Ceramika-w-Budownictwie

Welcome to interactive presentation, created with Publuu. Enjoy the reading!

Ceramika

w budownictwie

dr inż. Jarosław Szulc • mgr inż. Jan Sieczkowski

Związek Pracodawców

Ceramiki Budowlanej

ZWIĄZEK PRACODAWCÓW CERAMIKI BUDOWLANEJ

00-508 Warszawa, Al. Jerozolimskie 29 lok. 3

autorzy:

dr inż. Jarosław Szulc

mgr inż. Jan Sieczkowski

Warszawa, styczeń 2021 r.

Ceramika

w budownictwie

Fotografie

Lode Group,

Zakład Ceramiki Budowlanej „OWCZARY”, R.E.R. Stępień Sp. j.,

KLINKIER PRZYSUCHA S.A.,

Wienerberger Ceramika Budowlana Sp. z o.o.

Wydawca

Związek Pracodawców Ceramiki Budowlanej

Al. Jerozolimskie 29 lok. 3, 00-508 Warszawa

e-mail: związek@zwiazek.org.pl

Tel. 22 826 31 01

Skład DTP

Kamil pavlick Pawliczuk

kamil.pawlicz.uk

ISBN 978-83-955539-6-7

Wszelkie prawa zastrzeżone.

Kopiowanie całości lub części bez zgody wydawcy zabronione.

Warszawa 2021 r.

| 5 |

SPIS TREŚCI

SPIS TREŚCI��������������������������������������������������������������������������������������������3

Drodzy Czytelnicy���������������������������������������������������������������������������������������������������������5

ROZWÓJ CERAMIKI W POLSCE ��������������������������������������������������������������7

PROCESY TECHNOLOGICZNE I PRODUKCYJNE ����������������������������������10

Surowce do produkcji wyrobów ceramicznych �����������������������������������������������������������13

Etapy wytwarzania wyrobów ceramicznych����������������������������������������������������������������15

ASORTYMENT WYROBÓW ������������������������������������������������������������������17

Rodzaje wyrobów �������������������������������������������������������������������������������������������������������17

Elementy murowe�������������������������������������������������������������������������������������������������������17

Cegły ceramiczne��������������������������������������������������������������������������������������������������������18

Pustaki ceramiczne�����������������������������������������������������������������������������������������������������20

Dachówki��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������25

Elementy wykończeniowe (okładziny elewacyjne)������������������������������������������������������27

Elementy stropowe �����������������������������������������������������������������������������������������������������30

Prefabrykaty nadprożowe �������������������������������������������������������������������������������������������31

Pustaki wentylacyjne��������������������������������������������������������������������������������������������������33

Elementy małej architektury���������������������������������������������������������������������������������������34

WŁAŚCIWOŚCI WYROBÓW������������������������������������������������������������������35

Informacje ogólne�������������������������������������������������������������������������������������������������������35

Elementy murowe�������������������������������������������������������������������������������������������������������35

Okładziny elewacyjne�������������������������������������������������������������������������������������������������48

PODSTAWOWE ELEMENTY KONSTRUKCYJNE BUDYNKU�������������������49

Wyroby ceramiczne w elementach ustrojów nośnych�������������������������������������������������49

Wymagania podstawowe ��������������������������������������������������������������������������������������������50

Odkształcalność murów pod wpływem obciążeń, wilgoci i temperatury��������������������56

Zależność wytrzymałości na ściskanie elementów murowych od ich zawilgocenia����62

Odporność ogniowa ścian murowanych����������������������������������������������������������������������63

Wpływ promieniotwórczości na użytkowników budynków�����������������������������������������65

Wrażliwość murów na rozwój grzybów pleśniowych ��������������������������������������������������69

Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe murów����������������������������������������������73

Odkształcalność ceramicznych ścian działowych na uginającym się stropie��������������76

| 6 |

PERSPEKTYWY I KIERUNKI ROZWOJU CERAMIKI�������������������������������83

BIBLOGRAFIA����������������������������������������������������������������������������������������93

Literatura��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������93

Przepisy krajowe ��������������������������������������������������������������������������������������������������������95

Polskie Normy�������������������������������������������������������������������������������������������������������������96

Prace badawcze, raporty z badań���������������������������������������������������������������������������������99

| 7 |

Drodzy Czytelnicy

Mamy przyjemność przekazać Państwu nowe opracowanie pt.:

„Ceramika w budownictwie”. To swoiste kompendium wiedzy na temat

nowoczesnych wyrobów ceramicznych i ich różnorodnego zastosowania

we współczesnym budownictwie.

W ostatnich dwóch dekadach obserwujemy w Polsce i w całej Eu-

ropie niezwykle dynamiczny rozwój ceramicznych wyrobów budowla-

nych i jest to z całą pewnością jeden z tych okresów w wielowiekowej

historii tego naturalnego produktu, w którym ten rozwój jest najbar-

dziej intensywny. To właśnie na przestrzeni ostatnich dwudziestu lat

powstały ceramiczne poryzowane pustaki ścienne o  dużych rozmia-

rach (nawet do 50 cm), pustaki o specjalnie zaprojektowanym ukła-

dzie drążeń, znacznie podnoszącym ich właściwości termoizolacyjne,

pustaki wypełniane materiałami termoizolacyjnymi, specjalistyczne

pustaki akustyczne oraz wiele innych nowoczesnych rozwiązań opisa-

nych w tym opracowaniu.

Na szczególną uwagę zasługuje też zmiana w obrębie technologii

wznoszenia murów z ceramiki. Dzięki dziś już powszechnemu stoso-

waniu pustaków szlifowanych o dużej dokładności wymiarowej, możli-

we jest murowanie ceramicznych ścian na tzw. „cienką spoinę”, zarów-

no cementową, jak i suchą, poliuretanową. Coraz częściej tradycyjną

kielnię murarską na budowie zastępują wałki do nanoszenia zaprawy

czy pistolety do aplikowania tzw. suchej zaprawy w postaci piany po-

liuretanowej.

Konstrukcyjne wyroby z ceramiki to nie tylko pustaki ścienne, ale rów-

nież nadproża, stropy oraz wiele elementów uzupełniających – ułatwia-

jących i przyśpieszających prace budowlane oraz wpływające na poprawę

energooszczędności budynków.

Dynamiczny rozwój dotyczy również ceramicznych wyrobów elewacyj-

nych i dachowych. Cegły elewacyjne produkowane są w wielu kolorach,

od cegieł białych, poprzez różne odcienie czerwieni, brązu, kończąc na

antracytowych i czarnych. Różnią się fakturą lica, formatem, sposobem

murowania. Dachówki ceramiczne oferowane są również w  bogatej

| 8 |

kolorystyce oraz w  wielu interesujących modelach – od dachówek

historycznych, jak mnich-mniszka czy karpiówka, do najnowocześniej-

szych modeli dachówek zakładkowych.

Dzięki ścisłej współpracy producentów z instytutami naukowo-badaw-

czymi oraz stałemu rozwojowi produktów i technologii ceramika budow-

lana zachowując swój niepowtarzalny urok i szlachetność, oferuje szereg

nowoczesnych rozwiązań spełniających oczekiwania inwestorów, projek-

tantów i wykonawców.

Życzymy miłej lektury

Zarząd Związku Pracodawców

Ceramiki Budowlanej

| 9 |

ROZWÓJ CERAMIKI W POLSCE

Budynki i budowle z wyrobów wytwarzanych z gliny wznoszone

były już w starożytności, w krajach dalekiego wschodu, około 5000

lat p.n.e. Początkowo były to elementy suszone na słońcu, a  jako

wypalane (ceramiczne), pojawiły się w  IV w. p.n.e. Od tego czasu

popularność ceramiki i terytorialny zasięg jej stosowania stale się

powiększa.

W  Polsce od przełomu XI i  XII wieku wykorzystywano glinę do

wzmacniania i zabezpieczania grodów i podgrodzi. W tamtych czasach

budowano głównie z kamieni i drewna, a gliną wylepiano jedynie lico

zewnętrzne ścian domów i budowli obronnych. Niestety glina w swej

czystej postaci – mimo niewątpliwej zalety, jaką była możliwość jej

plastycznej obróbki – w czasie wysychania kruszyła się i pękała. Za-

częto więc formować z niej kształtki, tzw. surówki, będące prototypem

współczesnych cegieł, z  których możliwe było już wznoszenie ścian

o  dużych powierzchniach. Cegły palone zaczęto stosować w  Polsce

około połowy XII wieku. Pierwszymi budowlami na ziemiach Pol-

skich, do których użyto, obok tradycyjnego w tamtych czasach budul-

ca, tj. ciosów kamiennych, również cegłę była kolegiata znajdująca się

w podłęczyckiej miejscowości Tum oraz kościół opacki w Czerwińsku.

W kościele tym cegły w połączeniu z kamieniem posłużyły do wykona-

nia części arkad [7].

Cegła wypalana weszła do szerokiego stosowania w wieku XIII, kie-

dy to obserwowano widoczny trend w przejściu od kamienia do cegły

jako tworzywa budowlanego. Dobrym przykładem takiego podejścia

jest katedra w Kamieniu Pomorskim, której budowa rozpoczęła się po

roku 1175, gdzie dolną część ścian wykonano z kostek granitowych,

zaś górną, wzniesioną w pierwszej połowie XIII wieku, już wyłącznie

z cegły. Pierwszą, najstarszą w Polsce, budowlą monumentalną wyko-

naną wyłącznie z cegieł jest znajdujący się w Kołbaczu koło Szczeci-

na kościół Opactwa Cystersów (fot. 1), którego budowa rozpoczęła się

w roku 1210.

| 10 |

Budownictwo z cegły zyskiwało coraz większą popularność na co istot-

ny wpływ miała duża dostępność surowców do wytworzenia cegły oraz

stosunkowo nieskomplikowany sposób produkcji. Wyroby ceramiczne

jako materiały trwałe i  niepalne prawie jak wyroby z  kamienia, ale od

nich tańsze i łatwiejsze w obróbce mają walory estetyczne, takie jak trwa-

ły i naturalny kolor, możliwość uzyskania ciekawej faktury powierzchni.

Budowle z cegły również wpłynęły znacząco na zmiany w architekturze

zarówno przez poszerzenie palety kolorystycznej powstających obiektów,

jak i też na zmiany wyglądu budowli monumentalnych. Kolejne, wspania-

łe i w większej części ceglane, budowle sakralne powstały m.in. w Trzeb-

nicy, Nysie, Złotoryi, Środzie Śląskiej i we Wrocławiu [7].

Równocześnie z rozpowszechnianiem się budownictwa z cegieł zaczę-

to również wytwarzać dachówki ceramiczne.

Wraz z rozwojem przemysłu rosło zapotrzebowanie na nowe obiekty,

a więc także na wyroby ceramiczne. Wprowadzenie w wieku XIX techno-

logii wznoszenia budynków szkieletowych zaowocowało zapotrzebowa-

Kościół Opactwa Cystersów w Kołbaczu

Fot. 1.

| 11 |

niem na cegły lekkie, do wypełnienia ścian tylko jednej kondygnacji, co

dało początek produkcji cegieł z drążeniami. Dalszy postęp technologicz-

ny doprowadził do tego, że w wieku XX cegły drążone przeistoczyły się

w pustaki, czyli wyroby o udziale drążeń większym od 25% oraz o wymia-

rach kilkakrotnie większych od cegieł tradycyjnych.

Dzięki rozwojowi technologii produkcji wyrobów ceramicznych możli-

we jest obecnie wytwarzanie takich elementów, które zachowując trady-

cyjne właściwości (wytrzymałość, trwałość, odporność ogniową, estetykę,

itp.) mogą spełniać wymagania izolacyjności cieplnej i akustyki [6].

Malbork – Zamek Krzyżacki

Fot. 2.

| 12 |

PROCESY TECHNOLOGICZNE I PRODUKCYJNE

Tradycyjne wytwarzanie ceramiki opierało się na naturalnym przero-

bie surowców ilastych, całkowicie ręcznym formowaniu, suszeniu przez

okres 15÷30 dni na placu wysypanym ostro krawędziowym piaskiem i wy-

palaniu w kręgowym, węglowym piecu Hoffmana (fot. 3). Obecnie tech-

nologia ta stosowana jest sporadycznie.

Tradycyjna produkcja cegieł – zdjęcie w piecu kręgowym

Fot. 3.

| 13 |

Wypalanie cegieł przebiegało w kilku, płynnie następujących po

sobie etapach, a szybkość procesu uzależniona była od właściwości

surowców, ich wilgotności, typu pieca i rodzaju wymiany ciepła. Po-

mimo tego, że konstrukcja pieców kręgowych była znana od dawna,

pozwała ona na łatwe ich utrzymanie w pełnej sprawności przy ni-

skich kosztach eksploatacyjnych. Piece te odznaczały się korzyst-

nym wskaźnikiem zużycia ciepła, stosunkowo dużą wydajnością

i żywotnością techniczną. Do najistotniejszych wad ich użytkowa-

nia zaliczano uciążliwość załadunku i wyładunku wsadu, trudności

osiągnięcia równomiernego rozkładu temperatury oraz związane

z  tym różnice kolorystyczne i  cech fizykochemicznych pomiędzy

wyrobami wypalanymi w tym samym czasie. Cegły ręcznie formo-

wane odznaczały się małą gęstością, dużą nasiąkliwością, stosun-

kowo niedużą odpornością na ściskanie i niskim współczynnikiem

przewodzenia ciepła [7].

Przy tradycyjnej produkcji wyrobów ceramicznych praca ludz-

kich rąk odgrywała kluczową rolę, natomiast we współczesnych za-

kładach została ograniczona do minimum, a główny ciężar produk-

cji przejęły urządzenia i maszyny sterowane automatycznie. Cechą

nowoczesnych zakładów jest również automatyzacja procesu trans-

portu półfabrykatów, dostosowanie rodzaju wykorzystywanych

urządzeń do realizowanej technologii, doskonalenie materiałów

ogniotrwałych, izolacyjnych i  pomocniczych, usprawnienie urzą-

dzeń do spalania paliwa, automatyzacja regulacji przepływu czyn-

nika grzewczego lub suszącego, tak aby zoptymalizować wymianę

ciepła i  masy oraz poszerzenie zakresu pomiarów i  automatycz-

nego sterowania procesami suszenia i  wypalania. Największy jed-

nak postęp technologiczny dokonał się w obszarze suszarni i pie-

ców ceramicznych. Nowoczesne piece budowane są z ultralekkich,

ogniotrwałych materiałów takich jak: wyroby perlitowe, kaolinowe,

wysokoglinowe lub korundowe wyroby izolacyjne.

| 14 |

Możliwość automatycznego sterowania zmianami temperatur pieca

zgodnie z założoną krzywą suszenia i wypalania oraz ograniczenie wahań

temperatury w bardzo wąskim przedziale minimalizuje ryzyko niestabil-

nego przebiegu wypalania i produkcji cegieł o niejednorodnych właści-

wościach.

Nowoczesny zakład produkcji ceramiki budowlanej

Fot. 4.

| 15 |

Surowce do produkcji wyrobów ceramicznych

Podstawowym surowcem do produkcji wyrobów ceramicznych jest gli-

na. Jej właściwości zależą od składu:

• granulometrycznego,

• chemicznego,

• mineralogicznego.

Automatyzacja procesu produkcji dachówki ceramicznej

Fot. 5.

| 16 |

Przez skład granulometryczny rozumie się wielkość ziaren surowca,

przy czym rozróżnia się następujące frakcje:

• piasek - ziarna o średnicy 2÷0,05mm,

• pył - ziarna o średnicy 0,05÷0,002 mm,

• właściwą substancję ilastą (substancję gliniastą) - ziarna o śred-

nicy poniżej 0,002 mm.

Frakcje piaskową dzieli się na piasek gruby (2÷0,5mm) i piasek drobny

(0,5÷0,05mm). Poza tym w glinach występują niekiedy zanieczyszczenia

takie jak żwir (ziarna większe od piasku) i okruchy skał.

Skład mineralogiczny glin jest w znacznym stopniu zależny od składu

granulometrycznego. Piasek stanowi głównie kwarc z niewielkimi ilościa-

mi skalenia. Pył składa się przeważnie z kwarcu, skalenia i miki. Substan-

cja ilasta jest bardziej złożona. W jej skład wchodzą różne minerały ilaste,

jak: kaolinit, haloizyt, montmorylonit, pirofilit, illit, alofany i inne.

Glina – naturalny surowiec

Fot. 6.

| 17 |

Ilość substancji ilastej oraz przewaga któregoś z minerałów skałotwór-

czych w jej składzie decydują o właściwościach fizycznych gliny.

Gliny powinny mieć średnią plastyczność, małą wrażliwość na susze-

nie (skurczliwość suszenia 6÷8%) i dobrze nadawać się do formowania.

Nie powinny zawierać większych ilości soli rozpuszczalnych ani grubo-

ziarnistych zanieczyszczeń, zwłaszcza marglu i wapienia. Niedopuszczal-

na jest zawartość soli rozpuszczalnych, zwłaszcza siarczanów, oraz zanie-

czyszczeń o ziarnach większych od 1 mm (kwarc, margiel, gips, piryt) [12].

Glina w  naturze nigdy nie występuje w  takim stanie, aby wydobyta

z kopalni nadawała się od razu do formowania. Dlatego zachodzi koniecz-

ność odpowiedniego jej przygotowania i przerobienia na masę ceramicz-

ną nadającą się do formowania wyrobów.

Aby uzyskać masę o  pożądanych właściwościach technologicznych,

należy glinę rozdrobnić, wymieszać z dodatkami, nawilżyć i doprowadzić

do możliwie maksymalnej jednorodności.

Etapy wytwarzania wyrobów ceramicznych

W  procesie produkcji wyrobów ceramicznych można wyróżnić kilka

etapów, w szczególności:

• pozyskiwanie surowców,

• dozowanie surowców,

• rozdrobnienie mieszanki (przerób wstępny),

• homogenizacja mieszanki,

• formowanie wyrobów,

• suszenie,

• wypalanie,

• szlifowanie,

• sortowanie, pakowanie, transport wewnętrzny,

• magazynowanie,

• wywóz wyrobów (transport zewnętrzny).

| 18 |

Nowoczesne technologie produkcji wyrobów ceramicznych umożli-

wiają nie tylko udoskonalanie elementów ceramicznych, ale także pro-

dukcję na dużą skalę przy jednoczesnej dbałości o środowisko. Obecnie

dobrą i  stosowaną praktyką jest rekultywacja terenów pokopalnianych

poprzez zagospodarowywanie wyrobisk np. na cele rekreacyjne (sztuczne

zbiorniki wodne), czy zalesienia.

Rekultywacja terenów pokopalnianych

Fot. 7.

| 19 |

ASORTYMENT WYROBÓW

Rodzaje wyrobów

Asortyment wyrobów ceramicznych i wyrobów wytwarzanych z uży-

ciem kształtek z ceramiki budowlanej jest - po ośmiu wiekach ewolucji

i dostosowywania do coraz wyższych oczekiwań inwestorów - bardzo bo-

gaty. Wyroby ceramiczne można podzielić na kilka podstawowych grup:

• elementy murowe – celowo uformowane wyroby budowlane

przeznaczone do wykonywania muru,

• dachówki,

• cegły klinkierowe (elementy elewacyjne),

• elementy stropowe – pustaki stropowe i  belki kratownicowe

przeznaczone do wykonywania stropów gęstożebrowych (belko-

wo-pustakowych),

• prefabrykaty nadprożowe,

• pustaki wentylacyjne.

Uzupełnieniem powyższych grup wyrobów, niezbędnych przy wzno-

szeniu budynków i obiektów małej architektury, są:

• zaprawy murarskie i kleje poliuretanowe,

• wyroby ułatwiające wykonywania robót murarskich (np. kształt-

ki wieńcowe).

Elementy murowe

Do najbardziej popularnych elementów ceramicznych zalicza cegły

tradycyjne oraz pustaki poryzowane, szlifowane, akustyczne.

| 20 |

Cegły ceramiczne

Cegły ceramiczne są najstarszymi i jednocześnie najbardziej uniwer-

salnymi wyrobami ceramiki budowlanej. Mogą być z nich wykonywane

wszystkie rodzaje murów: ściany nośne zewnętrzne, nośne wewnętrzne

i działowe.

Cegły produkowane są w różnych systemach wymiarowych, ale jest kil-

ka formatów standardowych (wymiary cegły podaje się w milimetrach):

• cegła w formacie RF (tradycyjnym) ma wymiary 250 x 120 x 65

mm (długość x szerokość x wysokość),

• cegła w formacie WDF ma wymiary 210 x 100 x 65 mm,

• cegła w formacie WF ma wymiary 210 x 100 x 50 mm,

• cegła w formacie NF ma wymiary 240 x 115 x 71 mm,

• cegła ekstrudowana (klinkierowa) o najbardziej popularnych wy-

miarach 250 x 120 x 65 mm.

Nowoczesna elewacja z cegieł klinkierowych

Fot. 8.

| 21 |

Ceramiczne cegły elewacyjne są także stosowane do wykonywania ele-

mentów małej architektury (ogrodzeń, kominków, grillów) i do wykań-

czania wnętrz (ścianki działowe, obudowy kominków itp.). Powszechność

ich zastosowań, trwałość i estetyka sprawiają, że z powodzeniem spraw-

dzają się one zarówno na elewacjach budynków o stylu nowoczesnym, jak

i klasycznym.

Cegła klinkierowa w małej architekturze

Cegły ceramiczne występują w dwóch wariantach, jako pełne lub drą-

żone.

Cegły drążone mogą mieć drążenia:

• poziome, tzw. cegły dziurawki z  dwoma lub trzema otworami

wzdłuż wozówki; udział drążeń może wynosić do 25% objętości,

• pionowe, z  pięcioma lub sześcioma otworami wzdłuż główki;

udział drążeń może wynosić do 40% objętości.

Cegły elewacyjne (klinkierowe) to wyroby szczególnie odporne na od-

działywanie niekorzystnych warunków klimatycznych, charakteryzujące się

dużą wytrzymałością na ściskanie i niską nasiąkliwością. Z uwagi na prze-

znaczenie występują w bogatej palecie kolorów i faktur powierzchni lico-

wych. Powierzchnie licowe cegieł elewacyjnych mogą być gładkie, ręcznie

formowane, ryflowane, strukturyzowane lub pokryte angobą.

Fot. 9.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Made with Publuu - flipbook maker