Керамические материалы

Керамическими материалами и изделиями называют изделия, получаемые формованием и обжигом глин.

По плотности керамические материалы и изделия делятся на 2 основных вида: плотные и пористые.

1) пористые керамические изделия впитывают более 5% воды по массе. В среднем водопоглощение по массе пористых изделий составляет 8-20% и 15-35% по объему,

2) плотные характеризуются водопоглощением по массе менее 5%, чаще всего 2-4%, а по объему 4-8%.

По назначению в строительстве различают следующие группы керамических материалов:

1) стеновые материалы (кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый, легкий, камни керамические пустотелые);

2) кровельные (черепица, керамические пустотелые изделия);

3) облицовочные (для внутренней и наружной облицовки – кирпич и камни лицевые, плитки глазурованные и ангобированные),

4) материалы для полов (плитки),

5) материалы специального назначения (дорожные, санитарно-строительные, химически стойкие, материалы для подземных коммуникаций, теплоизоляционные, огнеупорные).

Сырье для производства керамических изделий

Основным сырьем является глина. Глинами называют осадочные горные породы, представляющие собой тонкоземлистые массы, способные образовывать с водой пластичное тесто, которое после обжига превращается в водостойкое и прочное камнеподобное тело. Составной частью глины является каолинит, гидроалюмосиликаты. Глины могут содержать примеси: кварц, полевой шпат, пирит и т.д. Высокая пластичность глин обусловлена присутствием мелких частиц, диаметр которых не превышает 0,005 мм – эти частицы называются глинистыми. В зависимости от содержания глинистого вещества различают: тяжелые глины (глинистого вещества более 60%), собственно глины (30-60%), суглинки (10-30%), супеси (5-10%).

По отношению к действию высоких температур различают глины 3-х групп:

1) огнеупорные (огнеупорность более 1580⁰С

2) тугоплавкие (1350-158⁰⁰С)

3) легкоплавкие (менее 1350⁰С)

Свойства глин как сырья для производства керамики: пластичность, отношение к сушке, отношение к нагреванию, огнеупорность.

Пластичностью глины называют ее способность под воздействием внешних усилий принимать любую форму без разрыва сплошности и сохранять эту форму после прекращения действия усилий.

Пластичность, прежде всего, зависит от гранулометрического состава: с повышением дисперсности глин их пластичность возрастает. Пластичность оценивается числом пластичности для строительной керамики Пл = 7-15.

Пластичность глины можно изменять. Для уменьшения пластичности вводят отощающие добавки или добавляют малопластичные глины. Для повышения пластичности глины, измельчают или вводят пластификаторы.

По пластичности глины бывают: высокопластичные, среднепластичные, умереннопластичные, малопластичные, непластичные.

Воздушная усадка представляет собой уменьшение размеров образца при сушке.

Удаление влаги при высушивании вызывает уменьшение размеров и объема образца при этом происходит рост внутренних напряжений, что приводит к растрескиванию. Усадка зависит от содержания глинистых частиц и оценивается коэффициентом чувствительности к сушке – Кч.

. (26)

По степени чувствительности глины разделяют: малочувствительные - Кч < 1, среднечувствительные – Кч 1-1,5, высокочувствительные – Кч > 1,5.

Объемная усадка глин изменяется от 2-3 до 10-12%.

Св-ва отношения Огневой усадки – уменьшение размеров изделия при обжиге объясняется тем, что наиболее легкоплавкие частицы глины при обжиге переходят в состояние жидкости, заполняющей промежутки между твердыми частицами. Жирные глины дают большую огневую усадку, чем тощие, поэтому к ним часто добавляют тощие глины или пески. Огневая усадка колеблется от 2 до 6%.

Огнеупорностью называется свойство глины противостоять воздействию высоких температур, не расплавляясь.

Добавки, вводимые в глину для корректировки свойств.

Отощающие. Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения деформаций и трещин в глине.

В качестве искусственных отощающих добавок используют шамот, шлаки, золы, опилки. Природные отощители – это песок.

Выгорающие (порообразующие). В производстве изделий грубой керамики для повышения пористости и понижения теплопроводности в сырьевую массу вводят порообразующие добавки (опилки, уголь, торфяную пыль и др.). Они при обжиге сгорают и образуют поры.

Плавни (флюсующие). Введение в глину плавней способствует снижению температуры спекания. К ним относятся полевые шпаты, железная руда, доломит, тальк и т.д.