Многолетний опыт применения в строительстве пустотелых керамических кирпичей показал, что они - один из наиболее ценных каменных материалов, в которых с производственными и экономическими преимуществами совмещаются такие важные качества, как долговечность, высокая прочность и теплоизолирующие свойства.
Существовало мнение, что получение прочных пустотелых керамических кирпичей возможно только из глин высокого качества. Однако, как показали исследования, изготовление пустотелых керамических кирпичей марки 100 и выше возможно обыкновенных глин, месторождения которых широко распространены; правда, в этом случае приходится производить кирпич с более утолщенными стенками (толщиной не менее 15 мм). Практика массового заводского изготовления подтвердила справедливость этих исследований.
Как правило, керамические кирпичи производят с большим количеством пустот, объем которых в отдельных случаях достигает 60% объема камня. Такие кирпичи даже при сравнительно больших размерах имеют малый объемный вес, что позволяет укладывать их вручную.
С теплотехнической точки зрения лучше такие кирпичи, которые имеют большее количество пустот, расположенных перпендикулярно тепловому потоку в стене. С этой точки зрения наиболее целесообразны кирпичи с узкими сквозными щелями, разделенными друг от друга тонкими стенками (минимальная толщина последних определяется качеством глин и технологическим процессом производства кирпичей). В зависимости от пустотности и объемного веса керамической массы объемный вес пустотелых керамических камней колеблется от 1000 до 1400 кг/м3; для камней с вертикальным положением пустот в кладке должен быть не более 1400 кг/м3, а для камней с горизонтальным положением пустот в кладке - не более 1300 кг/м3. Морозостойкость кирпича пустотелого стенового по ГОСТ 6328-52 составляет не менее 15.
Наряду с устройством пустот для снижения объемного веса кирпича и улучшения его теплоизолирующих свойств в шихту (керамическую массу) при изготовлении камня вводят иногда выгорающие добавки. Как показали исследования НИИСтройкерамики, при введении добавок в количестве 15% объемный вес керамической массы снижается на 10-15%. Однако следует иметь в виду, что введение в шихту выгорающих добавок вызывает снижение пластичности массы и ухудшение ее формуемости, что отрицательно сказывается и на прочности кирпича.
Сотрудниками Академии архитектуры, в годы СССР, были разработаны способы изготовления пустотелых керамических кирпичей с мелкопористой структурой черепка, получаемой время обжига в результате термического разложения углекислого кальция, входящего в состав мергелистых глин.
Стеновые щелевидные кирпичи с пустотностью от 35 до 45% имеют объемный вес от 0,6 до 0,9 т/м3. Предел прочности их при сжатии достигает 125 кг/см2 (по площади брутто). Теплопроводность кирпича пористо-пустотелого типа на 20-30% ниже коэффициента теплопроводности таких же по конструкции и размерам пустотелых керамических кирпичей с обычным плотным черепком. По сравнению с обыкновенным сплошным кирпичом коэффициент теплопроводности пористо-пустотелой керамики в 3 раза меньше (соответственно 0,70 и 0,24 ккал/м час град). Морозостойкость пористо-пустотелых кирпичей соответствует 25 циклам замораживания.
Технико-экономические показатели кладки из керамических кирпичей более высокие не только по сравнению с кладкой из сплошного кирпича, но при условии применения лучших типов керамических кирпичей и по сравнению с кладкой из дырчатого кирпича. Преимущества материалов из пустотелой керамики определяются малым объемным весом, большим размером камней, возможностью получения камней с высокими теплоизолирующими свойствами и т. п.
По своему назначению пустотелые керамические камни делят на кирпичи для вертикальных элементов конструкций (рис. 1) и камни для перекрытий и покрытий (рис. 2).
Кирпичи для вертикальных конструкций в свою очередь делятся на кирпичи для:
- несущих стен;
- каркасных стен;
- внутренних стен и перегородок.
Рис. 1. Пустотелые керамические камни для стен: а - камни с вертикальным расположением пустот (разработаны в ЦНИПС А. С. Дмитриевым); б - камни с горизонтальным расположением пустот (разработаны в Высотстрое К. М. Кочуновым); в - камни с вертикальными пустотами, принятые Исполкомом Моссовета для кладки несущих стен; г - камни с горизонтальными пустотами, принятые Исполкомом Моссовета для кладки заполнения каркасов
Проектом ГОСТ (разработанным совместно ЦНИПС и РосНИИМС) устанавливаются следующие типы керамических пустотелых кирпичей: три типа камней (типы I, II и III) с размерами в плане, соответствующими размерам обыкновенного кирпича (250х120 мм), и толщиной 140 мм, равной двойной толщине кирпича, и один тип камня (тип IV) с размерами, отвечающими единой модульной системе (размеры основного камня в плане 190х190 мм, толщина 188). Для типа IV, кроме камня основного размера, предусматриваются также камни дополнительных размеров, необходимых для перевязки кладки и устройства проемов в стенах.
Объем пустот в камне выбирается в зависимости от назначения кирпича. Так, во избежание сильного снижения прочности камней, применяемых для кладки несущих стен, количество пустот в них не должно превышать 40% по объему и в среднем составляет 35%. В кирпичах для кладки в каркасных стенах и для перегородок объем пустот не менее 40% и доходит до 60%.
Для кладки стен и перегородок применяют кирпичи как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением пустот. При горизонтальном расположении пустот обеспечивается более равномерное заполнение раствором горизонтальных швов кладки, что несколько повышает ее прочность (примерно на 10-15%). Однако это положение справедливо, если марка обоих типов камней одинакова. В то же время исследования показывают, что предел прочности камня при загружении его перпендикулярно направлению пустот значительно меньше, чем при загружении его вдоль пустот. В связи с этим и прочность кладки из камней с горизонтально расположенными пустотами, подвергнутой воздействию вертикальной нагрузки, ниже, чем из тех же камней, но с вертикально расположенными пустотами. Поэтому для несущей кладки более целесообразно применять кирпичи с вертикальными пустотами.
Исполкомом Моссовета для кладки несущих стен Москвы утверждена в 1952 г. конструкция керамических кирпичей с вертикальными щелевидными пустотами. Вертикальное расположение пустот рекомендуется также Техническими условиями Минтяжстроя (ТУ 78-51). Во избежание проваливания раствора внутрь отверстий кирпича ширину отверстий при их вертикальном расположении делают не более 12 мм. Ширину щели в камнях с горизонтальными пустотами ГОСТ не нормирует.
В тех случаях, когда к кладке не предъявляют высоких требований по прочности (например, перегородки из кирпича), более целесообразно использовать камни с горизонтальным расположением пустот, поскольку в этом случае расстилание раствора в горизонтальном шве удобнее, чем при вертикальном расположении пустот. Для кладки, к которой не предъявляют теплотехнические требования, а также требования по прочности, пригодны камни с крупными пустотами.
Пустотелые керамические кирпичи применяют для кладки: несущих стен зданий высотой до пяти этажей или пяти верхних этажей более высоких зданий; самонесущих стен; внутренних стен и перегородок для заполнения каркасов. Их применение не допускается для кладки наружных стен зданий с влажными и мокрыми помещениями.
Пустотелая керамика для перекрытий получила значительное распространение. Так же как и для стен, для перекрытий предложено большое количество различных типов керамических камней. Некоторые из них показаны на рис. 2.
Рис. 2. Пустотелые керамические камни для перекрытий: а, б - симметричные двухпустотные; в - несимметричный четырехпустотный; г - камень типа «Стандарт»
Наиболее целесообразны для перекрытий симметричные камни типа Гипротис; эти камни, отличаясь простотой формы (снижающей требования к пластичности глин), могут применяться в сборных и монолитных конструкциях перекрытий. Применение их рекомендуется «Инструкцией по применению пустотелых керамических и легкобетонных камней для устройства перекрытий» (И 178-53/Минстрой).
Керамические камни для перекрытий рекомендуются следующих размеров (внешних): по длине - 245 мм; по ширине - 245 мм и по высоте - 140 и 190 мм.
Перекрытия из камней типа Гипротис по прочности не уступают перекрытиям из камней более сложной формы. Размеры камней типа Гипротис по длине и ширине равны 245 мм, а высоте 140 и 190 мм (см. Нормаль. НР 157-53/Минстрой).
Основные требования, предъявляемые к пустотелым керамическим камням для стен и перекрытий, приведены в таблице на рис. 3.
Рис. 3. Требования к пустотелым керамическим камням
