Керамические материалы
Керамическими именуются материалы, приобретаемые из глинистых веществ с минеральными либо органическими добавками либо без них методом последующего обжига и формования.
Керамические материалы по характеру строения черепка делятся на изделия узкой керамики, имеющие однородное, мелкозернистое строение черепка в большинстве случаев белого цвета (фарфор, фаянс и др.), и изделия неотёсанной керамики, имеющие неоднородное, крупнозернистое, рыхлое строение черепка с чёрной окраской (кирпич, черепица и др.).
По водопоглощению черепка () изделия бывают плотные (менее 5) и пористые (более 5%). К плотным материалам относятся: клинкерный кирпич, плитки для полов, фарфор и др.; к пористым — кирпич, черепица, облицовочные плитки, фаянс и др.
В строительных работах громаднейшее использование имеют грубокерамиче-ские, пористые изделия и существенно реже используются тонкокерамические и плотные изделия.
Керамические материалы характеризуются большой прочностью на сжатие, морозоустойчивостью, химической стойкостью, огнестойкостью, и малой теплопроводностью и достаточными теплозащитными особенностями. Но они имеют громадную массу, малую прочность на изгиб и на большую хрупкость и растяжение.
Для увеличения санитарно-гигиенических особенностей, химической стойкости, водо- и воздухонепроницаемости, и для придания приятного внешнего вида кое-какие из них покрывают стекловидным слоем —.глазурью.
По назначению керамические материалы возможно подразделить на стеновые, кровельные, облицовочные, санитарно-технические, огнеупорные и др.
Сырьем для производства керамических изделий являются пластичные и отощающие материалы. К пластичным относятся глина, каолин, бентонит и др., воображающие собой горные породы осадочного происхождения (с размером частиц менее 0,005 мм). При смешивании с водой они образуют пластичное тесто, которое по окончании обжига и высыхания сохраняет приданную ему форму и получает твердость камня.
Образуются пластичные материалы в следствии разрушения полевошпатных горных пород под влиянием воды, других факторов и углекислоты. Они имеют сложный химический, зернистое строение и минералогический состав, от чего зависят их свойства.
Вредными примесями глины являются окислы железа, марганца, и включения углекислых и сернокислых солей. Окислы марганца и железа придают буроватую либо красноватую окраску изделиям.
Скопления углекислых и сернокислых солей кальция приводят к образованию в изделиях вздутий и трещин (дутик), каковые понижают прочность, водонепроницаемость и морозостойкость изделий.
Сернокислые соли образуют на изделиях белые налеты (высолы), что ухудшает их внешний вид.
Фундаментальными особенностями глины, определяющими ее использование для производства керамических изделий, являются огнеупорность и пластичность. Под пластичностью понимается свойство глиняного теста изменять форму под давлением без образования трещин и сохранять ее.
Пластичность глин зависит от формы и степени дисперсности глиняных частиц, и от соотношений глиняных песка и частиц. Чем меньше песка, тем выше пластичность. Пластичность глин характеризуется числом пластичности.
По пластичности глины делятся на высокопластичные — число пластичности 25; средней пластичности— 15—25, умеренно пластичные — 7—15, малопластичные 7 и непластичные (не дают теста).
Глины по степени огнеупорности делятся на огнеупорные (температура плавления выше 1580°С), тугоплавкие (1350— 1580°С) и легкоплавкие (ниже 1350°С). Огнеупорность глин зависит от содержания в них посторонних примесей. Глины с меньшим содержанием примесей имеют более высокую огнеупорность и используются для производства фарфоро-огнеупоров и фаянсовых изделий.
В производстве керамических материалов строительного назначения употребляются в основном легкоплавкие глины и реже тугоплавкие (для облицовочного и лицевого кирпича, плиток для полов и др.).
Каолинами именуются самые чистые от окрашивающих примесей и менее пластичные глины. При обжиге они дают черепок белого цвета. Каолины используются для фарфоро-фаянсовых изделий, других изделий и облицовочных плиток, к каким предъявляются высокие требования по белизне.
Бентонит представляет собой глиноподобный материал с высокими пластичными особенностями.
Пластичные материалы в ходе обжига и сушки дают громадную усадку, доходящую время от времени до 20%- Усадка их тем больше, чем выше пластичность. Усадка сопровождается изменением и деформацией размеров изделий, что довольно часто ведет к образованию и короблению трещин, снижающих морозостойкость и прочность готовых изделий. Для уменьшения усадки в состав глиняных весов вводят отощающие добавки (35—50%) (песок, шамот, шлак и др.).
Шамотом именуется обожженная и размолотая глина. Отощающие добавки уменьшают усадку, понижают объемную массу, повышают теплозащитные свойства и пористость изделий.
Для теплозащитных свойств и повышения пористости изделий в глиняную массу вводят опилки, торф, паровозную изгарь, каковые при обжиге изделий выгорают, оставляя пустоты и поры.
Уровень качества керамических изделий зависит как от соотношения и состава исходных компонентов, так и от верного ведения технологического процесса, в частности обжига. Изготовляются керамические материалы пластическим и полусухим методом и прессованием литья в гипсовые формы.
При пластическом прессовании глину сначала измельчают в вальцах неотёсанного и узкого помола. Отощающие материалы дробят, размалывают, просеивают, смешивают с глиной и увлажняют до 18—25%. Формуют изделия на ленточных вакуум-прессах.
Из пресса глиняная масса проходит через особое приспособление — мундштук (рис. 9), сечение которого определяет размеры и форму готового изделия. При изготовлении пустотелых изделий к мундштуку пресса прикрепляются особые керны, каковые при прохождении через них глиняной массы оставляют пустоты.
Пластическое прессование используется при производстве глиняного кирпича полнотелого и пустотелого, пустотелых камней, черепицы и многих вторых крупногабаритных и полых изделий сложной формы.
Изделия, изготовленные пластическим прессованием, имеют шероховатую поверхность и притуплённые грани и углы.
При полусухом прессовании глина сначала подсушивается до 1—2% влажности, измельчается, смешивается с ото-щающими добавками, каковые раздельно дробятся, измельчаются и просеиваются. Из оказавшейся порошкообразной массы с влажностью до 7—9% формуют изделия. Формование изделий производится в железных формах с полированными стенками на рычажных либо гидравлических прессах под давлением 10— 30 МПа.
Изделия наряду с этим имеют более верную форму, углы и острые грани и ровную ровную поверхность. Используется оно для производства плоских изделий маленькой толщины и несложных по форме.
По окончании формования изделия подвергают сушке до остаточной влажности 1—7%. Сушка изделий производится в камерных либо туннельных сушилках, по окончании чего изделия обжигают. Наряду с этим закрепляется форма и формируются главные физико-механические и химические особенности.
Обжиг производится в кольцевых либо туннельных печах постоянного действия и реже в горнах. В кольцевых печах сырец укладывается на под печи и остается на месте до конца обжига. Пламя перемещается по каналу печи.
В туннельных же печах перемещается сырец, уложенный на вагонетки, территория огня находится на одном месте.
Более идеальными печами являются туннельные, каковые снабжают более равномерный обжиг и более правильное регулирование температуры- Температура обжига должна быть ниже температуры плавления глины. При через чур большой температуре может случиться деформация изделий.
Стеновые материалы должны владеть низкой объемной массой, высокой прочностью и малой теплопроводностью и морозоустойчивостью. Громадное значение для стеновых материалов имеет правильность их формы и точность размеров. К стеновым материалам относятся камни и кирпичи, каковые бывают полнотелые, пористые, пустотелые, пористо-пустотелые и др., и панели.
К камням относятся изделия, размер которых больше размеров обычного кирпича.
Рис. 1. Мундштуки для формования: а — полнотелого кирпича; б — пустотелого кирпича; в — черепицы
Кирпич представляет собой ненатуральный камень в форме прямоугольного параллелепипеда размером 250Х120Х(65 и 88) мм. Выпускаются следующие виды кирпичей: обычный и пустотелый.
Рис. 2. Виды пустотелых кирпичей: а — пустотелый кирпич с 19 отверстиями; б — семищелевой пустотелый камень
Обычный кирпич изготовляется пластическим либо полусухим прессованием из глины с содержанием отощающих добавок 40—50%, с последующим обжигом при температуре 950—1050 °С. Кирпич пластического формования имеет шероховатую поверхность, менее верные и притуплённые грани и углы. Кирпич полусухого прессования имеет острые грани и гладкую поверхность и углы, при ударе обязан издавать чистый звук.
По пределу прочности при сжатии (МПа) он делится на семь марок: 7,5; 10,0; 12,5; 15,0; 20,0; 25,0 и 30,0, при объемной массе 1,7—1,9 г/см3, водопоглощении не меньше 8% и морозоустойчивости от 15 до 50 циклов. Кирпич пластического прессования более морозостоек, чем полусухого прессования.
Обычный кирпич используется для кладки стен, перегородок, печей, дымовых труб и т. д. Он имеет громадную повышенную теплопроводность и объёмную массу, почему приходится делать кладку стен громадной толщины.
Пустотелый кирпич (рис. 10) выпускается со сквозными либо несквозными отверстиями — вакуумами, благодаря чему он имеет повышенную пористость и меньшую объемную массу. Число вакуумов возможно от 13 до 115 и более. Пустотелый кирпич выпускается стандартных размеров одинарной и полуторной толщины 65 и 103 мм; по прочности на сжатие не редкость четырех марок: 7,5; 10,0; 12,5 и 15,0, с объемной массой 1,3—1,5 г/см3, водопоглощением не меньше 6% и морозоустойчивостью не меньше 15 циклов.
Используется по большей части в том месте же, где и обычный кирпич. Ввиду того что кирпич имеет отверстия, его не нужно использовать для дымовых труб и кладки печей.
Пористо-пустотелый кирпич имеет высокую пористость, которая достигается за счет введения в глину выгорающих добавок, и топлива (75—90%), нужного для его обжига. В качестве выгорающих добавок употребляются торф, опилки, измельченный уголь и др.
Выпускается и легкий кирпич из трепелов и диатомитов с прочностью от 3,5 до 10 МПа и объемной массой от 0,700 до 1,45 г/см3 и морозоустойчивостью не меньше 10 циклов. Он используется для наружных и внутренних стен помещений с обычной влажностью.
Камни пустотелые имеют размеры и пористость больше, чем обычный кирпич. Изготовляют их пластическим прессованием с разным числом вакуумов, располагаемых перпендикулярно к постелям. Размеры пустотелого кирпича: толщина 138, 188 и 288 мм, протяженность 190, 250 и 290 мм и ширина 70, 90, 120 и 190 мм.
Объемная масса до 1,45 г/см3, марки от 7,5 до 15,0. При применении этих камней в качестве стенового материала очевидны преимущества перед обычным кирпичом: значительно уменьшается масса стенки, расход строительного раствора и сырья.
Главным кровельным материалом есть черепица глиняная (срок работы сто и более лет). Кровля в ходе работы не требует ухода. Она представляет собой отдельные пластины, изготовленные из пластичных глин методом пластического прессования.
Глиняная черепица по форме выпускается четырех видов: пазовая штампованная, пазовая ленточная, ленточная плоская и коньковая.
Пазовая штампованная черепица формуется в железных либо гипсовых формах и имеет размеры 372?216 мм. Размеры ленточной пазовой черепицы — 415?245 мм.
Глиняная черепица по размерам и форме обязана строго соответствовать чертежам, иметь верную форму, не иметь деформации и трещин. Морозоустойчивость черепицы должна быть не меньше 25 циклов, а прочность на изгиб — не меньше 7,0 МПа. Для крепления к обрешетке на оборотной стороне черепицы смогут быть ушкй.
Черепица используется для кровли жилых строений. Укладывается на намерено сделанную под черепицу обрешетку. При укладке черепицы выступы одной черепицы должны входить в пазы второй, наряду с этим получается плотная кровля.
Глиняная черепица имеет большую массу и высокую хрупкость, что формирует излишнюю нагрузку на конструкцию крыши и требует уклона скатов кровли не меньше 30°.
Облицовочные материалы используются для отделки, украшения и облицовки наружных и внутренних стен, и для украшения вторых сооружений.
По назначению облицовочные материалы подразделяются на Два вида: материалы для наружной облицовки и материалы для облицовки и внутренней отделки.
Материалы для наружной облицовки используются для защиты главного стенового материала от воздействия и разрушения атмосферных агентов. Они должны иметь высокую атмосферостойкость, прочность и морозостойкость.
Применение их для наружной облицовки строений ликвидирует долгий и трудоемкий метод мокрой штукатурки, повышает атмосферостойкость, усиливает внешний вид и не требует периодической окраски строений.
Для наружной отделки строений используются лицевой камни и кирпич, и плитки и фасадные плиты, ковровая керамика и др.
Лицевой кирпич представляет собой обычный глиняный кирпич, полнотелый либо пустотелый, имеющий более верные размеры и форму, повышенную морозоустойчивость и ровную лицевую поверхность, черепок яркой окраски. Лицевая поверхность его возможно глазурованной либо неглазурованной, ровной либо офактуренной.
Лицевой кирпич есть одновременно и несущим стеновым материалом. При кладке стен он укладывается в перевязку с обычным кирпичом, лицевой поверхностью наружу. Размеры лицевого кирпича (мм): 250X120X65 и 88. Морозоустойчивость не меньше 25 циклов, водопоглощение не мееее 6 и не более 14%- Выпускается он семи марок: 30,0; 25,0; 20,0; 15,0; 12,5; 10,0 и 7,5. По форме и назначению лицевой кирпич делится на рядовой — для ровной части стен и профильный — для карнизов, других частей и поясков строений.
Наровне с лицевым кирпичом для наружной облицовки употребляются и камни.
плитки и Фасадные плиты используются для наружной облицовки строений. Изготовляются они способом пластического и полусухого прессования, имеют верную форму и ровную, без недостатков лицевую поверхность.
Фасадные плиты имеют размеры (мм): 240?215, 240?290, 120X215 и 120X290. Они бывают прислонными и прокладными.
Малогабаритные плитки имеют верную форму, ровную, без недостатков, поверхность, морозоустойчивость не меньше 25 циклов и водопоглощение не меньше 6 и не более 14%. По форме плитки бывают плоские длиной 120—240 мм и высотой 65—140 мм и угловые. Плитки обоих видов имеют толщину 6—17 мм. Используются такие плитки для облицовки строений по окончании их полной осадки.
Для лучшего сцепления с вяжущим основной кладкой и раствором на оборотной стороне плиток имеются рифления.
Материалы для отделки и внутренней облицовки должны иметь точные размеры и правильную форму, высокую химическую стойкость, термостойкость, влагостойкость и достаточную прочность. Материалы для полов должны прекрасно сопротивляться ударам и истирающим действиям. К материалам для внутренней облицовки и отделки относятся глазурованные облицовочные плитки, плитки для полов и ковровой мозаики.
Глазурованные облицовочные плитки являются узкие квадратной, прямоугольной либо второй формы пластинки, покрытые с лицевой стороны глазурью. Они имеют пористый черепок белого цвета, изготовляются способом полусухого прессования из порошкообразной массы (влажность 7,5—9%), складывающейся из бело-жгущихся глин, каолина, шамотного боя и кварцевого песка.
Плитки по окончании сушки подвергают двукратному обжигу: утильному— при 1230—1250°С и политому — при 1150—1180°С, внедряется и однократный обжиг. Обжиг производится в туннельных печах постоянного действия.
Плитки выпускаются размером (мм) квадратные 150?150, 100X100, прямоугольные 150X75 и 100X50, толщиной до 6 мм.
В наборе с плитками выпускаются фасонные изделия: карнизы, пояски, уголки и плинтусы, используемые для карнизов и облицовки углов. Для лучшего сцепления с вяжущим раствором на оборотной стороне плиток имеются рифления. Водопоглощение плиток должно быть около 16%.
Плитки производят с художественной надглазурной и подглазурной разделкой (живопись, де-коль, трафарет и др.). Лицевая поверхность плиток должна быть покрыта глазурью без недостатков, ухудшающих внешний вид. Главными недостатками являются мушка, плешины, цек, выплавка, отколы углов, задувка, засорка и т. д. От отклонений и наличия дефектов от размеров плитки делятся на три сорта: 1, 2 и 3-й.
Глазурованные облицовочные плитки используются для облицовки помещений с повышенной влажностью и помещений, к каким предъявляются высокие санитарно-гигиенические требования (ванные , санузлы, кухни, бани, прачечные, поликлиники, торговые залы, столовые, цехи фирм пищевой промышленности и общественного питания, метро и т. д.).
Плитки для полов и ковровой мозаики являются маленького размера плитки с плотным спекшимся черепком. Они имеют большую прочность, плотность и химическую стойкость, прекрасно сопротивляются истиранию, имеют малое водопоглощение, но не хорошо сопротивляются удару. Изготовляются они способом полусухого прессования одноцветными и многоцветными (значительно чаще белого, жёлтого цветов и красного) из тугоплавких глин с добавками. Обжигаются при 1250—1280°С.
Выпускаются они с ровной либо тисненой лицевой поверхностью; оборотная сторона имеет рифления. По форме плитки для полов выпускаются семи видов (рис. 11) и пятнадцати типов. Большой размер сторон плиток 170 мм, при толщине 10—13 мм.
Используются они для настилки полов в нежилых помещениях с повышенной влажностью (ванные , санузлы, бани, прачечные) и в местах с громадным перемещением людских потоков (метро, вестибюли театров, клубов, вокзалов)! Такие полы легко моются и не дают пыли. Плитками разных цветов возможно выкладывать полы в виде определенного рисунка.
В зависимости от отклонений и наличия дефектов от размеров плитки делятся на три сорта: 1, 2 и 3-й.
Для настилки полов употребляются и плитки ковровой мозаики квадратной и прямоугольной формы, с плотным спекшимся черепком, не покрытые глазурью. Большой размер плиток не более 48 мм при толщине 6 мм. Плитки имеют размеры (мм): прямоугольные — 48?26 и квадратные — 48X48 и 22X22. Цвет их самый всевозможный, значительно чаще белый, красный и желтый.
Изготовляются они по методу полусухого прессования из тугоплавких глин с добавками. Обжигаются при температуре 1250—1280°С.
Плитки для ковровой мозаики имеют малое водопоглощение (не более 4%), большую прочность, стойкость к истиранию, действию щелочей и кислот. Выпускаются они в виде ковров шириной 724—1373 и длиной 260 и 412 мм. Ковры получаются методом наклеивания отдельных плиток по определенному рисунку на плотную бумагу, с промежутком между плитками в 1 мм.
При устройстве пола ковер укладывается на вяжущий раствор плитками вниз. Вяжущий раствор заполняет промежутки между отдельными плитками и по окончании затвердевания прочно удерживает их. По окончании затвердевания вяжущего раствора бумага смывается тёплой водой.
Ковровую мозаику применяют и для отделки лицевой поверхности цементных и бетонных стеновых панелей, каковые выпускаются в готовом виде, что придает им приятный внешний вид, высокую атмосферостойкость и санитарно-гигиенические особенности.
Рис. 3. Плитки керамические для полов: 1 — квадратные; 2 — прямоугольные; 3 — треугольные; 4 — шестиугольные; 5 — четырехгранные; 6 — пятигранные; 7 — восьмигранные
Санитарно-технические изделия используются для оборудования санитарно-бытовых помещений (ванных , санузлов, кухонь и др.). К ним предъявляются высокие требования в отношении внешнего вида, механической прочности, термостойкости, других свойств и химической стойкости. Они должны иметь приятный внешний вид и ровную поверхность. Для этого их покрывают глазурью.
Водопоглощение их не должно быть более 12%. К санитарно-техническим изделиям относятся ванны, умывальники, унитазы, писсуары, бачки, и кое-какие встроенные подробности.
Огнеупорные материалы, производимые в виде кирпича и других фасонных элементов, используются при сооружении доменных, шахтных, туннельных и других печей и топок. Они эксплуатируются при больших температурах и должны владеть высокой огнеупорностью, прочностью на изгиб и сжатие, термостойкостью, шлакоустойчивостью и сохраняют постоянный количество. Прочность на сжатие их от 15 до 100 МПа.
По огнеупорности (°С) они делятся на огнеупорные (1580—1770), высокоогнеупорные (1770— 2000) и высшей огнеупорности (более 2000).
Они бывают кремнеземистыми, алюмосиликатными, магнезиальными, доломитовыми, хромистыми, углеродистыми, циркониевыми, карбидными, нитридными, боридными и т. д.
Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры содержат н,е менее 93% Si02. Приобретают их из кварцевых пород. Они владеют высокой огнеупорностью 1670—1790°С, но имеют малую термическую стойкость.
При колебаниях температуры растрескиваются и теряют прочность.
Алюмосиликатные (глиноземистые) огнеупоры бывают шамотными и высокоглиноземистыми. Шамотные огнеупоры приобретают из огнеупорных глин либо каолинов и шамота. Огнеупорность их до 1970°С. Высокоглиноземистые огнеупоры приобретают из сырья с содержанием А1203 не меньше 45%. Их огнеупорность 1750—1800°С.
Они владеют высокой устойчивостью к стекломассе и шлакам и активно используются в стекольной индустрии.
Магнезиальные огнеупоры состоят преимущественно из оксида магния (80—85%). Их огнеупорность свыще 2000°С. Они бывают магнезитовыми и доломитовыми.
Доломитовые огнеупоры складываются из СаО и MgO и имеют пара меньшую огнеупорность: 1780— 1800°С.
Хромистые огнеупоры приобретают из хромита с добавками магнезита либо глинозема. Они устойчивы к шлакам металлической руды и имеют огнеупорность в пределах 1800—2000 °С.
Углеродистые изделия приобретают из графита либо кокса. Они имеют огнеупорность выше 1700 °С и стойкость и высокую термостойкость к металлам и жидким шлакам.
Для получения изделий высшей огнеупорности используют неестественные окислы: глинозем, оксид магния, диоксид циркония, и карбиды, нитриды, бориды, сульфиды и др. Изделия на их базе приобретают способом прессования либо литья под давлением с огнеупорностью до 4000 °С.
Маркировка, упаковка, хранение и транспортирование керамических материалов
Маркируют керамические изделия, нанося при формовании на тыльную сторону штамп несмываемой краской либо оттиск с указанием номера завода-Госта и наименования изготовителя. Более полезные изделия (санитарно-технические, глазурованные плитки и др.) упаковывают в древесные коробки либо коробки-решетки, а время от времени и в бумагу. Большие и неотёсанные изделия не упаковывают, а при транспортировке укладывают на особые поддоны.
Глазурованные плитки упаковывают в древесные коробки-решетки весом нетто не более 32 кг, плитки для полов — в бумагу пачками по 20 шт. Плитки для ковровой мозаики упаковываются в пачки по 10 страниц, на пачку накладывают с двух сторон страницы плотного картона либо фанеры и обвязывают шпагатом. При упаковке укладываются изделия одного вида, размера, сорта, наименования и т. д.
Небольшие и полезные изделия транспортируются на автомашинах либо в крытых вагонах. Наряду с этим их укладывают на ребро с прокладкой по высоте соломой.
Неотёсанные керамические изделия нужно хранить под навесами, уложенными в штабеля либо клетки, по видам, размерам, сортам, типам и т. д. Глазурованные плитки и санитарно-технические изделия направляться хранить в закрытых помещениях, предохраняющих их от увлажнения и загрязнения.
