14.Общие сведения о керамике, характеристика основных видов сырья для производства керамики.
Керамические материалы получают из глиняных масс путем
формования и последующего обжига. При этом часто имеет место
промежуточная технологическая операция — сушка свеже-
сформованных изделий, называемых «сырцом».
По характеру строения черепка различают керамические ма-
териалы пористые (неспекшиеся) и плотные (спекшиеся). По-
ристые поглощают более 5% воды (по массе), в среднем их во-
допоглощение составляет 8...20% по массе. Пористую структуру
имеют кирпич, блоки, камни, черепица, дренажные трубы и др.;
плотную — плитки для полов, канализационные трубы, санитар-но-
технические изделия.
По назначению керамические материалы и изделия делят на
следующие виды: стеновые — кирпич обыкновенный, кирпич и
камни пустотелые и пористые, крупные блоки и панели из кирпи-
ча и камней; для перекрытия — пустотелые камни, балки и па-
нели из пустотелых камней; для наружной облицовки — кирпич
и камни керамические лицевые, ковровая керамика, плитки кера-
мические фасадные; для внутренней облицовки и оборудования
зданий — плиты и плитки для стен и полов, санитарно-техниче-
ские изделия; кровельные — черепица; трубы — дренажные и
канализационные.
Универсальность свойств, широкий ассортимент, высокая
прочность и долговечность керамических изделий позволяют
широко использовать их в самых разнообразных конструкциях
зданий и сооружений: для стен, тепловых агрегатов, в качестве
облицовочного материала для полов и стен, в виде труб для
сетей канализации, Для облицовки аппаратов химической про-
мышленности, в качестве легких пористых заполнителей для
сборных железобетонных изделий.
§ 3.1. Сырьевые материалы
Сырьем для изготовления керамических материалов служат
различные глинистые горные породы. Для улучшения технологи-
ческих свойств глин, а также придания изделиям определенных
и более высоких физико-механических свойств к глинам добав-
ляют кварцевый песок, шамот (дробленая обожженная при тем-
пературе 1ООО...14ОО°С огнеупорная или тугоплавкая глина),
шлак, древесные опилки, угольную пыль.
Глиняные материалы образовались в результате выветрива-
ния изверженных полевошпатовых горных пород.
Глины, содержащие повышенное количество глинистых фрак-ций, обладают более высокой связностью, и, наоборот, глины с
небольшим содержанием глинистых частиц имеют малую связ-ность. С увеличением содержания песчаных и пылевидных
фракций понижается связующая способность глины. Это свой-ство глины имеет большое значение при формовании изделий.
Связующая способность глины характеризуется возможностью
связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота
и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное
изделие заданной формы.
Усадкой называют уменьшение линейных размеров и объема
при сушке образца (воздушная усадка) и обжиге (огневая
усадка). Воздушная усадка происходит при испарении воды из
сырца в процессе его сушки. Для различных глин линейная
воздушная усадка колеблется от 2...3 до 10... 12% в зависимости
от содержания тонких фракций. Огневая усадка происходит
из-за того, что в процессе обжига легкоплавкие составляющие
глины расплавляются и частицы глины в местах их контакта
сближаются. Огневая усадка в зависимости от состава глин
бывает 2...8%. Полная усадка равна алгебраической сумме воз
душной и огневой усадок, она колеблется в пределах 5...18%.
Это свойство глин учитывают при изготовлении изделий необ
ходимых размеров.
Характерным свойством глин является их способность пре-вращаться при обжиге в камневидную массу. В начальный пе-риод повышения температуры начинает испаряться механически
примешанная вода, затем выгорают органические примеси, а
при нагревании до 550...800°С происходит дегидратация глини-стых минералов и глина утрачивает свою пластичность.
При дальнейшем повышении температуры осуществляется
обжиг — начинает расплавляться некоторая легкоплавкая со
ставная часть глины, которая, растекаясь, обволакивает нера-
сплавившиеся частицы глины, при охлаждении затвердевает и
цементирует их.
Совокупность процессов усадки, уплотнения и упрочнения
глины при обжиге называют спеканием глины. При дальнейшем
повышении температуры масса размягчается — наступает плав
ление глины.
На цвет обожженных глин оказывает влияние главным об-
разом содержание оксидов железа, которые окрашивают кера-
мические изделия в красный цвет при наличии избытка в печи
кислорода или в темно-коричневый и даже черный при недостат-
ке кислорода. Оксиды титана вызывают синеватую окраску
черепка. Для получения белого кирпича обжиг ведут в восстановительной среде (при наличии свободных СО и Н2 в газах)
и при определенных температурах, чтобы оксид железа пере-
вести в закись.