Керамические материалы

В курсе строительных материалов рассматривается так называемая строительная керамика, представленная большим количеств изделий, применяемых для строительных целей. Основными представителями строительной керамики являются: кирпич обыкновенный и эффективный (пористый и пустотелый); черепица кровельная, трубы дренажные и канализационные; плитки облицовочные и другие облицовочные изделия (терракота, майолика, облицовочные блоки и др.); плитки для пола; кирпич дорожный (клинкер); изразцовые плитки, санитарно-технические изделия, керамзитовый гравий и др.

Основным сырьем для производства строительной керамики является глина. На использовании пластических свойств глины (и каолина) основывается технология изготовления большинства изделий строительной керамики. Эта технология сравнительно проста, а повсеместное распространение глин обусловило самое широкое применение керамических материалов в промышленном, жилищном и гражданском строительстве. Широкому распространению керамических строительных материалов способствует также их высокая огнестойкость, значительная механическая прочность, химическая стойкость, умеренная теплопроводность и морозостойкость.

До настоящего времени обыкновенный кирпич (особенно облегченный) продолжает оставаться важнейшим строительным материалом, поэтому изучению его свойств, технологии переработки сырья и другим смежным вопросам следует уделять достаточное внимание. Были разработаны конструкции панелей из кирпича, утеплителем в которых служит слой фибролита, пеностекла, пенокералита или аналогичного теплоизоляционного материала с малым коэффициентом теплопроводности. Кирпич используется так же в крупных блоках, повышающих сборность и индустриальность строительства. Каждый такой блок может заменить до 500 и более штук кирпича стандартного размера, что повышает производительность труда при кладочных работах, снижает стоимость кладки.

В последние годы за счет приобретения новейших технологий керамическая промышленность была возрождена. Были внедрены новейшие машины по переработке глин, вакуумные прессы, высокопроизводительные прессы для полусухого и сухого прессования кирпича, усовершенствованные конструкции тоннельных печей, сушилок, приняты новые технологические схемы производства.

Значительное место в строительной керамике занимают архитектурные керамические изделия, которые предназначены украшать здания или дополнять его архитектуру.

Производство пористых заполнителей из легкоплавких глин (керамзитов} позволяет производить эффективные легкие бетоны в тех районах страны, где отсутствуют запасы природного камня, особенно пористого — туфа, пемзы и т. п.

Керамические материалы и изделия принято классифицировать в зависимости от основного назначения. Выделяют следующие группы: стеновые материалы, кирпич и камни строительные специального назначения, изделия керамические пустотелые для перекрытий, изделия керамические для облицовки фасадов зданий, изделия керамические для внутренней облицовки, кровельные материалы, трубы керамические — канализационные и дренажные, изделия керамические кислотоупорные и футеровочные.

Производство керамики, основанное на использовании пластических свойств сырья сочетается с производством, основанном на использовании высоких и сверхвысоких давлений при прессовании сырца. Пластическое формование заменяется полусухим прессованием изделий.

Литература:

Вопросы для самопроверки

1. Как образуются глины?

2. Химический и минералогический состав глин.

3. Классификация глин по условиям образования и по степению огнеупорности,

4. Основные свойства глин: пластичность, отношение к сушке и к нагреванию

5. Как определить огнеупорность глины?

6.Какие используются отощающие добавки и для каких целей

их применяют в керамическом производстве?

7. Для чего в глину вводятся выгорающие добавки и что используется в качестве таких добавок?

8. Какова общая технологическая схема производства керамических изделий?

9. Два основных метода производства кирпича и их особенность.

10. В чем заключается подготовка сырьевой массы для формования керамических изделий?

11. Способы формования керамических изделий.

12. Какие существуют типы печей и для выпуска какой продукции они предназначены?

13. Как изменяется температура при обжиге кирпича?

14. Какие керамические материалы имеют пористый и какие-спекшийся черепок?

15. Основные свойства кирпича и требования, предъявляемые к его качеству.

16. Как изготовляются стеновые блоки из кирпича?

17. Какие существуют эффективные керамические материалы?

18. Свойства пустотелого, дырчатого и щелевого кирпичей.

19. Какие требования предъявляются к сырью для изготовления черепицы?

20. Какие основные керамические изделия изготавливаются для внутренней облицовки стен и какие требования предъявляются к их качеству?

21. Основные виды керамических изделий для наружных облицовок,

22. Как производят и где применяют керамзитовый гравий?

23. Какие существуют огнеупорные керамические материалы?

24. Особенности изготовления санитарно-технической керамики.

8. Стеклянные и другие плавленые материалы
и изделия из них

Эта группа объединяет материалы, получаемые путем переохлаждения расплавов. Более широко в ней представлены неорганические стекла, менее - изделия из плавленых горных пород и шлаков.

Изучение этого раздела следует начать с выяснения вопроса о структуре стекол и сходных с ними материалов. Все эти материалы характеризуются аморфной структурой, образующейся в результате быстрого увеличения вязкости расплава при его охлаждении и, следовательно, неблагоприятных условий для его кристаллизации. Атомы и молекулы этих тел не ориентированы друг относительно друга, вследствие чего неорганические стекла и литые камни отличаются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения.

В строительстве используются в основном силикатные стекла, главнейшими стеклообразующими компонентами которых являются двуокись кремния, а иногда также окись алюминия в алюмосиликатных и борный ангидрид в боросиликатных стеклах. Изучению этих стекол необходимо уделить основное внимание.

Главным сырьем для изготовления стекла служит кварцевый песок, объединяемый в ходе варки стекла с известняком и содой или сульфатом натрия. Эти исходные сырьевые материалы, а также некоторые дополнительные компоненты, поступающие в расплав, обусловливают химический состав, особенности структуры и свойства стекол. Большую роль в формировании свойств этой группы материалов играют технологические режимы термической, химической и механической обработки.

После изучения основных свойств стекол рекомендуется перейти к рассмотрению отдельных разновидностей стекольной продукции, каменного и шлакового литья.

Из стекла вырабатывается следующая продукция: стекла 'оконные, стеклянные трубы, стеклянные пустотелые блоки и панели, пеностекло, стеклянные волокна и изделия из этого волокна. В последнее время вырабатываются специальные разновидности стекол:
для защиты от вредных или слишком ярких излучений;

от теплового {инфракрасного) излучения;

стекла, устойчивые к радиоактивным излучениям и нейтронам.

Большое значение приобрела отрасль стекловарения — стекла «пирокерам», или «ситалл».
Это стекло, получаемое путем закристаллизовывания, обладает по-
вышенной жаростойкостью и механической прочностью. Распростра-
нено также пленочное и чешуйчатое стекло.

Из каменного литья необходимо обратить внимание на базаль-
тин, получаемый плавлением базальтовых или диабазовых пород,
и на белую (светлую) разновидность литого камня, получаемую
управлением кварцевого песка и доломита с добавкой плавикового
шпата и последующим отжигом отлитых изделий.

Литье из шлаков, в основном доменных, завершает данный раз-
дел курса. Из доменных шлаков изготовляются бруски, литые пли-
ты, бортовый камень, щебень, термозит, шлаковая вата. В отдель-
ных случаях для литья применяются мартеновские, ваграночные,
медноплавильные и некоторые другие виды шлаков. Однако продук-
ция более высокого качества получается из доменных шлаков.

При изучении литературы сведения по составу шлаков, способам
литья изделий из шлаков, качеству готовых строительных материа-
лов необходимо законспектировать,

Литература:

Вопросы для самопроверки

1. Из каких сырьевых материалов производят стекло?

2. Какие виды оконного стекла предусмотрены стандартом?

3. Какие изделия изготавливаются из стекла и их преимущества перед керамическими изделиями?

4. Какие компоненты делают стекло устойчивым к радиоактив. ному излучению?

5. Какие стекла называются теплопоглощающими и какова роль окислов железа при их изготовлении?

6. Где применяются кварцевые стекла и каковы их технические свойства?

7. Что такое ситаллы? Каковы их свойства?

8. Каковы свойства стекла марблита, область его применения?

9. Какими свойствами обладают изделия из стеклянного волокна?

10. Что представляет собой каменное литье? Каковы технические свойства изделий из плавленого камня?

11. Что такое шлаковая брусчатка и где она применяется?

9. Искусственные каменные необожженные материалы
и изделия (кроме бетонных).

Эта группа строительных материалов представлена искусственными каменными необожженными материалами, состоящими, подобно бетонам и строительным растворам, из вяжущей части и минеральной или органической смеси. К этой группе относятся также бетоны и строительные растворы, так как они сходны по структурным признакам и по технологическим показателям. Однако исключительная роль, которую играют бетоны и растворы в строительстве, позволяет выделить их в особые группы материалов.

Изделия этой группы различают по вяжущему, использованному для цементации смеси заполнителей. На основе извести получают силикатный (известково-песчаный) кирпич, известково-шлаковый и известково-зольный кирпичи, силикатные и пено- и газосиликатные изделия (термовкладыши, короба, скорлупы для теплопроводов, армопено- и армогазосиликатные плиты и т. п.). На основе гипса изготовляют гипсовые плиты, гипсобетонные камни, обшивочные листы. На основе каустического магнезита изготовляют ксилолитовые плитки для полов и облицовки. На основе портландцемента развито производство асбестоцементных изделий: шифера (плоского, волнистого), плит и труб. В настоящее время усовершенствована технология силикатного производства (силикатного кирпича) и разработаны способы изготовления крупных силикатных блоков, труб, крупноразмерных плит, ступеней, черепицы и других изделий, а также пустотелых строительных деталей, уплотняемых вибрационными методами.

При изучении силикатных (известково-песчаных) изделий, кроме кратких сведений о технологии производства, обратить внимание на теоретические вопросы упрочнения их в автоклавах и в период последующего хранения, на повышение водостойкости и морозостойкости автоклавных материалов, Следует разобраться также в причинах повышения качественных показателей силикатных изделий при дезинтеграторном способе подготовки известково-песчаной смеси.

Заводское производство известково-шлакового и известково-зольного кирпича может в некоторой степени заменить силикатное производство, хотя качество получаемой продукции несколько ниже, особенно при использовании золы. Более высоким качеством (большей однородностью и дисперсностью) обладает зола — унос. Следует выяснить ограничения при применении этих изделий в строительстве.

Большое распространение получают высокопористые силикатные материалы — пено- и газосиликаты, армопено- и армогазосиликаты, так как они могут выполнять одновременно и конструктивные (несущие), и теплозащитные функции в ограждениях. Необходимо ознакомиться с составом и способом изготовления этих материалов, с оптимальными параметрами технологии приготовления ячеистой массы, с основными характеристиками готовых изделий, с преимуществом армированных изделий перед обычными железобетонными изделиями (например, плитами),

Изделия на основе гипса получают широкое распространение. Гипсовая промышленность развивается главным образом в направлении выпуска готовых изделий, которые разделяются на гипсовые и гипсобетонные. Основной продукцией гипсовой промышленности являются плиты и панели для перегородок, сухая штукатурка в листах,. гипсобетонные камни для стен. Студенту следует кратко ознакомиться с особенностями этой продукции, со способами упрочнения гипсовых и гипсобетонных, изделий и снижения их стоимости.

Изделия, при изготовлении которых применяются магнезиальные вяжущие вещества (в — первую очередь каустический магнезит, как более высококачественное вяжущее), немногочисленны. Среди них с успехом применяются ксилолитовые и фибролитовые материалы. Те и другие изготовляются из древесных отходов — опилок и стружек. Ксилолит — сцементированные и спрессованные древесные опилки - используются для устройства пола. Пол может устраиваться бесшовным или из отдельных ксилолитовых плиток. фибролит как теплоизоляционный материал выпускается в настоящее время в очень ограниченных количествах, но имеет значение как местный строительный материал (в районе лесопильных заводов). Магнезиальные вяжущие вещества для производства этих или аналогичных изделий вытесняются цементами и синтетическими смолами, а стружка — древесной шерстью, получаемой на особых станках из отходов некоторых хвойных и лиственных пород.

Изучение ксилолитов и фибролитов ограничивается краткими. сведениями.

Искусственный материал, изготовленный из цемента, органического заполнителя (дробленых отходов древесины, сечки камыша и др.) и воды, называется арболитом, Из арболита изготавливаются крупные стеновые блоки и камни, обладающие небольшим объемным весом, но сравнительно морозостойкие.

Асбестоцементные изделия вследствие высоких строительных качеств (механической прочности, морозостойкости, коррозионной стойкости) занимают прочное место среди важнейших строительных материалов. В виде крупноразмерных листов и небольших плиток асбестоцементами изделия применяются в качестве кровельных материалов, а асбестоцементные трубы' в случае необходимости могут заменить стальные, чугунные и керамические трубы. Изделия из этого материала отличаются сравнительно малым весом, слабой водопроницаемостью, не очень высокой теплопроводностью и низкой стоимостью.

Знакомясь с асбестоцементными изделиями, студенту следует вернуться к описанию асбеста и его разновидностям, просмотреть технологическую схему объединения асбеста с вяжущим и отливки изделий из асбестоцементной массы. Усвоить номенклатуру выпускаемой продукции, на основе этого материала и ознакомиться с качественными показателями, предусмотренными на отдельные изделия в ГОСТах.

Литература:

Вопросы для самопроверки

1. Из каких материалов производят асбестоцементные изделия и какие предъявляются требования к этим материалам?

2. По какой технологической схеме осуществляют производство асбестоцементных изделий?

3. Какие существуют разновидности асбестоцементных изделий? Какие требования предъявляют к этим изделиям?

4. Какие производятся изделия из гипса и гипсобетона?

5. Какие заполнители применяют в гипсобетоне?

6. Чем армируют гипсобетон?.

7.Каковы основные свойства изделий из гипсобетона? Особенности применения изделий из гипсобетона.

8. Состав силикатного кирпича, его свойства и область применения.

9. Какие физико-химические процессы протекают при автоклав. ной обработке известково-песчаных смесей?

10. Как изменяется прочность силикатного кирпича после его извлечения из автоклава?

11. В чем отличие силикатного кирпича от глиняного?

12. Какие изделия изготавливают из материалов автоклавного твердения? Область применения этих изделий?.

13. Какие изделия получают на базе магнезиальных вяжущих, какими свойствами.они обладают и какова область их применения?

14. Какие изделия относятся к грунтоблочным?