класса, известного как «умный» материалы, которые часто используются в качестве датчиков.В пьезоэлектрике материал, приложение силы или давления на его поверхность индуцирует поляризацию и создает электрическое поле, т.е. превращает механическое давление в электрический импульс. Пьезоэлектрические материалы используются для изготовления преобразователей, которые встречается в таких распространенных устройствах, как звукосниматели для фонографов, эхолоты, микрофоны и различные типы датчиков. В керамических материалах, электрический заряд также может переноситься ионами. Это свойство может быть адаптированным с помощью химического состава, и является основой для многих коммерческих приложений.Они варьируются от химических датчики для крупных генераторов электроэнергии. Один из самых Известная технология — это топливные элементы. Он основан на способность определенной керамики пропускать кислородные анионы, в то же время являясь электронными изоляторами. Цирконий (ZrO 2 ), стабилизированный кальцием (CaO), является примером такой твердый электролит.

Топливные элементы были впервые использованы в космических кораблях, таких как Аполлон. капсулы и космический корабль.Ночью использовались топливные элементы. для выработки электроэнергии путем сжигания водорода и кислорода из газовые баллоны. В течение дня солнечные батареи взяли верх, и избыточная мощность использовалась для очистки и регенерации кислорода из выхлопных газов. и атмосферу, выдыхаемую космонавтами. Лямбда-зонд в выпускной коллектор автомобилей работает по такому же принципу и является используется для контроля эффективности двигателя.

Обработка керамики:

Обработка керамических материалов описывает способ, которым керамические предметы (например,г., стеклопакеты, лопатки ротора турбокомпрессора, световоды, конденсаторы).

Обработка начинается с сырья, необходимого для производства готовых компонентов, и включает в себя множество отдельных шагов, которые отличаются существенно зависит от типа керамического материала, кристаллический против стекла.

Обработка кристаллической керамики Обработка стекла
Выбор сырья Сырье Выбор материала
Подготовка Плавка
Консолидация Разливка
Спекание Отжиг

Выбор сырья включает в себя получение и подготовку правильные материалы для конечного продукта.Традиционное использование керамики различные формы глины. Производители стекла начинают с кремнезема. В современной керамике используется несколько различных материалов в зависимости от приложения (т. е. необходимые свойства).

Материал Использует
Al 2 O 3 (алюминий оксид) Изолирующие тела свечей зажигания,
подложки для микроэлектронной упаковки
MgO (оксид магния) электроизоляторы, огнеупорный кирпич
SiO 2 (диоксид кремния) посуда, оптические волокна
ZrO 2 (оксид циркония) цирконий, датчики кислорода
SiC (карбид кремния) печь детали, нагревательные элементы, абразивы
Si 3 N 4 (кремний нитрид) роторы турбокомпрессора, поршневые клапаны

Для кристаллической керамики характеристики необработанной материалы (порошки), такие как размер частиц и чистота, очень важны, поскольку они влияют на структуру (например,г., крупность) и свойства (например, прочность) конечного компонента. Поскольку сила увеличивается с уменьшением размера зерна, большинство исходных порошков измельченный (или измельченный) для получения тонкого порошка (диаметр <1 м). Поскольку сухие порошки трудно придавать форму, технологические добавки, такие как вода, полимеры и т. д., добавляются в улучшить их пластичность. Консолидация предполагает формирование керамической смеси в заданную форму. Есть много техник доступны для этого шага:

Рисунок 11 : Вспомогательные средства для обработки керамики.

Спекание — последний этап процесса. Спекание при высоком температуры (от 800 до 1800 C) вызывают уплотнение, которое придает керамическому изделию прочность и другие свойства. Во время этого процесса отдельные керамические частицы сливаются в образуют непрерывную сплошную сетку, а поры устраняются. Как правило, микроструктура спеченный продукт содержит плотные зерна, где отдельные зерна состоит из множества исходных частиц.

Рисунок 12 : Микроструктура необработанных, формованных и спеченных керамические изделия

Обработка стекла отличается от обработки кристаллов. Один из соображений, которые необходимо изучить, является укрепление поведение стекла. Очки чаще всего производятся быстрым закалка расплава. Это означает, что элементы, составляющие стекло материалы не могут перемещаться в положения, позволяющие им образовывать кристаллическая закономерность.В результате стеклянная структура неупорядоченный или аморфный.

Одна из самых заметных характеристик очков — это способ они изменяются между твердым и жидким состояниями. В отличие от кристаллов, которые внезапно преобразуются при определенной температуре (т. е. их плавление точка) очки претерпевают постепенный переход. Между таянием температура (Т м ) вещества и так называемая температура стеклования (Т г ), вещество считается переохлажденной жидкостью.Когда стекло работал между Т г и Т м , можно достичь практически любой формы. Техника выдувания стекла — увлекательная демонстрация невероятной способности деформировать стекло.

Рисунок 13 : График зависимости удельного объема от температуры для типичный керамический материал

Обработка стекла не требует частиц оптимального размера (хотя мелкие кусочки тают быстрее). Выбор стекольного сырья материалы и химические добавки (которые, например, могут изменить цвет стекла) нагреваются (700 — 1600 С), растапливается и, наконец, выливается в форму или тарелку для быстрого охлаждения.Существует четыре различных метода формования, используемых для изготовления стакан.

Техника Применение
Прессование Столовая посуда
Выдув Банки
Чертеж Окна
Формование волокна Волокно оптика

Во время формирования стекла могут возникать напряжения, которые введены быстрым охлаждением или специальной обработкой, чтобы стекло потребности (например, наслоение или укрепление).Дополнительное тепло лечение нужно, чтобы «залечить» стекло. Отжиг, при котором стекло нагревается до точки отжига (температура чуть ниже температуры размягчения точка, в которой вязкость составляет приблизительно 10 8 Пуаз), а затем медленно охлаждают до комнатной температуры, является одним из таких процесс. Закалка также является последующей термообработкой стекла. обработка, при которой стекло повторно нагревается и охлаждается в масле или струя воздуха, так что внутренняя и внешняя части имеют разные характеристики.Закалка снижает склонность стекла к разрушению. Закаленное стекло можно использовать в условиях, подверженных нагрузкам. как окна машины.

Резюме:

Термин «керамика» когда-то относился только к материалам на основе глины. Однако новые поколения керамических материалов чрезвычайно расширили сферу и количество возможных приложений. Многие из эти новые материалы оказывают большое влияние на нашу повседневную жизнь и на наше общество.

Керамические материалы представляют собой неорганические соединения, обычно оксиды, нитриды или карбиды. Связь очень прочная — ионная или сеть ковалентная. Многие принимают кристаллические структуры, но некоторые формы очки. Свойства материалов являются результатом склеивание и структура.

Керамика выдерживает высокие температуры, хорошо термически изоляторы и не сильно расширяются при нагревании. Это делает их отличные тепловые барьеры, начиная от футеровки промышленные печи для покрытия космического шаттла, чтобы защитить его от высоких температур на входе.

Стекла — это прозрачная аморфная керамика, широко применяемая. в окнах, линзах и многих других знакомых приложениях. Свет может вызывают электрический отклик в некоторых керамических изделиях, называемый фотопроводимость. Волоконно-оптический кабель быстро заменяет медь для связи, так как оптические волокна могут нести больше информации для больших расстояний с меньшими помехами и потерями сигнала, чем традиционные медные провода.

Керамика прочная, твердая и долговечная.Это делает их привлекательные конструкционные материалы. Единственный существенный недостаток: их хрупкость, но эта проблема решается разработка новых материалов, таких как композиты.

Керамика по своим электрическим свойствам отличается от отличных изоляторов. к сверхпроводникам. Таким образом, они используются в широком диапазоне Приложения. Некоторые из них конденсаторы, другие полупроводники в электронные устройства. Пьезоэлектрические материалы могут преобразовывать механические давление в электрический сигнал и особенно полезны для датчики.В настоящее время предпринимаются активные исследовательские усилия по открытию новых высот T c сверхпроводников и разработка возможных приложений.

Обработка кристаллической керамики осуществляется в соответствии с основными этапами которые веками использовались для изготовления глиняных изделий. Материалы отбираются, подготавливаются, формуются в желаемую форму и спекаются при высоких температурах. Стекла обрабатываются заливкой в ​​расплавленный состояние, придание формы в горячем состоянии, а затем охлаждение. Новые методы такие как химическое осаждение из паровой фазы и золь-гель обработка. в настоящее время разрабатывается.Керамика далеко вышла за рамки своего начал в глиняной посуде. Керамическая плитка покрывает космический шаттл а также наши кухонные полы. Керамические электронные устройства делают возможные высокотехнологичные инструменты для всего, от медицины до развлечение. Ясно, что керамика — наше окно в будущее.

Следующая тема: Ссылки

Керамика Содержание
MAST Home Страница

Быстрый ответ: Что такое теплопроводность керамики

Теплопроводность керамики Результаты измерений Средняя теплопроводность 5.Для оксида алюминия, обожженного бисквитом, было получено 077 Вт / мК, что точно находится в пределах принятого диапазона теплопроводности от 5 до 5,25 Вт / мК для этого материала.

Обладает ли керамика высокой теплопроводностью?

Теплопроводность легко передает тепло Среди тонкой керамики (также известной как «современная керамика») некоторые материалы обладают высокими уровнями проводимости и хорошо передают тепло, в то время как другие обладают низким уровнем проводимости и передают меньше тепла. Особенно хорошо передают тепло нитрид алюминия и карбид кремния.

Какая керамика имеет самую высокую теплопроводность?

Керамика из нитрида алюминия является наиболее широко используемым материалом с высокой теплопроводностью. Теоретическая теплопроводность монокристалла нитрида алюминия может достигать 3200 Вт / м • К.

Какой изолятор лучше — деревянный или керамический?

Во многих ситуациях мы хотим задержать тепло и замедлить его поток или остановить поток электричества и предотвратить поражение электрическим током. Пластик, резина, дерево и керамика — хорошие изоляторы.Пластиковое покрытие также используется для покрытия большинства электрических проводов в приборах. Воздух также является хорошим изолятором тепла.

Каковы термические свойства керамики?

Наиболее важными тепловыми свойствами керамических материалов являются теплоемкость, коэффициент теплового расширения и теплопроводность. С этими свойствами связаны многие области применения керамики, например ее использование в качестве изоляционных материалов. Тепловая энергия может храниться или передаваться твердым телом.

Является ли керамика хорошим проводником тепла?

Как правило, вещества, которые хорошо проводят тепло, также хорошо проводят электричество.Таким образом, все металлы — проводники, а воздух, (чистая) вода, пластмассы, стекло и керамика — изоляторы.

Высокая теплопроводность — хороший изолятор?

Кроме того, изоляционные материалы, такие как аэрогель и изоляция, используемые в домах, имеют низкую теплопроводность, что указывает на то, что они не пропускают тепло через себя легко. Таким образом, низкая теплопроводность указывает на хороший изоляционный материал. Значения для обычных материалов.

Материал Электропроводность при 25 o C
Вакуум 0
Вода 0.58

Обладает ли пластик высокой теплопроводностью?

Как показывает практика, теплопроводность увеличивается на несколько процентов в диапазоне от 0 до 100 ° C. Теплопроводность ненаполненных пластиков.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол ABS 0,14-0,21
Полиэтилен L Низкая плотность 0,33
Полиэтилен HD Высокая плотность.45-0,52
Полиимид Каптон 0,10-0,35
Полиметилметакрилат ПММА, акрил, плексиглас, плексиглас Какой материал имеет наивысшую теплопроводность 0,17-0,19
9

Алмаз является ведущим теплопроводным материалом, и его значения проводимости, измеренные в 5 раз, выше, чем у меди, наиболее производимого металла в Соединенных Штатах.

Какие бывают 3 вида керамики?

Есть три основных типа гончарных изделий / керамики.Это фаянс, керамогранит и фарфор.

У бумаги высокая теплопроводность?

Поскольку проводимость материалов может изменяться в зависимости от температуры, не существует единого значения для проводимости бумаги. Однако при стандартной температуре и давлении 25 градусов по Цельсию и 1 атмосфере теплопроводность бумаги составляет 0,05 Вт на метр по Кельвину.

Керамика — хороший изолятор?

Помимо Fine Ceramics, к другим изоляторам относятся парафин, резина, пластик, бумага и мрамор.Поскольку керамика обжигается в печи, ей можно придавать самые разные формы с превосходной термостойкостью и долговечностью. По этим причинам керамика издавна использовалась как изолятор.

Почему керамика плавится при таких высоких температурах?

Керамические материалы обладают высокой теплоемкостью и имеют как ионные, так и ковалентные связи. Способность материала поглощать тепло от окружающей среды — это его теплоемкость. Поскольку ионные связи прочные и однонаправленные, температура плавления керамики выше.

Обладает ли керамика низкой теплопроводностью?

В отличие от металлов керамика имеет низкую теплопроводность из-за ионно-ковалентной связи, которая не образует свободных электронов.

Почему керамика — плохой проводник?

Две наиболее распространенные химические связи для керамических материалов — ковалентные и ионные. Связь атомов друг с другом при ковалентной и ионной связи намного сильнее, чем при металлической. Отсутствие свободных электронов приводит к тому, что большая часть керамики плохо проводит электричество и тепло.

Имеет ли ткань высокую теплопроводность?

Ключевым свойством следующего текстиля является его высокая теплопроводность, которая позволяет теплу тела проходить через ткань за счет теплопроводности в окружающую среду.

Керамика — это теплопроводник или изолятор?

Как правило, вещества, которые хорошо проводят тепло, также хорошо проводят электричество. Таким образом, все металлы — проводники, а воздух, (чистая) вода, пластмассы, стекло и керамика — изоляторы.

Какой материал имеет наименьшую теплопроводность?

Теплопроводность [БТЕ / (ч · фут⋅ ° F)] Как видите, из наиболее распространенных металлов медь и алюминий имеют самую высокую теплопроводность, а сталь и бронза — самую низкую. Теплопроводность — очень важное свойство при выборе металла для конкретного применения.

Керамика — лучший изолятор, чем стекло?

Керамика легче стекла, но обычно потому, что она пористая.Одним из больших преимуществ керамики над классом является то, что керамика является хорошим теплоизолятором благодаря своей пористости.

Почему керамика легко ломается?

Керамика хрупкая, потому что в ней неравномерно распределены поры. Эти воздушные карманы делают керамику легче, но они являются структурными слабыми местами. Некоторые керамические изделия, например кирпичи, имеют большие поры. «Чем больше пора, тем легче ее сломать», — говорит Грир.

Почему керамика — хороший изолятор?

Керамика, используемая в качестве изолятора, не имеет свободных электронов (однако это не идеальный изолятор), поэтому это хороший изолятор.Фактически, именно это делает керамику хорошим теплоизолятором: в ней нет свободных электронов! Твердые тела можно классифицировать по ширине запрещенной зоны.

Может ли керамика проводить электричество?

Большинство керамических материалов сопротивляются прохождению электрического тока, и по этой причине керамические материалы, такие как фарфор, традиционно использовались в качестве электрических изоляторов. Однако некоторая керамика отлично проводит электричество. В керамике ионные связи, удерживающие атомы вместе, не допускают свободных электронов.

Почему керамика имеет низкий коэффициент теплового расширения?

Поскольку Fine Ceramics обладает низкими коэффициентами теплового расширения, их значения деформации при изменении температуры низкие. Ковалентные материалы, такие как алмаз, карбид кремния и нитрид кремния, имеют прочные связи между атомами, что приводит к низким коэффициентам теплового расширения.

Керамика устойчива к износу?

Как известно, керамика имеет более высокую износостойкость при скользящем истирании, чем при ударе абразивной среды [2], [3], поскольку вязкость разрушения и ударная вязкость керамики не очень высоки.

Кирпич из пенопласта из глинозема особой чистоты

Каталожный номер AC2469
Материал Al2O3
Чистота > 99,6%
Коэффициент теплопроводности 0,85-1,2 Вт / (м.к.)

Кирпич из пенопласта из глинозема Описание

Кирпич из пенопласта из глинозема обладает отличной устойчивостью к коррозии и коррозии расплавленного алюминия, поэтому может эффективно удалять включения.Благодаря легкому весу и низкой теплопроводности вспененный оксид алюминия имеет меньше аккумулируемой тепловой энергии и очевидный эффект энергосбережения. Точные размеры внешнего вида кирпичей для фильтров из оксида алюминия могут ускорить скорость кладки и обеспечить высокую прочность и стабильность кладки.

Преимущества кирпичей из пенопласта из глинозема

Кирпич из пеноглинозема имеет следующие преимущества:

— Более высокая прочность, чем у огнеупорного керамического волокна и легкого керамического кирпича.
— Низкая плотность
— Низкая теплопроводность и коэффициент линейного теплового расширения.
— Высокая термостойкость.
— Безопасное и быстрое обслуживание.

Технические характеристики пеноблока из глинозема

Товар SAMCFI-C1 SAMCFI-C2 SAMCFI-C3 SAMCFI-C4 SAMCFI-C5
Насыпная плотность / г · см ﹣ ³ 0.8 1 1,2 1,4 1,6
Содержание Al₂O₃ /%> 99,6 99,6 99,6 99,6 99,6
Примесь% 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Прочность на сжатие> МПа 30 65 72 97 135
Скорость смены линии дожигания (1800 ° C × 12 ч)% 0.45 0,4 0,35 0,35 0,3
Коэффициент теплопроводности Вт / (м.к) 0,85 0,9 0,9 0,95 1,2
Средняя температура 1100 ± 25 ° C
Рабочая температура / ° C 1800 1800 1800 1800 1800
Макс. температура / ° C 1850 1850 1850 1850 1850

Применение пенопласта из глинозема

Кирпич из пенокерамики из глинозема может использоваться в качестве теплоизоляционного слоя огнеупорной футеровки на горячей стороне, особенно в печи с высокотемпературной восстановительной атмосферой (1850 ° C).Его можно использовать в течение длительного времени при температуре воздуха 1800 ° C и восстановительной атмосфере.

СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕЛЕНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С НИЗКОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТВЕРДОГО ПРОДУКТА OLIVE MILL

Ducom, G., Gautier, M., Pietraccini, M., Tagutchou, J.-P., Lebouil, D., Gourdon, R. (2020). Сравнительный анализ трех твердых остатков оливковых мельниц из разных стран и процессов рекуперации энергии путем газификации. Возобновляемая энергия, 145, 180–189.DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.05.116

Забаниоту, А. (2018). Перестройка сектора биоэнергетики в ЕС при переходе к биоэкономике, основанной на замкнутом цикле, — междисциплинарный обзор. Журнал чистого производства, 177, 197–206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.172

Мудху А., Торрес-Маянга, П. К., Форстер-Карнейро, Т., Сивагурунатан, П., Кумар, Г., Комилис, Д., Санчес, А. (2018). Обзор тенденций исследований в области повышения конверсии биомассы в водород.Управление отходами, 79, 580–594. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.08.028

Ван, А., Чжэн, З., Ли, Р., Ху, Д., Лу, Ю., Ло, Х., Янь, К. (2019). Пористый углерод, полученный из биомассы, высокоэффективен для удаления Pb (II) и Cd (II). Зеленая энергия и окружающая среда, 4 (4), 414–423. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.05.002

Демир И. (2008). Влияние добавок органических остатков на технологические свойства глиняного кирпича. Управление отходами, 28 (3), 622–627.DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2007.03.019

Влиссидес, А.Г., Барампути, Э.М.П., ​​Май, С.Т. (2007). Физические характеристики деревянных остатков оливкового камня: возможный наполнитель для процесса компостирования. Биодеградация, 19 (2), 209–214. DOI: https://doi.org/10.1007/s10532-007-9127-5

Федеричи, Ф., Фава, Ф., Калогеракис, Н., Манцавинос, Д. (2009). Повышение ценности побочных продуктов, сточных вод и отходов агропромышленного комплекса: концепция, возможности и пример сточных вод оливковых мельниц.Журнал химической технологии и биотехнологии, 84 (6), 895–900. DOI: https://doi.org/10.1002/jctb.2165

Де ла Каса, Дж. А., Ромеро, И., Хименес, Дж., Кастро, Э. (2012). Производство кирпичей из обожженной глины из отходов двухфазной оливковой мельницы (alperujo). Керамика Интернэшнл, 38 (6), 5027–5037. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.03.003

Азбар, Н., Байрам, А., Филибели, А., Муеззиноглу, А., Сенгул, Ф., Озер, А. (2004). Обзор вариантов управления отходами при производстве оливкового масла.Критические обзоры в науке об окружающей среде и технологиях, 34 (3), 209–247. DOI: https://doi.org/10.1080/106433804932

Хамза, В., Элуссайф, М., Мекки, Х., Бензина, М. (2013). Физико-химические характеристики и оценка осадка сточных вод тунисского завода по производству оливкового масла в керамических продуктах. Труды Индийского керамического общества, 72 (4), 233–240. DOI: https://doi.org/10.1080/0371750x.2013.870752

Котес Паломино, М. Т., Мартинес Гарсия, К., Иглесиас Годино, Ф. Дж., Элише Кесада, Д., Корпус Иглесиас, Ф. А. (2015). Исследование влажных выжимок как добавки в керамический материал. Опреснение и очистка воды, 57 (6), 2712–2718. DOI: https://doi.org/10.1080/19443994.2015.1035678

Котес Паломино, М. Т., Мартинес Гарсия, К., Иглесиас Годино, Ф. Дж., Элише Кесада, Д., Перес Латорре, Ф. Дж., Калеро де Осес, Ф. М., Корпус Иглесиас, Ф. А. (2015). Исследование отходов двухфазной экстракции оливкового масла как добавки в керамический материал.Ключевые технические материалы, 663, 86–93. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.663.86

Руппик, М. (2006). Einsatz organischer und anorganischer Porosierungsstoffe in der Ziegelindustrie. Zi Ziegelindustrie International, 59 (8), 22–29.

Решение Комиссии от 18 июля 2007 г., устанавливающее руководящие принципы для мониторинга и отчетности о выбросах парниковых газов в соответствии с Директивой 2003/87 / EC Европейского парламента и Совета (уведомление под номером C (2007) 3416) (Текст, имеющий отношение к ЕАОС ) (2007/589 / EC).L229. Официальный журнал Европейского Союза. Доступно по адресу: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX%3A32007D0589

Smykatz-Kloss, W. (1974). Дифференциальный термический анализ, применения и результаты в минералогии — (Минералы и горные породы, том II). Springer-Verlag, 185.

Караяннис, В. Г. (2016). Разработка экструдированного и обожженного кирпича с побочными продуктами сталелитейной промышленности в направлении экономики замкнутого цикла. Журнал строительной техники, 7, 382–387.DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2016.08.003

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2021-08-31T18: 10: 47-04: 00pdftk 1.44 — www.pdftk.com2021-11-14T17: 36: 04-08: 002021-11-14T17: 36: 04-08: 00iText 4.2.0 от 1T3XTuuid: 742094a7-bba4-4370-bb5a-36b1c080701axmp.did: 2B95F38A291CEC11BA5AC95ADA921888xmp.did: 2B95F38A291CEC11BA5AC95ADA921888

  • сохранено xmp.iid: 2B95F38A921888
  • : 18AAxmp.iid: 2B95F38A188D09ADA: 308A08A08D08A05 application / pdf
  • Мирослав Чекон
  • Рихард Славик
  • конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xX͎6SH ~ «г.6 ~ I5vdf3 # QSO ږ 9 LO T.heuҢXuY = o ٪ LOj ܌3 a

    Влияние добавок угля и шелухи пшеницы на физические, термические и механические свойства глиняных кирпичей

    Введение

    Пакистан — аграрная страна, и 70% ее населения прямо или косвенно зависит от сельского хозяйства [1]. Пакистан обладает богатыми месторождениями угля, оцениваемыми более чем в 185 миллиардов тонн [2]. В настоящее время уголь обычно используется в качестве топлива в печах для обжига кирпича и черепицы, поскольку он является идеальным топливом для печей, особенно для тяжелых глиняных изделий.В Пакистане около 50% добываемого угля используется в кирпичной промышленности, что делает его огромным рынком для местного угля, особенно для частных инвесторов [3,4].

    В строительстве используется ряд материалов. Выбор и пригодность конкретного материала зависит в основном от его доступности, характера проекта, индивидуальных предпочтений, долговечности, близости и экономических соображений. Использование возобновляемых сельскохозяйственных побочных продуктов и других отходов в качестве добавок, повышающих производительность в кирпичной промышленности, со временем получает все большее распространение [5–7].Добавки, смешанные с кирпичной глиной, выгорают в процессе обжига, генерируя дополнительную энергию внутри кирпича и уменьшая общую потребность промышленной печи в энергии. Вначале использовались опилки, древесная щепа и другие материалы на основе древесины, но в последнее время полимеры и возобновляемые сельскохозяйственные отходы, такие как рисовая кожура или семенная оболочка, также использовались в качестве добавок в производстве кирпича и плитки. Сегодня переработка экологически чистых материалов и энергосбережение являются важными областями исследований.Кроме того, из-за экологических норм растет спрос на глиняный кирпич с более высокой изоляционной способностью. Теплопроводность рассматривается как ключевой фактор теплотехнической концепции теплоизоляционных материалов. Один из способов увеличить изоляционную способность кирпича — увеличить его пористость. Горючие органические порообразующие материалы являются наиболее часто используемыми добавками для этой цели. Rimpel и Scmedders [8] определили возможность использования остатков соломы и тростника, образующихся при производстве выщелоченной крафт-целлюлозы, при производстве глиняного кирпича.Сообщалось, что, помимо состава отходов, осуществимость зависит от пористости и структуры глиняного тела. В первом порядке плотность глиняного тела определяет теплопроводность [8,9].

    Стандартная промышленность должна уметь описывать теплопроводность и другие параметры в первую очередь как функцию концентрации добавки. Теплопроводность — это измеримый технологический параметр, который можно легко изменить в процессе производства. Банхиди и Гомзе [10] провели серию экспериментов, чтобы измерить влияние типа и концентрации использованных отходов на теплопроводность и механические свойства обожженных кирпичей.Ряд смесей был приготовлен с использованием добытых глинистых минералов с добавками 0, 4 и 7 мас.% (Опилки, рисовая кожура и кожура семян). Процесс, использованный при подготовке образцов продуктов для этих измерений, соответствовал производственным процедурам, чтобы оценить изменение свойств из-за типа материала, используемого в качестве добавки. Полные измерения проводились при средней температуре 61 ° C и фиксированной разнице температур 12 ° C. Это позволило сравнить результаты.Результаты измерений теплопроводности показали, что увеличение количества органических побочных продуктов в глине значительно снижает теплопроводность продукта. При добавлении 7 мас.% Побочных продуктов теплопроводность может быть снижена на 16–37% от первоначального значения. Это свидетельствует об улучшении тепловых свойств по сравнению с промышленным кирпичом [10].

    Целью настоящего исследования была обработка глиняных кирпичей низкой плотности с высокой пористостью без слишком большого ущерба для механической прочности.В качестве добавок использовали уголь и шелуху пшеницы и исследовали их влияние на микроструктуру и свойства обожженного кирпича.

    Материалы и методы

    Глиняные кирпичи получали смешиванием 5, 10, 15, 20, 30, 40 и 50 мас.% Угля и шелухи пшеницы по отдельности с исходными ингредиентами. Образцы кирпича были изготовлены с использованием формы из нержавеющей стали ручным формованием, формованием и ручным прессованием. Образцы, полученные с помощью этих методов формования, представляли собой прямоугольные стержни размером 20 мм × 15 мм × 10 мм. Техника формовки представляла собой моделирование промышленной обработки, выполняемой в лабораторном масштабе.После формирования образцы для испытаний подвергали сушке и обжигу. Для изучения влияния скорости нагрева образцы свежей формы помещали в сушильный шкаф при 110 ° C на более чем 4 часа для достижения равновесного содержания остаточной влаги в глиняных телах. Высушенные образцы помещали непосредственно в электрическую печь и спекали при скорости нагрева 10 ° C / мин до максимальной температуры 1000 ° C и выдерживали в течение 1 часа. Обожженным кирпичам давали остыть до комнатной температуры естественным путем внутри печи.В настоящих исследованиях была сделана попытка понять влияние добавок на такие свойства, как теплопроводность, микроструктура, прочность на сжатие и водопоглощение спеченных кирпичей.

    Метод Архимеда использовался для определения водопоглощения и кажущейся пористости различных образцов [9]. Для этого формованные образцы сушили при 105 ° C до постоянного веса. Образцы взвешивали в сухом состоянии (W1), затем кипятили в воде в течение 5 часов, охлаждали и взвешивали в воде (W2).Образцы снова взвешивали в насыщенном влажном состоянии на воздухе (W3). Кажущуюся пористость и водопоглощение образцов рассчитывали по формулам. (1) и (2):

    Микроструктуру образцов исследовали с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) JSM-5910 (JEOL, Япония), работающего при 20 кВ. Для SEM образец был отполирован, термически травлен и затем покрыт золотом, чтобы избежать зарядки под электронным лучом. Химический состав образцов определяли с помощью спектрометра рентгеновской флуоресценции с дисперсией по длине волны (XRF) (Bruker AXS GmbH — S4 Pioneer, Германия), оснащенного рентгеновской трубкой высокой мощности (рентгеновская трубка (правый анод, окно из Ве 75 мкм). )) максимальной мощности 4 кВт и восемь дифрагирующих кристаллов с различным d-расстоянием, в PCSIR Laboratories Complex, Пешавар.Условия измерения и настройки были запрограммированы с помощью компьютерной программы. Для элементов с низким атомным номером использовалось низкое напряжение на лампе, и наоборот. Измерения проводились в вакууме.

    Механическую прочность кирпичей измеряли с помощью универсальной испытательной машины 100–500 кН (UTM, Testometric Co. Ltd., Великобритания). Теплопроводность (κ) и температуропроводность (α) образцов были измерены с использованием метода нестационарного плоского источника (TPS) [11,12] калиброванным термометром Pt-100 в Лаборатории прикладной теплофизики Института информации COMSATS. Технологии, Исламабад.В этом методе плоский спиральный элемент источника тепла помещается между половинами образца в качестве нагревателя и в качестве датчика повышения температуры. Элемент был выбран по габаритам образца.

    Результаты и обсуждениеХимический состав сырья

    Основным сырьем, используемым в кирпичной промышленности, является глина и уголь, которые, в свою очередь, содержат кремнезем, глинозем, оксид кальция и оксид железа. Состав сырья, использованного в настоящем исследовании, представлен в таблице 1.Известно, что оксиды, такие как Fe2O3, CaO, K2O и Na2O, действующие как эффективные флюсы, обладают хорошими огневыми свойствами. Глина считается известковой, если она содержит более 6 мас.% CaO [13]. Если концентрация K2O, Fe2O3, CaO, MgO и TiO2 составляет более 9 мас.%, Глина считается низкой огнеупорной, а если концентрация этих оксидов ниже 9 мас.%, Глина считается сильно огнеупорной. С этой точки зрения сырье, обычно используемое в кирпичной промышленности, можно рассматривать как известняковое с низкими огнеупорными свойствами.Пшеничная шелуха действует как порообразующая добавка или изоляционный материал при производстве кирпича из-за входящего в ее состав целлюлозного волокна. Результаты химического анализа шелухи пшеницы приведены в таблице 2.

    Микроструктура

    На рис. 1 показана микроструктура обожженных кирпичей, содержащих 0 мас.%, 5 мас.%, 10 мас.% И 15 мас.% Добавки угля, а на рис. 2 показана микроструктура. обожженных кирпичей, содержащих 5 мас.%, 10 мас.%, 15 мас.% и 20 мас.% шелухи пшеницы. Оба типа образцов обжигались при 1000 ° C. Микроструктура угля, а также кирпичей, содержащих шелуху, содержала более крупные пустоты / поры, чем кирпичи, не содержащие добавок.Эти пустоты появляются из-за полного сгорания присадок. Эти изображения продемонстрировали, что по мере увеличения содержания угля увеличивается концентрация пустот и, следовательно, водопоглощение. В таких случаях водопоглощение можно уменьшить, увеличив температуру обжига. Было замечено, что прочность на сжатие уменьшается с увеличением содержания угля, очевидно, из-за повышенной пористости. Кроме того, сравнение микроструктуры образцов с добавлением угля и шелухи показало, что кирпичи с добавлением шелухи пшеницы имели более крупные поры / пустоты, чем кирпичи с добавлением угля.

    Оценка образцов показывает, что пористость зависит от характеристик образца, а также размера и характера добавки. Как видно на рис. 2, самые большие пустоты / поры (∼70–100 мкм) сосуществуют с небольшими микропустотами / порами (≤70 мкм). Пустоты имеют неправильную форму, а поры обычно имеют круглую форму. Эти изображения продемонстрировали, что концентрация пор увеличивается с увеличением количества добавок. Поры, вероятно, образовались в результате разложения CaCO3 и сжигания добавок, как сообщалось при дифракции рентгеновских лучей на глине, использованной в этом исследовании [14].Добавление шелухи пшеницы было более эффективным с точки зрения пористости, скорее всего, из-за большого размера зерна. С экономической точки зрения стоимость производства контролируется за счет производства кирпича относительно более низкой плотности. Более того, пористая микроструктура предлагает преимущества для конкретных применений, таких как изоляция или даже термостойкость, что позволяет кирпичам выдерживать быстрые изменения температуры из-за улучшенного допуска на расширение и определенного снижения модуля упругости [15].

    Теплопроводность

    Теплопроводность зависит не только от свойств кирпичной глины, но также от размера, формы и количества добавок [16]. На рис. 3 показаны результаты теплопроводности образцов, исследованных в настоящей работе. Текущие результаты показали, что теплопроводность значительно снижается с увеличением количества добавок. Теплопроводность образцов кирпича без каких-либо добавок составила λ = 0,68Вт / мК, которая уменьшилась на 27% и даже 68% при добавлении 5 и 50 мас.% угля соответственно. Эти измерения также показали, что шелуха пшеницы была относительно более эффективной добавкой для улучшения изоляционных свойств глиняного кирпича, что привело к снижению теплопроводности на 48–92% при увеличении содержания шелухи пшеницы с 5 до 50 мас.%. Наблюдаемое снижение теплопроводности было даже больше, чем у обычных пустотелых кирпичей, потому что во время строительства стен раствор может попасть в отверстия кирпича, что нежелательно из-за последующего увеличения плотности стены и, следовательно, теплопроводности [17].Добавки оставляют пустоты и поры в структуре при горении во время обжига. Это кажется наиболее вероятной причиной наблюдаемого снижения теплопроводности и улучшения теплоизоляционных свойств. Наличие пор снижает концентрацию путей теплопроводности; следовательно, чем выше доля воздуха внутри кирпичного тела, тем выше будет теплоизоляционный характер материала, поскольку воздух является хорошим изолятором по сравнению с твердыми частицами. Микроструктура, гранулометрический состав и количество воздушного пространства или пустот, образовавшихся во время обжига тела, определяют теплопроводность этих материалов [16].Взаимосвязь между изоляционной способностью и текстурой или пористостью не может быть описана простыми словами. При этом необходимо учитывать влияние пористости, поскольку теплопроводность зависит от отношения твердого вещества к воздуху, которое тепло должно проходить при прохождении через материал [18].

    Температуропроводность

    Температуропроводность (α) — это термофизический параметр, уникальный для каждого материала, который является мерой скорости теплового потока через среду и зависит от состава и структуры материала.Физически коэффициент температуропроводности выражает скорость распространения тепла по материалу, являясь важной переменной в переходных условиях теплопередачи [19]. Скорость изменения температуры во времени зависит от численного значения коэффициента температуропроводности. Физическое значение температуропроводности связано с диффузией тепла в среду при изменении температуры со временем. Глиняным кирпичам с высокой термальной массой потребуется больше времени, чтобы тепло переместилось от более горячей поверхности кирпича к более холодной поверхности [17].На рис. 4 показано уменьшение коэффициента температуропроводности с увеличением количества добавок. Температуропроводность образцов кирпича без добавок составляла α = 0,65 м2 / с, что уменьшалось на 15–60% при добавлении 5–50 мас.% Угля. Настоящие измерения также показали, что добавление шелухи пшеницы существенно повлияло на температуропроводность глиняного кирпича и снизило температуропроводность на 44–92% при увеличении содержания шелухи пшеницы с 5 до 50 мас.%. Низкие значения температуропроводности необходимы для минимизации теплопроводности.Физическое значение низкой температуропроводности связано с низкой скоростью изменения температуры материала в процессе нагрева. Наблюдаемые низкие значения коэффициента температуропроводности в настоящей работе показали, что исследованные образцы пригодны для использования в качестве теплоизоляторов [19].

    Усадка

    Фиг. 5 и 6 показаны наблюдаемые усадки во время циклов сушки и обжига глиняных кирпичей, содержащих различные концентрации добавок.Усадка при сушке зависит от количества воды, присутствующей в тестируемом материале. Обычно качество кирпича считается хорошим, если его усадка при высыхании менее 8% (стандартный диапазон) [20]. Следовательно, при концентрации добавок ≥5% расчетные значения попадают в стандартный диапазон. Из рис. 6 видно, что процент усадки при обжиге увеличивается с увеличением количества угля, а также шелухи пшеницы. Наблюдаемые относительно более низкие значения усадки при обжиге могут быть связаны с удалением остаточной и химически объединенной воды, а также с преобразованием добавок в золу, которая, очевидно, уменьшает объем, но более высокие значения могут быть связаны с миграцией газов в результате разложение карбонатов, хлора и сульфатов (SO3) [21].Эти химические реакции во время обжига вместе с перестройкой зерен / частиц и ориентационным упорядочением в кристаллической решетке образуют более компактную твердую текстуру по сравнению с исходным состоянием, которое вызывает «усадку» [22,23].

    Водопоглощение

    Водопоглощение глиняных кирпичей без добавок варьируется примерно от 8 до 21%, и это изменение в основном связано с небольшими различиями в сырье и процессе производства [24]. Однако водопоглощение кирпича хорошего качества не должно превышать 20% от его сухого веса при погружении в воду в течение 24 часов [25].Как показано на рис. 7, водопоглощение глиняных кирпичей с добавками, обожженных при 1000 ° C в настоящем исследовании, находилось в диапазоне 14–35% для добавления угля и 16–37% для добавления шелухи пшеницы. Было отмечено, что добавки более 15% превышают допустимый предел (20%) водопоглощения. Водопоглощение тесно связано с кажущейся пористостью. Внутренняя структура кирпича должна быть достаточно плотной, чтобы препятствовать проникновению воды. Для увеличения плотности и уменьшения водопоглощения кирпича температуру обжига необходимо повысить.Таким образом, пористость обожженных образцов возникла вследствие сгорания добавок во время обжига.

    Кажущаяся пористость

    Пористость означает долю пустот (или пор) на единицу объема пористого твердого тела. Обычно пористость связана с минералогией, внутренней структурой и геометрией кирпича. Во время обжига изделий на основе глины образование жидкой фазы начинается при температурах выше 900 ° C, что помогает устранить пустоты и поры за счет заполнения внутри- и межкристаллитных областей. Настоящие результаты показали, что обожженные кирпичи демонстрируют различные значения кажущейся пористости в зависимости от количества добавок.Таким образом, пористость или пустоты в обожженных испытательных образцах сильно зависели от количества конкретной добавки, которая сгорела во время процесса обжига и привела к наблюдаемой пористости. Эти пустые пространства или пустоты (хотя могут содержать воздух) изолируют тепловой поток, вызывая снижение теплопроводности образцов по мере увеличения количества угля или шелухи пшеницы. Рис. 8 показал, что самая высокая пористость составила 65% при добавлении 50% шелухи пшеницы, а самая низкая пористость ∼24% при добавлении 5% угля.Высокие значения пористости и водопоглощения обусловили высокое термическое сопротивление [26].

    Механическая прочность

    На рис. 9 показано наблюдаемое изменение механической прочности глиняных кирпичей с добавлением угля и шелухи пшеницы. Настоящие результаты показали, что прочность образцов для испытаний зависит от количества добавок. Наблюдаемая прочность на сжатие показала, что прочность на сжатие образцов, обожженных при 1000 ° C, уменьшалась с увеличением количества угля, а также шелухи пшеницы.Было замечено, что прочность на сжатие снизилась с 15 до 4 МПа и с 14 до 3 МПа, когда содержание угля и шелухи пшеницы увеличилось с 5 до 50 мас.% Соответственно. Обычно в керамических системах на основе глины прочность уменьшается с увеличением пористости.

    Целью настоящего исследования была обработка высокопористых глиняных кирпичей низкой плотности без слишком большого ущерба для механической прочности. Добавление больших количеств добавок к кирпичной глине нежелательно из-за его неблагоприятного воздействия на физические свойства спеченных кирпичей из-за плохого контакта между различными ингредиентами тела, препятствующего их взаимной реакции.Более того, увеличение концентрации добавок за счет глины также отрицательно сказалось на прочности из-за дефицита основного содержания глины. Это, в свою очередь, привело к уменьшению количества стекловидной или жидкой фазы, что снизило механическую прочность. Кроме того, миграция газов через матрицу, образовавшуюся из-за сжигания добавок, создала высокопористое глиняное тело, что отрицательно сказалось на механической прочности. Поэтому количество добавок необходимо контролировать, чтобы избежать побочных эффектов.Как правило, средняя прочность на сжатие глиняных кирпичей местного производства без добавок составляла ~ 25 МПа. Характеристики уплотнения некоторых образцов хорошо согласуются с Британским институтом стандартов [27] для кирпичей хорошего качества, т. Е. 15 МПа. Прочность на сжатие каждого отдельного кирпича не должна опускаться ниже минимальной средней прочности на сжатие, указанной для соответствующего класса кирпича, более чем на 20%. Технологические свойства образцов с добавлением 5 и 15 мас.% Угля и лузги пшеницы сравниваются с литературными (таблица 3).Следовательно, механическая прочность глиняных кирпичей, содержащих 5-15 мас.% Добавок, находится в допустимых пределах для большинства рекомендуемых стандартных спецификаций [9,27].

    Выводы

    Были приготовлены и охарактеризованы образцы глиняного кирпича, содержащие в качестве добавок уголь и шелуху пшеницы. Микроструктурный анализ образцов показал более крупные пустоты / поры в образцах с добавлением угля и шелухи пшеницы, чем в обычных кирпичах при обжиге при 1000 ° C. Теплопроводность значительно снизилась на 27% и даже на 68% при добавлении 5 и 50 мас.% угольной добавки соответственно. Низкий коэффициент температуропроводности наблюдался при увеличении добавок, что свидетельствует о пригодности исследуемых образцов для использования в качестве теплоизоляторов.