Керамические материалы (км). Состав. Структура. Классификация.
Классификация керамических изделий
Керамическими называют искусственные каменные материалы, изготовляемые из минерального сырья путем формования и последующего обжига при высоких температурах.
Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют керамическим черепком. По структуре различают керамические изделия с пористым и со спекшимся (плотным) черепком.
Пористыми условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка по массе превышает 5% (в среднем 8...20%): кирпич сплошной, пустотелый и легкий, керамические камни, черепица, облицовочные плитки, дренажные трубы и т. п. Спекшимся считают черепок с водопоглощением меньше 5% (чаще 2...4 %), как правило, он практически водонепроницаем.
К плотным изделиям относят дорожный кирпич, плитки для полов, фарфоровые изделия.
Распространенность глин в природе, а также большая прочность, значительная долговечность, красивый внешний вид многих видов керамики позволили применять керамические материалы почти во всех конструктивных элементах зданий и сооружений.
Большой ассортимент керамических изделий, выпускаемых промышленностью для использования в строительстве, можно классифицировать по группам и видам в зависимости от их назначения.
Стеновые материалы
Несмотря на все возрастающее применение в качестве стеновых материалов бетонных панелей и блоков, керамические изделия в качестве стеновых материалов продолжают применять достаточно широко. Основными изделиями этой группы являются кирпич глиняный обыкновенный и так называемые эффективные виды кирпича - кирпич глиняный пустотелый и пористый пластического прессования, кирпич глиняный пустотелый полусухого прессования и кирпич строительный легкий.
Камни керамические пустотелые пластического прессования тоже применяют в качестве стенового материала.
В зависимости от объемного веса в высушенном до постоянного веса состояния стеновые керамические материалы разделены на четыре класса: А - с плотностью от 700 до 1000 кг/куб.м, Б - то же, от 1000 до 1300, В - то же, от 1300 до 1450 и Г - с плотностью более 1450 кг/куб.м.
Облицовочные материалы
Керамические изделия, применяемые для облицовки зданий, подразделены на две группы - для облицовки фасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.
В настоящее время основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданий являются лицевой кирпич, лицевые камни, плиты и плитки. Кирпич и камни изготовляют сплошные и пустотелые. Плиты, в зависимости от конструкции, способов изготовления и крепления подразделяют на закладные, монтируемые одновременно с кладкой стен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен.
Фасадные плиты изготовляют различной формы:
плоские - для облицовки плоскости стен,
угловые - для наружных углов, откосов и проемов,
перемычечные - для облицовки перемычек под проемами.
Плитки фасадные малогабаритные изготовляют с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльной стороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором.
Для ускорения отделочных работ мелкие фасадные плитки выпускают наклеенными на бумажную основу в виде ковров с различным рисунком. Эти плитки называют ковровой керамикой.
Керамические плитки для полов практически водонепроницаемы и надежно защищают несущие конструкции перекрытий от увлажнения, стойко сопротивляются истирающим воздействиям, не дают пыли, легко моются, не впитывают жидкостей и хорошо противостоят действию кислот и щелочей. Плитки для полов подразделяют на два вида - керамические и мозаичные. Их применяют для настилки полов в вестибюлях общественных зданий, в банях, прачечных, санитарных узлах, в лечебных помещениях и на предприятиях химической промышленности.
Санитарно-технические изделия
К санитарно-технической строительной керамике относят оборудование санитарных узлов и кухонь жилых, общественных и промышленных зданий. Ассортимент изделий этой группы весьма разнообразен - ванны, умывальники, унитазы, радиаторы и др.
Керамические санитарные изделия должны иметь правильную форму, без прогибов, искривлений и трещин. Они должны иметь равномерное покрытие блестящей глазурью (белой или цветной), устойчивой против образования мелких трещин. При простукивании изделия должны издавать чистый, а не дребезжащий звук, указывающий на правильный обжиг и отсутствие трещин.
Канализационные трубы, изготовляемые диаметром от 150 до 600 мм, должны иметь плотный спекшийся черепок. Их покрывают глазурью изнутри и снаружи. Эти трубы отличаются большой устойчивостью к действию агрессивных вод и блуждающих электрических токов.
Прочие виды керамических изделий
К керамическим изделиям, имеющим весьма значительное применение, относится глиняная черепица. Она представляет собой спекшийся материал в виде прямоугольных плиток или желобов, получаемых формованием и обжигом глины. Черепица может конкурировать с любым другим кровельным материалом по стойкости, долговечности и архитектурным качествам.
Широко применяют черепицу четырех видов:
штампованную,
пазовую ленточную,
плоскую ленточную,
коньковую.
Из теплоизоляционных материалов известны:
диатомовые (трепельные),
пенотрепельные изделия,
керамзитовый гравий.
Керамику классифицируют по характеру строения, степени спекания (плотности) черепка, типам, видам и разновидности, наличию глазури.
По характеру строения керамику подразделяют на грубую и тонкую. Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют пористый крупнозернистый черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета.
Тонкокерамические изделия отличаются тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся или мелкопористым черепком однородной структуры.
По степени спекания (плотности) черепка различают керамические изделия плотные, спекшиеся с водопоглощением менее 5% - фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор и пористые с водопоглощением более 5% - фаянс, майолика, гончарные изделия.
По составу и свойствам керамические изделия делят на типы, виды и разновидности
Основные типы керамики – фарфор, тонкокерамические изделия, полуфарфор, фаянс, майолика, гончарная керамика.
Тип керамики определяется характером используемых материалов, их обработкой, особенно тонкостью помола, составом масс и глазурей, температурой и длительностью обжига. В состав масс всех типов керамики входят пластичные глинистые вещества (глина, каолин), отощающие материалы (кварц, кварцевый песок), плавни (полевой шпат, пегматит, перлит, костяная зола и др.) При обжиге отформованных изделий в результате сложных физико-химических превращений и взаимодействий компонентов масс и глазурей, формируется их структура. Структура черепка неоднородна и состоит из кристаллической, стекловидной и газовой фаз.
Кристаллическая фаза образуется при разложении и преобразовании глинистых веществ и других компонентов массы. Она включает кристаллы муллита 3Al2O3 * 2SiO2, остатки измененного глинистого вещества, оплавленные зерна кварца. Кристаллическая фаза и особенно муллит придают черепку прочность, термическую и химическую устойчивость.
Стекловидная фаза возникает за счет расплавления плавней и частично других компонентов. Она соединяет частицы массы, заполняет поры, повышая плотность черепка; в количестве до 45 - 50% увеличивает прочность изделий, при большем содержании – вызывает хрупкость изделий, снижает их термостойкость. Стекловидная фаза способствует уменьшению водопоглощения, обуславливает просвечиваемость черепка.
Газовая фаза (открытые и замкнутые поры) оказывает неблагоприятное влияние на физико-химические свойства изделий; снижает прочность, термическую и химическую устойчивость, вызывает водопоглощение и водопроницаемость черепка.
Различие между отдельными типами керамики обусловлено спецификой их внутренней структуры, то есть составом и соотношением отдельных фаз, составом и структурой глазур