Особенности структуры и гидрофизические свойства лицевого кирпича

Керамический кирпич — один из древнейших материалов, активно используемых в современном строительстве. Расширение ассортимента и повышение конкурентоспособности кирпича требуют обеспечения высокого уровня его физико-механических и эксплуатационных свойств. Лицевой кирпич, широко применяемый в архитектурном строительстве, отличается не только качественными характеристиками, но и эстетической ценностью. Качество кирпича зависит от технологических параметров его производства, сырьевой базы и структуры керамики. Данная работа посвящена изучению роли структуры и лиофильности поверхности керамического материала в процессе его взаимодействия с водой.

2. Характеристика объектов исследования

Производство лицевого кирпича в Украине основывается на использовании глинистого сырья различного химико-минералогического состава, в частности полиминеральных глин. Важно отметить, что сырье часто характеризуется высоким содержанием водорастворимых солей и узким температурным интервалом спекания. Для производства желтого кирпича в качестве объектов исследования были выбраны кирпичи, произведенные на предприятиях ТОВ «Білоцерківські будматеріали» и ПАТ «Слобожанська будівельна кераміка», с использованием шихты, состоящей из смесей суглинков, глин и каолинов, добываемых в различных регионах Украины.

3. Структура и физико-механические свойства кирпича

После обжига красный и желтый кирпичи характеризуются полным разрушением глинистых минералов, развитием стеклофазы и увеличением концентрации полевых шпатов. Красный кирпич содержит гематит, в то время как желтый кирпич имеет более выраженные признаки каолинита и кальцита.

Физико-механические свойства кирпича показывают, что желтый кирпич обладает большей степенью спекания, чем красный. Он также имеет большую условную плотность, меньшую пористость и более низкие значения водопоглощения. При этом прочностные характеристики у обоих типов кирпичей схожи.

4. Пористость и структура кирпича

Исследования пористости показали, что при схожих значениях коэффициента микропористости белоцерковский кирпич отличается более однородным размером пор и меньшим средним размером открытых капиллярных пор по сравнению с слобожанским кирпичом. Это влияет на гидрофизические свойства материала, такие как водопоглощение и капиллярное всасывание.

5. Свойства поверхности и капиллярное всасывание

Для оценки состава и структуры поверхности кирпича был использован метод инфракрасной спектроскопии. Исследования показали, что в структуре поверхности кирпича преобладают кремнеземсодержащие минералы, что связано с валентными колебаниями Si–O–Si и Si–O–Al. Наиболее интенсивные полосы поглощения были зафиксированы в диапазоне 1068-1087 см-1, что указывает на преобладание связей Si–O–Si в материале желтого кирпича.

Кроме того, были выявлены различия в свойствах поверхности кирпичей: белоцерковский кирпич имеет более высокий угол смачивания водой (80º против 74º у слобожанского) и более высокий коэффициент лиофильности, что подтверждает различие в их взаимодействии с водой.

6. Капиллярное всасывание

Исследование капиллярного всасывания показало, что белоцерковский кирпич обладает более высокой способностью к поглощению воды в первые 24 часа, чем слобожанский кирпич. Этот процесс протекает медленнее у белоцерковского кирпича, что связано с меньшими размерами капиллярных пор и характеристиками его поверхности. В то же время, слобожанский кирпич имеет более высокую кинетику капиллярного водопоглощения, что также обусловлено различием в структуре пор и свойствах поверхности.

7. Выводы

Анализ данных показывает, что гидрофизические свойства кирпича, такие как пористость, водопоглощение, степень смачивания и капиллярное всасывание, тесно связаны с его составом, структурой и свойствами поверхности. Эти параметры оказывают значительное влияние на долговечность кирпичной кладки и процессы диффузии водных растворов. Важно отметить, что взаимодействие воды с керамическим материалом может способствовать образованию высолов и миграции водных растворов в кладке, что необходимо учитывать при выборе кирпича для строительных целей.