6.2 Штучні кам‘яні опалені матеріали

Керамічні матеріали одержують з глинистих мас шляхом формувань і подальшого опалення. При цьому часто має місце проміжна технологічна операція – сушіння свіжосформованих виробів, які звуться "сирцем".

Універсальність властивостей, великий асортимент, висока міцність і довготривкість керамічних виробів дозволяють широко використовувати їх в якості лицювального матеріалу для підлог і стін, у стіновій кладці теплових агрегатів, у вигляді каналізаційних труб, а також як легкий заповнювач у бетонах.

Сировиною для виготовлення керамічних матеріалів є глинисті породи – землисті мінеральні маси або уламкові гірські породи, здатні з водою утворювати пластичне тісто, яке після висихання зберігає надану йому форму, а після опалення набуває твердості каменю. Найбільш чисті глини складаються переважно з каолініту. Чим більше міститься глинистих часток, тим вище пластичність сировини. Пластичність можна збільшити додатком високопластичних глин, а також спеціальних поверхнево–активних речовин. Зменшити пластичність можна за допомогою спіснювальних додатків – піску, шамоту, шлаку, тирси, деревини і ін. В залежності від складу глинистої сировини змінюється в‘яжуча здатність глини, а потім і міцність виробу, що одержується.

При висиханні зразків і їх опаленні має місце усадка виробів (зменшення лінійних розмірів і об‘єму): при сушці повітряна усадка складає від 2–3% до 10–12%, при опаленні вогнева усадка – 2–8%. Повну усадку необхідно мати на увазі при виготовленні виробів необхідних розмірів.

Перехід глин при опаленні у каменеподібний стан проходить поступово: при підвищенні температури від 0 до 150 ^оС випарюється механічно примішана вода; при температурі 550–800 С має місце дегідратація глинистих мінералів і втрата глиною пластичності; при температурі 900–1100 ^оС проходить опалення глини і перехід її у каменеподібний стан (спікання глини).

Загальна технологічна схема виробництва керамічних виробів складається з технологічних етапів, що наведені на рис 6.4. Їх сушіння у вагонетках камерних або тунельних сушил здійснюється протягом від 24 годин до 3 діб, а опалення – у печах за технологічним регламентом.

Напівсухий метод має перевагу над пластичним тому, що він не потребує сушки виробів. Цим методом можливо формувати не тільки повнотілу цеглу, але й пустотілу, а також керамічні плитки.

Вогнетривкі матеріали і вироби готують з вогнетривких глин. В залежності від вогнетривкості ці матеріали розподіляються на вогнетривкі (з вогнетривкістю 1580–1770 ^оС); високовогнетривкі (з вогнетривкістю 1770–2000 ^оС); вищої вогнетривкості (з вогнетривкістю вище 2000 ^оС). Ці матеріали і вироби використовують для кладки стін і склепінь промислових печей, обмурування топок, димоходів і ін.

Завдяки тому, що керамічні матеріали і вироби в процесі їх виробництва опалюються при високих температурах, то зрозуміло, що повторна дія високих температур в умовах пожежі суттєво не впливає на фізико–механічні властивості цих матеріалів у тому разі, коли ці температури не досягають температури початку деформації матеріалів (високотемпературна повзучість). При дальшому підвищенні температури виникає розм‘якшення вогнетривів, що пов‘язане з виникненням рідкої фази (початок плавлення), яке й викликає необоротну деформацію вогнетривів з втратою форми та геометричних розмірів.

Таким чином, керамічні матеріали і вироби в умовах пожежі поводять себе краще, ніж неопалені матеріали та вироби, які одержують на основі гіпсу, вапна, цементу.

Дія високих температур при пожежі на щільні керамічні вироби, опалення яких проходить при температурах до 1300 ^оС, практично шкідливо не впливає на них тому, що температура пожежі не перевищує температур опалення.

Внаслідок опалення виріб набуває каменеподібного стану, має високу водостійкість, морозостійкість, міцність та ін. властивості. Температура опалення керамічних виробів, в залежності від виду глини і необхідної щільності виробу, складає 950 – 1300 ^оС.

Усі керамічні матеріали і вироби. в залежності від щільності, поділяють на дві великі групи: ніздрюваті (з водопоглинанням більше 5 %) і щільні (з водопоглинанням менше 5%).

За призначенням керамічні матеріали і вироби поділяють на стінові, вогнетривкі, теплоізоляційні, санітарно–технічні, лицювальні матеріали, матеріали для підлоги, покрівельні матеріали і матеріали для перекриттів, заповнювачі для легкого бетону і ін.

До стінових матеріалів відноситься цегла звичайна й ефективні керамічні матеріали (цегла і каміння пустотіле і легковажне).

Цеглу випускають ординарною (25012065 мм) або модульною (25012088 мм). В залежності від межі міцності при стиску і вигині, цегла глиняна звичайна поділяється на сім марок: 75, 100, 125, 150, 200, 250 і 300.

Виробництво цегли при пластичному способі формування складається з таких операцій: подрібнення сировини на вальцях; подача у глинозмішувач для зволоження до 18–25 % і змішування до однорідної, пластичної суміші, подача на стрічковий вакуумний прес, з якого виходить брус, і автоматом розрізується на цеглини. Для лицювання фасадів будівель використовують лицювальну цеглу і керамічні камені, килимову кераміку, малогабаритні плитки та плити.

Для внутрішнього лицювання використовують плитки для стін і підлог.

Як покрівельний матеріал у будівництві застосовують черепицю, яку виготовляють з легкоплавких пластичних глин пластичним формуванням або напівсухим пресуванням.

Вогнетривкі матеріали і вироби готують з вогнетривких глин. Ці матеріали в залежності від вогнетривкості поділяють на вогнетривкі (з вогнетривкістю 1580–1770 ^оС); високовогнетривкі (з вогнетривкістю 1770–2000 ^оС); вищої вогнетривкості (з вогнетривкістю вище 2000 ^оС). Ці матеріали і вироби використовують для кладки стін і склепінь промислових печей, обмурування топок, димоходів і ін.

Повторний вплив дії високих температур в умовах пожежі не має суттєвого впливу на фізико–механічні властивості керамічних матеріалів, тому що в процесі їх отримання, вони вже підлягали опаленню за високих температур. Втрата геометричних розмірів та форми досягається тільки в тому разі, коли температура пожежі досягає температури, яка перевищує експлуатаційну.

Таким чином, керамічні матеріали і вироби в умовах пожежі поводять себе краще, ніж неопалені матеріали, які одержують на основі різноманітних в‘яжучих (гіпсу, цементу та ін.).