10. Керамические отделочные материалы. Виды. Свойства.

Керамику в роли отделочного материала применяют издавна и очень широко. Это объясняется как декоративностью керамики, так и ее стойкостью и долговечностью.

Облицовка керамикой не только придает декоративность, но и защищает конструкцию от внешних воздействий.

Различают отделочную керамику для наружной и внутренней облицовки, а также для покрытия полов. Для каждой области применения используют керамику с различным строением черепка (плотным или пористым) и соответственно с разными свойствами. Материалы для наружной облицовки зданий и сооружений включают в себя лицевой кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты и архитектурные детали (терракоту) и плитки различных размеров.

Лицевой кирпич отличается от обычного тем, что у него ложок и тычок (или оба тычка) имеют повышенное качество поверхности: гладкая без дефектов поверхность, ровная окраска, возможна рельефная обработка поверхности или ее офактуривание (глазурование, ангоби-рование). Лицевой кирпич изготовляют как из беложгущихся, так и из красножгущихся глин. Придание требуемого цвета возможно окрашивающими добавками (оксиды железа, марганца и т. п.). Сырьевая масса для лицевого кирпича готовится более тщательно: недопустимо присутствие крупных каменистых включений, особенно известняковых.

Марки по прочности у лицевого кирпича такие же, как и у обычного; морозостойкость несколько выше: не ниже F25. Как правило, лицевой кирпич — пустотелый.

Лицевым поверхностям кирпича можно придавать рельеф обработкой влажных сырцовых заготовок гребенками или рельефными валками.

Декорируют лицевой кирпич ангобированием и двухслойным формованием. Эти методы позволяют экономить дефицитные бело-жгущиеся глины и пигменты.

Особенно декоративен глазурованный кирпич. Глазурь позволяет получать любые цветовые оттенки и сохранять их яркость в течение Длительного времени; она почти не загрязняется и легко моется. Долговечность такой отделки — десятки и сотни лет.

Для зданий с кирпичными стенами отделка лицевым кирпичом — самый эффективный вид отделки, так как она одновременно является частью стены и выполняет все ее функции.

Керамические плиты и плитки для фасадной отделки выпускают в широком ассортименте размеров, цветов и фактуры поверхности.

Коврове-мозаичная плитка очень облегчает отделку стен: путем простого втапливания ковра в раствор (или бетон) и последующего смывания бумаги после затвердевания раствора. Такая отделка может производиться как на заводе одновременно с формованием стеновых панелей, так и в построечных условиях по свежеуложенной штукатурке.

Плитки керамические фасадные применяют для облицовки наружных стен кирпичных зданий, наружных поверхностей железобетонных стеновых панелей, подземных переходов и других элементов зданий и сооружений. Плитки выпускают различных размеров (от 120 х 65 до 300 х 200 мм), цветов и фактуры поверхности. Плитки изготовляют методом полусухого и пластического прессования. Морозостойкость плиток F35 и F50. Тыльная сторона плиток имеет рифление для обеспечения сцепления с раствором (бетоном) (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Плитка керамическая фасадная

Крупноразмерные керамические плиты размером от 500 х 500 мм до 600 х 1200 мм и толщиной до, 10 мм имеют плотный, полностью спекшийся черепок с очень низким водопоглошением (менее 1%). Такая структура достигается тщательным подбором сырьевых материалов (глин и добавок), прессованием плит из сырьевой массы с малой влажностью (не более 5…6%) при очень большом давлении (до 50 МПа); обжиг плит производится при температуре до 1300 СС.

Полученные таким образом плиты напоминают каменный материал и характеризуются высокой морозо- и износостойкостью.

Плиты могут иметь матовую и полированную поверхность различных цветов, часто со структурой, напоминающей фанит. По этой причине и за высокие физико-механические свойства такие плиты получили название керамогранит.

Крупноразмерные керамические плиты крепят на фасадах с помощью металлических раскладок на некотором относе от стены — это так называемые вентилируемые фасады. Кроме отделки фасадов, плиты типа керамогранит используют для покрытия полов в общественных зданиях (магазинах, выставочных залах и т. п.), в жилых зданиях в местах общего пользования и прихожих в качестве полноценной замены плит из природного камня. Еще одна область применения подобных плит — кровельный материал ардогрес — искусственный сланец.

Терракота (от лат. terra cotta — жженая земля) — крупноразмерные облицовочные изделия в виде плит, частей колонн, наличников и других архитектурных деталей.

Терракота возникла в Древней Греции как замена облицовки из натурального камня. Впоследствии в различные исторические периоды терракота многократно входила в моду и широко использовалась в строительстве. Последний период увлечения терракотовой облицовкой в нашей стране пришелся на 40—50-е годы. В этот период терракотовые плиты и архитектурные детали использовались для облицовки зданий Московского университета (МГУ), всех высотных домов в Москве и многих многоэтажных жилых домов того периода в Москве, Киеве и других крупных городах.

Терракота — очень долговечный и декоративный облицовочный материал, незначительно уступающий природному камню по свойствам, но значительно менее трудоемкий в производстве. Терракотовые изделия формуются из пластичных глиняных масс: плиты на ленточных прессах, а архитектурные детали с помощью форм (гипсовых, деревянных и металлических). Физико-механические показатели терракотовых изделий: марка по прочности — не ниже 100 кгс/см2, морозостойкость не менее F50.

Плитку для внутренней облицовки выпускают разнообразных типоразмеров. Чаще других используют плитку размером 150 х 150 мм и 200 х 300 мм, кроме плиток, выпускают фасонные элементы: фризы, уголки и т. п. Такую плитку часто называют кафельной. Это название пошло от фаянсовых изделий коробчатой формы с глазурованной поверхностью (от нем. Kachel — глиняная плошка), использовавшихся в XVII—XIX вв. для облицовки печей в жилых и общественных зданиях; по-русски их называли изразцами (от старослав. образить — украсить) (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Печной изразец (кафель) (вид с тыльной стороны)

Плитки для внутренней облицовки имеют пористый черепок и с лицевой стороны покрыты глазурью. Глазурь не только придает плиткам декоративный вид, но и делает их водостойкими, химически стойкими и гигиеничными. Такие плитки широко применяют для облицовки стен: санитарно-технических узлов и кухонь в жилых и общественных зданиях, в больницах, на предприятиях пищевой и химической промышленности, вестибюлей и лестничных клеток (рис. 5.9). Нельзя использовать их для настилки полов (глазурь легко царапается) и наружной облицовки (пористый черепок зимой быстро вызовет разрушение плиток).

Плитки для полов должны обладать высокой износостойкостью и минимальным водопоглощением, поэтому их изготовляют из тугоплавких глин методом сухого или полусухого прессования, обжигая их до полного спекания. Такие плитки почти не имеют пор и практически водонепроницаемы. В соответствии со стандартом их водопоглощение не должно быть выше 4 % (как правило, оно не более 1…2%). Такие плитки часто называютметтлахские (от названия немецкого города Mettlach, где было одно из первых производств подобных плиток).

Плитки могут быть окрашены в массе или иметь окрашенным только верхний слой. Поверхность плиток большей частью гладкая, но производят плитки и с фактурной поверхностью (например, имитирующие грубообработанный камень или древесину). Плитки отличаются высокой износостойкостью и прочностью, стойки к действию воды и химических реагентов, декоративны и легко моются. Размеры плиток: от самых мелких (23 х 23 мм) мозаичных до плиток среднего размера (300 х 300 мм). Для полов общественных зданий, торговых центров, выставочных залов и т. п. используют крупноразмерные (до 600 х 600 мм) плиты из керамогранита. В роли материала для полов керамическая плитка отличается высоким теплоусвоением: такое покрытие пола называют холодным.

В странах с теплым климатом (Южная Европа, Египет, Сирия и т. п.) полы из керамической плитки применяют во всех помещениях, включая гостиные и спальные комнаты. В России полы из плиток принято устраивать в помещениях с сырым режимом эксплуатации и повышенными гигиеническими требованиями (санитарно-техни-ческие узлы, лаборатории, больницы, пищеблоки и т. п.). В настоящее время в связи с появлением подогреваемых полов круг помещений, где целесообразно применять керамические плитки для полов, будет расширяться.

Облицовка керамикой — один из самых экономически эффективных видов отделки фасадов и интерьеров зданий. Хотя первоначальная стоимость такой облицовки выше многих других видов отделки, но с учетом очень высокой долговечности керамики, т. е. в пересчете на один год эксплуатации, керамическая облицовка оказывается выгоднее большинства видов отделки. К несомненным достоинствам такой облицовки необходимо отнести архитектурную выразительность. Оценка экологичности керамической облицовки также указывает на то, что она и с этой точки зрения оказывается одной из лучших.

11. Пластический способ производства керамических материалов.

12. Полусухой способ производства керамики.

Несмотря на то, что керамические материалы и изделия отличаются большим разнообразием по назначению, форме и физико-механическим свойствам, производство их примерно одинаково и состоит из следующих основных процессов: добычи глины в карьерах; подготовки массы; формования изделий из приготовленной массы; сушки сформованных изделий; обжига предварительно высушенных изделий.

Подготовка массы. Заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов, увлажнении и перемешивании массы. Подготовленные материалы керамической массы тщательно смешивают. Различают три способа приготовления керамической массы:пластический, полусухой и шликерный.

Пластический способ формования керамической массы более приемлем при использовании глин с повышенной влажностью (18-23%), хорошо размокаемых в воде. Таким способом получают обыкновенный кирпич, пустотелые изделия, трубы и т. д. Пластическое формование при производстве черепицы, электроизоляторов, капселей осуществляют способом штамповки в гипсовых и металлических формах.

Полусухой способ прессования применяется при плотной структуре глиняного сырья и низкой исходной влажности (8-12%). Из полусухих порошкообразных масс изделия формуют на прессах высокого давления (10-30 МПа и более). Изделия, спрессованные из порошков, обладают в сырце большой прочностью и точностью размеров, а также характеризуются низкой усадкой при обжиге. Из порошкообразных масс изготовляют обыкновенный пустотелый кирпич, керамические камни и плитки.

Шликерный способ применяется в тех случаях, когда необходимо достигнуть особо тщательного смешивания исходных компонентов (фарфоро-фаянсовое производство, облицовочные плитки) при их влажности 30-35%. Шликеры применяют для облицовки сложных по конфигурации и тонкостенных изделий (санитарно-техническая, декоративная, химически стойкая керамика и др.). Этот метод формования основан на свойстве гипсовых форм впитывать в себя часть воды из залитого в них шликера. Отдавая влагу, изделия дают усадку и легко отделяются от форм.

Изделия, отформованные пластическим и шликерным способами, необходимо сушить. При полусухом способе формования изделия имеют незначительную влажность, которая при обжиге не вызывает растрескивания, поэтому необходимость в сушке отпадает.

Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанный с испарением влаги с поверхности изделия, перемещением влаги из его внутренней части к поверхности и теплообменом между материалом и окружающей средой. Длительность сушки во многом зависит от скорости перемещения влаги в изделиях от внутренних к наружным слоям, а последнее определяется размерами капилляров и вязкостью воды.

Существуют два способа сушки: естественная и искусственная.

Для естественной сушки изделий используют сушильные сараи (навесы), в которых на ровном, хорошо уплотненном поле или на стеллажах устанавливают сырые изделия. Длительность сушки зависит от температуры, влажности и подвижности наружного воздуха и климатических условий района и составляет 6-15 сут.

Поскольку естественная сушка характеризуется сезонным циклом производства, в настоящее время даже на небольших предприятиях применяют искусственную сушку в сушилках периодического или непрерывного действия. В качестве источника тепла используют газы обжиговых печей или горячий воздух.

Дополнительные расходы на искусственную сушку изделий полностью окупаются резким сокращением цикла производства, когда срок сушки изделий в искусственных сушилках не превышает 70 часов (а в большинстве случаев он значительно меньше).

Обжиг изделий — важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырых изделий, собственно обжиг и регулируемое охлаждение изделий. В первом периоде из обжигаемых изделий удаляется гигроскопическая и гидратная вода, частично разлагаются карбонаты, сгорают органические примеси и равномерно прогревается вся масса изделия. В начале нагревания при 100-120°С удаляется физически связанная вода, в температурном интервале 450-650°С — химически связанная вода, причем глинистые минералы разрушаются, и глина переходит в аморфное состояние. Дальнейшее повышение температуры обжига приводит к расплавлению части материала, в результате чего происходит спекание массы и образование керамического черепка. Этому процессу соответствует температура 800-1000°С для легкоплавких глин и 1150-1200°С для тугоплавких. Температурный режим и длительность обжига зависят от состава шихты. При повышении температуры обжига получают изделия с большей механической прочностью, однако чрезмерное повышение температуры может вызвать деформацию изделий.

После обжига изделия охлаждают. Процесс охлаждения весьма ответственный, при этом недопустим резкий перепад температур и доступ холодного воздуха, так как это влечет за собой образование трещин. В начальной стадии температуру снижают медленно, и лишь после достижения 650°С процесс охлаждения можно ускорить.

Сортировка и хранение керамических изделий. При выгрузке из печи керамические изделия сортируют. Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешнему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов. По степени обжига они могут быть разделены на изделия нормального обжига, недожог и пережог. Сортность изделий устанавливают по внешнему виду, форме, размерам и наличию дефектов в соответствии с требованиями ГОСТ. После сортировки изделия направляют на склад, где хранят до отправки на строительство. Кирпич и керамические камни укладывают в елочные пакеты или на поддоны и хранят на открытых площадках. Облицовочные плитки рассортировывают по цветам и размерам, упаковывают в ящики и хранят в закрытых складах. Санитарно-технические изделия, прошедшие сортировку и комплектование арматурой, упаковывают в специальные ящики и хранят в закрытых складах.

13. Классификация бетонов.

По плотности бетоны подразделяют на:

1. особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м?) -- баритовый, магнетитовый, лимонитовый;

2. тяжёлый (плотность 2200--2500 кг/м?);

3. облегченные (плотность 1800--2200 кг/м?);

4. легкий (плотность 500--1800 кг/м?) -- керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый;

5. особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м?).

В зависимости от структуры бетоны разделяют на:

1. бетоны плотной структуры, у которых все пространство между зернами заполнителя занимают затвердевшее вяжущее и поры вовлеченного в него воздуха;

2. бетоны поризованной структуры, пространство между зернами заполнителя которых заполнено затвердевшим вяжущим и поризованным пено- или газообразователем;

3. ячеистые бетоны, состоящие из затвердевшего вяжущего и кремнеземистого компонента и пор равномерно распределенных и образованных газо- или пенообразователями;

4. бетоны крупнопористой структуры, у которых пространство между зернами крупного заполнителя не полностью заполнено мелкими заполнителями и затвердевшими вяжущими.

По назначению бетоны подразделяют на:

1. конструкционные - для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаментные блоки, колонны, балки, плиты и др.);

2. гидротехнические - для возведения плотин, шлюзов, облицовки каналов и др.;

3. бетон для стен зданий и легких перекрытий;

4. дорожный - для устройства дорожных и аэродромных покрытий; специальные - химически стойкие, жаростойкие, декоративные, особотяжелые для биологической защиты, бетонополимеры, полимербетоны и др.

По виду вяжущего выделяют:

1. цементные (наиболее распространенные);

2. силикатные (известково-кремнеземистые);

3. гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.);

4. специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).

По виду заполнителя различают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т.п.).

14. Требования, предъявляемые к вяжущим веществам и воде для бетонов.