2. Понятие о производстве, основные требования к свойствам и методы их оценки

а) керамические материалы и изделия

Основные этапы производства строительной керамики – подготовка минеральной смеси, формование и обжиг.

В состав минеральной смеси (глиняной массы) обычно входят пластичное (глины, каолины) и непластичное (различные добавки) сырье.

Глины являются основным видом сырья и представляют собой осадочные горные породы, состоящие из смеси различных минералов, среди которых особо выделяются глинообразующие минералы каолинит, монтмориллонит и др. Кроме того глины содержат другие неорганические и органические вещества и примеси (кварц, слюду, полевой шпат, гидроксиды железа и т.д.).

Пластичность и связующие свойства глинистых веществ определяются содержанием тонкодисперсных гидросиликатов глинозема, находящихся в кристаллической и отчасти коллоидной формах. В высокопластичных глинах содержание частиц размером менее 5·10^-3 мм составляет 80-90%. Наибольшая огнеупорность у глин, состоящих преимущественно из каолинита. По отношению к действию высоких температур глины делят на группы: легкоплавкие (огнеупорность t_sm ниже 1350⁰С), тугоплавкие (t_sm = 13501580⁰С) и огнеупорные (t_sm >1580⁰С).

Для улучшения технологических свойств в пластичное сырье вводят различные добавки из природных и искусственных материалов, которые делятся на три вида: отощающие, предназначенные для уменьшения воздушной и огневой усадки (природный песок, молотый шлак и др.); выгорающие, уменьшающие среднюю плотность за счет выгорания при обжиге (молотый уголь, опилки, торф) или образования пор при газовыделении (парообразующие – известняк, мел, доломит); плавни, служащие для понижения огнеупорности (полевой шпат, пегматит, стекло и др.), пористые заполнители (трепел, диатомит).

Подготовка глиняной массы включает операции по добыче и очистке глинистого сырья, его измельчению, введению различных добавок, увлажнению массы. По количеству вводимой воды различают три способа производства керамики: полусухой (влажность массы 8-13%), пластический (18-26%) и мокрый, или шликерный (30%).

Формование керамических материалов и изделий при полусухом способе осуществляется прессованием изделий в формах. При пластическом – формование выполняется методом экструзии – выдавливания глиняной массы через мундштук (устройство с калиброванным отверстием, имеющим форму профиля изделия). Полуфабрикаты подвергают сушке. При мокром (шликерном) способе изделия формуются методом литья.

Во время обжига происходят физико-химические процессы, в результате которых отформованная глиняная масса (сырец) приобретает способность образовывать после охлаждения керамический черепок, имеющий высокую твердость, прочность, водо- и морозостойкость.

В период обжига легкоплавкая часть глины расплавляется и постепенно заполняет поры между твердыми агрегатами. В порах на границе раздела фаз возникают силы поверхностного натяжения, которые как бы стягивают твердые частицы, приводя их к сближению. В результате происходит уплотнение – огневая усадка. После охлаждения расплавленная часть глины затвердевает и цементирует всю массу. Совокупность процессов уплотнения и упрочнения глины при обжиге называют спеканием.

Обжиг пористой керамики ведется при температура 900-1000⁰С до неполного спекания глины (получается пористая структура), плотной керамики – 1150-1400⁰С, достигая полного спекания глиняной массы вплоть до ее сплавления.

Стеновые керамические материалы и изделия – кирпич и керамические камни, панели и блоки из кирпича и керамических камней.

Кирпич и керамические камни – штучные стеновые материалы, имеющие форму прямоугольного параллелепипеда и определенные размеры. По структуре черепка – пористая керамика, изготовляемая путем обжига из легкоплавких глин и суглинков с отощающими и выгорающими добавками или без них.

Таблица 1