Материаловедение (стр. 9 )

Природные глины в чистом виде применяются редко, чаще - в смеси с добавками различного назначения:

- отощающие добавки - шамот, дегидратированная глина, шлаки, золы, кварцевый песок; вводятся для понижения пластичности и уменьшения усадки глины при сушке и обжиге;

- порообразующие добавки вводятся для повышения пористости и уменьшения теплопроводности керамического черепка. По механизму порообразования добавки делятся на диссоциирующие с выделением газа - молотые мел, доломит и выгорающие - древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль;

- пластифицирующие добавки - высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества; вводятся в тощие глины и повышают пластичность сырьевой смеси;

- плавни - полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк и др.; понижают температуру спекания глин.

Для улучшения внешнего вида, а также повышения стойкости к внешним воздействиям изделия покрывают декоративным слоем - глазурью или ангобом. Глазурь - стекловидное покрытие различного цвета, прозрачное или непрозрачное (глухое). Сырьевую смесь в виде порошка или суспензии из кварцевого песка, каолина, полевого шпата, солей щелочных и щелочноземельных металлов наносят на изделие и закрепляют обжигом.

Ангоб - тонкий слой беложгущейся или цветной глины, наносимый тонким слоем на поверхность еще необожженного изделия. При обжиге образуется цветное покрытие с матовой поверхностью.

5.3. Основы технологии керамических изделий

Карьерные работы включают добычу глины (обычно открытым способом), транспортирование и хранение промежуточного запаса глины. Добытая глина в замоченном состоянии в течение года хранится в карьере и подвергается при этом так называемому вылеживанию и вымораживанию. Это ведет к разрушению природных агрегатов глины, высвобождению мельчайших частичек и повышению ее пластичности.

Подготовка сырьевой массы состоит в разрушении природной структуры глины, удалении или измельчении крупных включений (камней и проч.), смешении глины с необходимыми добавками и увлажнении ее до нужной формовочной влажности.

В зависимости от свойств исходного сырья и вида изготавливаемой продукции применяют различные способы формования изделий. Основные изделия строительной керамики (кирпич, керамические камни, трубы, некоторые виды плитки, черепицу) производят способом пластического формования. Этот метод наиболее прост и получил наибольшее распространение.

При способе пластического формования глину перемешивают в глиносмесителе с добавками и водой до получения однородной пластической массы с влажностью 18-28%. Изделия формуются на ленточных шнековых прессах с вакуумированием и подогревом или без них. С помощью шнека (винтового конвейера) глиняная масса перемещается к сужающейся головке пресса, где она уплотняется и продавливается через формообразующую часть пресса - мундштук в виде непрерывного бруса или ленты. В мундштуке могут быть установлены керны (пустотообразующие сердечники), образующие каналы в выдавливаемой ленте; так получают пустотелый кирпич, трубы и проч. Глиняная лента разрезается на отдельные изделия (сырец), размеры которых должны быть несколько больше, чем требуемые стандартом, так как в процессе сушки и обжига глина претерпевает усадку.

Жесткий способ формования является разновидностью пластического. Исходные материалы измельчают и смешивают до получения массы с влажностью 13-18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных или гидравлических прессах, при этом могут быть использованы менее пластичные глины.

При способе полусухого прессования изделия формуют из шихты с влажностью 8-12% под давлением 15-40 МПа на механических прессах. Способ применяют в производстве обыкновенного и пустотелого глиняного кирпича, фасадных плиток. Главное преимущество данного способа - сокращение затрат энергии (в результате меньшей формовочной влажности).

При сухом способе пресс-порошок готовится с влажностью 2-6%, при этом устраняется необходимость сушки. Таким образом изготавливают плитки для пола, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора.

Шликерный способ (способ литья) применяют в случае изготовления изделий из массы (шликера) с содержанием воды до 40%. Этот способ применяют для получения изделий сложной формы методом литья, например санитарно-технических изделий, облицовочных плиток, декоративной керамики.

Сушка керамических изделий производится в туннельных или камерных сушилках медленно в течение 16-36 ч при температуре горячего воздуха или дымовых газов (для сушки можно использовать дымовые газы из обжиговых печей) 120-150 0С. Процесс сушки проводят до влажности сырца 5-6% с тем, чтобы избежать неравномерной усадки, искривлений, растрескиваний при последующем обжиге, а также для придания изделиям прочности, достаточной для перевозки и выдерживания нагрузки вышележащих рядов сырца при укладке в печь.

Обжиг изделий производится в туннельных печах при температуре 900-11000С для кирпича, камня, керамзита и до 1300-18000С для огнеупорной керамики. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать.

5.4. Виды керамических материалов

Стеновые материалы. Кирпич и камни керамические применяются для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков. В соответствии с ГОСТ 530-2007 зависимости от размеров они подразделяются на виды, приведенные в табл.5.1. По согласованию с потребителем могут выпускаться изделия и других размеров.

Таблица 5.1

Номинальные размеры стеновых керамических изделий

Вид изделия	Обозначение вида	Номинальные размеры	Обозначение размера
Длина	Ширина	Толщина
Кирпич нормального формата одинарный	КО	250	120	65	1 НФ х)
Кирпич «Евро»	КЕ	250	85	65	0,7 НФ
Кирпич утолщенный	КУ	250	120	88	1,4 НФ
Кирпич модульный одинарный	КМ	288	138	65	1,3 НФ
Кирпич утолщенный с горизонтальными пустотами	КУГ	250	120	88	1,4 НФ
Камень	К	250 288 288 288 250 250	120 288 138 138 250 180	140 88 140 88 140 140	2,1 НФ 3,7 НФ 2,9 НФ 1,8 НФ 4,5 НФ 3,2 НФ
Камень крупноформатный	КК	510 398 380 380 380 380 250	250 250 250 255 250 180 250	219 219 219 188 140 140 188	14,3 НФ 11,2 НФ 10,7 НФ 9,3 НФ 6,8 НФ 4,9 НФ 6,0 НФ
Камень с горизонтальными пустотами	КГ	250	200	70	1,8 НФ

х) Кирпич нормального формата (одинарный)

Кирпич может быть полнотелым и пустотелым, а камни – только пустотелыми. Модульный и утолщенный кирпич также делают только с пустотами, так как масса одного кирпича не должна превышать 4 кг. Поверхность граней изделий может быть гладкой и рифленой. Нестандартный (необычный) цвет кирпича говорит о нарушении процесса обжига.

Основная характеристика качества кирпича – марка по прочности, определяемая по результатам испытания кирпича на сжатие и изгиб. Для стеновых изделий (кроме крупноформатного камня и кирпича и камня с горизонтальными пустотами) установлены марки: М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300. Крупноформатные камни дополнительно к вышеуказанным имеют марки: М35, М50, М75. Марки кирпича и камней с горизонтальными пустотами: М25, М35, М50, М75, М100. Марка соответствует пределу прочности при сжатии в кГс/см2, а прочность на изгиб для каждой марки должна быть не менее предписанных стандартом значений.

Марки стеновых изделий по морозостойкости: F25, F35, F50, F100.

По показателю средней плотности изделия подразделяются на классы: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 2,0. Плотность обыкновенного полнотелого керамического кирпича - 1600-1900 кг/м3; наличие пустот существенно снижает плотность кирпича и камней. По теплотехническим характеристикам изделия в зависимости от класса средней плотности подразделяются на группы в соответствии с табл. 5.2.

Таблица 5.2

Группы изделий по теплотехническим характеристикам

Класс средней плотности изделия	Средняя плотность, кг/м3	Группы изделий по теплотехническим характеристикам	Теплопроводность кладки в сухом состоянии, Bт/(м.0С)
0,8	До 800	Высокой эффективности	До 0,20
1,0	801-1000	Повышенной эффективности	Св. 0,20 до 0,24
1,2	1001-1200	Эффективные	Св. 0,24 до 0,36
1,4	1201-1400	Условно-эффективные	Св. 0,36 до 0,46
2,0	Св. 1400	Малоэффективные (обыкновенные)	Св. 0,46

В различных странах выпускаются отличающиеся между собой стеновые материалы как по номенклатуре, так и по типоразмерам и маркам. В зарубежной практике известно производство кирпича пазогребневой конструкции для безрастворной кладки, крупноразмерных стеновых керамических элементов, звукоизоляционного кирпича и других стеновых изделий.

Панели и блоки стеновые из кирпича и керамических камней изготовляются трех-, двух - и однослойные длиной на один или два планировочных шага и высотой на 1 и 2 этажа. Толщина панелей для внутренних стен и перегородок от 80 до 280 мм. Однослойные панели изготавливают из керамических камней, двухслойные – из слоя в ½ кирпича и слоя утеплителя, трехслойные – из двух кирпичных наружных слоев толщиной по 65 мм и слоя утеплителя между ними.