Классификация горных пород. Керамические строительные материалы

Пластифицирующие добавки – высокопластичные глины, а также поверхностно-активные вещества – пластификаторы.

Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда желательно понизить температуру ее спекания (Полевые шпаты, железная руда, тальк).

Глазури и ангобы – отделочные слои на облицовочных керамических изделиях. Глазури получают нанесением на поверхность готовых изделий порошка из стекольной шихты и закрепления обжигом до плавления. Ангобы- лицевые покрытия, выполненные из цветных глин, нанесенных на поверхность сырцовых изделий.

2.3. Основы технологии  керамики

 

Все керамические материалы  производятся по однотипной схеме: добыча сырьевых материалов, подготовка сырьевой массы, формование изделий, сушка и  обжиг.

Однако для получения  изделий с различной структурой черепка и различной конфигурации применяют разные методы формования: литье, пластическое формование, полусухое  и сухое формование.

Основные изделия строительной керамики – кирпич и керамические камни, а также некоторые виды керамических плиток, черепицы  и  труб производят методом пластического  формования.

Производство  кирпича методом пластического  формования ведется на хорошо проработанной пластичной массе с влажностью 15…25% из легкоплавких глин средней пластичности, содержащих 40…50% песка. Глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают на бегунах, дезинтеграторах и валиках до получения пластичной удобоформуемой массы без крупных каменистых включений. Формирование кирпича-сырца производят на ленточном вакуумном прессе. Размер кирпича, на выходе из пресса несколько больше требуемого, так как в процессе сушки и обжиге глина претерпевает усадку 10…15%.

Сушка – важный и сложный  этап производства кирпича. Простейший способ предохранить кирпич от растрескивания – сушить его медленно, так, чтобы  скорость испарения воды не превышала  скорости ее миграции из внутренних слоев. Но этот путь снижает темпы производства. Ускорить сушку можно, вводя в сырьевую смесь вещества, облегчающие миграцию влаги к поверхности (опилки) или путем формования в кирпиче сквозных отверстий.

При влажности кирпича-сырца 6…8% его можно подавать на обжиг. Температура обжига зависит от состава  сырьевой массы и обычно находится  в пределах 950…1000°С.

Полусухой способ производства кирпича отличается от пластического тем, что глина влажностью 6…7% измельчается в порошок, из которого на специальных прессах поштучно формируется кирпич-сырец. Такой кирпич не требует сушки, его сразу же после формования можно обжигать. Так как кирпичи полусухого формования получаются более плотными, в них делают несквозные пустоты (пятистенный кирпич). Такой кирпич имеет гладкие грани и значительно меньше дефектов, чем кирпич пластического формования, но в то же время он менее морозостоек.

 

2.4. Стеновые керамические изделия.

 

По плотности и теплотехническим свойствам керамические изделия  делятся на:

           эффективные -  ρ < 1400...1450 кг/м³,

           условно-эффективные -  ρ = 1450...1600 кг/м³,

           обыкновенный кирпич - ρ > 1600 кг/м³.

Теплозащитные свойства падают с увеличением плотности изделий.

Массовое водопоглощение у стеновых изделий должно быть не менее 6...8 %. Марка по морозостойкости не менее 15 циклов.

 

Кирпич керамический обыкновенный, размерами 250х120х65 мм, 250х120х88 мм, и модульный - 288х138х65 мм. Для кирпича толщиной 88 мм и модульного обязательно наличие круглых или щелевых пустот, чтобы масса одного кирпича не превышала 4 кг.

      Способы формования - пластическое и полусухое прессование. Плотность кирпича 1600...1900 кг/м³, λ = 0,7...0,82 Вт/м˚С.

По внешнему виду кирпич  должен  быть  нормально  обожжен, недожог и пережог не допускается. Внешним осмотром устанавливают также правильность геометрических размеров, прямолинейность ребер и граней, наличие трещины и отбитости углов.

Марка кирпича  по прочности  устанавливается путем испытания 5 стандартных образцов на сжатия и  изгиб по средним значениям пределов  прочности на сжатия и изгиб для 5 образцов и по минимальным значениям  пределов прочности на сжатия и изгиб  для отдельного образца.

Установленные ГОСТом  марки  по  прочности  керамического  кирпича(кгс/см²): 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75.

По морозостойкости кирпич имеет четыре марки: 15, 25, 35, 50 циклов.

Применение: для кладки наружных и внутренних стен,  изготовления стеновых  блоков и панелей,  кладки  печей  и дымовых труб, где температура  службы меньше температуры обжига кирпича. Кирпич полусухого  прессования  нельзя использовать для кладки фундаментов  и цоколей ниже гидроизоляционного слоя.

У обыкновенного керамического  кирпича есть два существенных недостатка: относительно высокая плотность  и небольшие размеры. Высокая  плотность предопределяет и большую  теплопроводность кирпича, и, как следствие, большую толщину стен и их большую  массу.

Решение этих проблем возможно путем формования крупноразмерных  керамических изделий со сквозными  пустотами. Наличие пустот не только снижает массу и, соответственно, плотность изделий, но и ускоряет и облегчает процесс сушки  и обжига. Эти же пустоты снижают  плотность кирпича и камней до 1400…1200 кг/м³ и, соответственно, теплопроводность до 0,6…0,4 Вт/(м · К). За пустотелым кирпичем и камнями укрепилось название «эффективная керамика».

Эффективные стеновые керамические изделия:

Пустотелыми считаются кирпич и камни, объем пустот которых более 13%. Прочностные свойства и морозостойкость пустотелых кирпичей и камней такие же, как и у обыкновенного керамического кирпича.

Пустотелый кирпич пластического формования имеет сквозные щелевые или круглые отверстия, а полусухого прессования - сквозные или несквозные  пустоты различной формы. Его размеры: длина - 250мм, ширина - 120мм, толщина - 65...103мм.

Пористо-пустотелый  кирпич  отличается от  пустотелого тем, что в состав формовочной массы вводят выгорающие добавки.

Керамические  стеновые камни выпускают пустотелые  эффективные и условно эффективные с размерами:  250х120х138 мм и 250х250х120 мм.  Наличие пустот снижает не только плотность и массу камей, но и ускоряет процессы их сушки и обжига, так как изделия прогреваются быстрее и равномернее через наружные  и внутренние поверхности. Поэтому пустотелый кирпич и камни имеют меньше  дефектов, а прочность их, несмотря  на большой процент пустот (до 37%), такая же, как у обыкновенного кирпича.

Пустотелые камни и  кирпич применяют наравне со сплошным, за исключением кладки фундаментов, подземных частей стен, стен помещений  с влажным режимом эксплуатации,  печей и дымовых каналов. Их использование позволяет уменьшить толщину наружных стен и снизить материалоемкость на 20...30%.

Кирпич  строительный легкий изготавливают из диатомита и трепела с выгорающими добавками (опилки, угольная мелочь и т.п.).  По плотности он делится на три класса:

           А -  700...1000 кг/м³;

           Б - 1001...1300 кг/м³;

           В - более  1300 кг/м³.

Марки по прочности - 50...100 (кгс/см²).

Применение: для кладки стен с нормальной влажностью.

Кирпичные  стеновые панели размером на комнату для наружных стен одно-, двух- и трехслойные.

Трехслойные: два  слоя  кирпича по 65мм и внутренний слой утеплителя (минераловатные плиты, пеностекло, фибролит). Наружная поверхность панелей часто отделана керамической плиткой.

Двухслойные: один слой кирпича 120мм, второй слой - утеплитель.

Однослойные наружные панели изготавливают  из  пустотелых керамических камней.

 

2.5. Облицовочные материалы и изделия.

2.5.1. Фасадные облицовочные изделия.

 

Кирпичи и камни керамические лицевые имеют точные форму и размеры, однородность цвета и оттенка. Часто они отделаны торкретированием сухой минеральной крошкой,  либо  нанесением ангоба или  глазури. Сырьевая масса для лицевого кирпича готовится более тщательно, недопустимо присутствие крупных каменистых включений, особенно известняковых. Марки лицевого кирпича такие же, как и у обычного, морозостойкость несколько выше: не ниже F25.

Ковровая керамика - мелкоразмерные керамические плитки различного  цвета,  глазурованные и неглазурованные, размерами 22х22, 48х48,  48х22 мм при толщине 3...4 мм. Заводы выпускают мозаичную плитку с наклейкой их лицевой стороны на крафт-бумагу в виде ковра. Применяют для облицовки наружных стеновых панелей,  лестничных клеток, кухонь, санузлов.

Керамические  плиты выпускают разных размеров и назначений:

• плитки "кабанчик" (120х65х7мм),глазурованные и неглазурованные, часто  выпускают в виде ковров и применяют для облицовки панелей;
• "брекчия" - фасадная облицовка в виде ковров, набранная из боя глазурованных плиток;
• плитки размером 250х140х10 мм  глазурованные и неглазурованные прислонного крепления для облицовки фасадов зданий;
• цокольные глазурованные и неглазурованные плитки размером 150х75х7мм со спекшимся черепком прислонного крепления для облицовки цоколей зданий и подземных переходов;
• крупноразмерные облицовочные плиты размерами от 500х500 до 1000х1000 и толщиной 6…10 мм с плотно спекшимся черепком (водопоглащение менее 1%). Эти плиты крепят на фасаде с помощью металлических раскладок. Один из вариантов таких плит называют керамическим гранитом.

Терракота – крупноразмерные облицовочные изделия в виде плит, частей колонн, наличников и др. архитектурных деталей. Это очень долговечный и декоративный материал, незначительно уступающий природному камню по свойствам, но значительно менее трудоемкий в производстве. Терракотовые изделия формуются из пластичных глиняных масс: плиты на ленточных прессах, а архитектурные детали с помощью форм. Марка по прочности терракотовых изделий не ниже 100 (кгс/см²), морозостойкость не менее F50.

 

2.5.2. Керамические  изделия для внутренней облицовки

 

Плитки для  стен  изготавливают из  легкоплавких  глин (майоликовые плитки) или из огнеупорных с добавкой  плавней и песка (фаянсовые плитки) способом полусухого прессования. Черепок у них пористый, лицевая поверхность глазурована. Их выпускают 49 типоразмеров: квадратные, прямоугольные, карнизные, плинтусовые и др.  Поверхность у плиток  может быть  гладкая, рифленая, с рисунком.

Применение: для облицовки  кухонь,  ванных комнат,  санузлов, бань,  прачечных, пищевых и химических предприятий, станций метрополитена  и т.д.

Плитки для  полов изготавливают из  каолиновых  глин  с отощителями, плавнями,  красителями полусухим прессованием с плотным черепком.  Плитки выпускают керамические и мозаичные, керамические   имеют   длину   грани   50...300 мм,  толщину 10...15 мм, мозаичные имеют длину грани 23 и 48 мм, толщину - 4...6 мм.

Полы из керамических плиток водонепроницаемы, малоистираемы, не пылят, долговечны, стойки к щелочам и кислотам, но хрупки и обладают высокой тепло- и звукопроводностью. Применяют их во влажных помещениях и в помещениях с повышенным режимом движения: бани, кухни, вестибюли, коридоры, станции метро и т.п.

 

2.6. Специальные  виды керамических материалов. Клинкерный (дорожный) кирпич.

Клинкерный (дорожный) кирпич изготовляют из тугоплавких глин обжигом до полного спекания. Он имеет меньшие размеры 220х110х65 мм, чем обыкновенный стеновой кирпич, низкое водопоглащение 2…6%, высокую прочность при сжатии 40…100 Мпа и морозостойкость не менее F100. Такой кирпич используют для мощения дорог и тротуаров, устройства полов промышленных зданий, кладки канализационных коллекторов.

 

3. Теплоизоляционные материалы

 

Теплоизоляционными материалами  называют материалы, предназначенные  для минимизации теплообмена  с окружающей средой через ограждающие  конструкции зданий и поверхности  оборудования и трубопроводов. К  таким материалам относятся материалы, имеющие теплопроводность не более 0,175 Вт/(м · К) и соответственно среднюю плотность не более 600 кг/м³.

По назначению теплоизоляционные  материалы делят на общестроительные и монтажные (для изоляции агрегатов и трубопроводов).

По виду исходного сырья  теплоизоляционные материалы бывают неорганические и органические. Это  определяет их рабочие температуры, склонность к возгоранию и долговечность. Изготовляют также и комбинированные материалы, состоящие из органического и неорганического сырья (деревоцементные материалы).

По внешнему виду и форме  теплоизоляционные материалы могут  быть сыпучие и штучные.

Сыпучие материалы представляют собой рыхлые массы порошкообразного, зернистого или волокнистого строения. В сухом виде их используют для  засыпки полостей в ограждающих  конструкциях (керамзит, вспученный перлит). Некоторые порошкообразные материалы  затворяют водой и в виде мастик наносят на изолируемую поверхность  трубопроводов и тепловых агрегатов.

Штучные теплоизоляционные  материалы – жесткие и гибкие изделия различной формы: плиты, маты, блоки, скорлупы и т.п. Применение штучных изделий позволяет ускорить и упростить производство теплоизоляционных работ и повысить их качество.

 

1. Строение и свойства теплоизоляционных материалов