Примеры. Пример 3.1.После механического рассева глины ее гранулометрический состав характеризуется следующим образом:

Пример 3.1. После механического рассева глины ее гранулометрический состав характеризуется следующим образом:

Фракция 5 - 0, 01 мм — 14%;

фракция 0, 01 - 0, 005 мм — 68 %;

Фракция < 0, 005 мм — 18 %.

Дать характеристику глины — сырья для производства кирпича керамического методом пластического формования.

Решение: Высокое содержание в глине пылевато-илистых частиц (0, 01-0, 005 мм) делает ее особо чувствительной к сушке, поэтому при производстве кирпича требуется введение отощающих добавок в виде песка или шлака, а также проведение «мягкого» режима сушки сырца.

Пример 3.2. Какое количество обыкновенного керамического кирпича можно изготовить из глины массой т_Г = 5 т влажностью w_г = 8 % и потерями при обжиге глиняной массы П_о = 10 %. Средняя плотность обыкновенного кирпича из этой глины р_с = 1750 кг/м³.

Решение: Из 5 т глины с влажностью 8 %, потерями при обжиге 10 % получится прокаленной спекшейся керамической массы

т_{п. г} = т _г - 0, 01 т _г (w_г + П_о) = 5000 - 0, 01 ∙ 5000(8 + 10) = 4100 кг.

Объем прокаленной спекшейся керамической массы

м³

Объем одного керамического кирпича

м³.

Тогда возможное количество керамических кирпичей из 5 т глины

шт.

Пример 3.3. Определить расход древесных опилок по массе для получения 1000 штук пористого кирпича со средней плотностью р_с.п.к = 1210 кг/м³, если средняя плотность обыкновенного керамического кирпича p_с.о.к = 1740 кг/м³. Средняя плотность опилок р_с.о = 290 кг/м³.

Решение: Масса 1000 шгук обыкновенного кирпича

m_о.к = 1000 ∙ l _о.к ∙ b _о.к ∙ h _о.к ∙ p _с.о.к = 1000 ∙ 0, 25 ∙ 0, 12 ∙ 0, 065 ∙ 1740 = 3393, 0 кг

Масса 1000 штук пористого кирпича

m_п.к = 1000 ∙ l _п.к ∙ b _п.к ∙ h _п.к ∙ p _с.п.к = 1000 ∙ 0, 25 ∙ 0, 12 ∙ 0, 065 ∙ 1210 = 2359, 5 кг

Объем пустот, создаваемый опилками в керамической массе:
м³.

Необходимый расход опилок по массе

m_о.п = V_п ∙ p _с.о. = 0, 59 ∙ 290 = 171, 1 кг

Пример 3.4. Определить по массе и объему расход глины, необ­ходимый для изготовления 10 000 штук утолщенного кирпича сред­ней плотностью 1400 кг/м³, объемом пустот V_n = 30 %, если сред­няя плотность сырой глины p_с.г = 1600 кг/м³, влажность w_г = 15 %. При обжиге сырца в печи потери при обжиге составляют П_о = 10 % от массы сухой глины.

Решение: Объем одного кирпича:

без вычета пустот (брутто

V_у.к = °0, 25 • 0, 12 • 0, 088 = 0, 00264 м³;

с вычетом пустот (нетто)

V ^∕ _у.к = V_у.к = м³.

Объем 10 000 штук утолщенного кирпича

V^п_у.к=V ^∕ _у.к ∙ n = 0, 0018 ∙ 10 000 = 18 м³.

Пример 3.5. Сколько требуется глины на изготовление 1000 штук керамических плиток для пола размерами l _п х b_п x h_п = 150х 150 х 13 мм, если пористость плиток П_п = 4, 0 %, истинная плотность спекшейся массы — р_и.п = 2, 52 г/см³, а потери при сушке и обжиге составляют П_о = 15 % от массы глины?

Решение: Объем 1000 штук керамических плиток

V = 1000 ∙ l_п ∙ b_п ∙ h_п = 1000 • 0, 15 ∙ 0, 15 ∙ 0, 013 = 0, 2925 м³.

Масса 1000 штук плиток

кг

Тогда масса глины

т_Г = т_П ∙ 1, 15 = 708, 75 ∙ 1, 15 = 815, 1 кг.

Пример 3.6. В туннельной сушилке N_к = 15 туннелей, в каждый туннель входит L_b = 20 вагонеток, на вагонетке п_с = 7 полок, а на полку вагонетки устанавливается по S_n = 12 штук сырца. Срок сушки сырца в туннельной камере t_c - 24 ч.

Принимается, что один туннель всегда на ремонте.

Рассчитать производительность туннельных сушилок.

Решение: Для туннельной сушилки вместимость (количество штук кирпича-сырца) всех туннелей

Q_п = S_п ∙ n_с ∙ L_в∙ (N_к – 1)= 12 ∙ 7 ∙ 20 ∙ (15 – 1) = 23 520 штук.

Производительность сушилки за сутки (24 часа)

шт./сут

Годовая производительность

П _г = П _сут ∙ 365 = 8, 58 млн шт./год

Пример 3.7. Установить предел прочности кирпича при изгибе, если разрушающее усилие составило Р_р = 4, 0 кН, ширина кир­пича 125 мм, толщина 65 мм, расстояние между опорами 20 см.

Решение: Предел прочности при изгибе

МПа

Пример 3.8. Определить марку кирпича согласно СТБ 1160-99,

если при испытании были получены следующие результаты: предел прочности при сжатии R_сж = 18, 0 МПа; минимальный предел прочности при сжатии отдельных образцов R_сж^min = 13, 0 МПа; предел прочности при изгибе R _изг = 3, 0 МПа; минимальный предел прочности при изгибе отдельных образцов R_изг^min = 2, 3 МПа. Кирпича с отклонениями по внешнему виду, превышающими допускаемые требования по СТБ, имеется 8 %.

Решение: Согласно СТБ 1160-99 кирпич по пределу прочности при сжатии можно отнести к Ml50, по пределу прочности при изгибе также к Ml50, но по внешнему виду кирпич не удовлетворяет требованиям СТБ 1160-99, так как по СТБ общее количество кирпича с отклонениями, превышающими установленные нормы, допускается не более 5 %. Согласно СТБ 1160-99 партия кирпича приемке не подлежит.

Пример 3.9. Определить максимально возможное гидравлическое давление при испытании керамических канализационных труб с внутренними диаметрами:

D_вн = 300 мм с толщиной стенки 25 мм;

D_вн = 400 мм с толщиной стенки 30 мм;

D_вн = 600 мм с толщиной стенки 41 мм.

Решение: Максимальное давление определяется по формуле

, МПа

где b - минимально допускаемая толщина стенки трубы, мм; — допустимое напряжение при испытании, равное 0, 2 МПа.

Для трубы с D_вн = 30, 0 см и толщиной стенки b = 2, 5 см максимальное-

давление

МПа.

Для трубы с D_вн = 40, 0 см и b = 3, 0см

МПа

Для трубы с D_вн = 60, 0 см и b = 4, 1 см

МПа

Пример 3.10. Обыкновенный керамический кирпич стандартных размеров М 125 имеет массу m_к = 3, 3 кг при истинной плотности р _и.к =2500кг/м³.

Определить пористость кирпича и решить вопрос о пригодности его для кладки стен жилых и гражданских зданий.

Решение: Определяем объем обыкновенного керамического кирпича

V_к = l_к• b_к • h_к = 25, 0 • 12, 0 • 0, 65 = 1950 см³.

Средняя плотность кирпича

г/см³

Тогда пористость кирпича

%.

Кирпич по прочности (М 125) и по теплотехническим данным (пористость 32%) пригоден для кладки стен жилых и гражданских зданий.

Пример 3.11. Высушенная до постоянной массы керамическая черепица имеет объем V_ч = 1, 4 дм³ и массу т_с - 2, 4 кг. В насыщен­ном водой состоянии ее масса т_в - 2, 67 кг. Истинная плотность черепицы р_ич = 2, 65 г/см³. Рассчитать влажность черепицы, ее открытую (кажущуюся) и закрытую пористости.

Решение: Абсолютная влажность

W_абс = % = % = 11, 3 %

Средняя плотность

%.

Общая пористость

П = % = 35, 8 %.

Открытая пористость соответствует объему поглощенной воды

П_о = .

а закрытая пористость составляет

П_з = П – П_о = 35, 8 – 19, 3 = 16, 5 %

Пример 3.12. Керамический обыкновенный кирпич в сухом со­стоянии имеет массу m_к = 3810 г и размеры в соответствии с нормами СТБ 1160-99. Кирпич поглощает воды в количестве w_о = 12, 8 % своего объема.

Удовлетворяет ли этот кирпич вышеуказанному СТБ по величи­не водопоглощения?

Решение: Определяем среднюю плотность кирпича:

г/см³.

Из соотношения находим :

= %,

где , - соответственно водопоглощение по объему и массе, %.

Так как керамического кирпича меньше допустимого СТБ минимума (8%), кирпич требованию стандарта по величине водопоглощения не удовлетворяет.

Пример 3.13. Зерно керамзитового гравия объемом V_к = 28 см³ плавает в воде, погружаясь на ¾ своего объема.

Определить пористость керамзита, принимая истинную плотность его равной p_и.к = 2, 66 г/см³.

Водопоглощение керамзитового гравия при этом можно не учитывать.

Решение: Масса плавающего зерна керамзита равна массе (объему) вытесненной им воды, т. е.

m_к = V_к ∙ ¾ = 28 ∙ ¾ = 21 г.

Средняя плотность керамзита в куске

г/см³.

отсюда пористость керамзита

%.

Пример 3.14. Для покрытия кровли применяется плоская лен­точная черепица, кроющие размеры которой составляют: по длине l _к.р = 160 мм, по ширине b_к.р = 155 мм. Масса 1 м² покрытия в насы­щенном водой состоянии т_п - 65 кг. Габаритные размеры черепи­цы: длина l _ч = 365 мм и ширина b _ч= 155 мм. Полное водонасыщение черепицы W _ч - 8 %.

Определить количество керамической черепицы, необходимое для покрытия 10 м² кровли, и массу кровли.

Решение: Количество черепицы, необходимое для покрытия 1 м²

шт

где F_к.р - кроющая полезная площадь одной черепицей, м².

Тогда на 10 м² кровли потребуется

шт.

Масса кровли из черепицы в насыщенном водой состоянии на 10 м² кровли

М_кр = m_п ∙ 10 = 65 ∙ 10 = 650 кг.

Минимальная масса кровли из черепицы в сухое время шода

М_сух = М_кр - кг.

Задачи

3.1. Сколько глины по массе и объему потребуется для приготовле­ния 10 тыс. штук керамических камней размерами 250 х 250 х 120 мм с пустотностью 50 %. Средняя плотность керамических камней состав­ляет 1460 кг/м³, средняя плотность глины — 1700 кг/м³, влажность гли­ны — 22 %. Потери при прокаливании составляют 8 % от массы сухой глины, брак камней — 2 %.

3.2. Влажность глины 12 %, потери при прокаливании (п.п.п.) 10 % от массы сухой глины. Средняя плотность керамического кирпича, изготов­ленного из нее, 1700 кг/м³.

Какое количество кирпича можно получить из 10 т глины?

3.3. Требуется получить 1000 штук пористого кирпича средней плот­
ностью 1000 кг/м³. Средняя плотность обыкновенного кирпича из этой
глины 1 800 кг/м³.

Рассчитать количество древесных опилок (по массе), необходимых для получения 1000 штук пористого кирпича, если средняя плотность опилок 300 кг/м³.

3.4. Сколько штук обыкновенного керамического кирпича стандартных размеров можно получить из 40 т глиняной массы влажностью 12 %, если потери при обжиге сырца составляют 6, 7 % от массы сухой глины, а средняя плотность кирпича равна 1700 м³?

3.5. Рассчитать, какое количество пустотелых утолщенных кирпичей можно изготовить из 70 м³ глины при следующих исходных данных: средняя плотность кирпича 1400 кг/м³, средняя плотность влажной глины в карьере 1600 кг/м³, ее влажность 11 %, при обжиге сырца в печи потеря составляет 6 % от массы сухой глины, объем пустот 30 %.

3.6. Сколько штук керамических камней размерами 250 х 120 х 138 мм с пустотностью 33 % можно изготовить из 15 т глины с влажностью 12 %, потерями при прокаливании 8, 5%? Средняя плотность обыкновенного кирпича из этой глины 1750 кг/м³.

3.7 Необходимо изготовить 1000 штук кирпича со средней плотностью 1800 кг/м³ и 1000 штук пустотелых керамических камней со средней плотило 1460 кг/м³. Средняя плотность глины 1700 кг/м³, ее влажность 18 %, а потери при прокаливании составляют 10% от массы сухой глины. Во время изготовления, выгрузки и погрузки кирпича и камней допускается 1, 5 % брака.

Сколько потребуется глины по массе и объему?

3.8. Определить расход топлива для сушки 1000 штук керамического кирпича-сырца. Температура сушки 75 °С. Начальная влажность сырца 20 %, влажность после сушки 10 %. Сырец поступает в камеру с температурой 10 °С. Масса одного кирпича после сушки 3, 35 кг. Коэффициент теплоемкости сухого кирпича 837, 4 Дж/(кг ∙ °С). Потери тепла с отходящими газами и другие потери составляют 25 % от общих затрат тепла.

Расчет топлива вести на условное топливо с теплотой сгорания 29 300 кДж/кг.

3.9. Определить предел прочности при изгибе керамической плоской ленточной черепицы, размер которой 365 х 155 мм и толщина 12 мм. Разрушающий груз при испытании на изгиб равен 70 кг, а расстояние между опорами — 30 см.

3.10. При испытании кирпича полусухого формования получены следующие результаты: средний предел прочности при сжатии 8, 5 МПа, минимальный предел прочности при сжатии отдельных образцов 6, 2 МПа, предел прочности при изгибе 1, 5 МПа, минимальный предел прочности для отдельных образцов 0, 75 МПа. Указать марку кирпича согласно с требованиями СТБ 1160-99.

3.11. При испытании керамического кирпича пластического формования получены следующие результаты: среднее значение предела прочности при сжатии отдельных образцов 12, 5 МПа; предел прочности при изгибе 2, 9 МПа; минимальный предел прочности при изгибе отдельных образцов 1, 6 МПа; процент кирпича с отклонениями по внешнему виду, превышающими допустимые, равен 4.

Установить марку кирпича и оценить его качество в соответствии с требованиями СТБ 1160-99.

3.12. Какой марке по нормам СТБ 1160-99 удовлетворяет керамический кирпич пластического прессования, при испытании которого получены следующие данные:

3.13. Кирпич керамический обыкновенный стандартных размеров (марка 150) имеет массу в сухом состоянии 3, 3 кг. Определить пористость кирпича и решить вопрос о пригодности его для кладки стен гражданских зданий, если истинная плотность кирпича равна 2450 кг/м³.

3.14. Массы двух образцов керамического кирпича до испытания на водопоглощение составляли по 3000 г, а после испытания — 3150 и 3270 г. Определить показатель водопоглощения. Соответствует ли кирпич требованиям СТБ 1160-99?

3.15. При производстве керамзита используется плотная глина, имеющая среднюю плотность 2540 кг/м³ при влажности 14, 5 % (по массе). Готовый керамзитовый гравий имеет насыпную плотность 410 кг/м³ и межзерновую пустотность 48 %.

Рассчитать, во сколько раз увеличивается объем глины при вспучивании, принимая массы глины и керамзита одинаковыми.

3.16. Рассчитать количество железнодорожных вагонов вместимостью 100 м³ для перевозки 144 т керамзитового гравия. Средняя плотность зерен гравия 650 кг/м³, а его пустотность 45 %.

3.17. Определить воздушную и огневую усадку глины, применяемой для производства грубой керамики. На лабораторном образце – сырце специально нанесенная линия длиной 200 мм после сушки при температуре 160 ⁰С стала длиной 186 мм, а после обжига - 180 мм (среднее из пяти образцов).

3. 18. Перечислить свойства следующего материала в соответствии с СТБ 1160-99: кирпич КРП 150/1480/25.