Вопрос 5. Специальные виды керамических материалов

Санитарно-техническую керамику (раковины, унитазы, трубы, химическая посуда и т. п.) изготовляют из фаянса и фарфора.

Фаянс (от названия итальянского города Фаэнца) — разновидность тонкой керамики, получаемая из беложгущихся глин (60...65 %), кварца (30...35 %) и полевого шпата (3...5 %). Отформованное из пластичной массы и высушенное изделие подвергают первичному (так называемому «бисквитному») обжигу при температуре 1250... 1280°С; после чего на его поверхность наносится глазурная масса и производится повторный обжиг (1050...1150° С) для глазурования. Глазурование фаянса необходимо, так как он имеет пористый черепок (П = 20...25 %) и высокое водопоглощение.

Фарфор (от перс. фагефур) — изделия тонкой керамики с плотным черепком — получают так же, как и фаянс из беложгущихся глин (около 50 %), но с большим содержанием полевых шпатов (20...24 %) и меньшим содержанием кварца (20...25 %). Фарфор имеет плотный, полностью спекшийся черепок, просвечивающий в тонком слое. Фарфоровые изделия санитарно-технического назначения также покрывают глазурью для придания им гладкости и повышения санитарно-гигиенических свойств.

Керамические санитарно-технические изделия отличаются декоративностью, универсальной химической стойкостью; благодаря твердой и гладкой поверхности они легко чистятся, длительное время сохраняя свои свойства. Недостаток таких изделий, как и керамики в целом, - хрупкость. Несмотря на это, керамика остается лучшим материалом для санитарно-технических изделий.

Канализационные трубы изготовляют из пластичных тугоплавких глин и покрывают глазурью снаружи и изнутри, что обеспечивает их полную водонепроницаемость, химическую стойкость и высокую пропускную способность. Такие трубы выдерживают гидростатическое давление, более 0,2 МПа.

Керамические трубы имеют небольшую длину 800... 1200 мм, но довольно большой диаметр 150...600 мм. Трубы соединяются друг с другом с помощью раструбов, отформованных на одном конце каждой трубы..  

Дренажные трубы для мелиоративных работ изготовляют из кирпичных высокогатастичных глин. Выпускают гладкие неглазурованные трубы, фильтрующие через свою толщу, и глазурованные с раструбами и перфорацией на стенках.

Клинкерный (дорожный) кирпич изготовляют из тугоплавких глин обжигом до полного спекания. Он имеет меньшие размеры (220 х 110 х 65 мм), чем обыкновенный стеновой кирпич, низкое водопоглощение (2...6 %), высокую прочность при сжатии (40...100 МПа) и морозостойкость не менее F100. Такой кирпич используют для мощения дорог и тротуаров, устройства полов промышленных зданий, кладки канализационных коллекторов.

Огнеупорные материалы получают по керамической технологии (формование, сушка, обжиг) из различных сырьевых компонентов. Их разделяют на огнеупорные (температура размягчения 1580..1770°С), высокоогнеупорные (1770...2000°С) и высшей огнеупорности (> 2000°С). В зависимости от химико-минерального состава огнеупоры могут быть кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиальные (на основе MgO), хромитовые, графитовые (углеродистые). Выбор огнеупора производят по двум показателям: температуре размягчения и стойкости в той среде, где он будет работать (расплавы стекла, шлаков или металла, химически активные газы и т. п.). Наибольшее применение в строительстве имеют кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры.

Кремнеземистые огнеупоры (основной компонент SiO₂) по строению могут быть стеклообразные (кварцевое стекло) и кристаллические (динасовые огнеупоры).

Кварцевое стекло хорошо работает при температурах до 1000°С; при более высоких температурах оно расстекловывается (кристаллизуется) и крошится.

Динасовые огнеупоры получают обжигом при температуре около 900°С кварцевого сырья (молотый кварцевый песок с добавкой известковой или другой связки). Динасовые огнеупоры содержат не менее 93 % SiO₂ в виде устойчивых к высоким температурам модификаций тридимита или кристобалита. Огнеупорность — 1600... 1700°С. Их применяют для сводов стеклоплавильных и стекловаренных печей.

Алюмосиликатные огнеупоры делят на три группы: полукислые, шамотные и высокоглиноземистые.

Полукислые огнеупоры изготовляют обжигом кварцевых пород на глиняной связке (содержание SiO₂ > 65 %; А1₂О₃ < 28 %). Огнеупорность-1580... 1700°С.

Шамотные огнеупоры получают обжигом смеси шамота и огнеупорной глины. Они содержат 30...35 % А1₂О₃. Отличаются термостойкостью и шлакоустойчивостью. Огнеупорность таких материалов — до 1500°С Применяют в стекловаренной и цементной промышленности.

Высокоглиноземистые огнеупоры содержат более 45% А1₂О₃; получают из бокситов. Их огнеупорность увеличивается с повышением содержания А1₂О₃ и при 60 % и более глинозема составляет 2000°С. Применяют для кладки доменных и стекловаренных печей. .

Для обеспечения высокотемпературной тепловой изоляции выпускают легковесные огнеупоры с р_т = 400... 1300 кг/м³ и пористостью соответственно 85...45 %. Использование легковесных огнеупоров существенно снижает расход топлива (в 2-3 раза) и продолжительность разогрева печей (в 3-4 раза).

Вывод

Таким образом, в ходе данной лабораторной работы, мы узнали, что керамика является искусственным каменным материалом, выяснили, что керамические изделия делятся на стеновые, кровельные, изделия для облицовки фасадов, изделия для внутренней облицовки, заполнители для легких бетонов, теплоизоляционные изделия, кислотоупорные изделия, санитарно-технические изделия, огнеупоры, изделия для подземных коммуникаций. Кроме того, мы узнали об основных этапах производства керамики, таких как: приготовление шликера, формовка изделия, сушка, глазуровка и обжиг. Также мы рассмотрели, что из себя представляют стеновые, кровельные и отделочные керамические материалы. Мы определили, что санитарно-техническая керамика, канализационные трубы, дренажные трубы, клинкерный (дорожный) кирпич, огнеупорные материалы относятся к специальным видам керамики.

Список литературы

• Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Промышленные материалы в городском хозяйстве” для студентов нормативных сроков обучения по специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии городского хозяйства»/Сост. Ю.А.Мокрушин. Ижевск: ИЭиУ ГОУВПО «УДГУ», 2006.-65с.

• http://arxipedia.ru

• http://ru.wikipedia.org/wiki/Керамика

• http://tile.ceramica.ru

• http://www.kniga.es