WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH

Kierunek:

BUDOWNICTWO

Rodzaj studiów:

STUDIA STACJONARNE

Rok akademicki 2011/2012

Grupa VI

Prowadzący ćwiczenia:

dr inż. Natalia Ciak

Temat ćwiczeń:

Ceramika budowlana- badania i właściwości.

Imię i nazwisko studenta:

Katarzyna Sendrowska

1. Wprowadzenie- teoria. Str.1-2

2. Opis ćwiczeń – metodyka wykonywania poszczególnych ćwiczeń. Str.3-5

3. Wyniki badań. Str.6

4. Wnioski Str.6

5. Bibliografia. Str.6

• Ceramiką

  nazywamy wyroby otrzymane ze specjalnej masy zawierającej jako podstawowy składnik gliny, dodatki schudzające i topniki. Po wypaleniu lub spieczeniu wyroby ceramiczne odznaczają się znaczną twardością i wytrzymałością mechaniczną.

• Surowce do wyrobu ceramiki:

  -gliny ilaste, morenowe, wstęgowe, łupki, mułki oraz lessy

  - surowcami pomocniczymi przy produkcji ceramiki budowlanej są piasek kwarcowy, złom suszarniowy.

  -podstawowym składnikiem jest kaolin (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O).

• Podział gliny na grupy według wyrobów ceramicznych:

1. Gliny do wyrobu cegieł- łatwo topliwe (poniżej 1350°C)

2. Gliny do wyrobu kamionki (1000-1200°C)

3. Gliny do wyrobów fajansów trudno topliwe (1350-1580°C)

4. Gliny do wyrobu porcelity i porcelany

5. Gliny do produkcji wyrobów szamotowych

• Klasyczny proces produkcji wyrobów ceramicznych:

Całość surowców poddaje się rozdrobnieniu i wymieszaniu z wodą na jednolitą masę, formowaniu wyrobów (na tym etapie otrzymujemy surowe wyroby, czyli tzw. surówkę), suszeniu ich i wypalaniu w temperaturze od 850 °C do 1000 °C. Podczas rozdrabniania należy usunąć lub unieszkodliwić zanieczyszczenia: margiel, sole rozpuszczone w glinach (najczęściej siarczany sodu, magnezu, wapnia), oraz zanieczyszczenia mechaniczne). Najbardziej niebezpieczny jest margiel, który występuje w postaci grudek w glinie i powoduje rozsadzanie gotowych wyrobów przy ich kontakcie z wodą. (Margiel to węglan wapnia z domieszką cząstek ilastych, w kontakcie z wodą powiększa swoją objętość nawet 3,5 krotnie, co powoduje naprężenia w gotowych wyrobach). Inne zanieczyszczenia to różnego rodzaju sole rozpuszczone w surowcach – powodują one powstanie nalotów, wykwitów itp. w miejscu ich krystalizacji.

• Ogólne właściwości ceramiki:

1. Fizyczne- zależą od składu chemicznego i mechanicznego surowców,

2. Chemiczne- zależą od rodzaju użytych surowców i technologii,

3. Mechaniczne- zależą od kierunku, sposobu działania na nią sił oraz rodzaju surowców i technologii

Ceramika posiada wybitne właściwości takie jak: odporność na działanie wysokich temperatur, odporność na działanie czynników chemicznych, dobre właściwości mechaniczne, dobre właściwości dielektryczne i izolacyjne (nieprzewodność elektryczna), duża twardość (odporność na ścieranie, ognioodporność). Jej wadami są mała wytrzymałość na rozciąganie (podatność na gwałtowne zmiany temperatury), jest podatna na uderzenia i krucha. Kruchość utrudnia obróbkę mechaniczną wyrobów i łączenie materiałów ceramicznych ze sobą lub innymi materiałami. Ceramika porowata wykazuje się wysoką wytrzymałością 25-1000 MPa, na równi z wytrzymałością stali, stopów, kamienia stałego. Ceramika inżynierska jest jednym z najtwardszych materiałów inżynierskich po diamencie.

1

• Klasyfikacja cegły ceramicznej:

  Klasyfikacja	Kryteria podziału	Podział
  Grupy	sposób wykonania powierzchni bocznych	grupa Z – cegły zwykłe grupa L – cegły licowe
  Rodzaje	odporność na działanie mrozu	rodzaj M – cegły odporne na działanie mrozu rodzaj N – cegły nieodporne na działanie mrozu
  Typy	sposób ukształtowania wnętrza (otwory, drążenia)	typ B – cegły bez otworów typ P – cegły pełne typ D – cegły drążone typ S – cegły szczelinowe
  Klasy	wytrzymałość na ściskanie [MPa]	klasy cegieł grupy Z: 3,5; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25 klasy cegieł grupy L: 10; 15; 20; 25
  Sortymenty	gęstość objętościowa [kg/dm³]	sortymenty cegieł typu B i P: 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 sortymenty cegieł typu D i S: 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6

Produkowane w Polsce cegły, w zależności od sposobu wykonania ewentualnych drążeń podzielone są na następujące typy, które oznacza się literami:

• B – bez otworów

• P – pełne, dopuszczalne są drążenia w podstawie, ale o łącznej powierzchni nie przekraczającej 10% powierzchni podstawy i maksymalnej powierzchni otworu 2,0 cm²

• D – drążone, z otworami o łącznej powierzchni powyżej 10% i nie więcej niż 40% powierzchni podstawy; powierzchnia pojedynczego otworu nie większa niż 6,0 cm²

• S – szczelinowe, z otworami o łącznej powierzchni jak dla cegieł typu D, szczeliny o szerokości do 15 mm

Ze względu na strukturę ceramikę dzielimy na trzy grupy:

-          ceramika o czerepie porowatym

-          ceramika o czerepie spieczonym

-          ceramika półszlachetna

2

• Badania laboratoryjne obejmują:

  -badanie masy

  -gęstości objętościowej

  -nasiąkliwości

  -odporności na działanie mrozu

  -odporności na zmianę temperatury

  -obecności szkodliwej zawartości marglu

  -obecności szkodliwej zawartości rozpuszczalnych soli

  -wytrzymałości na ściskanie

  -wytrzymałości na działanie siły zgniatającej

  -wytrzymałości na obciążenie statyczne

  -wytrzymałość na działanie siły zgniatającej

  -wytrzymałość na uderzenie

• Pobieranie próbek:

  W celu pobrania próbek do sprawdzenia cech zewnętrznych należy wylosować z badanej partii słupy ( stosu lub palety) w liczbie określonej w tabeli z wylosowanych słupów pobrać w sposób losowy na ślepo wyroby w liczbie określonej w tabeli. Z pobieranych próbek należy sporządzić protokół.

• Pobieranie próbek do badań laboratoryjnych:

  W celu pobrania próbek do okresowych badań laboratoryjnych należy z każdej dziennej partii wyrobów wywiezionych z pieców pobrać w sposób losowy na ślepo 3 sztuki. Wyroby nagromadzone w ten sposób w zakresie między badaniami uważa się za pełną partię.

• Sprawdzenie cech zewnętrznych:

Badanie wykonuje się poprzez oględziny i pomiar z dokładnością do 1 mm za pomocą szablonu suwakowego lub linijki z podziałką i porównanie z rysunkami i wymaganiami normy przedmiotowej. Badanie cech technicznych rozpoczynamy od badań makroskopowych. Mają one na celu określenie cech charakterystycznych oraz wad badanych materiałów. Opisujemy tu wygląd zewnętrzny próbki, spękania, wady strukturalne, równoległość płaszczyzn, barwę dźwięku i wymiary. Określenie tych wszystkich cech pozwala na przydzielenie badanego materiału do odpowiedniego gatunku w danej grupie.

Tabela z normy w załączniku

3

• Badanie nasiąkliwości metodą moczenia:

1. Celem badania jest ustalenie maksymalnej ilości wody, jaką wyroby ceramiczne mogą wchłonąć w różnych warunkach. Nasiąkliwość określa się na próbkach wysuszonych do stałej masy.

2. Próbki w ilości 6 sztuk należy zważyć i ustawić na podstawkach w naczyniu z materiału nie ulegającego korozji.

3. Wyroby ustawia się tak aby nie stykały się ze sobą . Cegły pełne ustawia się pionowo na dłuższym boku a wyroby drążone – otworami do góry.

4. Zalewamy próbki wodą  do 1/2 wysokości, po upływie 2 godzin – do 3/4 wysokości, a po upływie dalszych 2 godzin – aż do  całkowitego zanurzenia próbek. Pozostają one w wodzie do momentu uzyskania stałej masy.

5. Wyroby do ważenia wyjmować pojedynczo i zważyć po uprzednim wycieknięciu wody z otworów.

6. Nasiąkliwość każdej próbki obliczamy w % wg wzoru:

mn - masa próbki nasiąkniętej wodą, g

ms - masa próbki wysuszonej, g

Wynik uznajemy za pozytywny, jeżeli średnia arytmetyczna wyników odpowiada wymaganiom właściwej normy przedmiotowej.

Dopuszcza się dla dwóch badanych wyrobów przekroczenie normy nie więcej niż 20%.

Nasiąkliwość cegieł budowlanych wg PN-B-12050:1996

Klasa cegły	Nasiąkliwość, %
	Grupa Z	Grupa L
3,5; 5 7,5; 10; 15 20; 25	nie określa się 6 – 22 6 – 20	- 4 – 16 4 – 12

4

• Badanie wytrzymałości na ściskanie:

• Metodyka:

  -przecinamy badaną cegłę na pół

  -na szkło kładziemy 10-12mm zaprawy (32,5R) a następnie pierwszą połówkę cegły z zaprawą, druga przygotowana próbka (cegłę z zaprawą) i na górę kładziemy szkło

  -odkładamy próbki na 4 doby w temp. 12⁰-18⁰C pamiętając jednak, że przez pierwsze 24h próbka powinna być owinięta szmatką nasiąkniętą wodą

  -po 4 dobach poddajemy każdą próbkę ściskaniu, siłą wzrastającą co 5kN na sekundę (uprzednio wszystkie próbki mierzymy)

  1.Po przygotowaniu próbki umieszcza się centrycznie na płycie ściskającej maszyny wytrzymałościowej. Przykładem jest równomiernie rozłożone obciążenie i zwiększanie w sposób jednostajny, aż do zniszczenia próbki,

  2.Dla cegły dziurawki, kratówki i kanalizacyjnej próbkę do badania należy formować z dwóch całych wyrobów przez spojenie ich gęsto plastyczną zaprawą cementową, tak aby były do siebie równoległe. Grubość warstwy zaprawy 10-12mm. Łączna liczba badanych cegieł 16 sztuk.

  3.Dla cegły budowlanej pełnej próbkę należy formować przez spojenie dwóch połówek wyrobu.

  4.Liczba badanych cegieł powinna wynosić 8 sztuk, w tym celu wyroby przeznaczone do badania należy przepiłować w poprzek, w środku ich długości i uzyskane połówki spoić zaprawą cementową tak aby powierzchnie powstałe z przecięcia były do siebie przeciwległe.

  5.Należy stosować zaprawę 1:1 cementu portlandzkiego klasy 32,5

5

Wyniki badania wytrzymałości na ściskanie:

I PRÓBKA:

Obciążenie- 321 kN

Naprężenia- 21,05 MPa

Powierzchnia- 15252 mm²

Czas 23 sek

II PRÓBKA:

Obciążenie- 323.4 kN

Naprężenia- 21.21 MPa

Powierzchnia- 15252 mm²

Czas 22.7 sek

III PRÓBKA:

Obciążenie- 445.1 kN

Naprężenia- 29.18 MPa

Powierzchnia- 15252 mm²

Czas 37 sek

Próbka III różni się powyżej 10% od pozostałych dlatego liczymy średnią z dwóch pierwszych próbek. Średnia ta wynosi 21,13 MPa co kwalifikuje nasze cegły do klasy 15.

Przy określaniu klasy cegły musimy wziąć pod uwagę następujące warunki:

-średnia R_c musi być większa od minimum wartości wytrzymałości na ściskanie wg tablic

-poszczególne próbki również muszą być większe o minimum wytrzymałości, lecz nie mogą one przekraczać 80% podanej w tabeli mogą być tylko trzy takie próbki spośród nich.

Z sześciu wartości wytrzymałości należy obliczyć średnią arytmetyczna fcm a następnie obliczyc odchylenie od średniej poszczególnych wyników.

Dopuszcza się istnienie jednej próbki rózniącej się o 10%,którą należy odrzucić a z pozostałych obliczyć nową średnią f’cm.w przypadku gdy więcej wyników różni się o 10 % badanie należy powtórzyć.

Wyniki naszych pomiarów cech zewnętrznych:

Skrzywienia powierzchnii i krawędzi: 4
Odchylenie od kąta prostego między powierzchniami podstawy a bocznymi: 2
Odchylenie od kąta prostego między powierzchniami bocznymi:3
Szczerby i uszkodzenia naroży o długości większej niż 6mm ale nie większej niż 1/4 wymiaru krawędzi: Głębokość(14, 8, 7, 4,4,6,6mm) liczba 7
odpryski na powierzchniach bocznych o największym wymiarze większym niż 6mm, ale nie większym niż 20mm głębokość:6,6,7,8mm) ilość 4
Pęknięcia ścianek zewnętrznych o długości większej niż 12 mm ale nie większej niż 1/3 wymiaru:1

Cegła nasz kwalifikuje się do klas 7,5-25 a więc nie zmienia się jej klasa wyliczona z wytrzymałości na ściskanie (15).

Wykaz literatury:

1. Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. hab. inż. Bogusława Stefańczyka. Budownictwo ogólne. Tom I. // Ceramika Budowlana. Andrzej Małasiewicz. Str.158,164-169.ARKADY

6