3
.pdf4. Керамические материалы и изделия
4.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, получаемые путем формования минерального сырья с последующим обжигом до спекания.
Появление термина « керамика» связывают с греческим словом «keramos» - глина.
Сформировавшаяся на сегодняшний день технология керамики подразумевает производство материалов и изделий из смеси глинистого сырья с органическими и минеральными добавками (строительная керамика), а также на основе чистых оксидов (оксидная техническая керамика).
4.2 Классификация керамики
По структуре керамические строительные материалы разделяют на две основные группы:
•пористые, водопоглощение которых по массе более 5 % (в среднем 8-20 %).
Пористую структуру имеют стеновые, кровельные и облицовочные материалы, а также дренажные трубы и др.
•плотные, поглощающие менее 5 % воды по массе. Плотную структуру имеют плитки для пола, дорожный кирпич, стенки канализационных труб и др.
По назначению керамические материалы и изделия делят на следующие виды:
•стеновые изделия (кирпич и керамические камни);
•для облицовки фасадов (лицевой кирпич, малогабаритные и другие плитки, архитектурно-художественные детали);
•для внутренней облицовки стен (глазурованные плитки;
•кровельные изделия (черепица);
•элементы перекрытий (пустотелые камни);
•заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит);
•теплоизоляционные изделия (ячеистая керамика);
•санитарно-технические изделия (ванны, унитазы);
•для полов (плитка);
•дорожные (дорожный кирпич);
•кислотоупорные изделия (кирпич, плитки, трубы);
•огнеупоры;
•изделия для подземных коммуникаций (канализационные и дренажные трубы).
По температуре плавления керамические материалы и изделия подразделяются на следующие виды:
•легкоплавкие (с температурой плавления менее 1350 ° С);
•тугоплавкие (с температурой плавления 1350…1580 ° С);
•огнеупорные (1580...2000 ° С);
•высшей огнеупорности (более 2000 ° С).
4.3Сырьевые материалы для получения керамики
Основным сырьевым материалом для производства керамических изделий является глинистое сырье (каолины и глины), применяемое в чистом виде или в смеси с добавками (отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами и др.).
Гранулометрический состав сырья представлен:
•глинистыми частицами диаметром менее 0,005 мм;
•пылевидными частицами размером 0,005-0,16 мм;
•песчаными частицами с размером зерен 0,16-2 мм.
Взависимости от содержания глинистых частиц глины подразделяются на следующие виды:
•высокопластичные, содержащие 80-90% глинистых частиц;
•средне- и умеренно-пластичные, содержащие 30-60% глинистых частиц;
•малопластичные, имеющие в своем составе 5-30% глинистых частиц.
Глинистые минеральные частицы преимущественно состоят из каолинита Al2O3×2SiO2×2H2O, монтмориллонита
Al2O3×4SiO2×nH2O, галлуазита Al2O3×2SiO2×4H2O, а также гидрослюдистых и их смесей.
Качество глинистого сырья для производства керамики оценивается по ряду показателей: пластичности, связую-
щей способности, усадке, спекаемости и огнеупорности.
Под пластичностью понимается свойство глины во влажном состоянии принимать под влиянием внешнего воздействия желаемую форму без образования разрывов, трещин и сохраняющуюся при последующей сушке и обжиге.
Количественно пластичность выражается числом плас-
тичности:
Пл = WT - WР,
где WT и WР - значения влажности, соответствующие пределу текучести и пределу раскатывания глиняного жгута, %.
Высокопластичные глины характеризуются числом пластичности более 25, среднепластичные 15-25, умереннопластичные – 7-15, малопластичные – не более 7 (ГОСТ
9169).
Усадка — это уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при его сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Усадку выражают в процентах от первоначального размера изделия.
В среднем огневая усадка составляет 2-8%, а воздушная колеблется от 2 до 12%.
Спекаемостью глин называют их свойство уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок.
Интервал спекания легкоплавких глин (для производства кирпича, керамзита) 50-100 ° С, огнеупорных глин – 400 ° С (tc-tА).
Чистый каолинит плавится при 1770 ° С, однако примеси (Fe2O3, СаСО3 и др.) понижают эту температуру.
Для улучшения качества сырья и регулирования свойств керамических изделий в глину вводят отощающие, поро-
образующие (выгорающие), пластифицирующие и специальные добавки, плавни.
Отощающие добавки вводятся для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. (шамот, дегидратированная глина, песок, зола ТЭС, шлак)
Порообразующие (выгорающие) добавки вводят для получения легких изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. (молотые мел, доломит, древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль).
Пластифицирующие добавки используют для повышения пластичности сырьевых смесей без увеличения расхода воды. (высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества).
Плавни добавляют в глину для понижения температуры спекания. (полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т. п.).
Глазурь – это стекловидное покрытие толщиной 0,1-0,2 мм, нанесенное на изделие и закрепленное обжигом. Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета.
Главными сырьевыми компонентами глазури являются: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, оксиды свинца (или строн-ция), борная кислота, бура и др.
Ангобом называется нанесенный на изделие тонкий слой белой или цветной глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основному черепку.
Общая технологическая схема производства керамических изделий включает следующие этапы:
•карьерные работы;
•механическую обработку глиняной массы;
•формование изделий (пластическим, жестким, пулусухим, сухим и шликерным способом);
•сушку и обжиг.
Метод пластического формования
Количество влаги в смеси доводится до 18-25%.