Керамические материалы. Способы производства. Особенности применения. Керамическими называют изделия и материалы, получаемых из глиняных масс или из их смесей с минеральными добавками путем формования и обжига

Керамическими называют изделия и материалы, получаемых из глиняных масс или из их смесей с минеральными добавками путем формования и обжига. В современном строительстве керамические материалы и изделия используют для возведения стен и покрытий зданий, облицовки полов, стен, фасадов, кладки печей и дымовых труб, устройства канализации и дренажа и для других целей. Материал (тело), из которого состоят керамические изделия, в технологии керамики называют керамическим черепком.

Строительные керамические изделия классифицируют по структуре керамического черепка, по их конструктивному назначению, состоянию поверхности и т. д.

По конструктивному назначению керамические материалы и изделия разделяют на следующие группы: стеновые (кирпич, камни керамические, стеновые блоки и панели из кирпича); для перекрытий (пустотелые камни, балки, панели перекрытия и покрытия из керамических камней); для облицовки фасадов зданий (кирпич и камни керамические лицевые, фасадные плитки, ковровая керамика и др.); для внутренней облицовки (глазурованные плитки и фасонные детали к ним, плитки для полов);

По структуре черепка различают пористые и плотные керамические материалы. У пористых материалов черепок в изломе тусклого землистого вида, легко впитывает воду, пористость его более 5%. К пористым керамичес­ким изделиям относят кирпич, пустотелые камни, чере­пицу и др. Плотные материалы белые или равномерно окрашенные имеют спекшийся в изломе блестящий раковистый черепок, пористость которого не превышает 5 %, не пропускают жидкости и газы. Среди плотных керамических изделий следует назвать плитки для полов, кислотостойкий кирпич и др.

Керамические изделия могут быть также глазурован­ными и неглазурованными. Глазурь - стекловидное покрытие, закрепленное обжигом, придает изделиям стойкость к внешним воздействиям, водонепроницаемость и высокие декоративные качества.

Основным сырьем для производства керамических ма­териалов и изделий являются глины. Для улучшения тех­нологических свойств глин, а также придания готовым изделиям определенных физико-механических свойств применяют отстающие, выгорающие и пластифицирующие добавки. Глина - тонкодисперсная фракция горных пород, способная образовывать с водой пластичное тесто, сохраняющее после высыхания приданную ему форму и приобретающее после обжига твердость камня. В составе глин могут присутствовать неразложившиеся зерна полевого шпата, известняка, а также железистые, органические и другие вещества. Крупные зерна известняка в составе глин являются вредными примесями, так как при обжиге они превращаются в известь, которая затем на воздухе гасится и, увеличиваясь в объеме, разрушает керамические изделия.

Добыча глины. Глину для производства керамичес­ких материалов и изделий добывают в карьерах, распо­ложенных обычно в непосредственной близости от завода, одно- или многоковшовыми экскаваторами и другими машинами и механизмами. На завод глину доставля­ют по рельсовым путям в вагонетках с опрокидывающимся кузовом, автосамосвалами, ленточными транспорте­рами, вагонетками канатной дороги и другими видами транспорта.

Подготовка сырьевой массы. Добытая в карьере и до­ставленная на завод глина и естественном состоянии обычно непригодна для формования изделии и нужно разрушить природную структуру глины, удалить из нее вредные примеси, измельчить крупные включения, сме­шать глину с добавками, а также увлажнить ее, чтобы получить удобоформуемую массу. Сырьевую смесь готовят полусухим, пластическим или мокрым (шликерным) способами. Выбор того или иного способа зависит от свойств сырьевых материалов, соста­ва керамических масс и способа формования изделии, а также от их размеров и назначения. При полусухом способе сырьевые материалы высушивают, дробят, размалывают и тщательно перемешивают. Полусухой способ подготовки сырьевой смеси приме­няют в производстве строительного кирпича полусухого прессования, плиток для полов, облицовочных плиток и др. При пластическом способе сырьевые материалы сме­шивают при естественной влажности или с добавлением воды до получения глиняного теста влажностью 18-23 Пластическим способом готовят сырьевую смесь для производства керамического кирпича пластиче­ского формования, керамических камней, черепицы, труб и др. При шликерном способе сырьевые материалы предварительно измельчают и порошок а затем тщательно сме­шивают в присутствии большого количества воды, полу­чая однородную суспензию (шликер). Этот способ применяют при производстве фарфоровых и фаянсовых из­делий, облицовочных плиток и др.

Формование изделий. Формуют керамические изделия различными способами: пластическим, полусухим. Выбор способа формования зависит от вида изделий, а также от состава и физико-механических свойств сырья. Пластический способ формования - изготовление из­делии из пластических глиняных масс на прессах – наиболее распространен в производстве строительных керамических изделий. Подготовленную глиняную массу влажностью 18-23% направляют в приемный бункер ленточного пресса. При помощи шнека масса дополнительно перемешивает­ся, уплотняется и выдавливается в виде бруса через выходное отверстие пресса, снабженного сменным мундш­туком. Меняя мундштук, можно получать брус различ­ных формы и размеров. Непрерывно выходящий из пресса брус разрезает на отдельные части в соответствии с размерами изготовляемых изделий автоматическое резательное устройство. Полусухим способом формуют облицовочные плитки, плитки для полов к другие тонкостенные керамические изделия. Этим способом можно изготавлять кирпич и другие изделия из малопластичных, тощих глин, что расширяет сырьевую базу производства изделий строитель­ной керамики. Существенное преимущество полусухого способа формования по сравнению с пластическим - применение глиняной массы с меньшей влажностью (8-12 %), что значительно сокращает или даже исключает сушку сырца.

Сушка изделий. Сформованные изделия (сырец) не­обходимо сушить, чтобы снизить их влажность, напри­мер кирпич-сырец сушат до влажности 8-10%. За счет сушки повышается прочность сырца, предотвращаются растрескивание и деформация его в процессе обжига. Сушка может быть естественной и искусственной. Естественная сушка в сушильных сараях не требует затрат топлива, но продолжается очень долго (10- 15 сут) и зависит от температуры и влажности окружающей среды (воздуха). Кроме того, для естественной суш­ки требуются помещение большой площадью. В настоящее время на крупных заводах, как прави­ло, производят искусственную сушку сырца в камерных сушилках периодического действия и туннельных непрерывною действия.

Обжиг изделий - завершающий этап технологического процесса производства керамических изделий. Процесс обжига можно условно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение. В результате обжига керамическое изделие приобретает камневидное состояние, высокие прочность, водостойкость, мо­розостойкость и другие строительные свойства. Обжигают керамические изделия в кольцевых, тун­нельных, щелевых, роликовых и других печах.

Сортировка и хранение керамических изделий. При выгрузке из печи керамические изделия сортируют. Ка­чество изделий устанавливают по степени обжига, внеш­нему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов. По степени обжига они могут быть разделены на изделия нормального обжига, недожог и пережог. Сортность изделии устанавливают по внешнему виду, форме, размерам и наличию дефектов и соответст­вии с требованиями ГОСТа. После сортировки изделия направляют на склад, где хранят до отправки на строительство. Кирпич и керами­ческие камни укладывают в елочные пакеты или на под­доны и хранят на открытых площадках.

Стеновые керамические материалы и изделия. Среди большой группы стеновых керамических мате­риалов и изделий в настоящее время наиболее распростра­нены керамический кирпич, различные виды эффектив­ных керамических материалов, а также стеновые кирпичные панели.

Кирпич керамический полнотелый имеет форму прямоугольного паралле­лепипеда размером 250х120х65 мм или 250х120х88 мм. Для модульного кирпича толщиной 88 мм обязательное наличие технологических пустот. Кирпич должен быть нормально обожжен. Кирпич-не­дожог алого цвета, пониженной плотности и морозостой­кости, кирпич-пережог отличается большой плотностью, прочностью и сравнительно высокой теплопроводностью.

Плотность кирпича в сухом состоянии колеблется в пределах 1600-1900 кг/м³, а теплопроводность – 0,71-0,82 ВТ/(м^оС). Эти свойства кирпича зависят от способа его изготовления. Большую плотность, а следовательно, и большую теплопроводность имеет кирпич полусухого прессования. Водопоглощение кирпича, высушенного до постоянной массы, должно быть не менее 8 %. Меньшая величина водопоглощения свидетельствует о повышенной теп­лопроводности кирпича, что нежелательно. По морозостойкости насыщенный водой кирпич дол­жен выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждении (расслоения, выкрашивания и т.д.) не ме­нее 15 циклов попеременного замораживания.

Керамический кирпич применяют для кладки внут­ренних и наружных стен, столбов, сводов и других час­тей зданий. Кроме того, из пего изготовляют кирпичные панели.

Для уменьшения массы и толщины наружных стен взамен обычного кирпича широко применяют эффектив­ные керамические материалы, которые характеризуются меньшей плотностью, более низкой теплопроводностью, чем обычный кирпич, но обладают достаточной прочно­стью.

Пустотелый кирпич применяют для кладки наруж­ных и внутренних стен зданий и для заполнения стен каркасных зданий. Не разрешается использовать этот кирпич для кладки стен зданий бань, прачечных и т.п. Из пустотелых камней возводят несущие стены и перегородки, стены каркасных зданий, изготовляют кирпичные панели. Применяя пустотелые керамические камни, удается снизить, толщину и массу стен, снизить трудоем­кость кладки и ее стоимость.

К эффективным керамическим материалам относят также сплошные и пустотелые кирпичи и камни, которые изготовляют из смеси глины и диатомитов или трепелов путем пластического или полусухого формования и по­следующего обжига. Плотность их от 700 до 1500 кг/м3. Кирпич и камни выпускают пяти марок: 200, 150, 125, 100 и 75. Применяют их для кладки наружных и внут­ренних стен зданий и сооружений.

Стеновые кирпичные панели представляют собой ин­дустриальные изделия заданных размеров, в которых от­дельные кирпичи или керамические камни сцементирова­ны в монолит цементно-песчаным раствором. По назначению различают панели для наружных и внутренних стен, а также специальные панели (цокольные, вентиля­ционные и др.).
Вопрос 18