Керамічні матеріали та вироби

Керамічні матеріали одержують з глинястих мас формуванням, сушінням і подальшим випалюванням. За призначенням керамічні матеріали й вироби поділяють, на такі види: стінові—цегла звичайна, цегла й каміння порожнисті й пористі, крупні блоки й панелі з цегли та каміння; для зовнішнього облицювання — цегла й каміння керамічні лицьові, кераміка килимова, плитки керамічні фасадні; для внутрішнього облицювання — плитки й плити для стін і підлог; покрівельні — черепиця; труби — дренажні й каналізаційні; заповнювачі для легких бетонів — керамзит, аглопорит; санітарно-технічні вироби — умивальні столи, ванни; дорожня цегла; кислототривкі вироби — цегла, плитки, труби; вогнетривкі матеріали.
3а структурою черепка всі види поділяють на дві групи: пористі (не спечені) і щільні (спечені). Пористі поглинають більше ніж 5 % води (за масою); в середньому їхнє водопоглинання становить 8…20 %. До цієї групи належать стінові, покрівельні, облицювальні матеріали, дренажні труби тощо. Щільні вироби поглинають менш як 5 % води, найчастіше І…4 % за масою. Щільну структуру мають плитки для підлоги, дорожня цегла, стінки каналізаційних труб тощо.

Сировинні матеріали

Глинясті матеріали. Сировиною для виготовлення керамічних матеріалів є різні глинясті гірські породи. Глини утворилися внаслідок вивітрювання вивержених польовошпатових гірських порід і є природними водними алюмосилікатами, здатними при замішуванні з водою утворювати пластичне тісто, яке після випалювання необоротно переходить у каменеподібний стан. Найчистіші глини складаються переважно з мінералу каолініту А12O3 × 2SІО2 × 2Н2О і споріднених з ним мінералів — монтморилоніту А12O3 × 4SіО2 × 11Н2О, галуазиту А12O3 × 2SіО2 × 4Н2О тощо. Після випалювання вони мають білий колір. Решта глин різноманітніші за мінералогічним складом, забруднені мінеральними й органічними домішками.
Бентоніти—це високодисперсні глинясті породи з переважанням мінералу монтморилоніту. Вміст у них частинок розміром менш як 0,001 мм досягає 90 %.

Добавки до глин, глазурі та ангоби

Для поліпшення технологічних властивостей глин і надання виробам певних фізико-механічних властивостей вводять добавки (спіснювачі, пороутворювачі, плавні, пластифікатори тощо).
Спіснювальні добавки вводять у керамічну масу, щоб снизити пластичність і зменшити повітряну та вогневу усадки. Для цього використовують шамот, дегідратовану глину, пісок, гранульований шлак, золи ТЕС.
Плавні знижують температуру випалювання й спікання глини. Як плавні використовують польові шпати, залізну руду, доломіт, магнезит, тальк тощо.
Пороутворювальні добавки вводять у сировинну масу, щоб одержати легкі керамічні вироби з підвищеною пористістю. Такими добавками є магнезит, крейда, доломіт, які під час випалювання виділяють СО2, а також вигоряючі добавки — тирса, відходи вуглезбагачувальних фабрик, золи ТЕС, лігнін, подрібнене буре вугілля.
Пластифікуючі добавки сприяють підвищенню пластичності глинястої маси й поліпшенню формівності виробів. До них належать високопластичні глини, бентоніти, а також поверхнево-активні речовини типу лігносульфонату технічного (ЛОТ).
Щоб поліпшити декоративний вигляд і стійкість до зовнішніх впливів, поверхню ряду керамічних виробів покривають глазур’ю чи ангобом.
Глазур —це легкоплавкі стекла прозорі та непрозорі (глухі), безбарвні та забарвлені. Основні сировинні компоненти глазурі: кварцовий пісок, каолін, польовий шпат, солі лужних і лужноземельних металів, оксиди. Їх застосовують у сирому вигляді або сплавленими — у вигляді фрити. Глазур у вигляді шлікеру наносять на поверхню виробу і випалюють у печах до розплавлювання на поверхні.
Ангоб виготовляють з білої або кольорової глини й наносять на поверхню виробу тонким шаром у вигляді шлікеру, а далі випалюють. У процесі випалювання ангоб не плавиться, і забарвлена поверхня виходить матовою. Ангоб добирають близьким за складом до основного черепка.

Властивості глин

Глинясту сировину для керамічних матеріалів класифікують за гранулометричним складом, пластичністю, усадкою, вогнетривкістю.
Гранулометричний склад глини: найдрібніші мінеральні частинки, які звуться глинястими (розміром до 0,005 мм); частинки пилу (до 0,16 мм) і зерна кварцу, слюди та інших мінералів (0,16…5,00 мм).
Від кількості глинястих та інших частинок і їхніх розмірів залежить основна властивість глини — пластичність, тобто здатність у вологому стані внаслідок зовнішнього впливу набирати будь-якої форми без утворення розривів і тріщин, зберігаючи цю форму при наступному сушінні й випалюванні. Технічним показником пластичності е число пластичності Пл = Wt—Wp, де Wt, Wp — вологості, %, які відповідають границям текучості й розкачування глиняного джгута.
Усадкою називають зменшення лінійних розмірів та об¢єму зразка в процесі сушіння (повітряна усадка) та випалювання (вогнева усадка). Щоб зменшити усадочні напруження, до високопластичних глин додають знежирювачі.
За вогнетривкістю глинясту сировину поділяють на класи; вогнетривкі «О» з показником вогнетривкості понад 1580 °С; тугоплавкі «Т» — 1350…1580 °С; легкоплавкі «Л» — менш як 1350 °С.

Стінові матеріали та вироби

Цегла та керамічне каміння. Цеглу і керамічне каміння виготовляють з глин, діатомітів, лесів промислових відходів з мінеральними та органічними добавками або без них. Застосовують цеглу та каміння для мурування зовнішніх і внутрішніх стін, а також для виготовлення стінових панелей. Цегла може бути повнотілою або порожнистою, а каміння — тільки порожнистим.
Кількість, розміщення і форма порожнин дуже різноманітні. Вони розміщуються перпендикулярно або паралельно постелі і можуть бути наскрізні та ненаскрізні.
Порожнисті цегла і каміння мають марки 75, 100, 125, 150, 175.. 200, 250, 300, середню густину 1000…1450 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності 0,3…0,4 Вт/(м × К).
Вироби збірні з цегли та керамічного каміння.
Панелі для зовнішніх стін випускають три-, дво- і одношаровими.
Тришарові стінові панелі складаються з двох цегляних зовнішніх шарів; товщина кожного шару становить 5мм: всередині укладають шар утеплювача завтовшки 100мм (мінеральні плити тощо). Загальна товщина тришарової панелі разом з внутрішнім і зовнішнім облицюванням становить 280 мм.
Двошарові панелі виготовляють завтовшки 260 мм, розміром на кімнату 2670 ´ 3180 мм.
Одношарові панелі 2750 ´ 3190 ´ 300 мм виготовляють з порожнистого керамічного каміння.
Технологічний процес виготовлення віброцегляних панелей складається з таких основних операцій: укладання в горизонтальну форму послідовно облицювальної плитки, розчину, металевого каркаса, порожнистих цегли та каміння, розчину, вібрування й опоряджування панелей, твердіння в пропарювальних камерах. Час теплообробки становить майже 8…12 год при температурі 80 °С.

Вироби для зовнішнього і внутрішнього облицювання будівель

Вироби для облицювання фасадів. Лицьову цеглу і каміння виготовляють з глин, трепелів і діатомітів методом пластичного формування або напівсухого пресування з добавками чи без них, з нанесенням фактурного шару чи без нього.
За міцністю цеглу і каміння поділяють на такі марки: 300, 250, 200, 150, 100, 75, за морозостійкістю – 15, 25, 35 і 50. Водопоглинання має бути не менш як 6 %.
Двошарову цеглу формують із місцевих червоних глин і лише лицьовий шар (З…5 мм завтовшки) із біловипалюваних глин. Незначні витрати таких глин (6…7 % об’єму цегли) зумовлюють економічне виробництво цієї цегли.
Ангобована цегла має лицьову поверхню, вкриту ангобом. Виготовляють ангоби із білої глини (80 %), скляного бою (15…20 %) і мінерального барвника (5…7 %). Ангоб наносять на відформований виріб українських вигляді суспензії-шлікера, а потім випалюють.
Глазуровану цеглу застосовують для акцентних вставок, які надають фасаду будівлі більшої архітектурної виразності. Для оздоблення збірних конструкцій на заводах використовують килимово-мозаїчні плитки, плитки типу «кабанчик» тощо.
Килимово-мозаїчні плитки, виготовлені методом лиття, а також килими з них застосовують для оздоблення зовнішніх і внутрішніх стін житлових і громадських будівель, балконних екранів, колон.
Плитки типу «кабанчик» виготовляють розміром 120 ´ 65 ´ 7 мм неглазурованими і глазурованими, їх використовують для оздоблення панелей і облицювання цегляних стін.
Великорозмірні плитки розміром 250 ´ 140 ´ 10 мм виготовляють неглазурованими і глазурованими на автоматизованих потокових лініях, на яких виконують пресування, сушіння, глазурування та випалювання.
Цокольні глазуровані плитки розміром 150 ´ 75 ´ 7 мм використовують для облицювання цоколів будівель і підземних переходів. Ці плитки мають спечений черепок, їхнє водопоглинання не перевищує 5 %.
Плитки для внутрішнього облицювання
Плитки для облицювання стін залежно від використовуваної сировини поділяють на два види: майолікові та фаянсові.
Майолікові плитки виготовляють з легкоплавких глин з додаванням до 20 % вуглекислого кальцію у вигляді крейди. Внаслідок випалювання плиток утворюється пористий черепок, лицьову поверхню якого покривають прозорою кольоровою глазур’ю, а на тильний бік наносять борозенки для кращого зчеплення з розчином.
Фаянсові плитки виготовляють із вогнетривких глин, додаючи кварцовий пісок і плавні — речовини, які знижують температуру плавлення (зокрема, польовий шпат). Плитки після випалювання мають білий або слабкозабарвлений черепок.
Плитки для підлог. Керамічні плитки для підлог можуть бути глазурованими і неглазурованими, з гладенькою чи рифленою поверхнею і повинні мати правильну форму з довжиною грані 50…150 мм, завтовшки 10…13 мм. Їх виготовляють з тугоплавких або вогнетривких глин, із забарвлюючими добавками чи без них. Плитки призначені для настилання підлог у санітарних вузлах, вестибюлях і на сходових площадках житлових та громадських будівель, а також у виробничих і допоміжних будівлях промислових підприємств.

Вироби спеціального призначення

Покрівельні керамічні вироби. Керамічна черепиця — це довговічний і вогнестійкий покрівельний матеріал. Вона буває стрічковою — пазовою, плоскою, хвилястою, S-подібною, пазовою штампованою та коньковою жолобчастою. Сировиною для черепиці є легкоплавкі цегельні глини з добавками або без них. Стрічкову черепицю виготовляють пластичним формуванням на стрічкових пресах, а штамповану пазову — напівсухим пресуванням у металевих або гіпсових формах, а потім сушать. Випалюють черепицю при температурі 950… 1000 °С. Вона має бути морозостійкою (Мрз 25), досить міцною і водонепроникною.
Дорожня цегла. Цегла для дорожніх покриттів (клінкерна) — це штучне каміння розмірами 220 ´ 110 ´ 25 мм і 220 ´ 110 ´ 78 мм, яке виготовляють формуванням і наступним випалюванням до повного спікання. Як сировину застосовують тугоплавкі глини з великим інтервалом температур між початком спікання й початком деформування (80… 100 °С). Марки цегли 1000, 600 і 400, відповідно морозостійкість Мрз 103, Мрз 50 і Мрз 30, водопоглинання не більш як 2, 4, 6 %, опір стиранню (коефіцієнт зношування) не менш як 18, 16 і 14 %, випробування на удар (кількість ударів) не менше ніж 16, 12, 8. Її застосовують для влаштування підлог промислових будівель, облицювання каналізаційних колекторів, мостових опор.
Дренажні труби. Дренажні труби виготовляють з цегляних високопластичних глин циліндричними, шести- чи восьмигранними, внутрішнім діаметром 25… 260 мм, завдовжки 333…500 мм.
Каналізаційні труби. Каналізаційні труби виготовляють з тугоплавких або вогнетривких глин із знежирюючими добавками (тонкомеленим шамотом або піском) чи без них, циліндричної форми з розтрубом на одному кінці. Сировинну масу готують пластичним способом. Труби формують у вертикальних трубних пресах, покривають кислотостійкою глазур’ю й випалюють при температурі 1250…1300 °С.
Кислототривкі вироби. Кислототривку цеглу застосовують для футерування фундаментів хімічних апаратів, газоходів, для настилання підлог і стічних жолобів підприємств хімічної промисловості.
До кислототривких керамічних виробів належать:

кислототривка цегла марок 15. ..25 МПа, кислотостійкістю 92… 95 %, водопоглинанням 8…12 %, термостійкістю не менше двох теплозмін;
плитки кислототривкі (К) і термокислототривкі (ТК) марки 3ОМПа, кислотостійкістю 96…98 %, водопоглинанням 6…9 %, теплостійкістю 2…8 теплозмін;
труби та фасонні частини до них марок ЗО…40 МПа, кислотостійкістю 97…98 %, водопоглинанням З…5 %.
Санітарно-технічна кераміка. До цих виробів належать ванни, раковини та інше обладнання санітарно-технічних вузлів житлових і виробничих приміщень, виготовлене з фарфору й фаянсу. Сировиною є біловипалювані глини, каоліни, кварц і польовий шпат, узяті в різних співвідношеннях.
Вироби з фаянсу мають пористий, а з фарфору — щільний, сильно спечений черепок.
Вогнетривкі вироби. Вогнетривкими називають вироби, застосовувані для будівництва промислових печей, топок і апаратів, які працюють при високих температурах..
Кремнеземисті (динасові) вогнетривкі матеріали містять не менш як 93% SiO2.
Алюмосилікатні вогнетриви шамотні матеріали з вмістом АІ2О3 30…45 % мають високу термічну стійкість і міцність, їх вогнетривкість 1580…1730 °С. Застосовують їх для футерування обертових печей, димоходів тощо.
Хромисті вироби одержують із хромистого залізняку в добавками магнезиту й глинозему. Вогнетривкість їх 1800…2000 °С. Використовують в сталеливарних печах.

Література

Айрапетов Д.П. Архитектурное материаловедение. – М.: Стройиздат, 1983.
Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К. Добавки в бетоны и растворы. Киев: Будівельник, 1983.
Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1987.
Берней И.И., Колбасов В.М. Технология азбестоцементных изделий. – М.: Стройиздат, 1985.
Боженов П.И. Технология автоклавных материалов. – Л. : Стройиздат, 1978.
Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях / В.Д.Глуховский, П.В.Кривенко, В.Н.Старчук и др. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1981.
Глуховский В.Д., Кривенко П.В., Румына Г.В., Герасимчук В.Л. Производство бетонов и конструкций на основе шлакощелочных вяжущих. – К.: Будівельник, 1988.
Глуховский В.Д., Рунова Р.Ф., Шейнич Л.А., Гелевера А.Г. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов. – К.: Вища шк., Головное изд-во, 1986.
Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. – М.: Высш. шк., 1986.
Горчаков Г.И., Мурадов Э.Г. Основы стандартизации и управления качеством продукции промышленности строительных материалов. – М.: Высш. шк., 1987.
Дворкін Л.І. Будівельне матеріалознавство. — Рівне: 2000.
Дворкин Л.И., Пашков И.А. Строительные материалы. – К.: Вища шк., 1989.
Дворкин Л.И., Шестаков В.Л., Пашков И.А., Дымчук А.П. Отходы химической промышленности в производстве строительных материалов. – К.: Будівельник, 1986.
Домокеев А.Г. Строительные материалы. – М.: Высш. шк.,1989.
Иванов И.А. Легкие бетоны с применением зол электростанций. – М.: Стройиздат, 1986.
Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. – М.: Высш. шк., 1991.
Клюковский Г.И. Общая технология строительных материалов. – М.: Высш. шк., 1971.
Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов. – М.: Высш. шк., 1990.
Комплексное использование минерального сырья и попутных продуктов при производстве строительных материалов: Сб.науч.тр./ Отв.ред. П.В.Кривенко. – К.: УМК ВО, 1991.
Кривенко П.В. та інші. Будівельні матеріали. Київ. Вища школа, 1993.
Кривенко П.В. Специальные шлакощелочные цементы. – К.: Будівельник, 1992.
Мороз И.И. Технология строительной керамики. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1980.
Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: Справ. – М.: Высш. шк., 1990.
Пащенко А.А., Сербин В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985.
Рыбьев И.А. Общий курс строительных материалов. – М.: Высш. шк., 1987.
Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. – М.: Высш. шк., 1978.
Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия. – К.: Вища шк., 1973.
Стефанов Б.В., Русанова Н.Г., Волянский А.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1982.
Строительные материалы: Справ./Под ред. А.С.Болдырева, П.П.Золотова. – М.: Стройиздат, 1989.
Чистяков В.В., Дорошенко Ю.М., Гранковский И.П. Интенсификация твердения бетона. – К.: Будівельник, 1983.

Добавить комментарий