Материаловедение (стр. 10 )

Отделочные (облицовочные) керамические материалы применяются для наружной и внутренней облицовки конструкций зданий и сооружений не только с целью декоративно-художественной отделки, но повышения их долговечности.

Материалы для наружной облицовки. Кирпич и камни лицевые укладываются вместе с кладкой стены и одновременно служат конструктивным несущим элементом. Регулируя состав сырья и режимы обжига получают изделия различных цветов: белого, кремового, светло-красного, коричневого. Также изготавливаются изделия с лицевой поверхностью, офактуренной различными способами: ангобированием, глазурованием, двухслойным формованием и проч.

Крупноразмерные облицовочные керамические плиты квадратной или прямоугольной формы длиной от 490 до 1190 мм. Поверхность плит матовая или полированная различных цветов, часто со структурой, напоминающей гранит. По этой причине, а также за высокие физико-механические свойства такие плиты называют керамогранит.

Плитки керамические фасадные и ковры из них применяются для облицовки наружных стен кирпичных зданий, наружных поверхностей железобетонных стеновых панелей, цоколей, подземных переходов и проч. Фасадные плитки выпускают различных цветов и фактуры поверхности размерами от 21х21х4мм до 292х192х9 мм. Плитки могут поставляться с заводов в коврах с наклейкой плиток их лицевой стороной на крафт-бумагу. При отделке поверхностей плиточный ковер втапливается в раствор, а после его затвердевания бумага с лицевой поверхности плиток смывается.

Материалы для внутренней облицовки. Плитки для облицовки стен (кафельная плитка) выпускают различных типоразмеров; чаще других используются плитки размером 150х150 и 200х300 мм. Кроме плиток выпускаются фасонные элементы: уголки, фризы и др. для отделки внешних и внутренних углов. По характеру поверхности плитки бывают плоские рельефно-орнаментированные и фактурные; по виду глазурного покрытия – прозрачные и глухие, блестящие и матовые одноцветные и декорированные многоцветными рисунками.

Плитки для полов (метлахские) благодаря их высокой износостойкости и минимальному водопоглощению применяют для настилки полов в зданиях, к чистоте которых предъявляются высокие требования, где возможно воздействие жиров, химических реагентов, интенсивное движение, а также в случаях, когда материал пола служит декоративным элементом в архитектурном оформлении помещения.

Облицовка керамикой – один из самых экономически эффективных видов отделки фасадов и интерьеров зданий. Первоначальная стоимость такой облицовки выше многих других видов отделки, но с учетом очень высокой долговечности керамики, керамическая облицовка оказывается выгоднее большинства других видов отделки.

Кровельные керамические материалы. Черепица – старейший искусственный кровельный материал, имеет долговечность до 300 лет и является одним из самых эффективных кровельных материалов. Недостатки ее – большой вес и трудоемкость устройства. Черепица требует мощной стропильной системы и обеспечение большого уклона кровли (не менее 300).

Новый вид керамического кровельного материала, имитирующего кровельные плитки из природного сланца, - ардогрес. Размер плиток 40х40 и 20х40 мм, цвет – темно-серый и коричневый. Материал имеет чрезвычайно низкое водопоглощение (до 0,5%), высокую прочность, морозостойкость и долговечность.

Специальные керамические изделия. Санитарно-техническая керамика – раковины сливные бачки, унитазы и другие аналогичные изделия производятся из фарфора, полуфарфора, фаянса. Поверхность изделий покрывается блестящей глазурью.

Трубы керамические канализационные применяются для устройства безнапорных сетей канализации, транспортирующих промышленные, бытовые, дождевые, агрессивные и неагрессивные воды. Длина труб – 1000-1500 мм, внутренний диаметр – 150-600 мм. Трубы керамические дренажные применяются в мелиоративном строительстве для устройства закрытого дренажа с защитой стыков фильтрующими материалами. Внешняя поверхность покрывается глазурью. Вода в трубы поступает через круглые или щелевидные отверстия в стыках, а также через сами стыки труб.

Кирпич для дымовых труб применяется для кладки дымовых труб и обмуровки промышленных труб при температуре эксплуатации не выше 7000С. Клинкерный (дорожный) кирпич отличается высокой прочностью и морозостойкостью и применяется для покрытия дорог и мостовых, обмуровки канализационных коллекторов и облицовки набережных. Марки по прочности на сжатие такого кирпича – 1000, 700 и 400, морозостойкость соответственно – 100-50 циклов, водопоглощение не более 2-6%. Кислотоупорный кирпич и плитки применяются для защиты аппаратов и строительных конструкций, работающих в условиях кислых агрессивных сред.

Огнеупорные материалы получают по керамической технологии из различных сырьевых компонентов. Они делятся на огнеупорные (температура размягчения 1580-17700С), высокоогнеупорные (1770-20000С) и высшей огнеупорности (более 20000С). В зависимости от химико-минерального состава огнеупоры могут быть кремнеземистые (основной компонент SiO2), корундовые (на основе Al2O3), алюмосиликатные (состоят из SiO2 и Al2O3 в разных соотношениях), магнезиальные на основе MgO (периклазовые), хромитовые, графитовые (углеродистые). Наибольшее применение в строительстве имеют кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры. Для обеспечения высокотемпературной тепловой изоляции выпускают легковесные огнеупоры со средней плотностью от 400 до 1300 кг/м3 и пористостью соответственно 85-45%.

Вопросы для самоконтроля к главе 5

1. Какие материалы и изделия называют керамическими?

2. На основе каких признаков принято классифицировать керамические изделия?

3. Каковы состав и свойства глин, как основного сырья для производства керамики?

4. Какие добавки и с какой целью вводят в состав керамической массы?

5. Чем обусловлена пластичность глин? Как ее регулируют?

6. Назовите основные этапы производства керамических изделий.

7. Какие способы формования изделий Вы знаете?

8. При какой температуре и почему проводят сушку и обжиг керамических изделий?

9. Какие процессы происходят при обжиге глин? Что такое «недожог» и «пережог»?

10. Назовите свойства и виды стеновых керамических изделий.

11. Перечислите и кратко охарактеризуйте основные виды керамических изделий.

Глава 6. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

6.1. Общие сведения. Классификация

Вяжущие вещества обладают ценным свойством - соединяют широко распространенные песок, гравий, щебень в единое целое, в искусственный камень. Вяжущие вещества по составу делят на две большие группы:

- неорганические, которые затворяют водой, реже водными растворами солей. К ним относятся известь, цементы, гипсовые вяжущие, жидкое стекло и др.;

- органические, переводимые в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях (битумы, дегти, животный клей, полимеры).

Неорганические вяжущие вещества - порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное в результате физико-химических процессов с течением времени затвердевать, т. е. переходить в камневидное состояние. Это свойство широко используют для изготовления необожженных искусственных материалов: бетонов, силикатного кирпича, асбестоцементных изделий, строительных растворов и др.

Неорганические вяжущие вещества в смеси с водой (в виде теста) применяют крайне редко, как правило - в виде строительных растворов (с мелкими заполнителями) и в виде бетонов (с мелким и крупным заполнителем). Введение заполнителя приводит к экономии вяжущего и к улучшению свойств искусственного камня.

Неорганические вяжущие вещества делятся на следующие группы:

*  Воздушные вяжущие вещества способны схватываться, твердеть и длительно сохранять прочность только в воздушной среде. Такие материалы применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. К ним относятся известковые вяжущие, состоящие главным образом из СаО; гипсовые, основой которых является сернокислый кальций; магнезиальные, содержащие каустический магнезит MgO; жидкое стекло - силикат натрия или калия в виде водного раствора.

*  Гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность (или даже повышать ее) не только на воздухе, но и в воде. По химическому составу они в основном состоят из четырех оксидов: СаО-SiO2-Al2O3-Fe2O3. К ним относятся портландцемент и его разновидности, глиноземистый цемент и его разновидности, гидравлическая известь, романцемент.

*  Вяжущие вещества автоклавного твердения эффективно твердеют только в среде нагретого насыщенного пара в автоклавах (t = 175-200 0С, давление пара 0,9-1,3 МПа), например, известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые, нефелиновый цемент и др.

Самостоятельную группу составляют кислотоупорные вяжущие вещества: кислотоупорный цемент, кварцевый кремнефтористый цемент и др. Они после затвердевания на воздухе могут длительное время сохранять прочность при действии на них кислот.

6.2. Воздушные вяжущие вещества

6.2.1. Гипсовые вяжущие вещества

Сырьем для получения служит природный гипсовый камень СаSO4.2H2O и природный ангидрит СаSO4 , а также отходы химической промышленности, содержащие двуводный или безводный сернокислый кальций, например, фосфогипс (отход при производстве фосфорной кислоты).

Технологический процесс производства гипсовых вяжущих состоит в измельчении гипсового камня и последующей тепловой обработке (дегидратации). В зависимости от температуры обжига гипсовые вяжущие подразделяют на низкообжиговые (110-180 0С) и высокообжиговые (600-900 0С).

Используемые технологические схемы отличаются друг от друга числом и последовательностью основных операций. Широко распространена схема производства низкообжиговых гипсовых вяжущих (строительный гипс) в варочных котлах или печах. Применяются также установки совмещенного помола и обжига. Тепловая обработка в этих условиях производится при атмосферном давлении, вода из исходной горной породы выделяется и удаляется в виде пара: