Керамические материалы и изделия

В современном материаловедении керамикой называют поликристаллические материалы и изделия, получаемы спеканием при высоких температурах природных глин и их смесей с минеральными добавками, а также спеканием окислов металлом других тугоплавких неорганических соединений. Помимо традиционной керамики, сырьем для производства которой служат природные глины, к керамическим материалам так же относят новые материалы из чистых окислов металлов (например магния, алюминия, и др.), из карбидов, нитридов и т. д.

Основные технологические виды современной керамики: терракота, майолика, фаянс, фарфор, каменная масса.

Различают 2 вида структуры керамики — грубая*крупнозернистая, с неоднородным строением, преимущественно окрашенная) и тонкая (с однородным мелкокристаллическим строением, белая или слабо окрашенная). Каждый из этих видов может иметь пористый или плотный черепок, неглазурованную или глазурованную поверхность. Большая часть строительных керамических материалов относится к грубой пористой керамике с водопоглощением 5−15%.

Сырье-глина. Химический состав глины — каолинит, кварц, слюда, полевой шпат, магнезит и др.

Свойства глины:

Пластичность. Для снижения пластичности в глину добавляют отощающие добавки, т. е. песок и молотый шлак).

Усадка. Влага в глине содержится в 2х видах — свободная (между чешуйками) и связанная (входит в хим. состав). Усадка глины происходит на 4−15%.

Отношение к температуре:

• А) Легкоплавкие глины. ?1350®.
• Б) Тугоплавкие.?1350®-1580®.
• В) Огнеупорные глины. ?1580®.

Обыкновенные кирпичи и бытовая керамика изготовляется из легкоплавких глин.

Для изменения свойств глины, в нее вводятся порошкообразователи 2х типов.

• А) опилки, торф, шлаки — в результате обжига они выгорают и в кирпиче остаются поры.
• Б) молотый мел, доломиты — при обжиге переходят в газообразное состояние и образуют поры.

Технология изготовления керамики.

Подготовка сырья — дозировка — перемешивание — формование — сушка — обжиг-остывание.

В свою очередь, подготовка сырья состоит из таких фаз, как дробление, просеивание, исключение металлических компонентов.

Формование — методом литья, прессованием, штековый метод.

Сушка (110®-120®) — удаляется свободная влага, выгорают органические примеси. Сушка происходит в камерах цикличного типа.

Обжиг. При 450®-600® происходит удаление связанной влаги и образуется черепок. Глина переходит в аморфное состояние.

Номенклатура керамических изделий:

Кирпич обыкновенный глиняный, одинарный. Размеры-65/120/250. Вес — 3 кг.

Полуторный кирпич, пористый.88/120/250. Вес — 4,5 кг.

Пустотелый кирпич. Габариты те же, отверстия бывают как круглой, так и квадратной формы.

Пустотелые керамические камни. Габариты: 120/138/250.

Крупноразмерные керамические блоки. Блоки изготавливаются на кирпичных заводах из пустотелого или обыкновенного кирпича.

Отделочная керамическая плитка.

• А) Для стен. Толщина 5−10мм. Размеры от 100/100 до 400/600.
• Б) Керамогранит. Толщина до 13 мм, размеры от 300/300 до 700/700.
• В) Напольная плитка. Толщина — 1, 13, 15 мм. Размеры от 100/100. Форма как правило квадратная. Может быть штучной, или же иметь коврово-мозаичную структуру.

Сан. фаянс. Изготовляется из плотной керамики, обязательно глазурь. Поверхностью. Изготовляется методом литья по гипсовым шаблонам.

Майолика — керамика, выполненная из цветной глины, с крупнопористым черепком, покрытым глазурью.

Фарфор — получают путем обжига глины белого цвета.

Терракота — неглазурованная, светло-кремового или красно-коричневого цвета. Используется для малых архитектурных форм.

Каменная керамика — дорожное покрытие. Коричнево-серая, с плотной структурой.

Дорожный кирпич-клинкер. Используется для мощения тротуаров. Габариты 220/110/65.

Керамические трубы.

Теплоизоляционная керамика — керамзит. Получают путем обжига смеси глин и порошкообразователя (песок, гравий, щебень).

Керамические краски — используются в атомной промышленности. Покраска осуществляется с последующим обжигом.

Для окраски керамики, стекол и глазурей применяют специальные покрытия (окрашенные минеральные вещества). Различают надглазурные краски — тонкомолотые смеси минеральных пигментов с легкоплавкими стеклами, и подглазурные — смеси пигментов с порошкообразной глазурью. Надглазурные краски преимущественно используют для фарфора и фаянса, наносят их поверх глазури. Подглазурные краски наносят на поверхность предварительно обожженной керамики (в основном фаянса), затем покрывают глазурью и обжигают.

Защитные керамические покрытия — это наносимые на поверхность металлических и неметаллических материалов и изделий кристаллические окисные покрытия, защищающие ее от агрессивного воздействия окружающей среды.

Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.

Основными видами строительных материалов и изделий являются: каменные природные строительные материалы из них; вяжущие материалы неорганические и органические; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами икачествами .

Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на три основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.

Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.

Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.