Тема 5. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Керамика — собирательное название широкой группы искусственных каменных материалов, получаемых формованием из глиняных смесей с последующей сушкой и обжигом. На древнегреческом языке «керамос» означало гончарную глину, а также изделия из обожженной глины.
Керамика — древнейший строительный материал. Археологами обнаружены остатки зданий и сооружений из керамического кирпича в Древнем Египте и Ассирии, датируемые III—I тысячелетиями до нашей эры. Кирпич был известен в Древней Индии и Китае. В Древней Греции керамика применялась для кровель и украшения фасадов. Первый храм Геры в Олимпии (VII в. до н. э.) имел черепичную крышу и украшения из терракоты.
Простота технологии и неисчерпаемая сырьевая база для производства керамических изделий самых разнообразных видов предопределили их широкое и повсеместное распространение. Этому способствовали также высокая прочность, долговечность и декоративность керамики. И в настоящее время керамика остается одним из основных строительных материалов, применяемых практически во всех конструктивных элементах зданий и сооружений.
По назначению керамические изделия делят на следующие виды:
• стеновые (кирпич и керамические камни);
• кровельные (черепица);
• изделия для облицовки фасадов (лицевой кирпич, терракотовые плиты, мозаичные плитки и др.);
• изделия для внутренней облицовки стен;
• плитка для полов и элементы мощения;
• санитарно-технические изделия (умывальники, унитазы и трубы);
• специальная керамика (кислотоупорная, огнеупорная, теплоизоляционная);
• заполнители для легких бетонов (керамзит и аглопорит).
Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, называют керамическим черепком.
В зависимости от структуры черепка керамические изделия разделяются на две группы: пористые и плотные.
Пористыми условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка более 5 % по массе (в среднем 8…20 %). К ним относятся все виды кирпича и стеновых камней, черепица, облицовочные плитки.
Плотными считают изделия, водопоглощение черепка у которых менее 5 % (обычно 2…4 %); эти изделия практически водонепроницаемы. К ним относятся плитки для полов, керамогранит, санитарный фарфор и т. п.
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИКИ
Сырьевая масса для изготовления керамических материалов состоит из пластичных материалов (глин) и непластичных (отощающих и выгорающих добавок, плавней и др.). Глины обеспечивают получение удобоформуемой связной массы, а после обжига — прочного и водостойкого черепка. Непластичные добавки улучшают технологические свойства сырьевой массы (облегчают сушку, уменьшают усадку и снижают температуру обжига) и придают материалу желаемые свойства (высокую пористость, пониженную теплопроводность и т. п.).
Глины— основной сырьевой компонент керамики — осадочные горные породы. Они состоят в основном из глинистых минералов — водных алюмосиликатов различного состава (каолинит А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О, монтмориллонит А12О3 • 4SiO2 • 2Н2О и др.). Размер частиц глинистых минералов не превышает 0,005 мм; преобладающая форма частиц — пластинчатая. Благодаря своей гидрофильности и огромной площади поверхности глинистые частицы активно адсорбируют (поглощают и удерживают) воду. Именно глинистые минералы придают глине ее характерные свойства: пластичность при увлажнении, прочность при высыхании и способность к спеканию при обжиге.
Кроме глинистых минералов в глине содержатся более крупные частицы: пыль (0,005…0,16 мм) и песок (0,16…5 мм). Они состоят из кварца, карбонатов кальция и магния и других минералов. Эти компоненты глин также влияют на ее технологические свойства и качество готовых изделий.
Глины, как сырье для керамики, оценивают комплексом свойств: пластичностью, связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.
Пластичность — способность глиняного теста деформироваться под действием внешних механических нагрузок без нарушения сплошности и сохранять полученную форму после прекращения воздействий. Пластичность глин объясняется тем, что при увлажнении глины на поверхности глиняных частиц появляются тончайшие слои адсорбированной воды. Эти слои, с одной стороны, обеспечивают возможность скольжения частиц друг относительно друга, а с другой — связывают эти частицы силами поверхностного натяжения, что обеспечивает сохранение формы изделий после формования. Превалирование того или другого эффекта зависит от количества адсорбированной глиной воды.
Пластичность оценивается количеством воды, необходимой для получения из глины удобоформуемой массы. Высокопластичные глины имеют высокую водопотребность и, как следствие, большую усадку при сушке:
Технология производства керамики
