383

Керамические материалы и изделия

Лекция

Архитектура, проектирование и строительство

Классификация керамических материалов. Заполнители для легких бетонов (керамзит). Общая технологическая схема изготовления керамических изделий. Пластичный способ формовки. Сушка и обжиг керамических материалов.

Русский

2013-01-06

273.5 KB

55 чел.

Лекция 5. Керамические материалы и изделия

5.1. Общие сведения

Наряду с природными каменными материалами в строительстве широкое распространение приобрели штучные каменные искусственные материалы, одним из которых является строительная керамика.

К строительной керамике относятся штучные материалы, полученные из минерального сырья, главным компонентом которых является глина. Керамику получают путем следующих основных этапов:

  •  карьерные работы;
  •  подготовка формовочной массы;
  •  формования сырца;
  •  сушки;
  •  обжиг изделий при высоких температурах.

Это древнейший из всех штучных каменных материалов. Например, керамический кирпич появился более 5000 лет назад. Эстетические и технические достоинства строительной и отделочной керамики в полной мере проявились во многих грандиозных градостроительных комплексах (рис. 5.1.).

а.     б.    в.

Рис. 5.1. а – крупнейшая крепость крестоносцев в Европе из керамического кирпича в г. Мальборк, Польша; б – Московский кремль; в – один из семи чудес света «висячие сады» Семирамиды.

5.2. Классификация керамических материалов

I. По назначению:

  •  стеновые (кирпич обыкновенный, кирпич и камень эффективный и пористый) (рис. 5.2.);

а.      б.     в.

Рис. 5.2. а – кирпич обыкновенный; б – эффективный; в – применение кирпича в кладке наружных стен

  •  для наружной отделки (кирпич лицевой, плитка фасадная) (рис. 5.3.);

а.         б.

Рис. 5.3. а – кирпич лицевой; б – плитка фасадная

  •  для внутренней отделки (плитка для стен и полов) (рис. 5.4.);

 а.        б.

Рис. 5.4. а – плитка керамическая для внутренних отделочных работ; б – применение

  •  кровельная (черепица) (рис. 5.5).;

а.        б.

Рис. 5.5. а – керамическая кровельная черепица; б - применение

  •  трубы (дренажные и канализационные) (рис. 5.6.).;

 а.        б.

Рис. 5.6. а – трубы керамические канализационные; б – дренажные

  •  заполнители для легких бетонов (керамзит) (5.7.).;

  а.       б.

рис. Рис. 5.7. а – керамзит; б – производство керамзита

  •  санитарно-технические изделия (ванные, умывальники и т.д.) (5.8.);

 а.         б.

Рис. 5.8. а, б – санитарно-технические керамические изделия

  •  кислотоупорные (трубы, кирпич, плитка) (рис. 5.9.);

а.     б.      в.

Рис. 5.9. Кислотоупорные керамические изделия: а – кирпич; б – плитка; в – трубы

  •  огнестойкие материалы (кирпич) (рис. 5.10.);

 а.        б.

Рис. 5.10. Огнестойкие материалы из керамического кирпича: а – кирпич эффективный; б-применение

  •  дорожный кирпич (рис. 5.11.).

Рис. 5.11. Дорожный керамический кирпич

II. По способу производства:

1. Изделия пластического формования:

  •  пластическим способом (влажность сырья 20…25 %) (Рис. 5.12);

а.          б.

Рис. 5.12. а – сырьевая масса; б – цех по производству керамического кирпича пластическим способом

  •  полусухим способом (влажность сырья 8…12 %) (рис. 5.13);

Рис. 5.13. Полусухой способ формования керамического кирпича

  •  мокрым (литьевым шликерным) способом (влажность сырья 45…60 %).

III. По структуре черепка:

  •  пористые (не обжиговые), которые поглощают более чем 5 % воды по массе (стеновые, кровельные, облицовочные материалы и др.);
  •  сплошные (обжиговые), которые поглощают не менее, чем 5 % воды по массе (плитка для пола, дорожный кирпич и т.д.).

5.3. Сырье для изготовления керамики

Сырьем для изготовления керамических материалов являются разнообразные глиняные горные породы (глины). Глины образовались вследствие выветривания изверженных горных пород. Глины – это природные водные алюмосиликаты, способные при смешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходят в камнеподобное состояние.

Наиболее часто глины состоят при преобладающем количестве минерала каолинита  и подобных ему минералов. В глинах могут быть примеси карбонатов, оксидов железа, кварца, известняка и др., которые существенно влияют на свойства керамических материалов. Например, цвет зависит от наличия в глине оксидов железа; железная руда снижает температуру плавления и др.

5.3.1. Добавки к глинам, глазури и ангобы

Для повышения технологических свойств глин и придания изделиям надежных физико-механических свойств вводят специальные добавки:

  •  отощающие – которые снижают пластичность и уменьшают воздушную и тепловую усадку (зола ТЭЦ, песок и т.д.);
  •  плавящие – которые снижают пластичность и спекание глины (полевой шпат, железная руда и т.д.);
  •  порообразующие – увеличивают пористость и уменьшают массу керамических изделий (выгорающие добавки);
  •  пластифицирующие – которые способствуют увеличению пластичности глиняной массы и улучшению формуемости изделий (высоко пластичные глины ПАВ и т.д.).

Для улучшения декоративного вида и стойкости к внешним воздействиям поверхностный слой керамических изделий покрывают:

  •  глазурью – легкоплавкие, прозрачные и непрозрачные стекла, окрашенные и неокрашенные. Основные компоненты глазури – кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочноземельных металлов, оксиды. Глазурь в виде шликера наносят на поверхность изделия и обжигают в печах до расплавления (рис. 5.14);

 а.       б.

Рис. 5.14. А – глазурь; б - ангоб 

  •  ангобом – белая или цветная глина, нанесенная на поверхность изделия тонким слоем в виде шликера и выпаренная. Ангоб не плавится и покрытая им поверхность выглядит матовой.

5.3.2. Свойства глины

Глинистое сырье для керамических материалов характеризуется:

1). Гранулометрическим (зерновым) составом глины:

  •  глинистые - до 0,001 мм;
  •  пылеватых – от 0,001 до 0,14 мм;
  •  песчаных – от 0,14 до 2 мм;
  •  включения - зерна кварца величиной > 5,0 мм.

2). Пластичность глины – свойство глиняного теста деформироваться под нагрузкой без образования трещин и разрывов и сохранять форму после снятия этой нагрузки. Физически показателем пластичности называют число пластичности :

, %     (5.1)

где  - влажность, при которой глина переходит из пластичного состояния в текучее, называемое нижней границей текучести;

- влажность, при которой глина переходит из пластичного состояния в хрупкое, называемое границей раскатывания.

По пластичности глины разделяют:

  •  высокопластичные ;
  •  среднепластичные ;
  •  умереннопластичные ;
  •  малопластичные ;
  •  пластичные.

3). Усадка – называется изменение линейных размеров и объема образца в процессе сушки (воздушная усадка 2÷12 %) и обжиговая (2÷8 %). Полная усадка соответственно есть сумма данных усадок и находится в пределах

4). По огнестойкости глинистое сырье разделяют на классы:

«О» - огнестойкие с показателем огнестойкости

«Т» - тугоплавкие,

«Л» - легкоплавкие,

5). Характерным свойством является их способность переходить в камнеподобное состояние. Этот процесс необратим и обжиг керамических изделий заканчивается при  При дальнейшем повышении температуры глина деформируется, плавится.

5.4. Общая технологическая схема изготовления керамических

изделий

Несмотря на широкий ассортимент керамических изделий, основные этапы изготовления этих изделий одинаковые:

  •  добыча сырьевых компонентов в карьере;
  •  подготовка сырьевой массы (дробление, помол, добавки, увлажнение);
  •  формование изделий (сырец);
  •  сушка;
  •  обжиг;
  •  складирование.

Переработку сырьевой массы и формовку изделий в соответствии со свойствами исходного сырья и вида конечных изделий выполняют способами:

  •  пластичным;
  •  полусухим;
  •  шликерным (мокрым).

5.4.1. Пластичный способ формовки

Используя пластический способ формовки изделий, глину измельчают на вальцах грубого и тонкого помола, а также подвергают переработке в бегунах. После дробления глину подают в глиносмеситель, где она перемешивается с добавками до однородной пластической массы и увлажнения до влажности 20÷20 %. Такой способ предусматривает формовку изделий на ленточных прессах. Глиняный брус, который выходит из-под пресса, разрезают автоматическим резальным аппаратом на изделия заданного размера. Пластичным формованием изготавливают обычный и эффективный кирпич, камни, керамические трубы.

5.4.2. Полусухой способ формования

При полусухом способе формования изготовления глину сначала дробят и сушат до влажности 6÷8 %, затем дополнительно повторно дробят в дезинтеграторах, просеивают, увлажняют полученный порошок паром до влажности 8÷12 % и тщательно перемешивают в глиносмесителе. Подготовленную массу прессуют на гидравлических прессах при давлении 15÷40 МПа. Полусухой способ экономичнее пластического, поскольку не требуется сушки изделий. Но кирпич полусухого прессования имеет меньшую морозостойкость.

5.4.3. Мокрый (шликерный) способ формования

Суть способа состоит в том, что исходные материалы дробят совместно с водой в шаровой мельнице при влажности 45÷60 % до получения однородной массы – шликера. Изделия получают методом литья или полусухим прессованием (облицовочные плитки, плитки для пола).

5.4.4. Сушка и обжиг керамических материалов

Обязательной промежуточной операцией технологического процесса изготовления керамических изделий является сушка, которую производят в туннельных сушках беспрерывного действия до влажности  для предотвращения неравномерной усадки и растрескивания при обжиге.

Сырец на вагонетках движется по туннелю навстречу потока горячего воздуха или дымовых газов (16÷36 часов).

Обжиг керамических изделий осуществляют в туннельных и кольцевых печах с автоматическим управлением. Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых керамических изделий 950÷10000С, которая необходима для спекания керамической массы. Туннельная печь – длинный канал, в котором вагонетки с изделиями проходят три зоны: подогрева, обжига, охлаждения. (Слайд № 12).

 

а.         б.

Рис. 5.15. а – туннельная печь Гипрострома (Киев): а). – зона подогрева; б – зона взвара (1 – кладка печи; 2 – воздухопровод; 3 – газопровод); в – схема тепловых зон; б – схема работы (а); и разрез (б) кольцевой печи: 1 – дымовые очелки; 2 – дымовой конус; 3 - дымовой канал; 4 – ходок; 5 – рассыпной строй; 6 – клапан рассыпного строя; 7 – штанга; 8 – топливные трубы

5.4. Стеновые материалы и изделия

  1.  Кирпич и керамические камни.

Применяют: для возведения внутренних и наружных стен, а также для изготовления стеновых панелей.

Кирпич имеет следующие размеры:

Вид кирпича

Обычный

250

120

65

Модульный

288

138

63

Камни изготавливают следующих размеров:

Вид камня

Обычный

250

120

138

Модульный

288

138

138

Кирпич может быть полнотелым или эффективным, а камни – только полнотелые.

По внешнему виду и размерам кирпич и камень должен удовлетворять требованиям ГОСТ. Не до обжиг или пере обжиг не допускается. Полнотелый кирпич должен иметь водопоглощение , эффективный .

По средней плотности в сухом состоянии кирпич и камень делят на три группы:

  •  эффективные, которые улучшают теплотехнические свойства стен ;
  •  условно-эффективные ;
  •  обычный кирпич .

Обычный кирпич делят на марки в соответствии с пределом прочности на сжатие: М75, 100, 125, 150, 175, 200, 250. 300. Теплопроводность кирпича , морозостойкость – F15, 25, 35, 50. Средняя плотность .

2. Сборные изделия из кирпича и керамического камня – изготавливаются в виде керамических стеновых панелей и блоков для наружных стен на заводах, которые позволяют сделать кирпич более индустриальным.

5.4.2. Изделия для внешних и внутренних облицовочных работ

1. Изделия для облицовки фасадов:

  •  лицевой кирпич и камень изготавливают методом пластического формования или полусухого прессования с нанесением фактурного слоя или без него, имеет две лицевые поверхности – ложковую и тычковую;
  •  двухслойный кирпич формуется из местных красных глин и только лицевой слой (3…5 мм) из белообжиговых глин;
  •  глазурованный кирпич – лицевая поверхность покрыта глазурью;
  •  ангобованный кирпич – лицевая поверхность покрыта ангобом;
  •  коврово-мозаичные плитки – для отделки внутренних и внешних стен жилых и гражданских зданий.

2. Плитка для внутренней облицовки.

В соответствии с применяемым сырьем их разделяют на два вида:

  •  майолика (легкоплавкие глины +20 % мела + глазурь);
  •  фаянсовые (огнестойкие глины + кварцевый песок + плавкие добавки + глазурь) (рис. 5.16).

Для внутренней облицовки применяют плитки с размерами, как правило: . Толщина плитки не должна превышать 6 мм, водопогрлощение – 16 %. К качеству плитки предъявляются высокие требования – правильная геометрическая форма, четкие грани и углы, термическая стойкость и т.д.

3. Плитка для пола

Керамические плитки для пола могут быть глазурованными и не глазурованными, с гладкой и рифленой поверхностью и должны иметь правильную форму с размером 50…150 мм, толщиной 10…13 мм. Их изготавливают из тугоплавких или огнестойких глин с красящими добавками или без них. Плитки должны иметь высокую прочность, водопоглощение до 5 %, повышенное сопротивление стиранию.

Рис. 5.16. а – плитка керамическая настенная из майолики; б – различная плитка из фаянса


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54113. Вплив автотранспорту та сільгосптехніки на довкілля 260 KB
  Розвивати соціальні компетентно-комунікативні навички, приймати участь в дискусіях, співробітництві в групах, розвивати спостережливість, творчі, акторські здібності, розширювати кругозір студентів, викликати бажання до пошуку відповідей на запитання в книжках науково-пізнавального характеру, художній і народознавчій літературі, виховувати бережливе ставлення до природи.
54114. Мандрівка в місто культури 71.5 KB
  Раптом вибігає Поміха- Неуміха. Вона одягнена в чорне плаття, волосся розтріпане, на грудях плями, на обличчі - бруд. Вихоплює конверт, швидко продивляється лист і зловтішно викрикує:
54115. Зниклі цивілізації 52 KB
  Сьогодні ми зібралися у цій затишній кімнаті, щоб поговорити про відоме і невідоме, про знане і незнане, про фантастику і реальність. Свідомість людини швидко звикає до чогось нового, раніше незвіданого. Тунель під Ла-Маншем, пілотовані космічні польоти, всесвітня комп’ютерна мережа – усе це частина нашого сьогодення, реальності, яка ще років сто тому здалася б найсміливішою фантазією. Одначе для тих, хто народився після втілення в життя технічної новинки, воно вже не є чудом.
54116. ТЕМАТИЧНА МАНДРІВКА «МИ-УКРАЇНЦІ» 242.5 KB
  Мета: поглиблювати уявлення учнів про свою Батьківщину; розширювати поняття «громадянин», розвивати прагнення бути свідомим громадянином України, її патріотом; розвивати мовлення, уміння спостерігати; сприяти вихованню патріотичних почуттів.
54117. Мандрівка «містом числових нерівностей» 174 KB
  Ми з вами вивчаємо числові нерівності. На наступний урок 1-ша у 9-му класі тематична контрольна робота. Тому сьогодні ваше завдання систематизувати, узагальнити та поглибити ваші знання по темі, застосовувати вивчене до розв’язування вправ, підготуватись до написання контрольної роботи.
54118. Історичний марафон «Що ? Де ? Коли ?» 32.5 KB
  А яку мрію можна здійснити досягнувши цієї планки Стати президентом.Для цієї мети китайці використовували найміцніший шовк середньовічні росіяни – пластинки слюди а римляни найтонші пласти агату. А що для цієї мети використовуємо зараз для цієї мети Скло. В назві одного з них – Капуцинів залишився слід цієї звички.
54119. Love. Marriage 67.5 KB
  People say that love is a magic feeling. A person in love can be compared with the shining sun. Look at the blackboard. You can see there the sun with long rays. Write the word connected with love.
54121. ІНТЕЛЕКТУАЛЬНО – ТВОРЧА ГРА «ВАМ НАДІЙШОВ ЛИСТ…» 407 KB
  Маршак Пошта Інтелектуально – творча гра починається з ранку Ранок: після ранкової лінійки й зарядки оголошується завдання для загонів. І перше завдання для вас це вікторина на найкраще знання вірша Пошта Вікторина 1. Але ваші творчі завдання допоможуть стати справжніми поштарями або хоча б трішечки спробувати. Перше завдання Скласти розрізаного листа і прочитати Друге творче завдання Представити поштову марку для своєї посилки і захистити ескіз Третє творче завдання Образ поштаря та його творчий захист Заключне творче завдання...