§ 21. Керамические материалы и изделия специального назначения

Глиняная черепица представляет собой кровельный материал, получаемый из легкоплавких глин путем фор­мования сырца, сушки его и последующего обжига. В на­стоящее время керамические заводы выпускают чере­пицу нескольких видов: пазовую штампованную, па­

зовую ленточную, плоскую ленточную и коньковую (рис. 26).

Черепица как кровельный материал прочна, долго­вечна и огнестойка. Кровля из нее не требует частых ре­монтов. Недостатки черепичной кровли — большая масса, необходимость устройства значительных уклонов для стока воды, а также большая трудоемкость возведения. Черепицу применяют в малоэтажном сельском строи­тельстве.

Канализационные и дренажные трубы. Канализаци­онные трубы изготовляют из огнеупорных или тугоплав­ких глин. Формуют трубы вместе с раструбом на труб­ных прессах. После сушки на внутреннюю и наружную поверхности труб наносят глазурь и обжигают. Наличие тонкого слоя глазури предопределяет водонепроницае­мость и высокую стойкость труб к воздействию кислот и щелочей. Канализационные трубы выпускают внутрен­ним диаметром 150—600 и длиной 800—1200 мм. Высо­кая химическая стойкость керамических труб позволяет широко применять их для отвода промышленных вод, содержащих щелочи и кислоты.

Дренажные трубы — керамические неглазуровакные

изделия с гладкой поверхностью и сквозными канавками или прорезями для повышения водопроницаемости. Дли­на их до 500, внутренний диаметр 25—250 мм. Трубы должны иметь правильную цилиндрическую форму, глад­кую внутреннюю поверхность, обладать достаточной ме­ханической прочностью. Сырьем для их производства служат легкоплавкие глины и суглинки. Дренажные трубы используют для осушения заболоченных земель, а также для понижения уровня грунтовых вод.

Кислотоупорные изделия в отличие от обычных кера­мических изделий имеют черепок повышенной плотно­сти, а также высокие механическую прочность и термо­стойкость. Они способны выдерживать длительное воз­действие концентрированных кислот и щелочей. К этой группе керамических изделий относят кислотоупорный кирпич, кислотоупорные и термокислотоупорные плитки и кислотоупорные трубы.

Кислотоупорный кирпич изготовляют в виде прямо­угольного параллелепипеда размером 230X113X65 мм и клиновидным. Применяют его для кладки фундамен­тов химических аппаратов, футеровки аппаратов и газо­ходов, настилки полов и сточных желобов предприятий химической и целлюлозно-бумажной промышленности.

Кислотоупорные и термокислотоупорные плитки мо­гут быть квадратными, прямоугольными и клиновидны­ми со стороной размером от 50 до 200 и толщиной от 10 до 50 мм. Кислотоупорные плитки употребляют для фу­теровки аппаратов, газоходов и сточных желобов, для устройства полов в цехах с агрессивными средами, а термокислотоупорные, кроме того,— для футеровки ва­рочных котлов.

Кислотоупорные трубы имеют плотный спекшийся черепок; наружную и внутреннюю стороны труб покры­вают кислотостойкой глазурью. Применяют их на пред­приятиях химической промышленности.

Санитарно-технические изделия. Санитарно-техничес­кие изделия — раковины, умывальники, унитазы, смыв­ные бачки и т. д. изготовляют в основном из беложгущихся фаянсовых или полуфарфоровых масс, в состав которых входят каолин, огнеупорная глина, кварц, ша­мот. Формуют изделия методом литья в гипсовые фор­мы. После извлечения из форм изделия сушат, глазуру­ют и обжигают. Санитарно-технические изделия долж­ны иметь правильную форму, ровную, гладкую и чистую

поверхность, равномерно покрытую глазурью. Их при­меняют для оборудования кухонь, санитарных узлов и специальных помещений (лабораторий, парикмахерских и др.).

Керамические пористые заполнители. Основными ви­дами керамических искусственных пористых заполните­лей для легких бетонов являются керамзит и аглопорит.

Керамзит — легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород, способных вспучиваться¹ при быстром нагревании до 1050—1300 °С. Вспучивающими агентами являются газы, которые вы­деляются при разложении различных веществ, содержа­щихся в исходном сырье. Вспучиваемость глинистого сырья можно повысить добавлением в сырьевую шихту тонкомолотого угля, опилок, рыхлой железной руды, пи­ритовых огарков и др.

Процесс изготовления керамзита состоит из следую­щих основных операций: добычи глинистого сырья, его складирования и доставки к месту производства; пере­работки сырья и приготовления исходного полуфабрика­та в виде гранул, обжига гранул; охлаждения керамзи­та; сортировки и (при необходимости) дробления запол­нителя; складирования и выдачи готового продукта. В качестве формующих машин для изготовления гранул используют дырчатые вальцы и барабанные грануляторы, а также ленточные прессы, у которых выходное от­верстие мундштука перекрыто перфорированной перего­родкой и имеется специальное устройство для резки выходящих жгутов. Подсушивают сырец в сушильном ба­рабане. Обжигают керамзит в большинстве случаев во вращающихся печах длиной 12—40 и диаметром 1,2— 2,5 м. Длительность обжига керамзита во вращающейся печи 25—45 мин.

Качество керамзитового гравия характеризуется раз­мером его зерен, плотностью и прочностью. В зависимо­сти от размера зерен керамзитовый гравий делят на следующие фракции: 5—10, 10—20 и 20—40 мм (рис. 27). Зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от насыпной плотности гравий делят на марки 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600,

Вспучивание — увеличение материала в объеме за счет образова­ния внутренней, преимущественно замкнутой пористости.

700 и 800. Предел прочности при сжатии керамзитового гравия в зависимости от его марки 0,3—5,5 МПа. Водо- поглощение керамзитового гравия 15—25%, морозостой­кость должна быть не менее 15 циклов.

Керамзит применяют также в качестве теплоизоля­ционного материала (в виде засыпок).

Аглопорит (рис. 28) представляет собой пористый кусковой материал, получаемый спеканием (агломера­цией) гранул из смеси глинистого сырья с углем. Спека­ние гранул происходит за счет сгорания угля, содержа­щегося в сырьевой шихте. Одновременно с выгоранием угля вся масса частично вспучивается. При изготовле­нии аглопорита влажное глинистое сырье смешивают с молотым углем, гранулируют и подают в агломерацион­ную установку. Продолжительность агломерации 25— 45 мин. Пористую легкую глыбу аглопорита после ох­лаждения дробят на щебень с последующей сортировкой на фракции.

Насыпная плотность аглопоритового щебня 300—¹ 1000 кг/м³, прочность 0,3—3 МПа. Содержание в аглопорите несгоревшего угля обычно не превышает 3%. что вполне допустимо для применения его в качестве за­полнителя для легких бетонов.

Огнеупорные материалы характеризуются способно­стью при эксплуатации в промышленных тепловых ус­тановках длительное время выдерживать различные ме­ханические и химические воздействия при температуре выше 1500 °С. По степени огнеупорности эти материалы разделяют на огнеупорные (1580—1770°С), высокоогне-упорпые (1770—2000 °С), высшей огнеупорности (выше 2000 °С). Огнеупорные материалы изготовляют в виде кирпича, блоков, плит и различных фасонных элементов путем прессования, сушки и обжига.

В зависимости от химико-минералогического состава огнеупорные материалы разделяют на кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезитовые, хромистые, углеро­дистые. Наиболее распространены в строительстве кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры.

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры изготовляют из кварцитов или кварцевого песка с добавкой глины. Огнеупорность динасовых материалов 1710—1750°С, предел прочности при сжатии 15—35 МПа. Динасовые огнеупоры широко применяют для кладки и футеровки наиболее ответственных частей различных промышлен­ных печей (мартеновских, коксовых, электроплавиль­ных, стекловаренных и др.), которые подвергаются од­новременному воздействию высоких температур и зна­чительных нагрузок.

Алюмосиликатные огнеупоры получают из огнеупор­ных глин и каолинов, отощенных шамотом или различ­ными кварцевыми добавками. В зависимости от содер­жания Si0₂ и AI2O3 в обожженном продукте алюмоси­ликатные огнеупоры разделяют на полукислые, шамотные и высокоглиноземистые.

Сырьем для полукислых огнеупоров служат в основ­ном естественные отощенные глины. Огнеупорность их 1610—1710°С, предел прочности при сжатии не менее 10 МПа. Полукислыми огнеупорами футеруют вагранки, коксовые печи, стеклоразливочные ковши и пр.

Для изготовления шамотных огнеупоров используют смесь огнеупорной глины и шамота. Огнеупорность их 1710—1730°С, предел прочности при сжатии 10— 12,5 МПа. Шамотные огнеупоры, кроме того, щелоче­стойки. Используются они для кладки доменных печей, стен и пода керамических печей, футеровки топок па­ровых котлов и т. д.

Высокоглиноземистые огнеупоры изготовляют из сырья :(боксита, корунда и др.) с содержанием AI₂0₃ бо­лее 45 %. Огнеупорность их обычно 1770—2000°С. При­меняют высокоглиноземистые огнеупоры в стекольной промышленности для кладки печей.

Вопросы для самопроверки: 1. Что представляют собой керами­ческие материалы и изделия? 2. Какие материалы применяют в каче­стве сырья для изготовления керамических материалов? 3. Приведи­те классификацию керамических материалов и изделий. 4. Кратко изложите общую технологическую схему производства керамических изделий, 5. Какими показателями характеризуется качество керами­ческого кирпича и где в строительстве его применяют? 6. Назовите эффективные стеновые керамические материалы. 7. Перечислите ос­новные керамические изделия для наружной облицовки зданий и сооружений. 8. Какие керамические изделия применяют для внутренней облицовки стен и полов и какие требования предъявляют к их ка­честву? 9. Перечислите виды санитарно-технической керамики. 10. Что такое керамзит и где его применяют? 11. Какие существую" керамические огнеупорные материалы, каковы их свойства и для ка­ких целей их применяют?