Керамические материалы

Керамические  материалы получают в процессе технологической переработки минерального сырья ( в основном глинистого) способного при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое в высушенном состоянии обладает небольшой прочностью, а после обжига приобретает камнеподобные свойства.
Универсальные свойства керамических изделий, широкий ассортимент, высокая прочность и долговечность позволяют их широко использовать в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений. Сырьем для изготовления керамических материалов служат различные глинистые горные породы. Для улучшения технологических свойств глин, а также придания изделиям определенных и более высоких физико-механических свойств к глинам добавляют кварцевый песок, шамот( дробленная обожженная при температуре 1000…1400°С огнеупорная или тугоплавкая глина), шлак, древесные опилки, угольную пыль.

Керамические  материалы и изделия классифицируют по их назначению на следующие группы и виды :

1. Стеновые материалы : кирпич керамический обыкновенный, кирпич керамический пустотелый, кирпич керамический пористо-пустотелый пластического прессования, кирпич керамический пустотелый полусухого прессования, камни керамические пустотелые пластического прессования, кирпич строительный легкий( стеновые изделия со средней плотностью менее 1450 кг/м³ являются эффективными.

Производство керамического кирпича осуществляется преимущественно двумя способами пластическим и полусухим, а в качестве сырья применяют легкоплавкие глины, содержащие 50…75 % кремнезема.

Для более подробной информации скачай файл ПДФ.СКАЧАЙ

2. Лицевой керамический кирпич и камень-строительные материалы выполняющие одновременно конструктивные и декоративные функции.

3. Кирпич и камни строительные керамические специального назначения : кирпич керамический лекальный, камни для канализационных сооружений ( подземных коллекторов), кирпич для дорожных одежд.

4. Керамические плитки для внутренней облицовки зданий, фасадов и полов.

5. Кровельные материалы: керамическая черепица рядовая -для покрытия скатов кровли, коньковая-для покрытия коньков и ребер.

6. Трубы керамические канализационные и дренажные.

7. Изделия керамические кислотоупорные: футеровочные-кирпич кислотоупорный нормальный, плитки кислотоупорные и термо-кислотоупорные и керамические фасонные плитки по особому заказу.

8. Трубы кислотоупорные керамические и фасонные части к ним.

9. Керамические изделия для облицовки фасадов

Применяемое в керамической промышленности сырье условно делят на три группы: пластические материалы , отощающие материалы и плавни.

Основным сырьем для производства  керамики  являются глины. Кирпич и камни керамические ( ГОСТ 530-80) применяют для кладки наружных и внутренних стен и других конструкций зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков.

Поризованная керамика производится способом ступенчатой термообработки и послойного вспучивания гранулированной глиняной массы до получения изделий требуемой толщины. Такой способ позволяет получать на основе слабовспучивающихся легкоплавких глин крупноразмерные изделия средней плотностью 400…900 кг/м³ и прочностью при сжатии 1,5…9,5 МПа.

Керамические материалы в виде керамической плитки применяют в строительстве в качестве отделочного материала обладающий высокой архитектурной выразительностью, в сочетании с хорошими физико-механическими свойствами и невысокой стоимостью. Производство керамической плитки занимает ведущее положение в широкой гамме строительных отделочных материалов.

Технология керамических плиток состоит из следующих переделов:

1. Приготовления пресс-порошка в башенных распылительных сушилах.

2. Прессования и сушки.

3. Глазурования и обжига.

Керамические трубы для канализации используют в строительстве безнапорных сетей канализации, транспортирующие бытовые, дождевые и промышленные, агрессивные и неагрессивные воды.

Для производства канализационных труб (ГОСТ 286-82) применяют пластичные огнеупорные и тугоплавкие глины с содержанием Al₂ O₃  не менее 16%, интервалом спекания более 60°С и без повышенного количества вредных включений типа колчедана, сидерита, гипса и так далее. Формование труб производят на специальных трубных прессах, на которых одновременно с телом трубы формуют и раструб.

Отформованные трубы сушат в искусственных сушильных установках. Высушенные и отделанные трубы покрывают снаружи и внутри глиняной глазурью, после чего обжигают в камерных или туннельных печах при температуре 1250 …1300°С.

Керамические теплоизоляционные материалы и  огнеупорные материалы включают ряд разновидностей высокопористой керамики, такие как диатомитовые ( трепельные), перлитокерамические, огнеупорные (шамотные, динасовые), высокоглиноземистые, корундовые и другие.

Керамзит представляет собой легкий пористый материал ячеистого строения с закрытыми порами. Гравий керамзитовый это искусственный заполнитель пористого вида, которого получают из слабовспучивающихся глин, путем обжига глиняной массы с высоким содержанием карбонатных примесей в печах при высоких температур.

Технология производства керамзита основана на способе термоудара с  обжигом гранул в монослое, при этом  для его получения используется кольцевая (карусельная) печь с вращающимся подом. Такая печь применяется в металлургической промышленности с некоторыми конструктивными изменениями, для закладки стального литья.

◊Изделия санитарно-технической керамики

Основным сырьем для производства санитарно-технических изделий является беложгущиеся огнеупорные глины, каолины,кварц и полевой шпат. Различают три группы санитарно-технической керамики: фаянс, полуфарфор и фарфор, отличающие ся степенью спекания и пористостью. Изделия из фаянса имеют пористый, а из фарфора плотный сильно спекшийся черепок, плотность полуфарфора занимает промежуточное положение. Различная степень спекания фаянса, фарфора и полуфарфора достигается при одних и тех же сырьевых материалах, но при различном соотношении последних в рабочей массе (табл. -1).

Таблица-1. Состав массы для изделий санитарно-технической керамики

Сырьевые материалы, идущие на изготовление изделий санитарно-технической керамики, подвергают тщательной переработке: помолу, отмучиванию, просеиванию и другим операциям, обеспечивающим получение тонкоизмельченной сырьевой смеси, освобожденной от вредных примесей. Приготовленная смесь представляет сметанообразную массу — шликер.

Формуют изделия преимущественно способом литья в гипсовых формах, которые впитывают избыток воды. Затем изделия вынимают из форм, подвяливают, оправляют (обрезают) и направляют в сушильные камеры. Высушенные изделия покрывают сырым глазурным слоем и в капселях обжигают при температуре 1250…1300°С в периодических или непрерывно действующих печах.

Из твердого фаянса изготовляют преимущественно унитазы, умывальники, смывные бачки, а также ванны. Фаянсовые изделия покрывают глазурью, так как в неглазурованном виде они пропускают воду. Черепок фарфоровых изделий непроницаем для воды и газов, обладает высокой механической прочностью и термической и химической стойкостью. Используют его для производства изоляторов, химической лабораторной посуды и т. п. Свойства изделий санитарно-технической керамики приведены в табл. 2.

Таблица-2. Физико-механические свойства санитарно-технической керамики

Изделия санитарно-технической керамики белые, иногда светло-желтые, должны иметь правильную форму, ровную, гладкую и чистую поверхность без искривлений, равномерно покрытую глазурью; они должны быть хорошо обожжены.

◊ Кровельная черепица

 

Керамическая черепица является относительно недорогой, с хорошими декоративными качествами, но кровля из нее имеет значительную массу (до 65 кг/м2).Черепицу изготовляют из глины с добавками или без них.Встроительной практике широко применяют черепицу четырех типов: штампованную, пазовую, плоскую ленточную и коньковую.

В зависимости от назначения черепицу делят на: рядовую — для покрытия скатов кровли;коньковую — для покрытия коньков и ребер;разжелобочную — для покрытия разжелобков;концевую («половинки» и «косяки») — для замыкания рядов и черепицу специального назначения.
Технология изготовления черепиц в основном не отличается от технологии изготовления кирпича, но ввиду малой толщины черепицы глину перед формованием тщательно обрабатывают до получения однородной пластичной массы.

Формуют черепицу на ленточных или револьверных прессах, после чего подают в сушило. Сушить черепицу нужно осторожно во избежание коробления, появления трещин и других деформаций. Обжигают черепицу до полного спекания черепка при температуре 950…1000°С. Кровельная черепица должна быть хорошо обожженной, равномерно окрашенной, иметь ровную и гладкую поверхность (без трещин), быть достаточно прочной (разрушающая нагрузка на излом не менее 7 Н), водонепроницаемой и морозостойкой(не ниже F25).Хранят черепицу в деревянной таре, в закрытых помещениях, по сортам.

Изделия огнеупорные

Огнеупорными называют изделия, применяемые для строительства промышленных печей, топок и аппаратов, работающих при высоких температурах. Огнеупорные изделия классифицируют по огнеупорности, пористости, химико-минеральному составу и способу изготовления. Изделия огнеупорные характеризуются огнеупорностью 1580 — 1770°С, высокоогнеупорные — 1770 — 2000°С, высшей огнеупорности — более 2000°С.

В зависимости от пористости (в %) огнеупорные изделия подразделяются на следующие группы: особоплотные — пористость менее 3, высокоплотные — 3 — 10, плотные — 10 — 20, обычные — 20 — 30, легковесные и теплоизоляционные — 45 — 85.

Наибольшее распространение в строительстве и промышленности строительных материалов получили кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупорные изделия.

Кремнеземистые огнеупоры применяют двух типов: кварцевое стекло и динасовые. Кварцевое стекло изготовляют отливкой из расплавленного кварца, оно содержит SiO2 не менее 99%. Обладает хорошей термостойкостью и кислотостойкостью; при 1100°С расстекловывается и крошится. Кварцевая керамика используется для футеровки котлов большой мощности, изготовлении штампов горячего прессования, труб для подачи расплавленного алюминия и других целей.

Кварцевое стекло идет на производство химической аппаратуры.

Динасовые (тридимито-кристобалитовые) огнеупоры изготовляют обжигом при температуре выше 870°С кварцевого сырья (измельченных кварцитов, песка, маршалита) на известковой или другой связке; содержат Si02 не менее 93%. Огнеупорность 1600 — 1770°С. Из динаса выполняется кладка сводов сталеплавильных, стекловаренных и коксовых печей.

Алюмосиликатные огнеупоры подразделяют на три группы: полукислые, шамотные и высокоглиноземистые. Полукислые огнеупоры отличаются повышенным содержанием кремнезема — более 65% и содержанием глинозема менее 28%. Изготовляют их обжигом кварцевых пород на глинистой или каолиновой связке или глин и каолинов с большим содержанием кварцевого песка. Огнеупорность их — 1380 — 1400°С. Применяют для футеровки шахтных и туннельных печей, вагранок и т. д.

Шамотные огнеупоры изготовляют обжигом смеси шамота (порошка обожженной и размолотой огнеупорной глины) и огнеупорной глины или каолинов. Они содержат 30 — 45% Аl2O3 и отличаются термической стойкостью, шлакоустойчивостью, прочностью (М100 — 125). Огнеупорность шамотных материалов — 1250 — 1400°С. Применяют их для кладки и футеровки печей в местах, где они непосредственно соприкасаются с расплавленным металлом, шлаком, стеклом, а также для футеровки вращающихся печей для обжига цементного клинкера, облицовки топок паровых котлов, дымоходов и пр.

Высокоглиноземистые огнеупоры получают из материалов (боксита, корунда), содержащих более 45% глинозема. Огнеупорность их зависит от содержания глинозема и технологии и составляет 1450 — 1725°С. Изделия, изготовленные из высокоглиноземистого сырья на глиняной или иной связке, обладают высокой термостойкостью при содержании Аl2O3 45 — 60%. Применяют их в стекольной промышленности, для кладки доменных печей и др.

Легковесные огнеупоры имеют объемную массу 1,3 — 0,4 г/см³ и общую пористость соответственно 45 — 85%. Обладают высокой огнеупорностью, малой теплопроводностью и достаточной прочностью, позволяющими успешно применять их для футеровки промышленных печей разного назначения. При этом значительно (в 2 — 4 раза) сокращается продолжительность разогрева или холостого хода печей, в 2 — 3 раза уменьшается толщина ограждающих стен и на 20 — 70% снижаются удельные расходы топлива на термические процессы.

В связи с этим производство легковесных огнеупоров непрерывно расширяется. Для высокотемпературной теплоизоляции различных промышленных печей и тепловых агрегатов используют алюмосиликатные и другие волокна, обладающие высокой прочностью, термической стойкостью и малой теплопроводностью.

Магнезиальные изделия состоят в основном из периклаза MgO — 80…85%; огнеупорность их достигает 2000°С. Хромистые изделия получают из хромистого железняка с добавкой магнезита или глинозема; они имеют высокую огнеупорность — 1800…2000°С, устойчивы против шлаков железной руды. Применяют хромистые изделия в сталелитейных печах. Углеродистые изделия изготовляют из графита или кокса, они обладают высокой огнеупорностью — выше 1700°С, термостойки против действия жидких шлаков.