В Научно-исследовательском институте санитарной техники и зданий и сооружений АСиА УССР были проведены исследования теплотехнических свойств крупных блоков пустотелых керамических камней (объемным весом менее 1300 кг/м3) и блоков, сложенных из сырца (тех же камней, не прошедших обжига) на глинистом растворе, а затем обожженных в тоннельной печи. Примененные в изготовлении последних раствор, названный термораствором, обладает свойством плавиться в обычном температурном режиме.
Теплотехнические свойства блоков изучались в холодильной климатической камере при стационарном тепловом режиме на образцах натуральных размеров, выпущенных в заводских условиях на Киевском заводе керамических блоков.
Опытные образцы изготавливались из 18 щелевых керамических камней размером 250х120х140 со средним объемным весом 1170 кг/м3. Предел прочности их при сжатии составлял 73-100 кг/см2, водопоглощаемость - до 20-22%.
При испытании образцов их устанавливали в проем холодильной камеры. С одной стороны блока, обращенной внутрь камеры, при помощи аммиачной установки АК-10 поддерживалась температура минус 20-22°С, а с другой около +18°С.
Измерение температур в исследуемых конструкциях производилось при помощи медь-константановых термопар, соединенных через переключательные щитки потенциометром. Тепловые потоки, идущие через материал, определялись при помощи термотранзитометров конструкции инженера А.3. Дмитриева. Средний коэффициент теплопроводности основного сечения исследуемых блоков вычисляли по формуле.
Изучение вели на 5 разных образцах. Один был изготовлен по существующей заводской технологии на цементном растворе тепловлажностной обработки в пропарочных камерах. Его размеры длина 0,96 м, высота 0,88 м, толщина 0,38 м. Блок был сложен в полтора камня из обожженных 18-щелевых керамических камней. В холодильную камеру блок помещался после 7-суточного выдерживания на заводском складе.
Второй и третий образцы изготовлялись по новой технологии. Их собирал из сырца тех же 18-щелевых керамических камней на так называемом растворе и в таком виде обжигали в тоннельной печи по принятому на заводе режиму обжига общей продолжительностью цикла в 28 часов.
Один из этих блоков, сложенный в полтора камня толщину, как и обычные блоки - 0,38 м, а другой - 0,28 м.
В процессе обжига камни из сырца плотно склеивались друг с другом и не деформировались. Интересно отметить, что после обжига блоки сохраняли по ширине, длине и высоте те же размеры, что и до обжига. Объясняется это тем, что вспучивание раствора компенсировало усадку камней.
Четвертый и пятый образцы выкладывались из обожженных 18-щелевых керамических камней, однако, с учетом более эффективного использования термических сопротивлений их воздушных прослоек.
Эти блоки имели толщину 0,25 м. Один из них был сложен из сухих керамических камней, взятых непосредственно с заводского склада, а другой из таких же камней, но насыщенных перед кладкой влагой путем погружения на определенное время в воду. В обоих случаях кладка (тычковая) велась на цементно-песчаном растворе состава 1:6.
Эти два образца подверглись в разное время трехкратному теплотехническому испытанию, что дало возможность проследить изменение их теплопроводности при различной влажности.
Сравнительные показатели исследованных блоков и обычных стеновых конструкций приведены в таблице.
Как видно из таблицы, по теплотехническим свойствам конструкции из эффективных керамических камней выгодно отличаются от стен из полнотелого кирпича. Наиболее высокими показателями характеризуются блоки, получаемые на терморастворе. Это объясняется, во-первых, тем, что их предварительно собирают из сырца, а затем обжигают, в результате в готовом блоке отсутствует влага, и во-вторых, более высокими теплотехническими свойствами термораствора по сравнению с цементным раствором.
Рис. 1. Теплотехнические свойства конструкции из эффективных керамических блоков
Однако и блоки, получаемые из эффективных керамических камней на цементном растворе, с применением более эффективной в теплотехническом отношении тычковой кладки также обладают достаточно высокими теплоизоляционными свойствами. Их теплопроводность примерно вдвое ниже, чем у стеновых конструкций.
Зависимость коэффициента теплопроводности от влажности стены показана на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость коэффициента теплопроводности стены из кирпича и блоков от ее влажности: 1 - кривая изменения теплопроводности стены из полнотелого кирпича по данным ЦНИПСа; 2 - кривая изменения теплопроводности стены δ=0,38 м из эффективных керамических камней.
Материалы исследуемых конструкций подверглись также исследованию на сорбцию и десорбцию влаги из окружающего воздуха.
Для изучения сорбционных свойств испытуемых конструкций был принят так называемый статический метод, при котором образцы, высушенные при температуре 105°, помещались в ряд эксикаторов, заполненных серной кислотой определенной концентрации. Над раствором кислоты в замкнутом пространстве эксикатора при постоянной температуре (+20°) создается относительная влажность воздуха: 2%, 7%, 19%, 38%, 56,5%, 74%, 87%, 96% и 100%.
Были исследованы как основные материалы конструкций, так и растворы, которые применялись для кладки. Объемный вес материалов определяли в ртутном объемомере.
Результаты испытаний представлены на рис. 3. Каждая точка изотермы сорбции и десорбции является средней из пяти определений. На графике кривые сорбции показаны сплошной линией, десорбции — пунктиром.
Рис. 3. Зависимость сорбционного увлажнения материалов от относительной влажности воздуха: 1 - 18-щелевые керамические камни; 2 - термораствор; 3 - цементно-песчаный раствор состава 1:6
Сопоставление результатов исследование показывает, что наименьшее количество влаги поглощает термораствор, а наибольшее - цементно-песчаный. Максимальная гигроскопичность термораствора составляет 0,543% весовой (абсолютной) влажности. Капиллярная конденсация начинается при φ~75%, но давления пара сорбционное увлажнение раствора не превышает 0,1-0,2%.
Капиллярная конденсация в керамических камнях начинается примерно при φ=75%. Интенсивная капиллярная конденсация наступает несколько раньше, чем у термораствора - при φ=87-90%. Максимальная гигроскопичность составляет 2,27%. Отдача влаги происходит сравнительно быстро с небольшим гистерезисом, заканчивающимся при относительной влажности воздуха φ=70%.
Наибольшей гигроскопичностью из всех исследуемых материалов обладает цементно-песчаный раствор - 5,38%. Кривая сорбции резко начинает подниматься вверх уже при φ=38%. Отдача влаги замедленная, а гнетеризисная в 10 раз больше, чем термораствора.
Такое положение объясняется природой и структурой пор. Термораствор представляет собой стекловидный вспученный материал с сильно развитой закрытой пористостью, напоминающий пеностекло или керамзит. Вода сорбируется в основном только внешней поверхностью и весьма мало диффундирует внутрь, чем улучшаются теплотехнические свойства конструкции и ликвидируются мостики холода.
Несколько более развитая и открытая пористость керамики увеличивает ее гигроскопичность, хотя общий процент сорбции керамики не высок.
Как видно из приведенных данных, 18-щелевые эффективные камни обладают высокими теплотехническими свойствами и выгодно отличаются от полнотелой керамики. Именно это обстоятельство послужило исследователям основанием в творческом содружестве с коллективом работников Киевского завода керамических блоков заняться изучением вопроса получения тонкостенных панелей из эффективных керамических камней без применения специального утеплителя.
В заключение следует отметить, что производство эффективных керамических камней объемного веса 1100-1200 кг/см2 и изготовление из них крупных блоков или панелей может быть организовано на кирпичных заводах почти повсеместно.
Если вас интересует оборудование для производства блоков по технологии гиперпрессования - пишите нам или звоните по указанным телефонам на странице Контакты.
