СМ 2013

61

2

3

1 4

Рис.  3.4.  Тоннельная сушилка 1 – подача теплоносителя; 2 – отбор теплоносителя;

3 – вагонетка с сырцом; 4 – центральный канал для подачи теплоносителя в сушилку

Рис.  3.5.  Схема тоннельной печи и характер изменения температуры материала по зонам

62Глава 3.  Строительная керамика

3.Обжига (взвар) – температура (800-1000) °С для грубой керамики.

4.Охлаждения – температура понижается от 1000 до 50 °С.

В средней части печи расположены газовые горелки, природный газ сжигается, подогретый воздух поступает в зону обжига из зоны охлаждения. Продолжительность обжига зависит от типа изделий и достигает 36 ч (производство кирпича).

Щелевые печи – сырец устанавливается в один ряд по высоте и перемещается по обжиговому каналу печи на роликовом или сетчатом конвейере, что обусловливает равномерный обжиг и сокращает его продолжительность. При соблюдении заданного режима обжига обеспечивается необходимый фазовый состав и спекание шихты. Содержание жидкой фазы при спекании может достигать 40-50 %.

Процессы обжига определяют физические свойства керамики. Например, изменяя температуру и продолжительность обжига, можно получить как пористую, так и плотную керамику.

Материалы и способы декоративной обработки поверхности керамики. При производстве керамики применяются различные способы декорирования поверхности изделия – глазурование, ангобирование, окрашивание керамическими красками и природными минеральными красителями, шелкография, декалькомания, двухслойное формование, офактуривание поверхности.

Глазури и глазурование – покрытие поверхности изделия тонким слоем (толщиной 0,1-0,3 мм) бесцветного или окрашенного стекла, которое закрепляется на поверхности обжигом. Глазурный состав должен отвечать двум основным требованиям:

––температура плавления глазури и требуемая температура спекания сырьевой смеси должны совпадать;

––коэффициенты линейного температурного расширения (КЛТР) глазури и основы не должны сильно различаться.

Для приготовления глазурей используются глина, кварц, полевой шпат, мел, мрамор, доломит, нефелиновый сиенит, туф, перлит, а также керамические оксидные пигменты – оксиды цинка, меди, железа, кобальта, никеля, диоксид титана и др.

По способу приготовления глазури подразделяют на сырые и фриттованные. Сырые глазури получают помолом и смешиванием компонентов, фриттованные – сплавлением шихты с последующим помолом. По блеску различают глазури глянцевые и матовые.

Глазурные покрытия наносятся окунанием в суспензию, поливкой, пульверизацией, кистью и припудриванием. При обжиге глазурная суспензия расплавляется, растекается, закрепляется на поверхности керамики. Назначение глазури – декорирование керамики, повышение ее прочности, химической стойкости. Глазурованная керамика – водонепроницаема.

63

Ангобирование – покрытие поверхности сырца легкоплавкой смесью, закрепляемой последующим обжигом. В отличие от глазури ангоб при обжиге не образует расплава и поверхность получается матовой. Ангоб состоит из глины и различных добавок, в том числе керамических пигментов. Ангобы наносятся на поверхность сырца так же как и глазури. Ангобирование применяется в производстве лицевого кирпича и облицовочных плиток.

Окрашивание керамическими красками – создание на поверхности керамики рисунка. Применяется надглазурная и подглазурная окраска. Подглазурные краски наносят на поверхность перед глазурованием и закрепляют на поверхности вместе с глазурью путем обжига. Надглазурные краски наносятся на глазурь и закрепляются дополнительным (муфельным) обжигом.

Шелкография – нанесение декоративного рисунка на поверхность керамики с использованием трафарета. Трафарет имеет отверстия, воспроизводящие рисунок.

Декалькомания – перевод на поверхность предварительно выполненных изображений (деколей). Деколь – изображение, нанесенное керамическими красками на бумагу, имеющую слой клея на поверхности. При смачивании водой клеевой слой с рисунком отделяется от бумаги и переносится на поверхность изделия с последующим закреплением обжигом.

Окрашивание природными минеральными красителями. Керамика окрашивается либо по объему (напольная плитка), либо по поверхности с последующим обжигом.

Двухслойное формование – применяется при производстве лицевого кирпича и керамических блоков. При формовании на поверхность сырца (ложковую и тычковую) наносится тонкий (5-8 мм) фактурный лицевой декоративный слой из окрашенных или неокрашенных глин. Воздушная усадка и КЛТР основы и фактурного слоя не должны сильно различаться.

Офактуривание поверхности – нанесение на поверхность изделия рельефа вдавливанием, процарапыванием и другими способами.

3.5.  Керамические изделия, применяющиеся в строительстве

Керамические изделия различного назначения подразделяют на два класса в зависимости от водопоглощения:

––класс пористых, частично спекшихся изделий с водопоглощением более 5 %;

––класс плотных изделий, обожженных при температуре полного спекания, с водопоглощением менее 5 % (обычно менее 0,5-0,6 %).

64 Глава 3.  Строительная керамика

По структуре различают также грубую керамику, имеющую в изломе крупнозернистую, неоднородную структуру (например, кирпич) и тонкую керамику, с однородной мелкозернистой в изломе структурой.

Класс пористых изделий – кирпич и камни для кладки стен, плитки для наружной и внутренней облицовки, черепица, санитарно-строитель- ный фаянс, керамические трубы, пористые огнеупорные и теплоизоляционные изделия.

Класс плотных изделий – напольная керамическая плитка, санитар- но-технические изделия – полуфарфор, дорожные керамические материалы (клинкер и др).

К грубой керамике относятся стеновые камни и кирпич, черепица, трубы, огнеупорные теплоизоляционные и кислотоупорные изделия. Тонкая керамика – облицовочные плитки, в том числе напольные, сани- тарно-строительный фаянс, полуфарфор и фарфор.

По назначению в строительстве керамические изделия подразделяют на стеновые, облицовочные, кровельные, санитарно-техничес- кие, трубы и специальные кислотоупорные, огнеупорные, огнеупор- но-теплоизоляционные, теплоизоляционные, дорожные (клинкер), декоративно-художественные.

Стеновые керамические материалы и изделия

Предназначены для кладки и облицовки несущих и самонесущих стен зданий и сооружений (приложение, рис. А.28, А.33).

Кирпич и камни керамические. Выпускаются рядовые и лицевые изделия, последние для кладки лицевого ряда.

По форме представляют собой прямоугольный параллелепипед, каждая грань которого имеет собственное название (рис. 4.6).

Производят кирпич с размерами, мм:

одинарный . . . . . . . . . . . . 250×120×65 евро . . . . . . . . . . . . . . . 250×85×65 утолщенный . . . . . . . . . . 250×120×88 модульный . . . . . . . . . . . . 288×138×65 с горизонтальными пустотами . . 255×120×88

Камни керамические имеют следующие размеры, мм: 250×120×140, 288×288×88, 288×138×140, 288×138×88, 250×250×140, 250×180×140.

Выпускаются камни крупноформатные с размерами (250-510)× ×(180-250)×(140-219) мм.

Лицевые изделия имеют две лицевых грани – ложковую и тычковую. Лицевая поверхность может быть гладкой, рельефной, офактуренной, ангобированной, глазурованной, с фактурным декоративным слоем (двухслойное формование).

Регламентируются предельно допустимые отклонения от номинальной формы и размеров изделий. По прочности (при сжатии и растяже-

65

Рис.  4.6.  Наименование граней кирпича и строительного камня 1 – постель; 2 – тычок; 3 – ложок

нии) изделия могут иметь марки М25, М35, М50, М75 и М100 (с горизонтальными пустотами) и М100, М125, М150, М175, М200, М250 и М300. Водопоглощение рядовых изделий должно быть не менее 6,0 %. Марки по морозостойкости – F25, F35, F50, F75 и F100.

По средней плотности, стеновые материалы подразделяются на пять классов, (табл. 4.4).

	Таблица 4.4
Классы стеновых изделий по средней плотности
Класс	Средняя плотность, кг/м³
0,8	До 800
1,0	801-1000
1,2	1001-1200
1,4	1201-1400
2,0	Свыше 1400

По теплопроводности изделия подразделяют на пять групп (табл. 3.5).

	Группы по теплопроводности		Таблица 3.5
	Группа	Теплопроводность	Класс по средней
		кладки, Вт/(м°С)	плотности
	Высокой эффективности	Менее 0,20	0,8
	Повышенной эффективности	0,20-0,24	1,0
	Эффективные	0,24-0,36	1,2
	Условно-эффективные	0,36-0,46	1,4
	Малоэффективные	Свыше 0,46	2,0
	(обыкновенные)

Выпускаются также стеновые панели, изготовленные из кирпича в цеховых условиях или на строительной площадке, и кирпич для дымовых труб – для футеровки промышленных железобетонных труб.

66 Глава 3.  Строительная керамика

Облицовочная керамика

Такая керамика применяется для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений.

Облицовочные плитки используются для внутренней и наружной облицовки стен, цоколей, подземных переходов, лоджий, лечебных и торговых помещений, столовых, кухонь, санузлов. Изготавливаются способом полусухого прессования или шликерным (коврово-мозаичная плитка).

Плитки облицовочные глазурованные для внутренней облицовки стен – плоские, рельефно-орнаментные, фактурные, квадратные, прямоугольные и фигурные длиной 100-300 см, шириной – 100-200 мм, и толщиной – 5-8 мм. На монтажной поверхности плитки должны иметь рифление. Водопоглощение плиток – 16-24 %, предел прочности при изгибе – не менее 15,0 МПа, твердость глазури по минералогической шкале не менее 5, предъявляются требования по химической стойкости и термостойкости глазури (приложение, рис. А.34).

Плитки керамические фасадные, в том числе коврово-мозаичные. Поверхность плиток может быть гладкой и рифленой, неглазурованной и глазурованной, с прямыми и закругленными кромками. Размеры плиток изменяются от 50×50 мм до 150×300 мм и более, толщина – 4-9 мм. Регламентируются характер монтажной поверхности, отклонения по форме и размерам, дефекты (отбитости, цек и другие). Водопоглощение стеновых и цокольных плиток должно быть не менее 2 и не более 5 %, морозостойкость – 40-50 морозосмен, предел прочности при изгибе – не менее 16-18 МПа, твердость глазури – не менее 5.

Мелкие плитки и плиточный бой поставляются в виде ковров. Плитки лицевой поверхностью наклеиваются на бумагу неводостойким клеем. После нанесения на поверхность бумагу удаляют.

Облицовочные плитки, покрытые непрозрачной глазурью, называются также майоликой (приложение, рис. А.31, А.32).

Плитки керамические для полов относятся к плотной керамике, могут иметь рельефную и гладкую (в том числе полированную) поверхность. Выпускаются плитки неглазурованные (например, «керамический гранит») и глазурованные (глазурь блестящая, матовая, прозрачная или заглушенная), одноцветные и многоцветные (узорчатые и декорированные различными способами). Размеры плиток изменяются в пределах от 150×150 мм до 500×500 мм (квадратных) и от 150×200 мм до 300×500 мм (прямоугольных), толщиной не менее 7,5 мм. Изготавливаются также плитки треугольные, шестигранные, фигурные. Регламентируются отклонения по размерам и форме, дефекты на поверхности. Водопоглощение плиток (глазурованных и неглазурованных) – не более 3,5 и 4,5 %, предел прочности при изгибе – не менее 2,5-2,8 МПа, износостойкость – не более 0,18 г/см², морозостойкость – 25 циклов, твердость глазури – не менее 5.

67

Рис. 4.7.  Черепица а – ленточная плоская; б – ленточная пазовая;

в – желобчатая двухволновая; г – коньковая

Кровельная керамика (черепица). Используется для покрытия кровли жилых и общественных зданий, укладывается на обрешетку, удерживается шипами и привязывается к обрешетке проволокой. Является долговечным, экономичным в эксплуатации, огнестойким и декоративным кровельным материалом. Классифицируется по способу формования (пластического

иполусухого прессования) и виду лицевой поверхности – без отделки, ангобированная и глазурованная. Некоторые разновидности черепицы приведены на рис. 4.7 (приложение, рис. А29).

Масса 1 м² покрытия в водонасыщенном состоянии рядовой черепицы – не более 50-60 кг, разрушающая нагрузка при испытании на излом, Н (кгс), – не менее 1500-400 в зависимости от типа черепицы, морозостойкость – не менее 25 циклов; черепица должна быть водонепроницаемой. Регламентируются отклонения по размерам, а также цвет

ивнешний вид черепицы.

Санитарно-технические изделия (санитарно-строительный

фаянс)

Изготавливают преимущественно шликерным способом из сырьевых смесей, содержащих беложгущуюся глину (каолин), отощитель (кварцевый песок) и плавень (полевой шпат, реже мел или доломит). В зависимости от температуры обжига и водопоглощения различают фаянсовые, полуфарфоровые и фарфоровые изделия. К ним относятся изделия, которые устанавливают в санитарных узлах жилых, общественных и промышленных зданий – умывальники, унитазы и другое. Водопоглощение должно быть не более 1, 5 и 12 % (соответственно фарфор, полуфарфор и фаянс), пористые изделия глазуруются. Регламентируется количество дефектов – пузыри, пятна, волнистость и другие.

68 Глава 3.  Строительная керамика

Трубы керамические канализационные. Производят способом пластического формования на вертикальных (трубных) ленточных прессах. Выпускаются трубы с внутренним диаметром 150-600 мм, длиной 1-1,5 м. С одной стороны труба имеет уширенную часть – раструб, на внутренней стороне раструба и на наружной стороне другого конца трубы должны быть канавки глубиной не менее 2 мм. Раструб и канавки обеспечивают плотное соединение звеньев при монтаже. Трубы относятся к классу пористой керамики, водопоглощение изменяется в пределах 7,5-8,0 %. Водонепроницаемость и химическая стойкость труб обеспечиваются химически стойкой глазурью, которой покрываются как внутренняя, так и наружная поверхности трубы. Регламентируются отклонения от номинальной формы и размеров изделия. Труба должна выдерживать равномерно распределенную нагрузку на 1 п. м. ствола – 20-35 кН (20003500 кгс), в зависимости от диаметра (приложение, рис. А.30).

Трубы керамические дренажные. Дренаж – это система дрен (труб, подземных галерей), предназначенных для сбора и отвода грунтовых вод от сооружений. Вода фильтрует через стенки труб и места их сопряжений и удаляется по трубопроводу. Дренажные трубы также относятся к пористой керамике, внутренний диаметр их изменяется в пределах от 50 до 300 мм, толщина стенки – 15-27 мм, длина – 333 мм. При испытании труба должна выдерживать равномерно распределенную нагрузку не менее 3,5-6,0 кН (350-600 кгс), морозостойкость – 15 циклов.

Кислотоупорная керамика

Предназначена для футеровки аппаратов химической, гидролизной промышленности и защиты строительных конструкций, работающих в условиях воздействия кислых агрессивных сред. Выпускаются кирпич, облицовочные плитки и фасонные изделия. Водопоглощение кирпича должно быть не более 6,0-10,0 % (в зависимости от типа), кислотостойкость – 95,0-97,5 %, предел прочности при сжатии – 30-55 МПа, термическая стойкость – 2-3 теплосмены.

Плитки кислотоупорные по назначению имеют марки КФ – керамические фарфоровые, ТКД – термо-кислотоупорные дунитовые; КШ – кислотоупорные шамотные, ТКГ – кислотоупорные для гидролизной промышленности, КС – кислотоупорные для строительных конструкций. Кислотостойкость плитки – 96-99 %, водопоглощение – 0,4-4,5 %, предел прочности при сжатии 40-130 МПа, предел прочности при изгибе – 10-30 МПа, в зависимости от типа изделий.

Огнеупорная керамика

Применяется для сооружения промышленных установок (топок, печей), работающих при температуре выше 1000 °С, а также для футеровки

69

промышленных агрегатов – вращающихся печей цементной промышленности, тоннельных и кольцевых печей керамического производства и др. По степени огнеупорности подразделяется на классы:

огнеупорная (огнеупорность, °С). . 1580-1770 °С высокоогнеупорная . . . . . . . . 1770-2000 °С высшей огнеупорности. . . . . . более 2000 °С

По пористости различают пять классов огнеупорной керамики: особо­ плотная (пористость менее 3 %), высокоплотная (8-10 %), плотная (10-20 %), обычная (20-30 %) и легковесная (40-80 %).

В зависимости от типа сырья различают керамику:

шамотную – изготовленную из огнеупорной глины (каолина) с отощающей добавкой (шамотом), изготовленной из каолина, огнеупорность до 1500 °С;

динасовую – из кварцевого песка с добавкой извести или глины, огнеупорность – 1750 °С;

магнезиальную – из магнезита (MgCO ), состоит преимущественно из MgO (периклаза), огнеупорность выше 2000 °С.

Производятся также хромистые, карбидные, углеродистые, доломитовые, полукислые и высокоглиноземнистые огнеупорные изделия.

Дорожные керамические материалы

Дорожный кирпич (клинкер) применяют для мощения дорог и тротуаров, кладки фундаментов и сводов, при устройстве полов производ­ ственных зданий.

Клинкер относится к плотной керамике, обжиг сырьевой шихты производят при температуре полного спекания (1200-1250 °С).

Выпускают кирпич квадратной (100×100 и 150×150 мм) и прямоугольной (100×200, 80×150, 80×200 мм) формы. Водопоглощение должно быть не более 2-4 % (в зависимости от сорта), предел прочности при сжатии – 40-100 МПа, истираемость – 0,14-0,18 г/см², морозостойкость – 50-100 моро­ зосмен, регламентируются также износ и прочность при ударе.

Декоративно-художественная керамика

Терракота – керамические неглазурованные пористые изделия. Применяется для облицовки и декорирования наружных и внутренних частей зданий – настенные панно, элементы облицовки фасада – карнизы, подоконные сливы, пояски, а также печные изразцы, рельефная изразцовая плитка. К терракоте относят также вазы, посуду, скульптуру, игрушки и изразцы. Регламентируются водопоглощение, морозостойкость, прочность (терракота) и термостойкость (изразцы).

В строительстве применяются также плотные изделия (электротехнический фарфор) – люстры, изоляторы, а также фурнитура – дверные ручки и другое.

70 Глава 3.  Строительная керамика

Характеристика теплоизоляционной керамики приведена в главе 11 «Теплоизоляционные и акустические материалы».