УДК 691.4 (075.8) ББК 35.41я73

торных работ, в том числе научно-исследовательских, связанных с изучением основных свойств глинистого сырья, добавок и изделий на их основе.

Систематизированы и представлены методики определения физико-технических свойств глинистого сырьяи изделий на основе керамики. Направлены на выработку умения использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности,

применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования, на овладение технологией, методами доводки и освоения технологических процессов строительного производства, производства строительных материалов, изделий и конструкций, машин и оборудования, а также на формирование спосо ности составлять отчеты по выполненным работам, участвовать во внедрении результатов исследований и практических разработок.

Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.

Предназначены для использования студентами, обучающ м ся по направлению 08.04.01 «Строительство» (магистратура).

Текстовое (символьное) издание (400 КБ)

Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7

1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов

Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome

Редактор Н.И. Косенкова Издание первое. Дата подписания к использованию 30.06.2017

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017

Введение

Технология керамики является наукой о методах изготовления керамических изделий с заданными свойствами.

Керамические изделия и материалы обладают различными свойствами, которые определяются химическим составом исходного сырья, методами его переработки, а также условиями обжига – газовой средой, температурой и длительностью.

Керамические изделия изготовляются из природных глин с отощающими добавками и плавнями путем формования из пластичных масс с последующей сушкой и обжигом при высоких температурах. При этом в результате спекания образуется прочный каменный материал, называемый керамическим черепком. Достоинства керамических изделий: высокая проч-

Классификация керамики производится по плотности, прочности и по назначению.

По плотности изделия делят: на плотные с водопоглощением менее

новые камни, черепица, облицовочныеАплитки и трубы керамические. Плотными являются керамические плитки для полов и дорожный кирпич. Санитарно-технические изделия: ванны, унитазы, умывальники – бывают пористыми (фаянс) и плотными (фарфор). Высокопористые: керамзит и аг-

5% и пористые – более 5%. Пористые материалы – кирпич глиняный, сте-

марки.

По назначению изделия строительной керамики подразделяются: - на стеновые: кирпич глиняный и керамические камни пустотелые;

- отделочные: плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки и фасадные облицовочные плитки, а также плитки для полов;

- санитарно-технические: ванны, умывальники, унитазы, трубы канализационные и дренажные;

- кровельные: черепица ленточная, пазовая и коньковая; - теплоизоляционные: диатомитовый кирпич, керамзит, аглопорит; - огнеупорные: шамот, динас, окисная керамика; - кислотоупорные: плиты, резервуары и их детали, трубы.

По качеству переработки сырья керамику делят на грубую и тонкую:

-грубая: кирпич, черепица, плитки фаянсовые и для полов;

-тонкая: фарфор и полуфарфор.

3

4

5

Грубая керамика изготовляется чаще из одних глин или из глин с небольшим количеством добавок грубого помола. Обычно она пористая с высоким водопоглощением, за исключением плиток для полов, которые обжигают почти до полного спекания. Тонкую керамику изготовляют из глин с добавлением до 50 – 60% отощающих материалов и плавней, которые измельчают до полного прохода через сито 0,08 мм (остаток не превышает 5 – 6 %).

Свойства керамики специфичны для пластичных масс и для готовых изделий. Основные свойства изделий: прочность при изгибе и при сжатии, водопоглощение и морозостойкость, истираемость.

Предел прочности при изгибе, МПа, керамических материалов Rиз

зависит прежде всего от их структуры. Например, кирпич полусухого прессования имеет меньшую величину Rиз, чем кирпич пластического

регламентируется и для некоторых других керамических изделий. Обычно он находится в пределах 0,7 – 5 МПа.

формования, изготовленный из тех же глин, даже при равной прочности при сжатии. Предел прочности при изгибе Ирегламентируется ГОСТами

для кирпича, поскольку в стене он испытывает не только сжимающие, но и изгибающие нагрузки из-за деформацийДповерхности. Этот показатель

новой керамики, по отношению прочностиАнасыщенных и сухих образцов

Прочность при сжатии, МПа, характеризует сопротивление сжи-

мающим нагрузкам вышележащих слоев кладки. Она зависит от пористости, структуры и водопоглощенияб. По ее величине определяют марку сте-

– коэффициент водостойкостииКв или размягчения. Материал считается водостойким, если К больше 0,7.

МорозостойкостьСв − это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и понижения прочности. Марки по морозостойкости характеризуются количеством теплосмен от– 15…– 20 °С до + 18 ± 2°С, которое выдерживает материал без признаков разрушения. Существуют мар-

ки F15, F25, F35, F50.

Исследования влияния характера пор на морозостойкость керамики выявили, что все поры делятся на три вида: опасные, безопасные и резервные.

Опасные поры заполняются холодной водой при насыщении. В них она удерживается при извлечении материала из воды и замерзает при температуре – 15…– 20 °С. Диаметр этих пор от 200 до 0,1 мкм.

Безопасные поры при насыщении водой не заполняются, либо заполнившая их вода не замерзает при указанных температурах, так как они очень мелкие. Заполняющая их вода становится пристеночной адсорбированной

6

влагой с растворенными в ней солями. Она замерзает при температуре значительно ниже– 20 °С.

Резервные поры при насыщении полностью заполняются холодной водой, но при извлечении образца из воды она частично вытекает, вследствие малых капиллярных сил, и поры остаются незаполненными, оставляя резерв для расширения при замораживании. Это крупные поры диаметром более 200 мкм.

Вода при замерзании расширяется всего на 9%, но давление при этом может достигать 280 МПа. Керамика будет морозостойкой, если объемрезервных пор достаточен для компенсации прироста объема замерзающей воды в опасных порах. Это условие называют структурной характеристикой С и выражают впроцентах:

C = V / (V – V ),

р оп Ир

где Vp и Voп – объем пор соответственно резервных и опасных. Морозостойкость определяет долговечностьДкерамических материалов

в условиях воздействия на них внешней среды. Поэтому марки по морозостойкости регламентированы ГОСТами для стеновых фасадных, кровельных изделий.

Теплопроводность керамикиАзависит от ее плотности, состава, вида и размера пор. Она резко возрастаетбс увеличением влажности.

Паропроницаемость действующими ГОСТами и ТУ не регламентирована. Однако в некоторыхислучаях она влияет на долговечность строитель-

ных конструкций. Н зкая паропроницаемость стеновых материалов может явиться причинойСпотен я внутренней поверхности стен, особенно в зданиях с повышенной влажностью воздуха.

Сырьевые материалы, используемые при изготовлении керамических изделий, можно разделить на две основные группы:

1. Глинистые

Это глины и каолины. Согласно ГОСТ 9169-75 глинистое сырье представляет собой горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит, гидрослюда).

В техническом понимании глинами называют горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое в высушенном состоянии обладает некоторой прочностью (связностью), а после обжига приобретает камнеподобные свойства.

Согласно ГОСТ 9169-75 глинистое сырье классифицируют:

-по огнеупорности;

-содержанию А12О3;

7

-содержанию красящих оксидов (Fe2О3, ТiO2);

-содержанию водорастворимых солей;

-минеральному составу;

-содержанию тонкодисперсных фракций;

-содержанию крупнозернистых включений;

-пластичности;

-механической прочности на изгиб в сухом состоянии;

-спекаемости;

-содержанию свободного кремнезема.

2. Непластичные материалы и добавки

Добавки к глинам вводятся для регулирования свойств керамики и снижения расхода дефицитных глин. По влиянию на свойства они делятся

усадку глин в сушке и обжиге. К ним относятся кварц, шамот, золы, шлаки и др.

Флюсующиеся добавки (плавни) – это материалы, взаимодействую-

пы: флюсующие, имеющие низкуюАтемпературу плавления, – полевые шпаты, пегматиты, с ен ты – материалы с высокой температурой плав-

щие в обжиге с глинистыми минералами с образованием более легкоплав-

ких соединений. Поэтому введение в состав массы плавней улучшает сте-

б ления, но дающие приио ж ге легкоплавкие соединения с компонентами

пень спекания и снижает температуру обжига. Плавни делят на две груп-

золы ТЭЦ. С

массы – мел, долом т, тальк.

Выгорающие добавки выгорают в обжиге почти целиком (за исключением зольной части). В технологии керамики они чаще применяются

при производстве стеновых материалов. К ним относятся опилки, уголь,

Процесс изготовления керамических изделий в основном состоит из следующих операций.

1.Добыча сырьевых материалов, изучение их состава и свойств, очистка от примесей и подготовка к производству. Подготовка к производству заключается в дроблении, помоле, просеивании, подсушке и т.д. в зависимости от принятой технологической схемы производства изделий.

2.Составление керамических масс. Этому предшествует лабораторное опробирование сырьевых материалов, расчет или подбор состава масс

илабораторное испытание их для изготовления изделий. Составление производственных масс состоит из весовой дозировки сырьевых материа-

8

лов, смешивания их, домола, увлажнения, тщательного перемешивания для придания массе полной однородности.

3.Формование керамических изделий одним из следующих способов

–пластическим формованием, прессованием (полусухим или сухим), литьем из шликеров.

4.Сушка полуфабриката и дополнительная отделка изделий в сухом состоянии.

5.Глазурование изделий.

6.Обжиг полуфабриката и превращение его в камень.

7.Декорирование, раскраска, окраска и другие виды отделки изде-

лий.

9