Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные материалы для отделки фасадов зданий. Учебное пособие
.pdf
2. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
2.1. Общие сведения и классификация
Керамическими называют материалы и изделия, изготавливаемые путем
формования и обжига глинистого сырья.
Многоцелевое применение керамических материалов обусловлено их высокими
декоративными и физико-механическими свойствами, хорошими эксплуатационными
показателями, сравнительной простотой технологических приемов изготовления,
разнообразием сырьевых материалов, экологичностью.
На протяжении многих веков керамические материалы широко используются и
для защитно-декоративной отделки фасадов и интерьеров зданий и сооружений.
Искусство производства керамических изделий с полным основанием можно от-
нести к одному из древнейших. В России начало производства керамических изделий
также относится к очень давним временам. Древние соборы во Владимире, Киеве и
Новгороде украшены настенными деталями, которые могут служить образцами древ-
нерусского гончарного производства. В то время, когда в странах Западной Европы
изготовляли лишь двухцветные керамические плитки, в России уже с Х века получали
многоцветные плитки для облицовки стен и пола. Состав белой эмалевой поливы был
известен в России раньше, чем в других европейских странах.
Керамические материалы и изделия классифицируют по ряду признаков. По
конструкционному назначению выделяют изделия стеновые, кровельные, санитарнотехнические, для перекрытий, дорожные материалы и изделия, огнеупорные
материалы, теплоизоляционные, химически стойкая керамика и отделочные
материалы и изделия.
В свою очередь, керамические строительные материалы и изделия по их назначению в отделке зданий и отдельных элементов подразделяются на:
фасадные изделия – лицевой кирпич, разного рода плитки;
изделия для внутренней отделки – глазурованные и неглазурованные плитки,
фасонные изделия, ковровая и мозаичная керамика;
плитку для пола;
изделия из фаянса и фарфора декоративного назначения.
2.2. Свойства керамических материалов и изделий
В процессе обжига образуется структура керамического материала,
определяющая его свойства. Для отделочных материалов важной характеристикой
являются эстетические свойства.
Эстетические свойства
Эстетические свойства керамических материалов связаны с видом и составом
используемого сырья (в первую очередь глины), параметрами различных
31
FeO
Fe O
23
Содержание
Fe O
23
, %
0,8
2,7
4,2
8,5
10,0
Цвет
Белый
Светло-
желтый
Желтый
Красный
Темно-
красный
Fe O
34
технологических переделов и могут регулироваться в процессе производства.
Керамические изделия могут иметь разнообразные цвет, фактуру и рисунок лицевой
поверхности.
Цвет керамических изделий определяют в основном окислы железа. Закисные
соединения железа
, находящиеся в глине, придают изделиям сине-зеленоватый
цвет.
Если обжиг ведется в окислительной атмосфере, то все железо переходит в
окисную форму
. В зависимости от содержания соединений железа изделия
получают различную окраску (табл. 16).
Таблица 16
Цвет керамических изделий в зависимости
от содержания в глинах соединений железа
При обжиге керамических изделий в сильно восстановительной среде может
иметь место выделение элементарного углерода и восстановление соединений железа
в магнетит
. Цвет при этом получается темно-серым или черным (греческие
вазы).
Указанные явления необходимо учитывать при производстве облицовочной
керамики, внешнему виду которой предъявляются высокие требования.
Добавляя в глиняную массу из светложгущихся глин минеральные красители,
можно получать керамические изделия разных цветов и оттенков.
Обработка лицевой поверхности керамических материалов связана с их видом и
проводится различными технологическими способами, среди которых выделяют:
механическую обработку, ангобирование, глазурование, сериографию, шелкографию,
торкретирование, газотермическое напыление.
Механическая обработка предполагает использование специальных
приспособлений, позволяющих получать рельефный рисунок – фактуру – в процессе
формования изделия или после него.
Фактуру керамических изделий в процессе формования получают с
использованием валиков, щеток, гребенок, горизонтальных струн и др.
Керамические стеновые материалы отделывают также методом тор-
кретирования сухой минеральной крошкой. Минеральная крошка вдавливается в тело
глиняного бруса, образуя оригинальные зернистую фактуру и цвет. Для
торкретирования можно использовать кварцевый песок, шамот, бой стекла, различные
фритты, отходы производства фарфора, фаянса и керамических плиток.
Цветной лицевой слой на керамических стеновых материалах можно получить
изготовлением двухслойных изделий. В формующее устройство (мундштук) подаются
32
две глиняные массы. Одна из них обычно представляет собой цветную глину
различных месторождений или с добавкой природных красителей, а также искусственных пигментов.
Декоративный слой с гладкой матовой или блестящей фактурой на стеновой
керамике получают путем соответственно ангобирования или глазурования.
Ангобирование представляет собой нанесение механическим способом на
лицевую поверхность изделий белых или цветных жидких глиняных масс толщиной
0,25...0,4 мм. После обжига образуется матовое покрытие, но ангобированное изделие
может покрываться сверху и прозрачной глазурью.
Ангобы разделяют на глинопесчанистые, флюсные и «античные лаки».
Глинопесчанистые ангобы содержат обычно глину, песок и иногда в небольших
количествах мел. В состав флюсных ангобов, кроме глины и песка, вводят различные
вещества, которые снижают температуру обжига, способствуют уплотнению и
спеканию. «Античные лаки» отличаются от глинопесчанистых добавкой красящих
оксидов.
Ангобные покрытия должны быть однотонны, морозостойки (F25), на них не
должно быть волосяных трещин, отколов, вздутий, натеков.
Глазурование – покрытие лицевой поверхности изделия слоем жидкой глазури
толщиной 0,15...0,3 мм. Глазури, состоящие из кварца, полевого шпата, каолина и
других компонентов, образуют после обжига стекловидный слой, отличающийся
блеском. Реже применяют глазури, позволяющие получать матовую фактуру. Глазури
значительно улучшают не только декоративные качества готового изделия, но и его
физико-химические свойства.
Глазурованное покрытие может образоваться в результате стеклообразования на
самом изделии (при политом обжиге) из исходных тонкоизмельченных составных
частей глазури или в результате сплавления частиц стеклянного порошка. В первом
случае получают нефриттованную, а во втором – фриттованную глазурь.
По технологическим свойствам глазури можно разделить на прозрачные и
глухие, а по плавкости – на легкоплавкие и тугоплавкие.
Сериография предполагает декорирование глазурованных изделий, при котором
краски или специальные мастики наносятся продавливанием через отверстия сеткитрафарета, изготовленной фотоснимкой рисунка. Затем изделие глазуруют или
обжигают.
Шелкография – нанесение орнаментированного рельефа глубиной до 1 мм при
прессовании материала металлическим штампом с рисунком. Рисунок может
наноситься пульверизацией глазури на металлический трафарет, который
устанавливают на высушенный материал.
Газотермическое напыление – это процесс получения покрытий, основанный на
нагреве напыляемого материала до жидкого состояния и его распылении с помощью
газовой струи на отделываемую поверхность. При ударе частицы напыляемого
материала сцепляются с поверхностью и друг с другом, в результате чего на изделии
образуется слой декоративного покрытия.
33
Для декорирования керамических изделий применяют и способ оплавления
лицевых поверхностей, при котором используются газокислородное или
газовоздушное пламя (температура пламени 2200...3100
С), а также плазменная струя
(температура пламени 6000 С). Время воздействия – от долей секунды до 2 с. На-
пример, при оплавлении поверхности лицевого кирпича, изготовленного из глин,
содержащих более 4 % оксидов железа, образуется блестящая поверхность черно-
коричневого цвета, по фактуре напоминающая каракуль. Для получения светлых
тонов на поверхность наносятся специальные ангобы, а затем поверхность
оплавляется.
При плазменном и газопламенном оплавлении и напылении могут быть
получены декоративные поверхности гладкой и рельефной фактуры.
Физико-механические свойства
Физико-механические свойства керамических материалов непосредственно
связаны с характером их структуры, которая образуется в процессе обжига.
По структурному признаку все изделия разделяют на пористые – с
водопоглощением более 5 % по массе и плотные (спекшиеся) – с водопоглощением
менее 5 % по массе. Большинство керамических материалов имеют пористую
структуру (кирпич, плиты и плитки для облицовки стен, черепица и др.). Их
пористость обычно составляет более 30 %. К материалам с плотным черепком
относятся плитки для пола, санитарно-технический фарфор и др.
Водопоглощение пористых керамических материалов обычно составляет не
менее 8...20 % по массе, для плотных материалов – 1...6 %; следовательно,
морозостойкость плотных керамических материалов значительно выше, чем
морозостойкость пористых.
Прочность керамических материалов также связана с характером их структуры.
Так, кирпич керамический (материал с пористой структурой) по прочности
подразделяется на следующие марки: 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, что означает,
что предел прочности материала при сжатии не ниже данной величины в кгс/см
2
. Фар-
форовые изделия с плотным черепком имеют предел прочности при сжатии до 5000
кгс/см
2
.
2.3. Виды отделочных керамических изделий
Кирпич и камни лицевые являются не только облицовочными изделиями, но
одновременно служат конструктивным несущим элементом вместе с обычным
кирпичом. Для зданий, возводимых из кирпича, лицевые кирпичи являются наиболее
экономичным видом облицовки зданий. Виды и размеры лицевых кирпичей и камней
приведены в табл. 17.
34
Вид изделия
Обозначе-
ние вида
Номинальные размеры, мм
Обозначение
размера
Длина
Ширина
Толщина
Кирпич нормального формата (одинарный)
Кирпич «Евро»
Кирпич утолщенный
Кирпич модульный
одинарный
КО
КЕ
КУ
КМ
250
250
250
288
120
85
120
138
65
65
88
65
1 НФ
0,7 НФ
1,4 НФ
1.3 НФ
Кирпич утолщенный с
горизонтальными пустотами
Камень
КУГ
К
250
250
288
288
288
250
250
120
120
288
138
138
250
180
88
140
88
140
88
140
140
1,4 НФ
2,1 НФ
3,7 НФ
2,9 НФ
1,8 НФ
4,5 НФ
3,2 НФ
Камень крупноформатный
КК
510
398
380
380
380
380
250
250
250
250
255
250
180
250
219
219
219
188
140
140
188
14,3 НФ
11,2 НФ
10,7 НФ
9,3 НФ
6,8 НФ
4,9 НФ
6,0 НФ
Камень с горизонтальными
пустотами
КГ
250
200
70
1,8 НФ
Виды кирпича и камней керамических лицевых
Таблица 17
Цвет кирпича и камней определяется составом исходного глинистого сырья и
режимом обжига. Отечественная промышленность выпускает изделия белого,
кремового, алого, коричневого цветов. Изготавливаются кирпичи с офактуренной
лицевой поверхностью: механической обработкой, ангобированием, двухслойным
формованием, глазурованием и торкретированием (см. подразд. 2.2). Области применения лицевых кирпичей и камней приведены в табл. 18.
Плитки керамические фасадные и ковры из них. Условия эксплуатации
фасадной керамики достаточно жесткие. Воздействие влаги, знакопеременных
температур, солнечного света, промышленных газов и других агрессивных факторов
предопределяет высокие требования к эксплуатационным свойствам изделий.
Физико-механические показатели плиток должны соответствовать указанным в
табл. 19.
Форма, типоразмеры, фактура наружного слоя, цвет выпускаемых в настоящее
время плиток очень разнообразны.
35
Вид кирпичей
и камней
Область применения
Характер лицевой
поверхности
Естественного цвета
Объемного окрашивания
Двухслойного
формования
Ангобированные
Для облицовки фасадов зданий и
внутренней отделки помещений
общественных зданий – ресторанов,
кафе, театров, школ, магазинов и т.д.
Матовая, гладкая или
рельефная
Глазурованные
Небольшие вставки, обрамления фактурных или цветовых пятен на от-
делываемой поверхности фасадов,
отделка лоджий, интерьеров
Матовая или блестящая,
гладкая или рельефная
Торкретированные
Отделка стен зданий выше цокольного
этажа, простенков, поясков, карнизов
Матовая или блестящая,
рельефная (реже гладкая
матовая)
Профильные
Для кладки карнизов, поясков, углов и
др.
Фигурная (по ложковой или
тычковой стороне)
Наименование показателя
Значение для плиток
стеновых
цокольных
Водопоглощение, %:
– не менее
2
2
– не более
9
5
– для плиток, изготовленных из масс, содержащих
шлаки, полиминеральные глины и карбонаты, не более
12 –
Морозостойкость, циклы, не менее
40
50
Термическая стойкость глазури, С, не менее
125
50
Предел прочности при изгибе, МПа (кгс/см
2
), не менее
16 (160)
8 (180)
Твердость глазури по Моосу, не менее
5
5
Таблица 18
Применение лицевых кирпича и камней
Таблица 19
Основные физико-механические показатели плиток
Примечание. Предел прочности при изгибе для плиток толщиной
4 мм не определяют.
Основные размеры плиток указаны в табл. 20.
Лицевая поверхность плиток может быть гладкой либо рельефной,
неглазурованной, частично или полностью покрыта одно- или многоцветной
глазурью, либо декорированной различными методами.
Глазурь может быть блестящей или матовой.
Плитки могут изготавливаться с завалом или без завала. Радиус завала
устанавливает изготовитель.
Цвет (оттенок цвета), рисунок или рельеф лицевой поверхности плиток должен
соответствовать утвержденным образцам-эталонам.
36
Таблица 20
Координационные размеры,
мм
Номинальная
толщина, мм
Предельные отклонения, %
Длина
Ширина
по длине и
ширине
по толщине
50
50
4
2
15
150
75
7
1,5
15
150
150
7 9
1,5
15
200
100
7 9
1,5
15
200
150
9
1,5
15
200
200
9
1,5
15
250
100
7 9
1,0
15
300
100
9
1,0
15
300
150
9
1,0
15
Основные размеры плиток (ГОСТ 13996)
Примечание. Координационный размер соответствует суммарной величине номинального
размера плитки и ширины шва (4–8 мм).
На лицевой поверхности плиток не должно быть трещин и цек, не допускаются
видимые с расстояния 1 м щербины, зазубрины, плешины, выплавки (выгорки),
засорки, слипыши, мушки, пузыри, пятна, прыщи, наколы, а с расстояния 2 м –
сухость глазури, сборка глазури, волнистость, неравномерность окраски глазурью, нечеткость контура рисунка, разрыв декора, смещение декора, недожог красок.
Термины и определения дефектов лицевой поверхности
керамических плиток
Пятно – зона керамической плитки размером более 2 мм другой окраски,
отличающейся от основного цвета.
Мушка – точка темного (коричневого, черного, зеленого) цвета размером до
2 мм.
Посечка – несквозная открытая или закрытая трещина шириной не более 1 мм.
Вскипание глазури – мелкие сконцентрированные пузырьки на поверхности
глазури, не поддающиеся раздавливанию.
Цек – тонкие волосообразные трещины в глазури, образующиеся вследствие
различия коэффициента термического расширения черепка и глазури.
Отбитость – механическое повреждение углов, граней, ребер изделия, не
покрытое глазурью.
Щербины и зазубрины – мелкие отколы на краях плитки.
Плешины – место, не покрытое глазурью.
Выплавка (выгорка) – углубление на поверхности изделия, образующееся
вследствие сгорания или расплавления инородного тела.
Засорка – инородные тела, покрытые или не покрытые глазурью, выступающие
над поверхностью изделия.
37
Слипыш – нарушение слоя глазури вследствие слипания изделий в процессе
обжига.
Пузырь – небольшое полое вздутие глазури или керамической массы.
Прыщ – небольшое плотное вздутие глазури или керамической массы.
Накол – углубление в виде точки на поверхности глазури.
Сухость глазури (просвет глазури) – утонченный слой глазури, не обнажающей
черепок.
Сборка глазури – местное скопление глазури, обнажающей соседние участки
черепка.
Волнистость – волнообразное изменение толщины глазури.
Неровность окраски глазури – нюансы окраски поверхности изделия с большей
или меньшей насыщенностью цвета.
Разрыв декора – отсутствие узора на отдельных участках плитки.
Смещение декора – расхождение узоров на стыке уложенных плиток,
образующих общий рисунок.
Недожог красок – матовость, тусклость краски, вызванная недостаточной
температурой обжига.
Трещина открытая – трещина, не покрытая глазурью.
Трещина закрытая – трещина, покрытая глазурью.
Крепление малоразмерных плиток к отделываемой поверхности довольно
трудоемкий процесс; поэтому при необходимости нанесения плитки на большие
отделываемые поверхности используется так называемая ковровая мозаика. В
заводских условиях плитки по определенному рисунку с помощью водорастворимого
клея (костный, мездровый и т.п.) наклеиваются на плотную бумагу «лицом вниз». На-
бранный таким образом ковер замоноличивается на лицевой поверхности панелей,
блоков или другой защищаемой поверхности. После отвердения раствора бумага
смывается.
Для изготовления ковров применяются плитки прямоугольной и квадратной
формы площадью не более 115 см2, для изготовления ковров «брекчия» – части
плиток произвольной формы площадью не менее 3 см2.
Номинальные размеры ковров устанавливают по согласованию предприятияизготовителя с потребителем.
Условное обозначение плиток и ковров состоит из
буквенных обозначений: П – плитка, К – ковер, КБ – ковер «брекчия», Г –
глазурованная, ЧГ – частично глазурованная НГ – неглазурованная
слов «стеновые», «цокольные»;
размера плитки или ковра;
обозначения настоящего стандарта.
38
Примеры условных обозначений
Плитки неглазурованные стеновые размерами 150 75 7 мм:
ПНГ стеновые 150 75 7 ГОСТ 13996-93
Плитки глазурованные цокольные размерами 125 60 7 мм:
ПГ цокольные 125 60 7 ГОСТ 13996-93
Ковры размерами 724 464 мм из плиток глазурованных стеновых размерами
150 75 7 мм:
К стеновые 724 464 (ПГ 150 75 7) ГОСТ 13996-93
Крупноразмерные облицовочные керамические плиты типа «плинк»
универсального назначения выпускаются глазурованные и неглазурованные с
гладкой, шероховатой или рифленой, одно- или многоцветной поверхностью.
Морозостойкость плит составляет более F50, водопоглощение менее 1 %.
Выпускаются плиты квадратной или прямоугольной формы. Размеры: длина – 490,
990, 1190 мм, ширина – 490 и 990 мм, толщина – 9...10 мм. Крупноразмерные кера-
мические плиты применяются для облицовки фасадов и цоколей зданий, подземных
переходов.
Керамогранит, или gres porcellanato, является самым технологичным,
современным материалом и наилучшей альтернативой мрамору и природному
граниту. Он производится на основе природного сырья и представляет собой
однородный плотный материал одинарного обжига, который значительно тверже и
прочнее обычного гранита и мрамора за счет специального способа изготовления.
Для получения керамогранита используют смесь, состоящую из двух сортов
светлых глин, чистейшего кварцевого песка, полевого шпата и натуральных
красителей. Полученную массу на гидравлических прессах формуют в плитки,
которые обжигают в печах при температуре 1200...1300 С. Обжиг при таких
температурах приводит к реструктуризации материала, что определяет уникальные
свойства керамогранита. Сырье спекается, образуя монолит, в котором нет пустот,
трещин и инородных включений. В результате получается очень твердый непористый
материал практически идеальных размеров с близким к нулю показателем
водопоглощения.
Керамогранит – один из самых прочных и износостойких отделочных
материалов, является даже более твердым, чем лучшие сорта природных гранитов. Он
имеет однородный рисунок на всю глубину плитки; поэтому материал практически не
подвержен износу. Степень износостойкости зависит от типа поверхности (полированная или неполированная). Неполированный керамогранит имеет твердость 8
единиц, а полированный – 5...6 единиц по шкале Мооса.
Керамогранит обладает практически нулевым водопоглощением и, как
следствие, хорошей морозостойкостью. Высокотемпературный обжиг придает
керамограниту очень высокую прочность и устойчивость к механическим нагрузкам и
перепадам температур; поэтому его с успехом применяют в наружных отделочных
работах.
39
Материал огнеупорен, не боится органических растворителей, сильных кислот и
щелочей. Все это позволяет использовать керамогранит в помещениях с
агрессивными средами.
Керамогранит можно с полным основанием считать экологически чистым
материалом. Ведь он не выделяет никаких вредных веществ, бактериостатичен, а
главное, лишен основного недостатка гранита – радиоактивности. Именно поэтому
для внутренней отделки жилых и рабочих помещений керамогранит подходит гораздо
лучше природного камня.
Спектр цветовых и фактурных решений, которые предлагают производители
керамогранита, практически бесконечен. Помимо точных имитаций природного
камня (гранит, мрамор и другие породы), керамограниты имеют рисунок «под
дерево», «под кирпич», «под мозаику», а дизайн глазурованных керамогранитов
бесконечно разнообразен. Керамогранит поставляется размерами 60 60, 30 60, 40 40
и 30 30 см.
В зависимости от способа обработки поверхность керамогранита бывает
матовой, полированной, полуполированной, вощеной или глазурованной.
Матовый керамогранит. Такая фактура получается в том случае, когда после
выхода из печи керамогранит не подвергают механической обработке. Из-за этого
материал стоит дешевле по сравнению с другими видами керамогранита и довольно
широко применяется в отделке.
Полированный керамогранит получают методом полного срезания
необработанной лицевой поверхности матового керамогранита и ее полировки.
Материал приобретает блеск и эффект «глубины» цвета. Эти серии керамогранита
зачастую так правдоподобно имитируют полированный камень, что их довольно
трудно отличить от природного материала. Полированный керамогранит не рекомендуется использовать для облицовки наружных лестниц и у входов в здание, т.к. плитка
становится очень скользкой при попадании на неё воды. Кроме того, открывающиеся
после срезания верхнего слоя микропоры делают полированную плитку менее
стойкой к царапинам и к загрязнению. Полированный керамогранит требует тщательного ухода. После укладки рекомендуется очистить плитку специальными
кислотосодержащими средствами, а в дальнейшем чистку необходимо регулярно
повторять и наносить защитную мастику.
Полуполированный керамогранит. Получают за счет частичного срезания и
полировки верхнего матового слоя. Обычно так обрабатывают плитки, изначально
имеющие неровную поверхность. В итоге создается эффектная фактура, где
полированные участки соседствуют с грубой матовой поверхностью. В отличие от по-
лированного керамогранита такая плитка является менее скользкой и более
безопасной при ходьбе по ней.
Вощеный (сатинированный, лощеный) керамогранит. Его поверхность слегка
блестящая, мягкая и не такая скользкая, как полированная. Эффект вощения получают
нанесением на поверхность плитки до обжига прозрачных минеральных кристаллов с
различной температурой плавления.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]