что относят к эффективной керамике
Виды эффективных стеновых керамических изделий и их свойства
Эффективные керамические изделия плотность менее 1450 кг/м3:
— пустотелый кирпич имеет сквозные или несквозные пустоты различной формы.Применение — наравне со сплошным, за исключением кладки фундаментов, печей, дымовых каналов, стен помещений с влажным режимом.
-пористо-пустотелый Получают аналогично пустотелому + в состав керамической массы вводят выгорающие добавки.
-легкий кирпич Изготавливают из сырьевой массы, основа которой — легкие кремнеземистые породы (диатомит, трепел) с выгорающими добавками.Применение — стены зданий с нормальной влажностью. Класс А(700-1000кг/м3), Б(1001-1300), В(более 1301)
-керамические стеновые камни Имеют большие размеры и объемы, чем кирпич.По плотности делят на:условно-эффективные (улучшают теплотехнические свойства стен), эффективные (позволяют уменьшить толщину, по сравнению с толщиной стен из обык. кирпича).Наличие пустот => снижен ие плотности и массы изделий, ускорение процессов сушки и обжига, имеют меньше дефектов.
-Крупные стеновые керамические изделия (панели) Выпускают размером на комнату:Трехслойные (Два кирпичных наружных слоя по 65 мм каждый + утеплитель (минераловатная плита, пеностекло, фибролит) + 3 слоя цементного раствора.Двухслойные (Один слой в 1/2 кирпича(120мм) + слой утеплителя.Однослойными (наружные панели — пустотелые керамические камни, внутренние — кирпич.Для обеспечение прочности — армируют стальными каркасами из проволки по периметру оконного проема и панели.Для ускорения твердения применяют тепловлажностную обработку. Эффективные керамические изделия имеют меньшую среднюю плотность и более низкую теплопроводность, чем сплошной кирпич.Обладают достаточной прочностью, некоторые (камни) имеют большие размеры, чем обыкновенный кирпич.Применение эффективных стеновых керамических материалов позволяет уменьшить толщину наружных стен, снизить материалоемкость ограждающих конструкций до 40%, сократить транспортные расходы и нагрузки на основание.
Керамический и силикатные кирпичи, их свойства и область применения, взятые в сравнении. Красный кирпич – широко применяется при строительстве во всем мире. Технология изготовления метод пластич формования или полусухова прессования. Основные размеры изделий: 250х120х65 мм (одинарный кирпич), 250х120х88 мм (полуторный). Такие кирпичи применяются при закладке фундамента, при возведении межкомнатных перегородок, несущих стен, в каминах и печах. Стены из кирпича в течение длительного времени не требую ухода, их поверхность прекрасно подходит для оштукатуривания. Керамические кирпичи имеют много разновидностей: К достоинствам керамических изделий следует отнести прочность, долговечность, огнестойкость, звуко – и теплоизоляционные свойства, способность аккумулировать тепло, уникальное свойство не впитывать вредные вещества и радиацию. F15-50, водопоглащение более 8%, плотность 2200-700 кг/м3
Силикатный кирпич (белый) готовится методом полусухого прессования из рационально подобранной смеси кварцевого песка, воздушной извести и воды. Отформованный кирпич подвергается автоклавной обработке — воздействию насыщенного водяного пара при t = 170-200°С и давлении пара 8-12 атм. Цветной силикатный кирпич получается путем добавления в массу атмосферостойких щёлочестойких пигментов Технические свойства силикатного кирпича. Средняя плотность 1800-2000 кг/куб.м. Предел прочности при сжатии 15-20 МПа. Морозостойкость 15-25 циклов Максимальная температура применения 550°С. Водостойкость несколько ниже, чем у керамического кирпича.
Силикатными кирпичами пользуются при кладке и облицовке несущих стен, внутренних перегородок. К достоинствам данного изделия можно отнести высокую морозостойкость. При этом сфера применения кирпича силикатного ограничена: запрещено его использовать при закладке фундамента, кладке печей, каминов, труб, цоколей.
Худшие, в сравнении с керамическими изделиями, теплоизоляционные свойства, а также высокую гидроскопичность, что дополнительно ухудшает теплозащитные свойства.
Одно из преимуществ силикатного кирпича перед керамическим заключается в чрезвычайно высоких звукоизоляционных свойствах, что делает этот кирпич незаменимым при возведении межкомнатных и межквартирных стен и перегородок.
Что касается устойчивости к механическим повреждениям, то красный кирпич выигрывает. Также он лидирует с точки зрения сохранения тепла. Керамический кирпич дешевле силикатного на целый порядок. Но силикатный кирпич более устойчив к атмосферным изменениям, благодаря чему его кладут с внешней стороны зданий (иногда даже в качестве облицовки), а также он намного проще в кладке.
Что относят к эффективной керамике
Эффективные керамические материалы имеют небольшой объемный вес, низкий коэффициент теплопроводности; они достаточно прочны и не дороги.
Обычный кирпич не обладает этими качествами. Он имеет высокий объемный вес и высокую теплопроводность. Поэтому в строительной технике предпочитают изделия строительной керамики, которые называются эффективными керамическими материалами (пористые кирпичи, пустотелые кирпичи, пустотелые камни).
Строительный кирпич легковесный
Этот кирпич представляет собой искусственный камень, изготовленный формованием и обжигом из диатомитов (или трепелов) с добавками глин или выгорающих материалов, либо из глин с выгорающими добавками. Количество выгорающих добавок зависит от свойств глины и может составлять 30% и более (по объему). Чем выше пластичность глины, тем больше можно ввести добавок.
Применение легковесного кирпича дает возможность уменьшить толщину стен, а следовательно, и количество кирпича в кладке, облегчить вес конструкции, увеличить площадь помещения при одной и той же кубатуре здания.
Технология производства легковесного кирпича различных видов мало отличается от процесса производства обыкновенного строительного кирпича.
Легковесный кирпич применяется для кладки стен малоэтажных зданий, верхних этажей многоэтажных зданий, а также для заполнения каркасов стен.
Кирпич пустотелый глиняный пластического прессования
Пустотелый кирпич изготовляется из глины с выгорающими и отощающими добавками или без них.
Для производства пустотелого кирпича масса обрабатывается более тщательно, чем- для изготовления обыкновенного кирпича.
Формование его желательно производить на вакуумным прессах со специальным приспособлением (кернами) для получения в кирпиче отверстий. Керны устанавливаются внутри мундштука (при выходе глиняного бруса из пресса) на металлической гребенке, которая крепится к стенкам мундштука.
Сквозные отверстия в кирпиче располагаются перпендикулярно к постели; количество отверстий может быть различным.
В настоящее время изготовляется кирпич с 13, 19, 32, 78 отверстиями.
В соответствии с техническими условиями ГОСТ 6316-55 кирпич в зависимости от предела прочности при сжатии и при изгибе по сечению брутто (без вычета площади отверстий) подразделяется на четыре марки: 150, 125, 100, 75.
Поверхность граней кирпича может быть гладкой или риф-пеной Кирпич одинарный должен иметь размеры 250XI20’X88 мм (или 250X120X65), полуторный — 250X 120X 103.
По объемному весу в высушенном состоянии кирпич разделяется на два класса:
класс А — с объемным весом не более 1300 кг/м3;
класс Б — с объемным весом от 1300 кг/м3 до 1450 кг/м3.
Водопоглощение должно составлять не менее 6% веса кирпича, высушенного до постоянного веса. По морозостойкости к пустотелому кирпичу предъявлются те же требования, что и к обыкновенному (15 циклов).
Пустотелый кирпич применяется в каменных конструкциях в соответствии с действующими нормами и техническими условиями проектирования. Основное его применение — кладка стен малоэтажных зданий и заполнение стен каркасных зданий.
Кирпич пустотелый глиняный полусухого прессования
Такой кирпич должен иметь следующие размеры 250X120X88 мм (или 250 X 120 X 65), а по специальному заказу — 250X120X103.
Кирпич изготовляется со сквозными или несквозными пустотами, расположенными перпендикулярно к постелям. Предусмотрен выпуск кирпича с 8 и 18 пустотами. Диаметр пустот соответственно 35-45 мм и 17-18 мм.
Объемный вес кирпича в высушенном до постоянного веса состоянии не должен превышать 1500 кг!смл.
Согласно ГОСТ 6248-59 глиняный кирпич полусухого прессования делится на четыре марки: 150, 125, 100 и 75. Для определения предела прочности при сжатии образец составляется из двух кирпичей и испытывается плашмя.
Водопоглощение пустотелого кирпича должно составлять не менее 8°/о веса кирпича, высушенного до постоянного веса. Предел прочности при изгибе в зависимости от марки бывает различный- 20, 18, 16 и 14 кг!см?. Все остальные требования к пустотелому кирпичу те же, что к обыкновенному.
Пустотелый кирпич, как и обыкновенный, применяется для кладки стен, кирпичных блоков и панелей.
Следует отметить, что в настоящее время из-за своей большой трудоемкости кладка из сплошных и эффективных кирпичей все чаще заменяется изготовленными на заводе вибропанелями. Такой метод использования кирпича дает возможность ускорить процесс возведения стен.
Виброкирпичные панели представляют собой детали, изготовляемые из красного или силикатного кирпича с использованием цементного раствора, прокладочной арматурной сетки и утеплителя. В качестве утеплителя панелей могут применяться минераловатные плиты, пеностекло, фибролит и другие материалы.
Технологический процесс изготовления виброкирпичных панелей в основном состоит из следующих операций: установка, укладка кирпича и раствора в форму металлического каркаса, вибрирование для уплотнения раствора в швах и на поверхности панели, отделка панелей и их твердение.
Панели для наружных стен изготовляются двухслойные и однослойные.
Двухслойные панели изготовляются из кирпича и утепляются пеностеклом. Они могут быть облицованы керамической плиткой. Общая толщина панелей — 260 мм, а размер ее по фасаду 2670X3180 мм.
Однослойные панели изготовляются из крупнопустотных керамических камней и утеплителя — керамзитобетона. Размеры панели 2750X3190X300 мм.
Панели для внутренних стен изготовляются из кирпича и армируются специальными металлическими каркасами. Размер панели 2620X2270X140 мм.
Вес одной виброкирпичной панели около 1900 кг.
Керамические пустотелые стеновые камни пластического прессования
Камни пустотелые изготовляются из глины с добавками или без них путем формования и последующего обжига.
Технология их производства аналогична технологии производства пустотелого кирпича, но отличается более тщательной переработкой глиняной массы. Глину предварительно высушивают, затем измельчают и увлажняют. Формуют камни на вакуумных прессах.
В зависимости от предела прочности при сжатии по сечению брутто (без вычетов площади пустот) камни подразделяют на четыре марки: 150, 100, 75, 5Q.
Камни изготовляются в форме прямоугольных параллелепипедов, с прямыми ребрами и гладкими или рифлеными поверхностями, со сквозными или замкнутыми пустотами, расположенными перпендикулярно к граням камней.
Объемный вес камней Должен быть не более 1400 кг/м3, водопоглощение-не менее 6%. По морозостойкости к ним предъявляются такие же требования как к обыкновенному кирпичу.
Пустотелые камни применяют для кладки наружных и внутренних несущих стен. В наружных стенах они могут выпол-нять также роль облицовки. В этом случае их изготовляют из беложгущихся глин.
Стеклянные блоки представляют собой полые светопрозрач-ные детали с различной фактурой внутренних или наружных поверхностей. Изготавливают их, сваривая два прессованных стеклянных полублока с последующим обжимом для уменьшения хрупкости. Для производства их применяют бесцветное и цветное стекло.
Стеклянные блоки предназначены для заполнения световых проемов в наружных ограждениях и покрытиях, в лестничных клетках, санитарных узлах, а также для устройства внутренних перегородок. Блоки выпускаются квадратными, прямоугольными и угловыми светорассеивающими или светопрозрачными. Применяют блоки и как штучный материал для кладки, и в виде панелей, изготавливаемых на заводе. При этом отдельные блоки связываются между собой армированными швами из цементного раствора.
Стеклянные блоки имеют довольно высокую прочность, не менее 40 кг/см2, и низкий коэффициент теплопроводности — 0,36 ккал/м ч * град благодаря наличию в них воздушной полости. Эти положительные авойства стеклянных блоков, а также небольшой их вес (1 м2 стены весит 60-70 кг) и высокие декоративные качества определяют большое будущее стеклянных блоков в строительстве. Следует помнить, что к керамическим материалам стеклянные блоки не относятся.
Глиняный лекальный кирпич для заводских дымовых труб
При изготовлении лекального кирпича прямоугольный мундштук пресса меняют на лекальный с требуемым радиусом кривизны.
В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе кирпич подразделяется на три марки: 150, 125 и 100.
Отклонения в размерах не должны превышать: для кирпича по длине ±6 мм, по толщине ±3 мм, по ширине ±4 мм.
Общие сведения о керамических материалах и изделиях
Керамическими называют материалы и изделия, изготовляемые формованием и обжигом глин. «Керамос»- на древнегреческом языке означало гончарную глину, а также изделия из обожженной глины. В глубокой древности из глин путем обжига получали посуду, а позднее (около 5000 лет назад) стали изготовлять кирпич, а затем черепицу.
Большая прочность, значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а также распространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применение керамических материалов и изделий в строительстве. В долговечности керамических материалов можно убедиться на примере Московского Кремля, стены которого сложены почти 500 лет назад.
Керамические изделия по плотности можно условно разделить на две основные группы: пористые и плотные.
По назначению в строительстве различают следующие группы керамических материалов и изделий:
Наибольшего развития достигли стеновые материалы, причем наряду с общим увеличением объема производства особое внимание обращено на увеличение выпуска эффективных изделий (пустотелый кирпич и камни, керамические блоки и панели и т. д.). Предусмотрено также расширить производство фасадной керамики, особенно для индустриальной отделки зданий, глазурованных плиток для внутренней облицовки, плиток для полов, канализационных и дренажных труб, санитарно-строительных изделий, искусственных пористых заполнителей для бетонов.
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ.
1. ГЛИНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Каолины. Каолины образовались в природе из полевых шпатов и других алюмосиликатов, не загрязненных окислами железа. Они состоят преимущественно из минерала каолинита. После обжига присущий им белый или почти белый цвет сохраняется.
Глины. Глинами называют осадочные породы, представляющие собой тонкоземлистые минеральные массы, способные независимо от их минералогического и химического состава образовывать с водой пластичное тесто, которое после обжига превращается в водостойкое и прочное камневидное тело.
Наряду с этими минералами в глинах встречаются кварц, полевой шпат, серный колчедан, гидраты окислов железа и алюминия, карбонаты кальция и магния, соединения титана, ванадия. Такие примеси влияют как на технологию керамических изделий, так и на их свойства. Например, тонкораспределенный углекислый кальций и окислы железа понижают огнеупорность глин. Если в глине имеются крупные зерна и песчинки углекислого кальция, то при обжиге из них образуются более или менее крупные включения извести, которая на воздухе гидратируется с увеличением объема (дутики), что вызывает образование трещин или разрушение изделий. Соединения ванадия служат причиной появления зеленоватых налетов (выцветов) на кирпиче, что портит внешний вид фасадов.
2. ОТОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения деформаций и трещин в жирные пластичные глины вводят искусственные или природные отощающие материалы.
К природным отощающим материалам относятся такие вещества, которые неспособны в смеси с водой образовывать пластичную массу, например кварцевые пески, пылевидный кварц.
Плавни. Введение в глину плавней способствует понижению температуры ее спекания. К числу плавней относятся полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк и др.
Керамические материалы в строительстве
1. Общие сведения
Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах.
Поэтому под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий из глинистого сырья и смесей его с органическими и минеральными добавками.
Глины всегда в истории человечества были и являются одним из основных видов строительных материалов.
С середины первого тысячелетия в Китае начинается производство изделий из фарфора.
С начала текущего столетия получило развитие производство эффективного кирпича и пустотелых камней для возведения стен и перекрытий, а также керамических плиток для внутренней и наружной отделки и санитарно-технических изделий.
В последнее время получило распространение производство специальной керамики с уникальными свойствами для нужд ядерной энергетики, машиностроения, электронной, ракетной и других отраслей промышленности.
Большой практический интерес имеют керметы, состоящие из металлической и керамической частей.
В понятие керамические материалы и изделия входит широкий круг материалов с различными свойствами.
Их классифицируют по ряду признаков :
— по назначению керамические изделия подразделяют на следующие виды: стеновые, отделочные, кровельные, для полов, для перекрытий, дорожные, санитарно-технические, кислотоупорные, теплоизоляционные, огнеупорные и заполнители для бетонов;
— по структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком. Пористыми считают изделия с водопоглощением по массе более 5%. К ним относятся изделия как грубой (керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые) керамики. К плотным относят изделия с водопоглощением по массе менее 5%. К ним принадлежат также изделия и грубой (клинкерный кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты), и тонкой (фаянс, полуфарфор, фарфор) керамики;
— по температуре плавления керамические материалы и изделия подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350 °С), тугоплавкие (с температурой плавления 1350 °С-1580 °С), огнеупорные (1580 °С-2000 °С), высшей огнеупорности (более 2000 °С).
Возможность получения любых заданных свойств, широкая номенклатура, большие запасы повсеместно распространенного сырья, сравнительная простота технологии, высокая долговечность и экологическая безвредность керамических материалов обеспечивают им одно их первых мест по значимости и объемам производства среди других строительных материалов.
Так выпуск керамического кирпича составляет около половины объема всех стеновых материалов.
2. Сырье для производства керамических материалов
Глинистое сырье
Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня.
Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определенное содержание пылевидных частиц с размерами зерен 0,005-0,16 мм и песчаных частиц с размерами зерен 0,16-2 мм.
Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой, дает легко формуемую пластичную массу.
Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные, малопластичные и непластичные
Высокопластичные глины имеют в своем составе до 80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28% и воздушную усадку 10-15%. Средне- и умеренно-пластичные глины имеют в своем составе 30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28% и воздушную усадку 7-10%.
Малопластичные глины имеют в своем составе от 5% до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20%, число пластичности 7-15 и воздушную усадку 5-7%.
Непластичные глины не образуют пластичное удобоформуемое тесто.
Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют «жирными», отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют «отощающие» добавки.
Глины с содержанием глинистых частиц менее 10-15%*- «тощие» глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.
Различное сочетание химического, минералогического и гранулометрического состава компонентов обуславливает различные свойства глинистого сырья и пригодность его для получения керамических изделий тех или иных свойств и назначения.
Гранулометрический состав глин тесно связан с минералогическим составом.
Песчаные и пылевидные фракции представлены главным образом в виде остатков первичных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.).
Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетаниях.
Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке.
Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания.
Содержание в них частиц размером менее 0,001 мм достигает 85-90%.
Образцы с преобладанием в глинистой части гидрослюдистых минералов характеризуются промежуточными показателями пластичности, усадки и чувствительности к сушке.
Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов.
Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин, тонкодисперсного известняка придает светлую окраску и понижает огнеупорность глин, а камневидные включения его являются причинами появления «дутикон» и трещин в керамических изделиях
Оксиды щелочных металлом являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности. Наличие в глинистом сырье растворимых солей сульфатов и хлоридов натрия, кальция, магния и железа вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий.
Для изготовления отдельных видов огнеупорных теплоизоляционных изделий применяют глинистое сырье из трепелов и диатомитов, состоящие в основном из аморфного кремнезема, а для производства легких заполнителей используют перлит, пемзу, вермикулит.
В настоящее время природные глины в чистом виде редко являются кондиционным сырьем для производства керамических изделий. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения.
Добавки к глинам
Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины дни уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся: дегидратированная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок.
Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся: древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль. Эти добавки являются одновременно и отощающими.
Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. К ним относятся: полевые пшаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит.
Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. К ним относятся высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества.
Специальные добавки. Для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом. Для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (железа, кобальта, хрома, титана и др.).
Глазури и ангобы
Для изготовления глазури используют: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочноземельных металлов. Сырьевые смеси размалывают в порошок и наносят на поверхность изделий в виде порошка или суспензии перед обжигом.
Ангобом называется нанесенный на изделие тонкий слой беложгущейся или цветной глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью. По свойствам ангоб должен быть близок к основному черепку.
3. Схема производства керамических изделий
При всем многообразии керамических изделий по свойствам, формам, назначению, виду сырья и технологии изготовления основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций: добыча сырьевых материалов, подготовка массы, формование изделий, их сушка и обжиг.
Добыча глины осуществляется на карьерах обычно открытым способом экскаваторами и транспортируется на предприятие керамических изделий рельсовым, автомобильным или другим видом транспорта.
Разработке карьера предшествуют подготовительные работы: геологическая разведка с установлением характера залегания, полезной толщи и запасов глин; счистка поверхности от растений за год-два до начала разработки, удаление пород, непригодных для производства.
Подготовка глин и формование изделий
Карьерная глина в естественном состоянии обычно непригодна для получения керамических изделий. Поэтому проводится ее обработка с целью подготовки массы.
Подготовку глин целесообразно вести сочетанием естественной и механической обработки.
Естественная обработка подразумевает собой вылеживание предварительно добытой глины в течение 1-2 лет при периодическом увлажнении атмосферными осадками или искусственном замачивании и периодическом замораживании и оттаивании.
Механическая обработка глин производится с целью дальнейшего разрушения их природной структуры, удаления или измельчения крупных включений, удаления вредных примесей, измельчения глин и добавок и перемешивания всех компонентов до получения однородной и удобоформуемой массы с использованием специализированных машин (глинорыхлителей; камневыделительных, дырчатых, дезинтеграторных, грубого и тонкого помола вальцов; бегунов, глинорастирочных машин, корзинчатых дезинтеграторов, роторных и шаровых мельниц, одно- и двухвальных глиномешалок, пропеллерных мешалок и др.).
В зависимости от вида изготовляемой продукции, вида и свойств сырья массу приготовляют пластическим, жестким, полусухим, сухим и шликерным способами. Способ приготовления массы определяет и способ формования и название в целом способа производства
При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%.
Этот способ производства керамических строительных материалов является наиболее простым, наименее металлоемким и потому наиболее распространенным.
Он применяется в случаях использования среднепластичных и умеренно-пластичных, рыхлых и влажных глин с умеренным содержанием посторонних включений, хорошо размокающих и превращающихся в однородную массу.
Технологическая схема производства керамического кирпича:
Набор и разновидности машин для подготовки массы могут отличаться от приведенных на рис.1 в зависимости от свойств сырья и добавок.
Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить ее формовочные свойства, увеличить прочность обоженного изделия до 2-х раз.
В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывного бруса или ленты, или трубы под давлением 1,6-7 МПа.
Ленточный вакуумный пресс:
Производительность современных ленточных прессов по производству кирпича достигает 10000 штук в час.
Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа.
Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13% до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. Вакуум-пресс итальянской фирмы «Бонджени», например, создает давление прессования до 20 МПа.
В связи с тем, что «жесткое» формование осуществляется при относительно высоких 10-20 МПа давлениях, могут быть использованы менее пластичные и с естественной низкой влажностью глины.
При этом способе требуются меньшие энергетические затраты на сушку, а получение изделия сырца с повышенной прочностью позволяет избежать некоторые операции в технологии производства, обязательные при пластическом способе.
Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах.
Эти способы формования наиболее распространены при выпуске: сплошных и пустотелых кирпичей, камней, блоков и панелей; черепицы и т.п.
Полусухой способ производства строительных керамических изделий распространен меньше, чем способ пластического формования. Керамические изделия по этому способу формуют из шихты с влажностью 8-12% при давлениях 15-40 МПа.
Недостаток способа в том, что его металлоемкость почти в 3 раза выше, чем пластического.
Но вместе с тем он имеет и преимущества.
Сырьевая масса представляет собой порошок, который должен иметь около 50% частиц менее 1 мм и 50% размером 1-3 мм.
Прессование изделий производится в прессформах на одно или несколько отдельных изделий на гидравлических или механических прессах. По этому способу делаются все виды изделий, которые изготовляются и пластическим способом.
Сухой способ является разновидностью современного развития полусухого производства керамических изделий. Пресс-порошок при этом способе готовится с влажностью 2-6%.
При этом устраняется полностью необходимость операции сушки. Таким способом изготовляют плотные керамические изделия-плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора.
Шликерный способ применяется, когда изделия изготавливаются из многокомпонентной массы, состоящей из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавок, и когда требуется подготовить массу для изготовления керамических изделий сложной формы методом литья.
Отливка изделий производится из массы с содержанием воды до 40%. Этим способом изготовляются санитарно-технические изделия, облицовочные плитки.
Сушка изделий
Перед обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5-6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге.
Прежде сырец сушили преимущественно в естественных условиях в сушильных сараях в течение 2-3 недель в зависимости от климатических условий.
В настоящее время сушка производится преимущественно искусственная в туннельных непрерывного действия или камерных периодического действия сушилах в течение от нескольких до 72-х часов в зависимости от свойств сырья и влажности сырца
Обжиг изделий
При нагреве сырца до 120 °С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются.
В температурном интервале от 450 °С до 600 °С происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние.
При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства.
При 800 °С начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.
В процессе нагрева до 1000 °С возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита, а при нагреве до 1200 °С и муллита.
Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом.
Эта усадка называется огневой усадкой.
Интервал спекания для легкоплавких глин составляет 50-100 °С, а огнеупорных до 400 °С. Чем шире интервал спекания, тем меньше опасность деформаций и растрескивания изделий при обжиге.
Интервал температур обжига лежит в пределах: от 900 °С до 1100 °С для кирпича, камня, керамзита; от 1100 °С до 1300 °С для клинкерного кирпича, плиток для полов, гончарных изделий, фаянса; от 1300 °С до 1450 °С для фарфоровых изделий; от 1300 °С до 1800 °С для огнеупорной керамики.
4. Структура и свойства керамических изделий
Керамические материалы представляют собой композиционные материалы, в которых матрица или непрерывная фаза представлена остывшим расплавом, а дисперсная фаза представлена нерасплавленными частицами глинистых, пылевидных и песчаных фракций, а также порами и пустотами, заполненными воздухом.
Стекловидная, аморфная фаза (переохлажденная жидкость) представлена в микроструктуре легкоплавкими компонентами, которые не успели выкристаллизоваться при заданной скорости остывания расплава.
Предел прочности при сжатии керамических изделий меняется в пределах от 0,05 до 1000 МПа.
Водопоглощение керамических материалов в зависимости от пористости меняется в пределах от 0 до 70%.
Керамические материалы имеют марки по морозостойкости: 15; 25; 35; 50; 75 и 100.
5. Стеновые изделия
К группе стеновых изделий относятся: кирпич керамический обыкновенный, эффективные керамические материалы (кирпич пустотелый, пористо-пустотелый, легкий, пустотелые камни, блоки и плиты), а также крупноразмерные блоки и панели из кирпича и керамических камней.
Керамические кирпичи и камни
Керамические кирпичи и камни изготовляют из легкоплавких глин с добавками или без них и применяются для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков.
В зависимости от размеров кирпич и камни подразделяются на виды :
— обыкновенный;
— утолщенный;
— модульный;
— камень обыкновенный;
— укрупненный;
— модульный;
— с горизонтальным расположением пустот.
Типы керамического кирпича и камня
Кирпич: а) обыкновенный; б) утолщенный; в) модульный. Камень: г) обыкновенный; д) укрупненный; е) модульный; ж), з) с горизонтальным расположением пустот
Кирпич может быть полнотелым и пустотелым, а камни только пустотелыми. Утолщенный и модульный кирпич должен быть также только с круглыми или щелевыми пустотами, чтобы масса одного кирпича не превышала 4 кг.
Поверхность граней может быть гладкой и рифленой.
Кирпич и камень должен быть нормально обожжен, так как недожог (алый цвет) обладает недостаточной прочностью, малой водостойкостью и морозостойкостью, а пережженный кирпич (железняк) отличается повышенной плотностью, теплопроводностью и, как правило, имеет искаженную форму.
Допускается изготовление кирпича и камней с закругленными углами с радиусом закругления до 15 мм. Размер цилиндрических сквозных пустот по наименьшему диаметру должен быть не менее 16 мм, ширина щелевых пустот не более 12 мм. Диаметр несквозных пустот не ограничивается.
Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм. По внешнему виду кирпич и камень должны удовлетворять определенным требованиям.
Это устанавливается путем осмотра и обмера определенного количества кирпича от каждой партии (0,5%, но не менее 100 шт.) по отклонениям от установленных размеров, непрямолинейности ребер и граней, отбитости углов и ребер, наличию сквозных трещин, проходящих по постели кирпича.
Общее количество изделий с отклонениями, выше допустимых, должно быть не более 5%.
Марка кирпича в зависимости от пределов прочности при сжатии и изгибе
Марка кирпича
Предел прочности, МПа
Для всех видов кирпичей
при изгибе
при сжатии
для полнотелого кирпича пластического прессования
для полнотелого кирпича полусухого прессования и пустотелого кирпича