Лекция 4 Керамические строительные материалы и изделия
 Скачать 227.44 Kb.
|
|
Лекция №4 Керамические строительные материалы и изделия 1. Определение строительной керамики. Сырье для производства ке- рамических материалов и изделий. 2. Общая технологическая схема производства керамических изделий. 3. Классификация керамических изделий. 4. Стеновые керамические изделия. 5. Керамические изделия для наружной и внутренней облицовок. 6. Санитарно-техническая керамика и керамические изделия специ- ального назначения. 1. Определение строительной керамики. Сырье для производства керамических материалов и изделий. «Керамос» - гончарная глина. Керамика - искусственный камнеподобный материал, получаемый из рыхлого минерального сырья путем формования и спекания обжигом при высоких температурах. Керамический черепок - скол обожженного керамического образца или изделия. Сырьевую массу для изготовления керамических изделий обычно со- ставляют из пластичных материалов (глины, каолины) и непластичных ма- териалов (отощающих и выгорающих добавок). Глины - осадочные тонкодисперсные рыхлые породы, которые спо- собны при смешивании с водой образовывать пластичное тесто. Наиболее распространенными из них являются каолинитовые (каолинит - Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O, галлуазит - Al 2 O 3 *2SiO 2 *4H 2 O), монтмориллонитовые (монтмориллонит - Al 2 O 3 *4SiO 2 *nH 2 O) и гидрослюдистые (иллит - K 2 O*MgO*4Al 2 O 3 *7SiO 2 *2H 2 O). В глинах присутствуют примеси: кварцевые, карбонатные, сульфат- ные, железистые, органические. Глины характеризуют пластичностью, деформативными свойствами, гранулометрическим составом и отношением к температуре. Пластичность - способность глины образовывать с водой пластичное однородное тесто. Пластичность определяется минералогическим соста- вом, дисперсностью глины и наличием в ней примесей. Пластичность в значительной степени определяет деформативные свойства глин, к которым относятся воздушная и огневая усадки. Воздушная усадка - уменьшение объема отформованных из глины из- делий при сушке. Причинами являются удаление воды и сближение ча- стиц. Может составлять 4-15% от объема. Так, высокопластичные глины могут быть удобны в работе, но давать большую воздушную усадку и тре- щины при высыхании. Огневая усадка - уменьшение объема изделий при обжиге за счет ча- стичного плавления сырья. Может составлять 2-6% от объема, определяет- ся минералогическим составом глин и наличием примесей. В значительной степени, как пластичность, так и деформативные свойства глин определяются их гранулометрическим составом, по которо- му они подразделяются на тонко- и грубодисперсные. S уд = 15...600 м 2 /г. Все глины классифицируют по отношению к нагреванию на: огне- упорные - температура плавления более 1580 0 С, тугоплавкие - 1350...1580 0 С, легкоплавкие - менее 1350 0 С. Огнеупорность - свойство глин выдерживать действие высокой тем- пературы без деформации. Добавки для регулирования свойств сырья и готового изделия: 1. Добавки-отощители, которые вводятся для снижения пластичности и усадочных деформаций (отожженная измельченная глина, молотый шлак, тонкодисперсная зола). 2. Пластификаторы - для повышения однородности и прочности гото- вых изделий (ЛСТ, соли). 3. Порообразующие добавки - выгорающие (опилки, торфяная крош- ка, угольная мелочь) и разлагающиеся (СаСО 3 ). 4. Плавни и флюсы, способствующие образованию расплава при по- ниженных температурах обжига (молотые полевые шпаты, доломит). 2. Общая технологическая схема производства керамических из- делий. 1. Добыча сырья - сырье разрабатывается в карьерах открытым спосо- бом экскаваторами и транспортируется к месту переработки на завод. 2. Подготовка массы к формованию - измельчаются крупные куски, удаляются вредные примеси, обеспечивается равномерное смешивание всех компонентов с водой до получения однородной пластичной формо- вочной массы. 3. Формование изделий - придание сырьевой массе формы и размеров будущего изделия с поправкой на воздушную и огневую усадку. Способы: сухой - прессовка массы влажностью 2...8% под большим давлением, по- лусухой - прессовка массы влажностью 8...12%, пластический - непрерыв- ное выдавливание формовочной массы влажностью 18...25%, литье - за- ливка в формы массы влажностью до 60%. 4. Сушка изделий - для удаления избыточной влаги, которая при об- жиге привела бы к интенсивному парообразованию и растрескиванию из- делий. Сушка ведется до остаточной влажности 5...10%. сушка может быть естественная (20 суток) и искусственная (10-70 часов). Обжиг изделий - на этом этапе получается прочный водостойкий ис- кусственный материал. Ведется путем постепенного подъема температуры до 900...1000 0 С с последующим охлаждением по специальному ступенча- тому режиму. В процессе подъема температуры идет частичное разложе- ние входящих в состав глины минералов и спекание при максимальной температуре выдержки. Спекание - процесс уплотнения глин при обжиге за счет их частичного плавления. Уплотнение и упрочнение системы проис- ходит за счет связей между частицами, образованных матрицей охлажден- ного расплава. 3. Классификация изделий строительной керамики. 1. По степени спекания черепка: - пористые (землистый излом, шероховатая поверхность, при ударе издают глухой звук), W > 5% (кирпич, черепица); - плотные (имеют блестящий, раковистый излом, гладкую поверх- ность, при ударе издают чистый звук), W < 5% (фарфор). 2. По строению черепка: - грубая керамика (зернистое строение черепка, макронеоднород- ность); - тонкая керамика. 3. По назначению: - стеновые изделия, предназначенные для возведения стен зданий и сооружений; - фасадные изделия для внешней облицовки; - изделия внутренней облицовки; - материалы для полов; - кровельные материалы; - санитарно-технические изделия; - изделия специального назначения: клинкерный кирпич для дорож- ных покрытий, трубы, теплоизоляционные и огнеупорные изделия; - заполнители для бетона. 4. Стеновые керамические изделия. Требования: прочность, плотность, теплоизолирующая способность, морозостойкость, водопоглощение. 1. Кирпич рядовой полнотелый должен соответствовать требованиям ГОСТ 530-80. Используется для кладки наружных и внутренних стен, кир- пичных столбов и колонн, сводов, печей, панелей. КР 100/1650/15 М(R изг , R сж ): 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300 W m > 6% М150 и более W m > 8% для остальных м = 1600...1900 кг/м 3 морозостойкость 15, 25, 35, 50 теплопроводность 0,75...0,81 Вт/(м*град) По теплотехническим свойствам и плотности кирпич и камни керами- ческие разделяют на: - эффективные кирп сух < 1400 кг/м 3 , кам сух < 1450 кг/м 3 ; - условно эффективные кирп сух = 1400...1600 кг/м 3 , кам сух = 1450...1600 кг/м 3 ; - обыкновенные кирп сух > 1600 кг/м 3 2. К эффективным стеновым керамическим изделиям относят: пусто- телый кирпич пластического и полусухого формования, пористо- пустотелый кирпич (в массу вводятся выгорающие добавки), кирпич стро- ительный легкий (с добавками диатомита и трепела), керамические стено- вые камни (выпускают больших размеров, чем кирпич). Виды Размеры, мм изделий (ГОСТ 530-80) длина ширина высота Кирпич рядовой 250 120 65 Кирпич утолщенный 250 120 88 Кирпич модульный 288 138 63 Камень рядовой 250 120 138 Камень модульный 288 138 138 Камень укрупненный 250 250 138 Камень с горизонтально расположенными пустотами 250 250 250 200 120 80 3. Виброкирпичные панели - крупноразмерные строительные кон- струкции, которые изготавливаются из кирпича на строительном растворе, иногда с утеплителем. Технология: поддон с бортами, укладка растворной смеси, вибрируют, затем кирпич укладывают постелью, укладка арматуры, укладка раствор- ной смеси, укладывается следующий слой кирпича, укладка растворной смеси. 5. Керамические изделия для наружной и внутренних облицовок Фасадные изделия: 1. Кирпич и камни керамические лицевые, предназначены для лице- вой кладки. Изготавливаются сплошными и пустотелыми, с гладкой, риф- леной и офактуренной поверхностью, рядовые или профильные. Лицевая поверхность может быть без покрытия, торкретированная, ангобированная и глазурованная. Ангоб - керамическое тонкое покрытие, которое наносится на сырец в виде шликера, приготавливаемого из беложгущихся глин с добавлением стеклобоя и красящих оксидов. Глазурь - тонкое стекловидное покрытие (расплав), наносимое на го- товое изделие в виде шликера, приготовленного из каолина, кварцевого песка, поваренной соли, стекла и др. материалов и закрепленное обжигом. Кирпич может быть двухслойным - лицевой слой формуют из свет- ложгущейся глины. 2. Плитки облицовочные фасадные - это изделия глазурованные и не- глазурованные, с гладкой и рельефной поверхностью, рядовые и специаль- ного назначения. Форма может быть квадратной или прямоугольной. Дли- на 46...292 мм, ширина 21...192 мм, толщина 4...9 мм. обратная или тыль- ная сторона плитки должна иметь рифления при длине до 48 мм - более 0,7 мм, более 48 мм - более 2 мм. Фасадные плитки должны иметь марку по прочности М75...150, W = 6...10%. К фасадным плиткам относятся: ковровая керамика - мелкоразмерные плитки различного цвета, брекчия - бой глазурованных и неглазурованных плиток. Керамические изделия для внутренней облицовки. Могут быть двух видов: для облицовки стен и для покрытия полов. К этим изделиям предъявляют требования по прочности, малой исти- раемости, декоративности 1. Плитки для внутренней облицовки стен изготовляют из легкоплав- ких глин с 20% добавки мела (майолика) и тугоплавких глин с добавками кварцевого песка и плавней (фаянс) способом полусухого прессования. Майолика обладает пористым черепком для хорошего закрепления глазури. Фаянсовые обладают высокой прочностью - свыше 12 МПа, малым водопоглощением - менее 16%. Применяются при внутренней облицовке в помещениях с повышенной влажностью. 2. Плитки для полов. Зачастую неглазурованные, поверхность может быть гладкая и рифле- ная. Изготавливают из каолиновых глин, в которых используют красители, отощающие добавки и плавни. Формуют полусухим прессованием при давлении 25...30 МПа, затем сырец сушат до остаточной влажности не бо- лее 3% и обжигают при 1200...1300 0 С до полного спекания. W не более 3,5%, R изг - более 25 МПа, истираемость 0,18 г/см 2 Применяют для устройства покрытий полов, подвергаемых усиленно- му износу, постоянному увлажнению и действию агрессивных химических веществ. 6. Санитарно-техническая керамика и керамические изделия спе- циального назначения 1. Санитарно-техническая керамика необходима для санитарного бла- гоустройства жилых, общественно-коммунальных и промышленных зда- ний (умывальники, ванны, унитазы). Сырье: беложгущиеся глины (до 50% каолина), кварц и полевой шпат. Формуют литьем в гипсовых формах после тонкого помола, отмучи- вания и просеивания. Обжигают при повышенных температурах. Плотность и водопоглощение соответственно для фаянса - 1920...1960 кг/м 3 , 10...12%; для полуфарфора - 2000...2200 кг/м 3 , 3...5%; для фарфора - 2250...2300 кг/м 3 , 0,2...0,5%. 2. Трубы керамические канализационные предназначены для без- напорных сетей, транспортирующих промышленные, бытовые и дождевые стоки. Внешняя и внутренняя поверхности покрыты химически стойкой глазурью. Размеры: длина 1000...1500 мм, внутренний диаметр - 150...600 мм. 3. Дорожный клинкерный кирпич. Пластического или полусухого прессования тугоплавких глин и обжиге до полного спекания. М400, 600, 1000, водопоглощение - 2...6%, морозостойкость - 30, 50, 100. Применяют для мощения дорог и устройства полов в промышленных зданиях. 4. Глиняная черепица - старейший вид кровельных материалов. Рас- пространена черепица штампованная пазовая, ленточная пазовая, ленточ- ная плоская и коньковая. 5. Теплоизоляционные керамические изделия - кирпичи, скорлупы, сегменты, необходимые для изоляции труб, печей и др. Получают на осно- ве трепела и диатомита. Плотность - 500...700 кг/м 3 , R сж - 0,6...1,0 МПа, = 0,18...0,26 Вт/(м*град). Керамзит - пористый гранулированный материал, получаемый путем обжига, спекания и вспучивания легкоплавких глин. Размер гранул от 5 до 40 мм, насыпная плотность 150...800 кг/м 3 . Применяется как заполнитель в легких бетонах или засыпка. 6. Кислотоупорные изделия - глазурованные кирпичи, плитки, трубы для футеровки резервуаров, устройства и покрытия полов на предприятиях химической промышленности. 7. Огнеупорные изделия - кремнеземистые (до 1730 0 С), алюмосили- катные (до 1710...2000 0 С), магнезиальные (до 2000 0 С) и легковесные. |