Керамические изделия и материалы

Кирпич и камни керамические применяются главным образом в качестве стенового материала. Полусухим прессованием получают кирпич (камни) более высокого качества, чем на ленточных прес­сах. Кирпич полусухого прессования имеет правильную форму и ровные, не искривленные грани, в то время как поверхности кир­пича пластического формования обычно искривлены и испещре­ны мелкими бороздками, образующимися при разрезании ленты натянутой проволокой.

Одинарный сплошной кирпич имеет размеры 250х 120x65 мм. Керамические камни отличаются от кирпича боль­шими размерами. Выпускаются также модульные кирпич и кам­ни, размеры которых кратны определенному модулю. Грани кир­пича в порядке уменьшения площади называются: «постель», «ло­жок» и «тычок».

Важнейшими свойствами кирпича и камней являются правиль­ность формы и размеров, механическая прочность, морозостой­кость и теплопроводность. Все эти свойства нормируются стан­дартом, кроме теплопроводности, вместо которой стандарт огра­ничивает нижний предел водопоглощения, связанного с порис­тостью и, следовательно, с теплопроводностью кирпича.

Теплозащитные свойства кирпича недостаточно высоки, вслед­ствие чего толщина кирпичной стены, рассчитанная по условию теплозащиты, в ряде случаев оказывается совершенно излишней с точки зрения механической прочности. Это позволяет умень­шить массу кирпича созданием в его теле пустот правильной гео­метрической формы.

Пустотелый кирпич или камни имеют внутри себя каналы, расположенные в горизонтальном (параллельно постели кирпича) или вертикальном (перпендикулярно постели кирпи­ча) направлении.

При пластическом формовании пустоты всегда получаются сквозными, так как образуются с помощью кернов (металличе­ских формозадающих деталей), укрепленных в отверстии мундш­тука. При полусухом формовании пустоты имеют коническую форму и чаще всего являются несквозными. Кирпич с несквозны­ми пустотами (пятистенка) лишен недостатка, присущего кир­пичу со сквозными пустотами, — потери кладочного раствора, который проваливается в пустоты при кладке.

Преимуществами пустотелого кирпича перед сплошным явля­ются: увеличенная по сравнению со сплошным кирпичом той же массы толщина, что ведет к ускорению процесса кладки и умень­шению расхода кладочного раствора; повышенная теплоизоляци­онная способность кладки, что позволяет уменьшить толщину сте­ны и сократить число кирпичей.

Лицевой кирпич имеет декоративную отделку на двух (ло­жок, тычок) или трех (тычок, ложок, тычок) гранях. Этим гра­ням либо придают декоративную фактуру, либо наносят на их поверхность декоративный слой (глазурь, ангоб и т.д.).

Оценка качества кирпича и камней керамических производит­ся по результатам внешнего осмотра, обмера и лабораторных ис­пытаний на прочность, водопоглощение и морозостойкость.

Согласно ГОСТ 530 — 95 керамический кирпич и камни полно­телые и пустотелые с вертикальными пустотами по прочности подразделяются на марки, требования к которым приведены в табл. 5.1.

Водопоглощение полнотелого кирпича не должно превышать 8 %, а пустотелого и лицевого — 6 %.

Морозостойкость керамического кирпича и камней должна удовлетворять маркам F15; F25; F35 и F50, а лицевого кирпича — маркам F25; F35 и F50.

Для кирпича пластического формования, имеющего, как пра­вило, искривленные неровные грани, предел прочности при сжа­тии определяют на образцах, склеенных цементным тестом из двух целых кирпичей или двух половинок (рис. 5.4). При этом цемент­ным тестом также выравнивают верхнюю и нижнюю грани образ­ца, которые контактируют с платформами пресса при испытании. Кирпичи полусухого прессования или их половинки при испыта­нии можно просто накладывать друг на друга.

Предел прочности при сжатии равен отношению максималь­ной нагрузки к площади перекрытия постелей:

Участки граней кирпича пластического формования, контактирующие с опорами, выравнивают полосками из гипсо­вого теста шириной 2...3 см.

Плиты закладные применяют для придания архитектурной вы­разительности фасадам кирпичных зданий. Они имеют Г-образную форму и крепятся на фасаде путем защемления в кладке пол­ки плиты.

Профильные детали и подоконные сливы — это гладкие, тянутые на прессах изделия, устанавливаемые в процессе кладки стен.

Стеновые облицовочные плитки употребляются для облицовки стен в помещениях. Такую плитку часто называют кафельной (от нем. Kachel — глиняная плошка). С наружной стороны плитки по­крывают белой или окрашенной глухой глазурью. С тыльной сто­роны наносят бороздки глубиной 1,5...2,0 мм для лучшего сцеп­ления их с раствором. Выпускают также разнообразные элементы: уголки, фризы и т.д.

Изделия получают в основном однократным обжигом из спе­циальной смеси, рассчитанной на предупреждение усадки, что сводит к минимуму отклонения от номинальных размеров и по­зволяет укладывать плитку с уз ким швом. Черепок этой плитки имеет повышенную пористость и водопоглощение и низкую механическую прочность.

Плитка двухкратного обжига (обжиг — глазурование — обжиг для закрепления глазури) имеет лучший внешний вид — не со­держит мелких следов проникновения в глазурь газов от разложе­ния смеси при первом обжиге, напоминающих булавочные уколы или трещины. Однако она более дорогостоящая.

Облицовочные стеновые плитки по характеру поверхности клас­сифицируются на гладкие, рельефно-орнаментируемые, фактур­ные; по виду глазури — на прозрачные и глухие, блестящие и матовые, одноцветные и с цветным узором; по форме — на квад­ратные, прямоугольные и фасонные; по характеру кромок — с прямыми кромками и с завалом кромок (с одной или нескольких сторон). Минимальный размер стороны плиток — 100 мм, макси­мальный — 410 мм.

Плитки для полов характеризуются высокой износостойкостью и малым водопоглощением. Минимальный размер стороны пли­ток — 150 мм, максимальный — 1 200 мм.

Метлахские половые п л и т к и изготавливаются из ке­рамических масс обжигом при температуре 1 260... 1 300 °С в щеле­вых печах до полного спекания. Свое название эти плитки полу­чили от названия немецкого городка Метлах, где они впервые стали изготавливаться. Эти изделия называются также клинкер­ной плиткой. Их выпускают глазурованными или неглазурован-ными. Глазурованные изделия получают в результате однократно­го обжига (реже — двухкратного).

Введением пигментов плитки окрашивают в массе или только в лицевом слое. Твердость метлахских плиток высокая — не ниже 7 по шкале Мооса, благодаря чему они характеризуются значи­тельным сопротивлением истиранию. Имея очень плотный спек­шийся черепок, плитки практически не поглощают воду.

Лицевая сторона плиток делается одноцветной или узорчатой, гладкой, шагреневой или с вдавленными рисунками.

Плитка, глазурованная под да в л е н и е м, получает­ся в результате совместного прессования керамической массы и нанесенного глазурного слоя и последующего обжига. Готовое из делие имеет высокую износостойкость благодаря большой толщи­не глазурного слоя.

Плитка КОТТО изготавливается из неоднородной кера­мической массы, получаемой соединением без смешивания раз­личных видов глины, и не подвергается глазурованию. Использу­ется такая плитка для устройства рустованных полов.

Плитка «керамический гранит» получается прессова­нием смеси из специальных тяжелых глин с добавками различных минералов и обжигом до полного спекания. По внешнему виду материал похож на гранит. Плитка характеризуется высокой проч­ностью, износостойкостью, химической и морозной стойкостью, низким водопоглощением.

Фасадная керамика представлена фасадными малогабаритны­ми плитками и фасадными крупноразмерными плитами.

Фасадные малогабаритные плитки — тонкостен­ные плитки размерами от 120x65 мм («кабанчик») до 300x200 мм, имеющие гладкую или фактурную наружную поверхность и риф­леную тыльную сторону для лучшего сцепления с раствором.

Фасадные крупноразмерные плиты выпускают с плотным черепком размерами от 600x600 мм до 1 200x1 200 мм. Крупноразмерные плиты (чаще всего керамический гранит) ши­роко используются для навесных вентилируемых фасадов. Их кре­пят с помощью металлических профилей и кронштейнов, приме­няя системы видимой или невидимой подвески.

Терракота (от лат. terra cotta — жженая земля) — неглазурован-ные глиняные изделия (облицовочные плиты, элементы колонн и пилястр, наличники и др.), имеющие после обжига желтую, красную или иную окраску. Если этим изделиям придают вид ор­наментов, барельефов или плафонов, то терракота называется архитектурной. Изделия из архитектурной терракоты применяют­ся вместо аналогичных гипсовых изделий, в отличие от которых терракота не боится увлажнения и может устанавливаться снару­жи здания. Терракота возникла в Древней Греции как замена об­лицовки из натурального камня.

Майолика — керамические изделия с грубым черепком нату­рального цвета, покрытые сверху цветной непрозрачной глазу­рью; примером могут служить ранее широко известные печные изразцы (кафель).

Черепица изготавливается из гончарных глин, отличающихся значительной пластичностью и умеренной усадкой. Для формова­ния черепицы употребляют ленточный или револьверный пресс.

Плоская (бесфальцевая) черепица (рис. 5.6, а) из­готавливается ленточным способом. Она имеет форму пластинки с прямой верхней кромкой. Нижняя кромка может быть закруг­ленной (черепица «бобровый хвост»), прямой, многоугольной или ступенчатой. С тыльной стороны делается шип с отверстием, служащий для зацепления за обрешетину кровли и крепления к ней с помощью проволоки.

Ленточная фальцевая черепица (рис. 5.6, б) имеет боковые закрои (паз и гребень по продольным сторонам), кото­рыми она перекрывается с соседними черепицами. Поперечные стороны фальцев не имеют, поэтому каждый горизонтальный ряд черепицы перекрывается напуском верхнего ряда.

Марсельская (фальцевая) черепица (рис. 5.6, в) из­готавливается штамповкой. В отличие от ленточной фальцевой она имеет как боковые, так и головные (на поперечных сторонах) закрои. Благодаря этому черепицы незначительно перекрывают друг друга, вследствие чего их расход на 1 м² крыши при одинаковом размере с другими видами черепиц получается наименьшим.

Голландская черепица (рис. 5.6, г) имеет S-образыую форму; с тыльной стороны она также снабжается шипом.

Татарская черепица (рис. 5.6, д), иначе называемая же­лобчатой, имеет форму продольной половины усеченного конуса. Она не имеет шипа, поэтому употребляется для пологих кровель.

Коньковая черепица (рис. 5.6, е) применяется для конь­ков и ребер крыши. Обычно она входит в комплект с рядовой черепицей.

Черепица может иметь натуральный цвет — от кирпично-крас-ного до желто-серого — или быть глазурованной. Преимуществом черепицы перед другими кровельными материалами является ее высокая долговечность (более 100 лет), а недостатком — большая масса.

Канализационные трубы формуют при помощи специальных механических трубовыжимных прессов. Раструбы должны быть выдавлены одновременно с «телом» трубы. Обжиг труб произво­дится в стоячем положении в туннельных печах при температуре 1 250... 1 280 °С. Керамические трубы подвергаются обязательному глазурованию. Помимо прямых труб выпускаются еще фасонные части к ним: тройники, отводы, переходы, муфты и пробки.

По сравнению с бетонными и чугунными керамические кана­лизационные трубы имеют преимущество — на них не действуют всякого рода химические реагенты, содержащиеся в канализаци­онных стоках, особенно химических предприятий.

Дренажные трубы — это короткие прямые трубы без муфтовых расширений, применяемые в дренажах (системах осушения грун­та). Они имеют пористый, проницаемый для воды, неглазурованный черепок.

Формовка труб производится с помощью ленточных прессов.

Клинкер дорожный — это искусственный камень высокой проч­ности, изготавливаемый из глины путем ее обжига до полного спека­ния массы, в результате чего получают чрезвычайно плотное изде­лие, чаще всего в форме кирпича размерами 220x110x65 мм.

Прочность клинкера настолько велика, что он в лучших своих сортах приближается по прочности к граниту. Для клинкера ха­рактерна высокая твердость (до 7 по шкале Мооса), благодаря которой он обладает очень малой истираемостью. Химическая стой­кость клинкера позволяет употреблять его в качестве кислотоупор­ного кирпича.

Наиболее широко клинкер применяется в качестве дорожного материала при устройстве мостовых, пешеходных дорожек, тро­туаров.

Фаянс и фарфор характеризуются белым цветом черепка, по­этому для их изготовления необходимо применять беложгущиеся каолины и глины. Как фаянс, так и фарфор покрываются про­зрачной бесцветной глазурью. От фарфора фаянс отличается лишь более высокой пористостью своего черепка. Фарфор имеет сильно спекшийся черепок.

Рабочие массы для фаянса, особенно для фарфора, составля­ются из первосортных материалов. Формовка изделий осуществ­ляется различными способами: полусухим, пластическим и мок­рым. Обжиг фаянса и фарфора производится дважды: первый раз без глазури (так называемый утильный обжиг), второй раз после покрытия глазурью (глазурный обжиг). В строительном деле фаянс применяется в виде стенных облицовочных плиток и санитарно-технических изделий: ванн, раковин, умывальников, писсуаров, унитазов. Фарфор используют главным образом для изготовления декоративных, а также технических изделий.

Теплоизоляционная керамика представлена кирпичом теплоизо­ляционным, ячеистой керамикой и керамзитовым гравием.

Кирпич теплоизоляционный получают при введении в глину до 20 % выгорающих при обжиге добавок (опилок, торфа, угля, коксового шлама). Применяют также специальные глины, содержащие органические вещества (например, битумные слан­цы) или карбонаты (например, мергелистые глины). Глины зат­воряют пеноэмульсией. Плотность теплоизоляционного кирпича находится в пределах 300...700 кг/м³.

Ячеистая керамика получается путем вспучивания в фор­мах и спекания глиняной крошки или беспорядочно уложенных тонких глиняных стержней. Плотность такой керамики составляет 400... 1 300 кг/м³.

Керамзитовый гравий — пористые гранулы, получае­мые вспучиванием глины при обжиге. Применяется керамзито­вый гравий в качестве заполнителя для легких бетонов и для теп­лоизоляционной засыпки (см. подразд. 9.10).

Огнеупорные материалы применяются при строительстве про­мышленных и обогревательных печей, высокотемпературных аг­регатов и т.д. Их подразделяют на огнеупорные (с температурой размягчения 1 580... 1 770 °С), высокоогнеупорные (с температу­рой размягчения 1 770...2 000 °С) и высшей огнеупорности (с тем­пературой размягчения более 2 000 °С). Наряду с температурой боль­шое значение имеет химический состав огнеупоров, так как они могут разрушаться в результате химического воздействия среды (расплавов стекла, металлов, шлаков, горных пород, газов и т.д.). Наиболее распространенными являются следующие виды огне­упоров.

Кремнеземистые огнеупоры (динасовые) содер­жат не менее 93 % кристаллического кремнезема (Si0₂) в форме тридимита или кристобаллита (см. подразд. 1.2). Их получают об­жигом при температуре выше 870 °С молотых кварцевых пород с небольшой добавкой глины или извести для связывания. Огне­упорность динаса составляет 1 700... 1 750 °С. Его применяют в ка­честве кислой футеровки сталеплавильных, стекловаренных и кок­совых печей.

Алюмосиликатные огнеупоры в зависимости от со­держания кремнезема (Si0₂) и глинозема (А1₂0₃) подразделяются на полукислые, шамотные и высокоглиноземистые. Полукислые огнеупоры (Si0₂ > 65%, А1₂0₃ < 28%) с огнеупорностью 1 580... 1 710 °С получают обжигом молотых квар­цевых пород на глинистой или каолиновой связке и применяют для футеровки вагранок коксовых и других печей.

Шамотные огнеупоры (А1₂0₃ = 30...45 %) с огнеупор­ностью до 1 500 °С получают обжигом огнеупорной глины с ото-щающей добавкой шамота (порошка обожженной огнеупорной глины) и применяют для футеровки печей в стекловаренной и цементной промышленности.

Высокоглиноземистые огнеупоры (А1₂0₃ > 45 %) по­лучают из бокситов и корундов на глиняной связке обжигом до спекания или плавления и применяют для футеровки доменных и стекловаренных печей.

Магнезиальные огнеупоры состоят главным образом из минерала периклаза (MgO), имеющего температуру плавления 2 800 °С. Их применяют для футеровки сталеплавильных печей и конверторов.

Магнезитовые огнеупоры (MgO = 80...85%) с огне­упорностью выше 2 000 °С получают обжигом до спекания или плав­ления природного магнезита, связанного каустическим магнези­том.

Доломитовые огнеупоры с огнеупорностью до 1 800 °С получают обжигом природного доломита. Они содержат СаО и MgO.

Кислотоупорные изделия (вентили, трубы, баки, фасонные де­тали, кислотоупорные плитки, кирпичи) изготавливаются из глин, не содержащих примесей, понижающих химическую стойкость (карбонатов, гипса, пирита), и применяются на химических за­водах.

Контрольные вопросы

1. Почему происходит усадка отформованных изделий при сушке и как она зависит от состава керамической массы?

2. От чего зависит цвет керамических изделий?

3. В каких случаях отсутствует необходимость в использовании флюса и в каких — отощителя?

4. Как по внешнему виду отличить кирпич пластического формования от кирпича полусухого прессования?

5. Чем ограничены минимальный и максимальный уровни температу­ры при обжиге керамических изделий? От чего зависит выбор фактиче­ской температуры обжига?

6. Почему выбор способа получения изделий зависит от принятой влажности керамической массы?

7. В чем заключаются преимущества и недостатки применяемых схем получения керамических изделий?

тема 5. Минеральные вяжущие вещества, их классификация

Дата добавления: 2014-01-04