Керамические материалы и изделия специального назначения

Глиняная черепица представляет собой кровельный материал, получаемый из легкоплавких глин путем формования сырца, сушки его и последующего обжига. В настоящее время керамические заводы выпускают черепицу нескольких видов: пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную и коньковую.

Черепица как кровельный материал прочна, долговечна и огнестойка. Кровля из нее не требует частых ремонтов. Недостатки черепичной кровли - большая масса, необходимость устройства значительных уклонов для стока воды, а также большая трудоемкость возведения. Черепицу применяют обычно в малоэтажном строительстве.

Канализационные и дренажные трубы. Канализационные трубы изготовляют из огнеупорных или тугоплавких глин. Формуют трубы вместе с раструбом на трубных прессах. После сушки на внутреннюю и наружную поверхности труб наносят глазурь и обжигают. Наличие тонкого слоя глазури предопределяет водонепроницаемость и высокую стойкость труб к воздействию кислот и щелочей. Канализационные трубы выпускают внутренним диаметром 150-600 и длиной 800-1200 мм. Высокая химическая стойкость керамических труб позволяет широко применять их для отвода промышленных вод, содержащих щелочи и кислоты.

Дренажные трубы - керамические неглазурованные изделия с гладкой поверхностью и сквозными канавками или прорезями для повышения водопроницаемости. Длина их до 500, внутренний диаметр 25-250 мм. Трубы должны иметь правильную цилиндрическую форму, гладкую внутреннюю поверхность, обладать достаточной механической прочностью. Сырьем для их производства служат легкоплавкие глины и суглинки. Дренажные трубы используют для осушения заболоченных земель, а также для понижения уровня грунтовых вод.

Кислотоупорные изделия в отличие от обычных керамических изделий имеют черепок повышенной плотности, а также высокие механическую прочность и термостойкость. Они способны выдерживать длительное воздействие концентрированных кислот и щелочей. К этой группе керамических изделий относят кислотоупорный кирпич, кислотоупорные и термокислотоупорные плитки и кислотоупорные трубы.

Кислотоупорный кирпич изготовляют в виде прямоугольного параллелепипеда размером 230х113х65 мм и клиновидным. Применяют его для кладки фундаментов химических аппаратов, футеровки аппаратов и газоходов, настилки полов и сточных желобов предприятий химической и целлюлозно-бумажной промышленности.

Кислотоупорные и термокислотоупорные плитки могут быть квадратными, прямоугольными и клиновидными со стороной размером от 50 до 200 мм и толщиной от 10 до 50 мм. Кислотоупорные плитки употребляют для футеровки аппаратов, газоходов и сточных желобов, для устройства полов в цехах с агрессивными средами, а термокислотоупорные, кроме того, - для футеровки варочных котлов.

Кислотоупорные трубы имеют плотный спекшийся черепок; наружную и внутреннюю стороны труб покрывают кислотостойкой глазурью. Применяют их на предприятиях химической промышленности.

Санитарно-технические изделия. Санитарно-технические изделия - раковины, умывальники, унитазы, смывные бачки и т. д. изготовляют в основном из беложгущихся фаянсовых или полуфарфоровых масс, в состав которых входят каолин, огнеупорная глина, кварц, шамот. Формуют изделия методом литья в гипсовые формы. После извлечения из форм изделия сушат, глазуруют и обжигают. Санитарно-технические изделия должны иметь правильную форму, ровную, гладкую и чистую поверхность, равномерно покрытую глазурью. Их применяют для оборудования кухонь, санитарных узлов и специальных помещений (лабораторий, парикмахерских и др.).

Пористые керамические заполнители. Основными видами искусственных пористых керамических заполнителей для легких бетонов являются керамзит и аглопорит.

Керамзит - легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге глинистых легкоплавких пород, способных вспучиваться при быстром нагревании до 1050-1300⁰С. Вспучивающими агентами являются газы, которые выделяются при разложении различных веществ, содержащихся в исходном сырье. Вспучиваемость глинистого сырья можно повысить добавлением в сырьевую шихту тонкомолотого угля, опилок, рыхлой железной руды, пиритовых огарков и др.

Процесс изготовления керамзита состоит из следующих основных операций: добычи глинистого сырья, его складирования и доставки к месту производства; переработки сырья и приготовления исходного полуфабриката в виде гранул, обжига гранул; охлаждения керамзита; сортировки и (при необходимости) дробления заполнителя; складирования и выдачи готового продукта. В качестве формующих машин для изготовления гранул используют дырчатые вальцы и барабанные грануляторы, а также ленточные прессы, у которых выходное отверстие мундштука перекрыто перфорированной перегородкой и имеется специальное устройство для резки выходящих жгутов. Подсушивают сырец в сушильном барабане. Обжигают керамзит в большинстве случаев во вращающихся печах длиной 12-40 и диаметром 1,2-2,5 м. Длительность обжига керамзита во вращающейся печи 25-45 мин.

Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, плотностью и прочностью. В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий делят наследующие фракции: 5-10, 10-20 и 20-40 мм. Зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от насыпной плотности гравий делят на марки 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и 800. Предел прочности при сжатии керамзитового гравия в зависимости от его марки 0,3 - 5,5 МПа. Водопоглощение керамзитового гравия 15 - 25%, морозостойкость должна быть не менее 15 циклов.

Керамзит применяют также в качестве теплоизоляционного материала (в виде засыпок).

Аглопорит представляет собой пористый кусковой материал, получаемый спеканием (агломерацией) гранул из смеси глинистого сырья с углем. Спекание гранул происходит за счет сгорания угля, содержащегося в сырьевой шихте. Одновременно с выгоранием угля вся масса частично вспучивается. При изготовлении аглопорита влажное глинистое сырье смешивают с молотым углем, гранулируют и подают в агломерационную установку. Продолжительность агломерации 25 - 45 мин. Пористую легкую глыбу аглопорита после охлаждения дробят на щебень с последующей сортировкой на фракции.

Насыпная плотность аглопоритового щебня 300 - 1000 кг/м³, прочность 0,3 - 3 МПа. Содержание в аглопорите несгоревшего угля обычно не превышает 3%, что вполне допустимо для применения его в качестве заполнителя для легких бетонов.

Огнеупорные материалы характеризуются способностью при эксплуатации в промышленных тепловых установках длительное время выдерживать различные механические и химические воздействия при температуре выше 1500⁰С. По степени огнеупорности эти материалы разделяют на : огнеупорные (1580-1770⁰С), высокоогнеупорные (1770-2000⁰С), высшей огнеупорности (выше 2000⁰С). Огнеупорные материалы изготовляют в виде кирпича, блоков, плит и различных фасонных элементов путем прессования, сушки и обжига.

В зависимости от химико-минералогического состава огнеупорные материалы разделяют на : кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезитовые, хромистые и углеродистые. Наиболее распространены в строительстве кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры.

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры изготовляют из кварцитов или кварцевого песка с добавкой глины. Огнеупорность динасовых материалов 1710 - 1750⁰С, предел прочности при сжатии 15 - 35МПа. Динасовые огнеупоры широко применяют для кладки и футеровки наиболее ответственных частей различных промышленных печей (мартеновских, коксовых, электроплавильных, стекловаренных и др.), которые подвергаются одновременному воздействию высоких температур и значительных нагрузок.

Алюмосиликатные огнеупоры получают из огнеупорных глин и каолинов, отощенных шамотом или различными кварцевыми добавками. В зависимости от содержания SiO2 и Al2O3 в обожженном продукте алюмосиликатные огнеупоры разделяют на : полукислые, шамотные и высокоглиноземистые.

Сырьем для полукислых огнеупоров служат в основном естественные отощенные глины. Огнеупорность их 1610 - 1710⁰С, предел прочности при сжатии не менее 10 МПа. Полукислыми огнеупорами футеруют вагранки, коксовые печи, стеклоразливочные ковши и пр.

Для изготовления шамотных огнеупоров используют смесь огнеупорной глины и шамота. Огнеупорность их 1710 - 1730⁰С, предел прочности при сжатии 10 - 12МПа. Шамотные огнеупоры, кроме того, щелочестойки. Используются они для кладки доменных печей, стен и пода керамических печей, футеровки топок паровых котлов и т.д.

Высокоглиноземистые огнеупоры изготовляют из сырья (боксита, корунда и др.) с содержанием Al₂О₃ более 45%. Огнеупорность их обычно 1770 - 2000⁰С. Применяют высокоглиноземистые огнеупоры в стекольной промышленности для кладки печей.

Лекция 7. БЕТОНЫ (3 часа)