Файл: БМ Конспект лекцій.docx

Підготовка глин і формування залежно від виду виготовленої продукції, виду й властивостей сировини здійснюється такими способами:

- пластичне формування застосовують тоді, коли глиниста сировина волога, пухка, добре розмокає у воді. Для цього використовують легкоплавкі середньо- та помірнопластичні глини, що містять 40...50% піску. Формування виробів при вологості 18-28% здійснюється на стрічкових пресах, які бувають вакуумними й безвакуумними.

- напівсухий спосіб виробництва припускає формування керамічних виробів із шихти вологістю 8-12% при тиску 15-40 МПа. Зазначений спосіб має ряд переваг: вироби мають більш правильну форму й точні розміри, до 30% скорочуються витрати палива, допускається використання малопластичних глин з більшим вмістом відходів промислового виробництва. Пресування виробів виконують у пресформах на гідравлічних пресах. Напівсухий спосіб пресування використовується для виготовлення усіх видів виробів;

- сухий спосіб є різновидом напівсухого виробництва керамічних матеріалів. Прес-порошок при цьому способі має вологість 2-6%. Усувається операція сушіння відформованого виробу. Цим способом виготовляють щільні керамічні вироби-плитки для підлог, дорожня цегла;

• шлікерний спосіб застосовується для виготовлення керамічних виробів складної конфігурації. Виливок виробів виконують з маси вмістом води 40%. Цим способом виготовляють санітарно-технічні вироби, лицювальну плитку.

Сушіння виробів. Перед випалом вироби висушують до вмісту вологи 5-6% у тунельних і камерних сушарках протягом 72-х годин, температура теплоносія 120-150⁰С. Вказана технологічна операція необхідна, щоб уникнути нерівномірної усадки, скривлень і розтріскування виробів при випалі.

Випалювання виробів – найбільш важлива й завершальна стадія виготовлення керамічних виробів. У процесі випалу під дією температури в сировинної суміші відбуваються складні фізико-хімічні перетворення. Так, при нагріванні сирцю до 120⁰С видаляється фізично зв'язана вода й керамічна маса стає непластичною. У більш високій температурній зоні – від 450⁰С до 600⁰С відбувається виділення хімічно зв'язаної води, глинисті мінерали розкладаються на окремі оксиди. При подальшому збільшенні температури вигорають органічні домішки й керамічна маса втрачає свою пластичність. Формування міцності майбутнього черепка починається при 800 ⁰С завдяки протіканню твердофазових реакцій. У процесі нагрівання від 1000 ⁰С до 1200 ⁰С відбувається вогнева усадка виробу й спікання (залежно від виду глини усадка становить 2%-8%.). Інтервал температур випалу лежить у межах: від 900⁰С до1100⁰С для цегли, каменю, керамзиту; від 1100⁰С до 1300⁰С для клінкерної цегли, плиток для підлог; від 1300⁰С до1800⁰С для вогнетривкої кераміки.

3.4. Керамічні матеріалі й вироби

3.4.1. Стінові керамічні матеріали

Керамічні цегли й камені виготовляють із легкоплавких глин з добавками й без, застосовують для кладки зовнішніх і внутрішніх стін ,для виготовлення стінових панелей і блоків. Цегла має такі розміри: одинарна – 250x125 мм; потовщена – 250x120х88 мм; модульна – 288x138x63 мм, модульна потовщена – 288x138x88 мм. Камені виготовляють таких розмірів: 250x120x138 мм (звичайний); 288x138x138 мм (модульний); 288x288x88 мм (модульний укрупнений); 250x250x120 мм (укрупнений з горизонтальним розташуванням порожнин).

Цегли і камені можуть бути пустотілими (рис. 3.1).

Рис. 3.1 – Цегла й камені керамічні:

а – цегла з 18-ма пустотами (порожність 27 і 36%); б – цегла з 28-ма пустотами (порожнистість 32 і 42%); в – камінь із 7-ма пустотами (порожнистість 25 і 33%); г – з 18-ма пустотами (порожнистість 27 і 36%) ;

д – укрупнений камінь для кладки стіни в «один камінь» (порожність 45%).

За щільністю в сухому стані цегла й камені підрозділяють на три групи:

- звичайні – з щільністю більше 1600 кг/м³;

- умовноефективні – із щільністю більше 1400-1600 кг/м³;

- ефективні - з щільністю не більше 1400-1450 кг/м³.

Застосування ефективних стінових керамічних матеріалів дозволяє зменшити товщину зовнішніх стін, знизити матеріалоємність конструкцій до 40% скоротити транспортні витрати й навантаження на основу.

Керамічну цеглу, залежно від межі міцності при стиску й згину, а камені – тільки при стиску, поділяють на такі марки: М75, М100; М125; М150; М175 ; М200; М250; М300.

За морозостійкістю керамічну цеглу і камені поділяють на марки: F15; F25; F35; F50.

3.4.2. Вироби для облицювання фасадів

Цегла й камені лицьові є оздоблювальними й конструктивними несучими елементами, що працюють у цегельній кладці разом зі звичайною цеглою. Лицьова цегла і камені призначені для мурування і одночасного облицювання зовнішніх стін будівель і споруд, тому мають дві лицьові поверхні. Лицьові цегли й камені випускають тих же розмірів і форм, що й звичайні. Залежно від меж міцності при стиску й вигині поділяють на наступні марки:М75; М100; М125; М150. Через підвищену щільність морозостійкість лицьової цегли становить від 25 до 30 циклів. Регулювання складу сировини й режиму випалу дозволяє випускати вироби від кремового до коричневого кольорів. Достоїнством лицьової цегли є підвищена атмосферостійкість, однорідність фарбування і чіткість граней. Залежно від форми й призначення їх ділять на рядові (гладка частина стіни) й профільні (карнизи, тяги, поясу).

Для офактурення поверхні лицьових цегл і каменів використовують ангобірування, глазурування і торкретування кольоровою крихтою. Облицування стін будівель із керамічної цегли і каменів лицьовими виробами – найефективніший вид оздоблення, оскільки воно виконується одночасно з рядовою кладкою, а лицьові вироби, крім декоративних функцій, виконують і конструктивні функції стіни.

Керамічні фасадні плитки («плинк») виготовляють квадратної або прямокутної форми довжиною з різними координаційними розмірами (від 50x50 до 300x150 мм, завтовшки 7 і 9 мм. Випускаються із глазурованою і неглазурованою, гладкою та рельєфною, одно- або багатокольоровою поверхнею. Застосовують для облицювання фасадів і цоколів, підземних переходів.

3.4.3. Плитки для внутрішнього облицювання

Керамічні плитки для внутрішнього облицювання використовуються для облицювання стін і для покриттів підлог. Ці вироби експлуатуються усередині приміщення, тому вимоги за морозостійкістю до них не пред’являються. Стіни, облицьовані керамічною плиткою, стійкі до вологого й агресивного середовища, відповідають естетичним і санітарно-гігієнічним вимогам.

Для облицювання стін застосовують майолікові (одержувані із сировинної суміші каоліну, польового шпату, кварцового піску) і фаянсові (одержувані з вогнетривких глин, додаючи кварцовий пісок і плавні з наступним глазуруванням) плитки. В основі класифікації плиток лежить характер поверхні (плоскі, рельєфно-орнаментовані, фактурні), вид типу глазурі (прозорі, блискучі, матові, одноколірні, багатокольорові), форма й призначення (квадратна, прямокутна, фасонна кутова й карнизна, фасонна плінтусна й т.д.) Водопоглинення плиток для внутрішньої обробки – до 16%, межа міцності при вигині – 12 Мпа. Основні розміри плиток відповідно до європейського стандарту: 100x100, 108x108; 150x150; 150x75; 152x76; 200x15; 200x35; 200x50; 200x75; 200x150; 200x200; 250x200; 300x50; 300x100; 300x200; 300x300.

Для покриттів підлог застосовують метлахські (ДСТУ Б В. 2.7 – 117-2002) плитки, які володіють підвищеною щільністю і високим опором стираючим навантаженням. Підлоги з керамічних плиток водонепроникні, легко миються, довговічні, кислото- і лугостійкі. До недоліків слід віднести низький опір ударним навантаженням і високу трудомісткість настилу. Для влаштування підлог застосовують квадратні (від 150x150мм до 500x500мм), прямокутні (від 200x150мм до 500x300мм), багатогранні й фігурні (чотирьох-, п'яти-, шести- і восьмигранні) плитки.

Плитки керамічні мозаїчні для підлог виготовляють квадратними зі стороною 23 і 48 мм, завтовшки 6 і 8 мм. На заводі плитки лицьовим боком наклеюють на крафт – папір або картон з певним рисунком, одержуючи килими розміром 398 x48 мм.

Великорозмірні плитки типу «керамограніт» використовують для влаштування підлог у виробничих цехах, магазинах, ресторанах, виставкових залах, лабораторіях .Виготовляють зі щільним черепком (водопоглинення менше 1%) розмірами до 1000x1000 мм, завтовшки 6-10 мм. Керамічний граніт випускають з глинистої сировини з добавкою мінеральних пігментів. Плитки формують на пресі під тиском близько 50 Мпа, а потім випалюють при Т = 1250⁰С. Отримані вироби не поступаються природному граніту за показниками міцності, зносостійкості, морозостійкості й привертають увагу будівельників, архітекторів та дизайнерів.

3.4.4. Керамічні вироби для покрівлі й перекриттів

Керамічна черепиця (ДСТУ Б В. 2.7 -28 -95) є найпоширенішим керамічним матеріалом для покрівлі як в Україні, так і в западноєвропейських країнах завдяки своїй екологічній чистоті й довговічності (до 300 років), вогнестійкості, стійкості до атмосферних впливів. Черепицю виробляють з легкоплавких глин широкої колірної гами (від блакитного до чорного) Морозостійкість черепиці повинна бути не менше 25 циклів.

До недоліків відносять крихкість, трудомісткість монтажних робіт, велику вагу 1 м² (40-80 кг). Застосовують керамічну черепицю на крутих покрівлях з ухилом не менше 30^о. Різновиди керамічної черепиці представлені на рис. 3.1.

в

Рис. 3.1 - Види глиняної черепиці: а — штампувальна пазова;

б — стрічкова пазова; в — конькова.

3.4.5. Санітарно-технічна кераміка й керамічні вироби спеціального призначення

Вироби санітарні керамічні – раковини, умивальники, унітази, зливальні бачки і т п. Ці вироби виготовляють з фарфору й фаянсу. Сировиною є біловипалювальні глини, каоліни, кварц і польовий шпат, у різних співвідношеннях табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Склад сировини для виробів санітарно-технічної кераміки

Основні технічні характеристики санітарно-технічної кераміки наведені в табл. 3.2. Вони показують, що вироби з фаянсу мають пористість, а з фарфору – щільний, сильно спіклий черепок. Середня щільність напівфарфору є проміжною за значенням між фаянсом і фарфором.

Таблиця 3.2 - Фізико-механічні властивості санітарно-технічної кераміки

До групи санітарно-технічних керамічних виробів відносять дренажні й каналізаційні труби. Дренажні труби застосовують у меліоративному будівництві, для безнапірних мереж каналізації, що транспортують промислові, побутові, дощові, агресивні й неагресивні води.

До спеціальних видів кераміки належить цегла для димарів, клінкерна дорожна цегла, кислототривкі вироби.

Контрольні запитання

1. Які матеріали мають назву « кераміка»?

2. Які сировинні матеріали використовують для отримання кераміки?

3. Які види, властивості й засоби виробництва керамічної цегли вам відомі?

4. Наведіть класифікацію керамічних матеріалів за призначенням, структурою черепка та видом поверхні.

5. Наведіть характеристики стінових керамічних виробів.

6. Наведіть характеристики керамічних виробив для облицювання фасадів та внутрішнього облицювання.

7. Які сировинні матеріали використовують для отримання санітарно-технічної кераміки?

Тема 4. СКЛО І МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ МІНЕРАЛЬНИХ РОЗПЛАВІВ

4.1. Загальні відомості

Як галузь прикладного мистецтва виробництво виробів із скла було особливо розвинуте в Древньому Єгипті, Сірії, Фінікії, Китаї. Винахід склодувного способу в середині I століття до н.е. у Сірії а також підвищення температури варіння скла дозволили одержувати прозорі й тонкостінні вироби. Особливо високого розвитку виготовлення скляних виробів досягло у Венеції XVI ст., потім у Богемії і Англії ХV ст.(кришталь), у Франції кінця XIX ст.(напівпрозоре кольорове скло). На Русі склоробство було розвинуте ще в домонгольську епоху, але потім це виробництво було забуте. Справжній розквіт російського склоробства наступив лише в середині XVIII ст., коли М.В. Ломоносов розробив дешеві способи одержання пофарбованого скла. Розвиток науки і техніки в цьому сторіччі привів до розвитку виробництва виробів з мінеральних розплавів широкої номенклатури, з різними властивостями і призначенням.

Склом називають аморфні тіла, одержувані шляхом переохолодження розплавів, що володіють у результаті поступового збільшення в'язкості механічними властивостями твердих тел.

До ознак склоподібного стану речовини відносять: відсутність чітко вираженої температури плавлення, гомогенність та ізотропність. У будівництві застосовують винятково силікатне скло, умовний склад якого залежно від виду і призначення містить оксиди (у % за масою): SiО₂ – 64-73, Na₂О₃ – 10-15; С₂О – 0-5; СаО – 2,5-26,5; Mg – 0-4,5; Аl₂О_{3 –} 0-7,2; Fе₂О_{3 –} 0-0,4; SО₃ – 0-0,5; B₂О₃ – 0-5.

Варіювання вмісту зазначених оксидів у складі скломаси дозволяє прискорити процес варіння скла, знизити температуру плавлення, надати блиск, поліпшити світлопропускання, підвищити хімічну стійкість та інші експлуатаційні характеристики скла.

4.2. Основи виробництва скла

Сировинні матеріали для виробництва скла розділяють на основні й допоміжні.

До основних відносяться кварцовий пісок, сода, доломіт, вапняк, поташ, сульфат натрію.

Д

44

Виробництво скла включає наступні технологічні операції:

• підготовка сировинних матеріалів (сушіння, подрібнювання);

• приготування скляної шихти (дозування і змішання компонентів);

• варіння скломаси;

• вироблення (формування) із скломаси виробів;

• термічна, хімічна чи механічна обробка виробів для поліпшення властивостей.