Что такое линейное расширение кирпича

Линейное расширение материалов

Линейное расширение — физическое свойство горных пород, не оказывающее решающего влияния на их выбор для производства облицовочных материалов (действующими отечественными стандартами не регламентируется). Тем не менее знание этого свойства позволяет более точно и обоснованно определять область применения того или иного вида камня, принимать меры по предупреждению повреждений облицовки.

Рассматриваемое свойство характеризуется температурным коэффициентом линейного расширения К_т, определяемым по формуле

где l – первоначальная длина образца (при температуре to), мм; ДI – удлинение образца при его нагревании до температуры t, мм.

Для определения параметра / С_т используют образцы горных пород круглого или призматического сечения площадью 80 мм 2 , длиной 50 мм. Образцы нагревают в интервале температур 15—100°С, измеряя их длину специальным прибором, например оптическим компаратором (от латинского компаратор – сравнивающий). По результатам измерений, используя вышеприведенную формулу, вычисляют значение Kr. Величины коэффициента линейного расширения для некоторых видов облицовочного камня следующие:

граниты актюбинский, уллу-камский . . 0,0000068

гранит «Возрождение» (вуоксинский) . 0,0000089

кварцит шокшинский 0,0000122 .

Как видно из приведенного перечня, значения коэффициентов линейного расширения для различных пород могут отличаться в 2—3 раза.

Пользуясь формулой для вычисления Kr, нетрудно подсчитать что для некоторых видов камня при службе его в наружной облицовке относительное удлинение может составить 0,3 0,5 мм и более на I м облицовки, т. е. в зависимости от размера стены достичь значений 3—6 мм. В том случае, если в облицовке не предусмотрены температурные (компенсационные) швы между отдельными рядами плит, такие значительные линейные деформации плит неизбежно приведут к появлению трещин и последующему выпадению отдельных участков облицовки. Подобные явления имеют место в некоторых южных городах страны, где облицовка эксплуатируется в условиях значительных перепадов температур, сильно разогреваясь от прямого попадания солнечных лучей (для зданий Ташкента, например, характерны случаи растрескивания и выпадения облицовочных плит из газганского мрамора, имеющего повышенный коэффициент линейного расширения).

Анизотропия

Анизотропия (от греческого анизос – неравный и тропос – направление) – физическое свойство материалов, в данном случае горных пород, характеризующее различие их физических, механических и прочих характеристик (свойств) в зависимости от направления. Наиболее ярко это свойство проявляется у изверженных (гранитов) и метаморфических (гнейсов, сланцев) пород. Анизотропия обычно предопределяется либо ориентацией породообразующих минералов или дефектов в породе, либо ее текстурой. Это свойство оказывает большое влияние на обрабатываемость камня.

Так, анизотропия гранитов обусловливает их способность раскалываться в одних направлениях легче, чем в других. Обычно это связано с ориентацией расположения в породе кристаллов кварца или слюды. У большинства гранитов Украинского кристаллического щита анизотропность обусловлена ориентацией пузырьковых пустот в кристаллах кварца (например, у янцев- ского гранита). У некоторых разновидностей гранита из-за ярко выраженной анизотропности разница в величине усилий разрыва, прикладываемых к породе при ее раскалывании, в разных направлениях составляет 50 % и более.

Основные свойства огнеупорных материалов

Пригодность тех или иных огнеупоров в каждом отдельном случае оценивается в зависимости от их основных физических и рабочих свойств.

Изделия, изготовленные полусухим прессованием, более термостойки, чем изделия пластической формовки.

От значения термостойкости зависит величина напряжений, возникающих в кладке при ее нагревании и особенно при резком изменении температуры в печи; в связи с этим температурные швы кладки делают с учетом линейного расширения огнеупорных изделий. Например, линейное расширение шамота при 800 °С равно 4,5·10-6°C-1X800°С·100% = 0,36%, т. е. 1 м шамотной кладки дает при этой температуре удлинение 3,6 мм.

Коэффициенты теплопроводности огнеупоров

Теплоемкость огнеупоров при различных температурах

Размер шамотного кирпича

Шамотный кирпич — популярный стройматериал, обладатель характерного желтого цвета, имеет несколько десятков типоразмеров. За стандарт приняты марки ШБ-8 и ШБ-5. Кирпич ША-6 (тонкий) тоже относится к этой группе. Изготовляют блоки из огнеупорной глины, жаропрочного шамотного порошка с добавлением оксида алюминия, от процентного содержания которого, зависят специфические свойства изделия.

Технические характеристики

Образующаяся при нагреве огнеупорного кирпича оболочка, защищает кладку печи от прямого огня или раскаленных углей.

Для удобства выбора материала введена классификация в виде маркировки. Марки огнеупорного кирпича представлены аббревиатурой, состоящей из 2 букв и цифр. Первая обозначает принадлежность к виду. Ш — шамотный. Вторая — огнеупорность: А — соответствует 1350 °C, Б — 1390 °C. За цифрой закреплен размер изделия. Стандарты и ТУ регламентируют их.

Свойства и применение

Основные положительные черты стройматериала — механическая прочность, способность противостоять химическим агрессивным средам, высокая теплоемкость. А также в перечень достоинств изделия входит: малый коэффициент линейного расширения шамотного кирпича, способность сохранять свои свойства при значительных перепадах температур, эстетический внешний вид. В таблице указаны технические характеристики.

При производстве легковесного типа материала используются древесные опилки.

Легковесный печной кирпич — разновидность шамотного. При одинаковых — размерах, масса его наполовину меньше. На этапе производства в состав раствора, кроме шамота, добавляют торф или древесные опилки. Выгорая, они образуют поры. Благодаря этому получают легковес. Высокая теплоотдача, незначительный коэффициент расширения делает его незаменимым материалом, для изготовления топочного отделения печей, обогреваемых стен где проходит раскаленный воздух из топки. Красный блок для этих целей не подходит: под воздействием высоких температур он крошится. Но в отличие от керамического, чувствителен к воздействию влаги.

Размеры и виды

Оптимальными параметрами и формой обладает печной глинозем ША-8. Это прямоугольник с соотношением сторон длины, ширины и высоты соответственно: 250×124×65 мм. Цифры размера почти кратны между собой, что облегчает подсчет при разработке чертежей и позволяет при строительстве укладывать его в любом направлении. Кирпич ША-5 наиболее популярен. Размер кирпича — 230×114×65. Разница со стандартным — в ширине. Но он идеально сочетается с ШБ-6 (230×114×40) и маркой ША-1, выпускаемым в виде бруса длиной 230, а шириной и высотой по 65 мм. В таблице указаны размеры основных марок печного огнеупора ША/ШБ.

Значительное количество форм позволяет разнообразить конфигурации отопительных устройств. Прямой используют для кладки печи и дымохода. Клиновой (ребровой и торцевой), трапецеидальный, подвесной — подходят для создания сводов и арок. В зависимости от формы отличается и типоразмер. Он увеличивается по возрастающей внутри формата. Размер огнеупорного кирпича — важный критерий выбора материала. От точности подгонки зависит качество и долговечность конструкции.

Свойства древесины

Физические свойства

Плотность. Древесина относится к классу легких конструкционных материалов. Ее плотность зависит от относительного объема пор и содержания в них влаги. Стандартная плотность древесины должна определяться при влажности 12%. Свежерубленая древесина имеет плотность 850 кг/м 3 . Расчетная плотность древесины хвойных пород в составе конструкций в помещениях со стандартной влажностью воздуха 12% принимают равной 500 кг/м 3 ., в помещении с влажностью воздуха более 75% и на открытом воздухе – 600 кг/м 3 .

Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль и под углами к волокнам. Коэффициент линейного расширения α вдоль волокон составляет (3 ÷ 5) ∙ 10 -6 , что позволяет строить деревянные здания без температурных швов. Поперек волокон древесины этот коэффициент меньше в 7 – 10 раз.

Теплопроводность древесины благодаря ее трубчатому строению очень мала, особенно поперек волокон. Коэффициент теплопроводности сухой древесины поперек волокон λ ≈ 0,14Вт/м∙ºС. Брус толщиной 15 см эквивалентен по теплопроводности кирпичной стене толщиной в 2,5 кирпича (51 см)воле, а также при распиловке бревен в результате их сбега.

ластями, опильных станках. .- торцами.ниванию, чем хвой.

Теплоемкость древесины значительна, коэффициент теплоемкости сухой древесины составляет С = 1,6КДЖ/кг∙ºС.

Еще одним ценным свойством древесины является ее стойкость ко многим химическим и биологическим агрессивным среда. Она является химически более стойким материалом, чем металл и железобетон. При обычной температуре плавиковая, фосфорная и соляная (низкой концентрации) кислоты не разрушают древесину. Большинство органических кислот при обычной температуре не ослабляют древесину, поэтому она часто используется для конструкций в условиях химически агрессивных сред.

Механические свойства древесины

Прочность. Древесина относится к материалам средней прочности, однако, ее относительная прочность с учетом малой плотности позволяет сравнивать ее со сталью.

Древесина является анизотропным материалом, поэтому ее прочность зависит от направления действия усилий по отношению к волокнам. При действии усилий вдоль волокон, оболочки клеток работают в самых благоприятных условиях и древесина показывает наибольшую прочность.

Средний предел прочности древесины сосны без пороков вдоль волокон составляет:

При растяжении – 100 МПа.

При изгибе – 80 МПа.

При сжатии – 44 МПа.

При растяжении, сжатии и скалывании поперек волокон эта величина не превосходит 6,5 МПа. Наличие пороков значительно (

на30%) снижает прочность древесины при сжатии и изгибе, а особенно (

на 70%) при растяжении. Длительность действия нагрузки существенно влияет на прочность древесины. При неограниченно длительном нагружении ее прочность характеризуется пределом длительного сопротивления, который составляет только 0,5 предела прочности при стандартном нагружении. Наибольшую прочность, в 1,5 раза превышающую кратковременную, древесина показывает при кратчайших ударных и взрывных нагрузках. Вибрационные нагрузки, вызывающие переменные по знаку напряжения, снижают ее прочность.

Жесткость древесины (ее степень деформативности под действием нагрузки) существенно зависит от направления действия нагрузок по отношению к волокнам, их длительности и влажности древесины. Жесткость определяется модулем упругости Е.

Для хвойных пород вдоль волокон Е = 15000 МПа.

В СНиП II-25-80 модуль упругости для любой породы древесины Е_о = 10000 МПа. Е₉₀ = 400 МПа.

При повышенной влажности, температура, а также при совместном действии постоянных и временных нагрузок значение Е снижается коэффициентами условия работы m_в, m_т, m_д о С можно определять исходя из ее начальной прочности — G₂₀ при температуре 20 о С с учетом поправочного коэффициента β = 3,5 МПа.