Сушка изделий

Перед обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5-6% во избежании неравномерности усадки , искривлений и растрескиваний при обжиге.

Прежде сырец сушили в естественных условиях в сушильных сараях в течение 2-3 недель в зависимости от климатических условий.

Сейчас сушка производится искусственно в тоннельных непрерывного действия или камерных периодического действия сушилках в течение от нескольких часов до 72 (в зависимости от свойств сырья и влажности сырца). Сушка производится при начальных температурах теплоносителя отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха 120-150 С.

Обжиг изделий

Завершающий и важнейший процесс в производстве керамических изделий. Разделяется на 3 периода:

1. подогрев сырца

2. собственно обжиг

3. регулируемое охлаждение

при нагреве сырца до 120 ⁰С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства сохраняются.

От 450-600 ⁰С – происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние.

При дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси, добавки и керамическая масса безвозвратно теряет свои свойства.

При 800 ⁰С начинается повышение прочности изделия.

При 1000 ⁰С возможно образование новых кристаллических силикатов. Происходит уплотнение и усадка массы при нагреве до 1200 ⁰С. Эта усадка называется огневой, составляет 2-8%.

После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность.

Свойство глин уплотнятся при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин.

От назначения обжиг изделия ведется до различной степени спекания. Спекшейся считается черепок с водопоглощением менее 25%. Большинство строительных изделий обжигаются до получения черепка с неполным спеканием в определенном температурном интервале от температуры огнеупорности до начала спекания, называемом интервалом спекания.

Интервал спекания для легкоплавких глин от 50 до 100 ⁰С.

Для огнеупорных - до 400 ⁰С. Чем выше интервал спекания, тем меньше опасность деформации и растрескивания изделий при обжиге. Интервал температуры обжига лежит в пределах от 900 до 1100 ⁰С для кирпича, камня, керамзита. От 1100-1300 ⁰С для клинкерного кирпича, плиток, полов, гончарных изделий, фаянса.

1300-1450 ⁰С - фарфоровые изделия

1300-1800 ⁰С - огнеупорная керамика

по температуре плавления керамические изделия подразделяются:

• легкоплавкие (менее 1350 ⁰С)

• тугоплавкие (1350-1580 ⁰С)

• огнеупорные (1580-2000 ⁰С)

• высшей огнеупорности (более 2000 ⁰С)

Материал из которого состоят керамические изделия после обжига называют керамическим черепком.

Стеновые материалы

По виду изделий стеновые каменные материалы делят на:

1. кирпич керамический и силикатный из трепелов и диатомитов. Полнотелый и пустотелый, массой 4,4 кг

2. камни керамические, силикатные, бетонные: пустотелые и полнотелые (16 кг)

3. мелкие блоки керамические, силикатные, бетонные: пустотелые и полнотелые (40 кг)

По назначению:

• рядовые (для кладки внутренних и наружных стен)

• лицевые (для облицовки стен)

По способу изготовления:

• пластический

• полусухой

По виду сырья:

• глина

• трепел

• диатомиты

По теплотехническим свойствам и плотности:

1. эффективные с высокими теплотехническими свойствами (кирпич с плотностью до 1400 кг/м, камни не более 1450 кг/м)

2. условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций (кирпич плотностью 1400 и камни плотностью 1450-1600)

3. обыкновенный кирпич (плотность 1600)

кирпич керамический

Сплошной и пустотелый

Пластического и полусухого прессования

Представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины с добавками или без и обожженный. По внешнему виду кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами, углами и ровными гранями.

Кирпич одинарный (250-120-65)

Утолщенный (250-120-88)

Модульный с пустотами (288-138-65)

Кирпич можно изготовлять сплошным и пустотелым, а камни – только пустотелыми. Кирпич пустотелый с круглыми дырками или прямоугольными пустотами, вертикально расположенными относительно постели

Камни керамические с вертикальным расположением пустот:

• обыкновенный (250-120-138)

• укрупненный (250-138-138)

• модульный (250-250-138)

с горизонтально расположенными пустотами:

• (250-250-120)

• (250-250-80)

от предела прочности при сжатии кирпич и камни подразделяют на марки: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75

по морозостойкости: 15, 25, 35, 50

Условные обозначения кирпича и камня

КР 100 /1650 /15 /ГОСТ 530-80

КР – кирпич керамический рядовой планомерный

100 – марка

1650 – плотность

15 – морозостойкость

КРП – кирпич керамический пустотелый

КРП ЭУ – камень керамический пустотелый эффективно укрупненный

Кирпич и камни должны быть с ровными гранями на лицевой поверхности. Поверхность грани может быть рифленая, а углы закруглены радиусом до 15 мм. Пустоты могут располагаться параллельно или перпендикулярно постели. Толщина наружных стенок не менее 12 мм.

Недожог или пережег не допускается; водопоглощение полнотелого кирпича > 8%, а у пустотелого > 6% высушенного до постоянной массы

Кирпич и камни высшей категории должны быть условно эффективны: марка по прочности полнотелого > 150, по морозостойкости >25

Для пустотелого > 100 по прочности

К внешнему виду повышенные требования. Кирпич и камни пористо-пустотелые и пустотелые применяют для наружной и внутренней стен, изготовления крупных стеновых блоков и панелей

Не рекомендуется для фундамента, цоколей, и стен мокрых помещений

Качество сырья:

Легкоплавкие глины с содержанием 50-70% кремнезема

Кирпич и камни керамические специального назначения:

- кирпич керамический лекальный применяют для кладки промышленных дымовых труб и футировки труб в случае нагрева кирпича дымовыми газами до 700 ⁰С. Изготавливают по пластичному способу. Длина от 80 до 225 мм с радиусом кривизны 850-190 мм

марки по прочности: 100, 125, 150

водопоглощение – 8%, морозостойкость – 15

- кирпич для дорожных одежд

размер (220-110-65). Получают из глины путем формования и последующего обжига до полного спекания но без застекления поверхности

сырье: тугоплавкие глины с большим интервалом спекания до 1000 ⁰С

свойства:

марка по прочности 1000, 600, 400

морозостойкость 30, 50, 100

водопоглощение 2-6%

коэффициент износа 14-18%

- камни для канализационных сооружений

должны обладать высокой плотностью, трапециидальной формой, прочность при сжатии - 20 МПа

применяется для подземных коллекторов.

КЕРАМИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ СТЕН

Панели для наружных стен выпускают одно- и двухслойными.

Двухслойные (толщина 260 мм) состоят из кирпича (толщина 120 мм) высокоэффективного утеплителя (минераловатная плита, фибролит, пеностекло - толщина 100 мм) и 3 слоя цементного раствора (40 мм).

Лицевая сторона стеновой панели может быть отделана тонкой керамической плиткой толщиной 4 мм, тогда растворные слои – 36 мм.

Однослойные панели изготовляют из пустотелых керамических камней. Общая толщина – 300 мм

В том числе керамические камня – 250 мм, керамзитобетонного заполнителя – 25 мм, раствора – 25 мм.

Изготовление панелей ведут горизонтальной и вертикальной кладкой. Панели для внутренних стен изготавливают из кирпича, их армируют металлическими каркасами, толщина 140 мм состоит из толщины кирпича 120мм и двух слоев раствора по 10 мм. Масса перегородочной панели не более 2 тонн.

Изделия керамические для облицовки фасадов зданий

1. кирпич и камни керамические лицевые

изготовляют сплошными и пустотелыми. Поверхность гладкая, рифленая, офактуренная . цвет от темно-красного до темно- коричневого.

2. ковровая керамика (глазурованная и неглазурованная)

мелкоразмерные тонкостенные плитки различного цвета наклеивают на бумажную основу

форма: квадратная, прямоугольная, ромбическая, треугольная

применяют для облицовки крупных блоков и панелей стен вестибюлей и лестничных клеток

3. плитки фасадные керамические

изготавливают в ограниченном количестве, т. к. сложны в изготовлении, громоздки и требуют высококачественного сырья

более применимы тонкостенные керамические плитки прямоугольного размера, небольшой массы, что позволяет изготавливать из них керамические ковры. Коврово-мозаичная плитка имеет размер 22-22-4 мм

Изделия керамические для внутренней облицовки

1.- майоликовые (для стен) покрывают глазурью для придания водонепроницаемости и высоких декоративных качеств

- фаянсовые

белого цвета или слабо окрашены (квадратные, прямоугольные, фасонные), для углов, карнизов, плинтусов

правильной формы, четкие грани и углы, без выпуклостей, трещин, термически стойки, водопоглощение – 16%

3. плитки для полов

правильной формы (квадратные, прямоугольные) с высокой плотностью, водопоглощение – 4%, повышенное сопротивление истиранию

Кровельная черепица

Изготовляют из глины с добавками или без них 4^х типов:

- мтампованная

- пазовая

- плоская ленточная

- коньковая

по назначению делятся на:

- рядовая (для покрытия скатов кровли)

- коньковая (для коньков и ребер)

- разжелобочная (для разжелобков)

- концевая (для замыкания рядов)

- черепица специального назначения (прочная, водонепроницаемая, морозостойкость >25)

Трубы керамические, канализационные, дренажные

Изготовляют с раструбом на одном конце или без, снаружи и внутри покрывают глазурью

Канализационные трубы по внешнему виду и водопоглощению бывают 2^х сортов:

- водопоглощение < 9%

- < 11%

должны выдерживать гидравлическое давление более 0,2 МПа

применяют для производственных и хозяйственно-фекальных канализационных и водопроводных сетей при наличии агрессивных вод

керамические дренажные трубы покрывают глазурью с внешней стороны , в раструбных трубах имеются отверстия; должны быть морозостойкими (>15)

Изделия керамические кислотоупорные

1. кирпич кислотоупорный

применяют для футировки хим. аппаратов, фундаментов, газоходов, настилки полов, для предприятий хим. промышленности

сорта кирпича

- кислотостойкость 92-96%, водопоглощение 8-12%

прочность на сжатие 15, 20, 25 МПа

1^й и 2^й сорт должен быть термостойким

2. плитки керамические кислотоупорные

типы:

- кислотоупорные (К)

- термо-кислотоупорные (ТК)

- термокислотоупорные для гидролизной промышленности (ТКГ)

обладают высокой кислотостойкостью 96-98% и высокой термической стойкостью

3. трубы керамические кислотоупорные

с обеих сторон покрывают глазурью, кислотостойкость > 98%, прочные, термически стойки

применяют для перемещения органических и неорганических кислот и газов

Сантехническая керамика

3 группы

- фаянс

- фарфор

- полуфарфор

отличаются степенью спекания и пористостью (фаянс – пористый, фарфор – плотный черепок, полуфарфор - промежуточный)

из твердого фаянса изготавливают унитазы, умывальники, ванны. Фаянсовые изделия покрывают глазурью

Керамзит

Легкий пористый материал (ячеистое строение с закрытыми порами)

Применяется как заполнитель для легких бетонов

Для получения используют легкоплавкие глины, содержащие оксиды железа, щелочные оксиды и органические примеси

При обжиге глины происходит размягчение материала выделение газа и паров воды, что вспучивает расплавленную массу, образуя в ней поры. Спекание материала с образованием закрытых пор заканчивается в момент интенсивного газовыделения

Керамзитовый гравий (5-40 мм), зерна менее 5 мм – керамзитовый песок

Делятся на марки в зависимости от насыпной плотности: для высокомарочных конструкций легких бетонов применяют гравий марки 800 и 1000

Огнеупорные материалы

Огнеупорность более 1580 ⁰С

Требования:

- огнеупорность

- прочность под нагрузкой и высокой температурой

- термостойкость

- газонепроницаемость

- шлакоустойчивость

- постоянство объема и формы

наиболее применяемые материалы: кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиальные, хромистые, углеродистые

СТЕКЛО И ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ

Для минеральных расплавов общим признаком является преобладание в их составе силикатов. Свойства стекла изотропны, одинаковы во всех направлениях.

Стекло - все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплавов, обладающие с увеличением вязкости свойствами твердых тел

В отличие от твердых тел стекло при нагревании не плавится, а размягчается переходя в пластичное состояние а затем в жидкое

Сырье для производства стекла

Основное – минеральное и некоторые продукты промышленности (кварцевый песок, сода, доломит, доменные шлаки, стеклобой )

Минеральные разделяются:

- ухудшающие качества стекломассы: оксиды железа, титана, марганца

- соответствующие основным компонентам стекломассы (оксиды алюминия, калия, кальция, натрия). Учитываются при расчете шихты

1^ая группа предает стеклу нежелательную окраску и могут привести к образованию пороков (включений в стекле)

вспомогательные - вводят в шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств

разделяют:

- осветители (способствуют удалению со стекломассы газовых пузырьков)

- глушители (делают стекло непрозрачным)

- красители (придают заданный цвет)

основные этапы производства стекла:

1 обработка сырьевых материалов. Дробление и помол материала, сушка влажных материалов, просеивание через сито.

2 приготовление шихты: дозирование и смешивание

3 варка стекла в стеклоплавильных печах при t = 1100-1150 ⁰С образуется силикат. При повышении температуры стекломасса неоднородная и насыщена газовыми пузырьками. Для осветления температуру увеличивают до 1500-1600 ⁰С. Получаем однородный расплав. Завершается стекловарение охлаждением до температуры, требуемой для выработки стекла

4 формование изделий методами:

-вытягивание (стекло толщиной 2-6 мм)

- литье

выдувание

- прокат

- прессование

5 отжиг (обязательная операция для изготовления изделий, для закрепления формы изделий при быстром охлаждении)

6 закалка (при получении стекла повышенной прочности от 4 до 8 раз больше, чем обыкновенное. Доведение стекла до пластического состояния, а затем резкое охлаждение поверхности).

7 заключительная обработка (шлифование, полирование, декоративная обработка).

стеклянные материалы ( листовые, светопрозрачные, светорассеивающие стекла)

рассеивающие стекла:

1 листовое стекло (для окон и дверных проемов, витрин)

2 оконное (толщина 2-6 мм, светопропускание до 89%, полированное, неполированное улучшенное, неполированное)

3 витринное (6,5-12 мм) полированное, неполированное

4 листовое узорчатое (рельефный узор с одной или двух сторон) бесцветное, цветное, применяют для декоративного остекленения крытых веранд, внутренних перегородок, оконных и дверных проемов

5 армированное листовое ( бесцветное, цветное) для устройства световых проемов , фонарей верхнего света, ограждения в зданиях и сооружениях. Может быть гладким, рифленым, узорчатым

армирование сварной или крученой сеткой из стальной проволоки или с защитным армированным покрытием. Светопропускающая способность 65%

6 увиолевое ( пропускает 25-75% УФ-лучей). Используют для оранжерей, оконных проемов детских и лечебных заведений

7 закаленные (для дверей, перегородок, потолков). Безопасное, т.к. при разрушении распадается на мелкие осколки с тупыми нережущими краями

8 многослойные (триплекс) армированное и неармированное, состоит из нескольких листов стекла, склеенных между собой прозрачной эластичной прокладкой . При ударе не дает осколков

безопасно

9 теплопоглощающие (голубое, бронзовое, серое) применяется для нагрева помещений от солнечных и тепловых лучей. Изготавливают нанесением на стекло пленок металлов и их оксидов

10 теплоотражающие (уменьшают попадание солнечной радиации) применяют в жилых, общественных, культурных помещениях.

11 электропроводящие, применяются для изготовления стеклопакетов , используемых как источник тепла, электропроводящие покрытия напыляют на поверхность стекла тонкой пленкой солей металлического серебра с целью обогрева стекла и предотвращения запотевания

12 стекло устойчивое к радиоактивным излучениям, применяют стекло с высоким содержанием свинца и бора, плотность 6200 кг/м³

по защитной способности эквивалентно стали. Применяют для АЭС и предприятий для изготовления изотопов.