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

57 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

75006. Мова моя українська чарівна. Виховний захід 40.5 KB
  Обладнання: зал прикрашений плакатами з крилатими висловами про мову прислівями плакати з назвами команд завдання загадки ребуси кросворди. І будемо зараз готові Полинути в країну рідного слова...
75007. Мово моя материнська, Сценарій свята 52 KB
  Чудова наша мова міцне моє коріння А як же я без нього могла б на світі жить Тоді б мене чекало духовне зубожіння Бо мову і Вітчизну не можна розділить Пісня О мово моя муз. Мов соловї наша мова співуча. Вірте не вірте Твердо я знаю: Мова це вірність рідному краю...
75008. Хімічна мозаїка, Сценарій з хімії 61 KB
  Ведуча: Вогонь у темряву ночей Приніс на землю Прометей. Ведуча доторкаючись до вогню: Я стверджую категорично: Реакція екзотермічна дує на палець. Ведуча звертається до кухаря: За сіль ви не забули друже Її відсутність не байдужа...
75009. Музыкальный тайник, внеклассное мероприятие для 7 класса 199 KB
  Мотивация интереса к непопулярным» музыкальным жанрам; пробуждение у учащихся заинтересованность в изучении предмета; активизация мыслительной и речевой деятельности; развитие музыкальной эрудиции, логического мышления; воспитание музыкально-познавательных потребностей и интересов в приобретении основы музыкально – исторических знаний, лидерских и коммуникативных качеств личности.
75010. Мусор – глобальная проблема человечества. Урок для устойчивого развития по программе «Моя счастливая планета» в 3-А классе 59 KB
  Цель урока: познакомить учащихся с терминами экология экологическая безопасность формировать представления об источниках и способах утилизации бытового мусора научить выполнять правила личной экологической безопасности познакомить с экологическими проблемами современности и путями их решения формировать ответственное отношение к использованию природных ресурсов земли.
75011. Відкриття музею історії козацтва, виховний захід 193.08 KB
  Карабинівці понад двісті років. Визнала вона і знущання панів Карабінова та Мизгова, і лихоліття громадянської війни, і голодомор, і трагічні події Великої Вітчизняної війни та вистояла. Сьогодні Карабинівка - одне з найкращих сіл Павлоградщини...
75012. Веснянки, виховний захід 60 KB
  Янушкевич веснянка А вже весна з опери Зима і весна М.Лисенка Хор А вже весна з опери Зима і весна. Діалог Діти а якою ви собі уявляєте весну Та яка ж весна без квітів Які ви знаєте весняні квіти Але першою розпускається гілочка верби а її розквітлі бруньки як називаються Котики Чи бачили ви їх які вони...
75013. Интонация – основа музыки, План-конспект урока музыки в 3 классе 332.5 KB
  Цели: Обучающая: формировать предметные компетентности: вокально-хоровую умение петь вокально правильно на дыхании музыкально-ритмическую умение выдерживать ритм и темп в движении под музыку исполнительскую умение выразительно и правильно передавать музыкальный образ...
75014. Интонационное и исполнительское развитие музыки 152.5 KB
  Тема урока: Интонационное и исполнительское развитие музыки Игра в слова. Разные ребята Цели урока: Обучающие: дать понятие о развитии интонации с помощью каких средств выразительности она развивается введение понятий лад мажор минор работать над чистотой интонирования...