4.2. Технология

Искусственные обжиговые керамические материалы, полу­чают в результате высокотемпературной обработки глинистых пород. В зависимости от влажности исходного сырья и заданных свойств готового изделия применяют несколько способов подго­товки формовочной массы, отличающихся содержанием воды: полу­сухой (до 12 %), пластичный (до 25 %) и шликерный (до 60 % — литьевой). Первым методом получают изделия плотной структуры (половая плитка) и очень точных размеров (лицевой кирпич), вто­рым — трубы, черепицу, кирпич и камни рядовые. Третий метод основан на способности глин образовывать вследствие своей гидрофильности высокоподвижные однородные нерасслаивающиеся смеси, обладающие хорошей влагоотдачей при повышении темпе­ратуры. Путем заливки смеси в высокопористые гипсовые формы получают санитарно-технические изделия сложной конфигурации (мойки, раковины, ванны), в специальные поддоны — коврово-мозаичную облицовочную плитку размером 21x21 мм толщиной до 3 мм. Изделия после формовки сушат и подают на обжиг до спекания при температуре 1000...1300 °С. Процесс сушки сопро­вождается усадочными деформациями (воздушная усадка). При обжиге из сырья удаляется кристаллизационная вода (огневая усадка) и образуются новые соединения, обеспечивающие проч­ность и водостойкость изделий.

Уменьшение усадочных деформаций достигается за счет до­полнительного введения в сырьевую смесь отощающих добавок: тонкомолотого песка, шлака и т.д. Для снижения энергоемкости процесса, повышения плотности и прочности изделий в формовочную массу вводят добавки-плавни — стеклоотходы или моло­тые природные стекла (перлит, полевой шпат). Пластичность глиняной массы корректируют изменением расхода воды или специальными органическими пластифицирующими добавками. Облегчение изделий, повышение их акустических и теплоизо­ляционных свойств достигается использованием пено-, газооб­разующих или выгорающих компонентов (древесные отходы, торф, гранулированная макулатура).

Регулируя состав сырья, способ формовки, режим термооб­работки получают конструкционные, отделочные материалы и материалы специального назначения.

4.3. Применение

К конструкционным изделиям, эксплуатируемым в условиях действия нагрузки, различной по направлению и величине, от­носятся стеновые материалы (кирпич и камни керамические), кровельные (черепица), трубы водопроводные, канализационные и дренажные. Кроме того, кирпич применяют для кладки столб­чатых фундаментов в малоэтажных зданиях, а также для завод­ского изготовления крупноразмерных блоков и панелей, которые в зависимости от назначения (для внутренних или наружных стен) могут быть одно-, двух- и трехслойными. В многослойных для повышения теплозащитных свойств используют плитный утеплитель.

Отечественные и зарубежные заводы выпускают рядовой пол­нотелый кирпич 65x125x250 мм и большое количество его мо­дификаций, отличающихся не только размерами, но и наличи­ем пустот, их величиной, формой и расположением. Наиболее эффективен поризованный рядовой кирпич М125 плотностью 950 кг/м³ и крупноформатный пустотелый керамический камень 350x250x219 мм той же марки плотностью 790 кг/м³. Ячеи­стая структура этих материалов, полученная за счет введения комплексных порообразующих добавок, позволяет значительно уменьшить толщину стены, сохранив ее несущую способность и высокие теплозащитные свойства. Теплотехнические показатели ограждающих конструкций, выполненных из мелкоштучных материалов, зависят от свойств применяемых изделий и кла­дочного раствора, поэтому поризованные кирпичи (камни) ук­ладывают на специальный строительный клей с толщиной шва 1 мм (шлифованные очень точных размеров) или на теплоизоля­ционный раствор (обычные).

Для повышения декоративности отделочных материалов (лицевого кирпича и плиток различных размеров и формы) применяют специальные декоративные составы: ангобы, представляющие собой смесь каолиновых белых глин с пигмен­тами, и глазури, состоящие из смеси легкоплавких соединений и пигментов, образующие при обжиге стеклообразные цветные покрытия. В зависимости от конкретного назначения к материа­лам этого класса предъявляют различные требования по свойст­вам. Так, плитки для покрытия пола должны быть прочными на удар и истирание, водостойкими и водонепроницаемыми, фа­садная керамика — воздухо- и морозостойкой.

К материалам специального назначения относятся санитарно-технические, кислотостойкие, огнеупорные и теплоизоляцион­ные. Основным сырьем для получения санитарно-технических изделий служат беложгущиеся глины в смеси со стеклообразующими плавнями и отощающими добавками. Изменяя соотноше­ние компонентов и технологию формования и обжига, получают фаянсовые, полуфарфоровые и фар­форовые изделия, которые соответственно перечислены в порядке возрастания их плотности и прочности. Наибольший объем в строительстве приходится на относительно пористые фаянсовые изделия, водонепроницае­мость которых обеспечивают глазурованием поверхности.

Кислотостойкие материалы в виде плиток и кирпичей класса А, Б, В, полученные из кислотостойких глин, используют для защиты полов, стен, технологического оборудования на хими­ческих предприятиях.

Основное назначение огнеупорных материалов — футеровка высокотемпературного технологического оборудования. Макси­мальная температура эксплуатации таких изделий определяется составом сырья: при повышенном содержании кремнезема (Si0₂) получают динасовые огнеупоры (до 1650 °С), огнеупорных глин — шамотные (до 1400 °), глинозема (А1₂0₃) — высокоглиноземи­стые (свыше 1750 °С).

Теплоизоляционные материалы и изделия на основе глини­стого сырья производят в виде высокопористых пенодиатомитовых кирпичей, применяемых в основном для теплоизоляции тех­нологического оборудования, и рыхлых сыпучих материалов: керамзитового гравия и аглопоритового щебня. Последние полу­чают методом вспучивания при температуре свыше 1000°С отфор­мованных гранул или дроблением спекшегося сырья с отходами угля и используют в качестве теплоизоляционных засыпок для утепления полов, потолков, стен, а также заполнителей легких бетонов различного назначения.

ЛЕКЦИЯ 5. изделия из минеральных расплавов