Шикізаттар мен қосымша материалдардың негізгі қасиеттері

Кіріспе

        Құрылыстық керамика – бұл тұрғын үй және өндірістік ғимараттар мен үймереттер тұрғызуға қолданылатын керамикалық бұйымдар тобы. Керамикалық қабырғалық бұйымдар – өте көне материал болып табылады. Керамика сөзі грек тілінен «keramos» деген сөзден шыққан, «саз» деген мағынаны білдіреді. Керамикалық бұйымдар саз қоспасынан, топырақтан және басқа табиғи материалдардан құралады. Қоспа дайын болғаннан кейін, оған белгілі бір форма беріледі, содан кейін ол бір температурада күйдіріледі. Керамикалық материалдар қазіргі кезде өте белгілі материал болып саналады. Олар қышқылға төзімді, қолдануда ұзақтылығымен ерекшеленеді. Құрылыстық керамика өндірісі халық шаруашылығындағы ең маңызды сала болып саналады. Соңғы он жылдықта механикаландырылған керамикалық кірпіш және тастар өндіретін зауыттар пайда болуда. Ешқандай материалдар керамикалық материалдардың орнын толық ауыстыра алмайды. Мысалы, еденге арналған плиталар өзінің беріктілігімен қатар, адамға жақсы әсер береді. Қазіргі уақытта рынокта көптеген дизайндағы материалдар бар. Соның ішінде итальяндық технологиялық әдіспен жасалынған керамикалық тастар да бар. Оның өзі үлкен қолданыста. Оны едендерге, терассаларға, жолдарға, ішкі қабырғаға, баспалдақтарға және т.б. жерлерде қолданады. Керамикалық бұйымның тағайындалуына байланысты қолданылуы: кірпіш пен керамикалық тастар – аз және көп қабатты ғимараттар мен салулар үшін; керамикалық плита мен беттік кірпіш – ішкі және сыртқы қаптама жұмыстары кезінде; жолдық кірпіш пен керамикалық трубалар – жол құрылысына және жер асты коммуникацияларына; черепица – жамылтқы құрылғысына; жеңіл керамикалық бұйымдар – жылу оқшаулау үшін. Құрылыстық керамика – керамикалық бұйымның үлкен тобы, олар үй құрылысы, өнеркәсіпті ғимараттың құрылысында және салуларда қолданылады. Қазіргі уақытта керамикалық құрылыс материал өндірісінде технологияның толық жетілдіруіне, сапа жақсаруына назар аударылған. Автоматтандырылған, жоғары механикаландырылған технологиялық кәсіпорындарды құру көзделіп отыр.

        Қазіргі таңда Қазақстан аумағында бірнеше керамика шығаратын зауыттар жұмыс істеуде. Соның бірі - ЖШС «АқтөбеҚұрылысМонтаж». Зауыттың қуаты жылына 25 млн. дана кірпіш. Жартылай қалыптау әдісімен шығарылатын кірпіш өзінің жоғарғы беріктігімен, аязға төзімдігімен, геометриялық өлшемдерінің дәлдігімен, мөлдірлігімен ерекшеленіп, осының барлығы оны тек қарапайым құрылыста ғана емес, сонымен қатар ғимараттардың қасбеттерін қаптайтын материал ретінде де пайдалануға мүмкіндік бермек. Жоғары технология рынокты шетелдік осы тәріздес өнімдерге еш дес бермейтін сапалы өніммен қамтамасыз етуге жол ашады.  Негізгі шикізат ретінде Ақтөбе кен орнының саз балшығы пайдаланылады. Өндірілген өнімді Ақтөбе облысында ғана емес, Қазақстанның батыс аймақтарында, сондай-ақ, Ресейдің шекаралас облыстарында да өткізу жоспарлануда. [4]

1 Шикізаттар мен қосымша материалдардың негізгі қасиеттері

      Саздар  жұқа  жерлік құрылымдағы шөгінді тау жынысы  болып табылады. Олар сумен  араласқанда, өздерінің  минералогиялық және химиялық құрамына  тәуелсіз, иілмелі созылмалы қамыр түзе алады, күйдірген соң  суға төзімді  және  беріктік тас  түріндегі  денеге айналады. Негізінен  дала шпаты  жыныстарын желдетудің нәтижесінде  түзілген саздар қатпарлы  кристалды  құрылымдағы сулы  алюмосиликаттар түріндегі  түрлі сазды  минералдардың тығыз  қоспасынан тұрады. Олардың ішінде  кең таралғандарды  каолиниттілер (каолинит және галлуазит ), монтмориллониттілер (монтмориллонит- )

бейделлит - (және гидрослюдалылар негізінен слюданың түрлі дәрежедегі  гидратациялану өнімі) болып табылады. Саз түзуші  материалдарымен  қатар саздарда  кварц, дала шпаты, күкіртті  колчедан, темір тотығының  гидраттары, кальций мен  магний  карбонаттары, титанның, ванадий  құрамалары, сондай-ақ  органикалық  қоспалар кездеседі. Аталмыш қоспалар  керамикалық  бұйымдардың  технологиясына да,  қасиетттеріне де әсер  етеді.

Саздардың керамикалық қасиеттері  иілгіштігі мен  байланысқандығымен және байланыстырғыш  қабілетімен,  кептіру мен жоғары  температура әсеріне қатынасымен  сипатталады. [4]

Саздың иілгіштігі деп саз  қамырының  сыртқы механикалық күштерінің әсерінен тұтастығын бұзбай (үзілмей және жарықшақсыз) деформациялануға және бұл күштердің әсері тоқтаған соң, түскен қалпын сақтауға қабілеттілігін айтады. Саз бұйымдарын қалыптау мүмкіндігі міне осы қасиетіне негізделген.

Иілгіштікті түрлі тәсілдермен айқындайды. Иілгіштікті ыңғайлы қалыптасатын масса алуға қажетті су мөлшері және сазды қамырдың кебініп азаюы мәні бойынша анықтау тәсілі кеңінен таралған. Саздың иілгіштігі жоғары болған сайын ол ыңғайлы қалыптасатын масса алуға қажетті суды соғұрлым көп қажет етеді және ауада кебініп тұлғасының азаюы соғұрлым жоғары болады. Жоғары иілгіштікті саздардың су қажеттілігі 28%- тен жоғары, ауа шөгінуі – 10-15%. Орташа иілгіштікті саздар 20-28% су қажеттілігімен және 7-10% ауада шөгілуімен сипатталады. Иілгіштігі төмен саздардың су жұту қажеттігі 20%- тен аз, ал ауада шөгілуі 5-7%- ке тең. Өте иілгіш саздан жасалған бұйымдар кепкен кезде аумағы жағынан көп кішірейеді де жарылады. Бұл өндірісте жол беруге болмайтын нәрсе. Иілгіштігі төмен саздар және одан жасалған қамыр қиындықпен қалыптасатындықтан жұмысқа қолайсыз, сондықтан саздың иілгіштігін жиі реттеуге тура келеді. Саздың шамадан тыс иілгіштігін оған азайтатын қоспа енігізумен немесе иілгіштігі төмен саз қосумен жоюға болады. Ал иілгіштік жеткіліксіз болғанда сазды құмнан арылтып елейді, ашық аспан астында ұстайды, арнайы машинамен майдалайды, бумен өңдейді, ауасыздық жағдайда ұстайды, сондай- ақ иілгіш саз қосады. Осы процестердің нәтижесінде саздың дисперстілігі артады, ісінуі жақсарады және иілгіштігі мен қалыптасу қабілеті артады.

Байланыстылық және байланыстыру қабілеті. Саз бөлшектерін ажыратуға қажетті күш оның байланыстылығын сипаттайды. Жоғарыда атап көрсетілгендей саздың байланыстылығы сазды зат бөлшектерінің шағын көлемі мен пластинкалы түріне негізделген. Құрамында сазды фракция аса көп саздардың байланыстылығы жоғары болады. Саздың байланыстыру қабілеті оның иілгіш емес материалдарының бөлшектерін (құм, шамот. т.б.) байланыстырып, кепкенде барынша берік бұйым (күймеген қыш) түзуімен бейнеленеді.

Ауадағы шөгуі. Қалыптау массасының қажетті иілгіштігіне қол жеткізу үшін оған саздың аумағын ұлғайтатын (ісінуі) су енгізеді. Кептіру барысында су буланып кетеді де шикі бұйымның көлемі мен аумағы кішірейеді. Бұл құбылыс оның ауадағы шөгінуі деп аталады. Саздың ылғалдылығы жоғары болғандаға шөгіну деформациясында ішінара сумен толтырылған капиллярдағы күш тепе- теңдігінің бұзылуы нәтижесінде де капиллярлық қысым күштері ерекше мәнге ие болады деп есептеуге негіз бар. Ылғалдылық азайған сайын, отыру деформациясының пайда болуына да сазды минералдардың бетіндегі су қабыршығы қалыңдығының кішірейюіне  орай, өсетін осмотикалық қысым мен молекула аралық тартылыс күштері барған сайын басты роль атқара бастайды. Ауада шөгіну шикі бұйымның бастапқы өлшемінің процеттік қатынасымен бейнеленеді.

Саздың отты шөгуі. Саздың неғұрлым тез балқитын құрамасы күйдіру кезінде сұйық қалыпқа өтеді де балқымай қалған бөлшектерін қамтиды және олардың сұйық фазадағы беттік тартылыс күштерінің әсері күйдірілетін саздың қатты бөлшектерінің жақындасуын тудырады, оның аумағы кішірейеді, яғни отты шөгіну болады. Саздың құрамында кварцты құм көп болған жағдайда шөгу болмауы да мүмкін немесе тіпті материалдың ісінуі байқалады, ол кварцтың қыздырғанда аумағы ұлғайып, өзге кристалдық формаға көшуімен байланысты. Саздың отты шөгінуі оның түріне байланысты да 2- ден 6% - ке дейін болуы мүмкін. Саздың толық шөгінуі деп ауа және от шөгіндісінің жиынтығын айтады. Толық шөгіну әдетте 5- 18% - ке дейінгі аралықта болады. Белгілі өлшемдегі бұйымдар алу үшін толық шөгінді қалыптау кезінде, тиісінше қалып өлшемін ұлғайта отырып ескереді.

Отқа төзімділік. Құрамының әр түрлі болуы себепті саздардың белгілі бір балқу температурасы болмайды. Жоғары температураның әсері кезінде олар жұмсарады да, біртіндеп деформацияға ұшырайды. Саздың жоғары температура әсеріне деформацияланбай төзу қасиетін отқа төзімділік деп атайды. Отқа төзімділігі бойынша саздың үш тобын ажыратады: отқа төзімді (отқа төзімділігі 1580°С- ден жоғары), баяу балқитын (1350 - 1580°С) және тез балқитын (1350°С- ден төмен).  Отқа төзімділер қатарына құрамында қоспасы аз каолинитті саздарды жатқызады. Мұндай саздарды фарфор, фаянс және отқа төзімді бұйымдар жасауға қолданады. Баяу балқитын саздардың құрамындағы темір тотықтары, кварцты құм және басқа да қоспалар отқа төзімділігіне қарағанда елеулі көп болады да, олар баяу балқитын, қаптама және беттік кірпіштер, еден мен канализация құбырларына арналған плиталар жасауға пайдаланылады. Тез балқитын саздар минералогиялық құрамы жағынан алуан түрлі, құрамында елеулі дәрежеде қоспалар болады. Оларды кірпіш пен черепица өндіруде, жеңіл толтырғыштар жасауда, т.б. қолданады. [4]

Қаптау плиткалары мен еден плиткаларын шағырудағы  негізгі шикізаттар – балшық пен кварцтық құм Теміртау қаласының қорынан әкелінеді. Сонымен қатар керамикалық плиткаларға қажетті жоғары эксплуатационды сипаттамалар беру үшін, оған дала шпатын және карбонаттар қосады. Бұл шикізаттарды да Теміртау қаласынан тасымалдайды.    Қаптау плиткалар мен еден плиткаларына керекті  химиялық, минералдық, гранулометриялық және басқа да көрсеткіштер кесте №1 - де көрсетілген. [1]

Кесте №1 - Керамикалық бұйымдарды алуда қолданылатын шикізаттар сипаттамасы

2 Өндірілетін  өнімнің номенклатурасы мен қасиеттері

        Өнім номенклатурасы рационал таңданған өндіріс пен тұтынушылар арасындағы байланыстары арқылы орнатылады. Жобаланатын керамикалық бұйымдарының өндірісі еденге  арналған керамикалық плиткалар өндіріп шығарады. Бұл зауыт керамикалық плиткаларды жартылай құрғақ қалыптау әдісімен өндіруді қолданады.

Еденге арналған плиткалар басқа плиткалармен салыстырғанда, олардың физика-химиялық төзімділігін, гигиеналығын және ұзақ ғұмырлығын анықтайтын жоғары тығыздықпен ерекшеленеді.

Жанама түрде еденге арналған плиткалардың  тығыздығы күйдірілген  черепоктың су сіңіргіштік қасиетімен анықталады.

Ол әйнекейленген плиткалар үшін 4%-тен аспауы керек. Жоғары қажалуға және химиялық қажау әсеріне және химиялық реагенттер әсеріне ұшырайтын плиткалардың су сіңіргіштігі 2%-тен аспауы керек.

Еденге арналған керамикалық плиткалар Моос шкласының 7-8 қаттылық санымен сипатталады.

Еденге арналған плиткаларды түзу, шұңқырлы, фактуралы және техникаланған бетті, бір түсті және көп түсті етіп шығарады. Плитканың ішкі бетін  ерітіндімен жақсы беку үшін шұңқырлы етіп жасайды. Пішіні бойынша плиткалар төртбұрышты, алтыбұрышты және сегізбұрышты болады. Еденге төсеу барысында плиткаларды сындырмау үшін әртүрлі пішінді плиткаларды: төртбұрыштылардың тікбұрышты және үшбұрышты жартылары, алты-бұрыштылардың төрт және бесқырлы жартыларын шығарады.

Пішіні бойынша плиткалар төртбұрышты, тікбұрышты және әртүрлі пішінді болып бөлінеді. Бүйір қырлары доғаланған және доғаланбаған болады. [8]

Доғаның радиусын өндіруші бекітеді. Доға радиусының шамасы ақау болып табылмайды. Өндірушінің келісімі бойынша плиткалардың басқа өлшемділері және басқа пішінділерінің өндірілуі рұқсат етіледі.

Плиткалардың номиналды өлшемдерінен ауытқулар

ұзындығы мен ені бойынша +-0,8%,

қалыңдығы бойынша - ұзындығы 150мм-ге дейінгі плиткалар үшін +-10

                                     - ұзындығы 150мм-ден артық плиткалар  үшін +-8

Бір партияның плиткаларының ең үлкен және ең кіші өлшемдерінің айырмашылығы 1,5мм-ден аспауы керек. Бір плитканың қалыңдықтарының айырмашылығы (әрқалыңдылық) 0,5мм-ден аспауы керек. Плиткалардың беті тегіс және шұңқырлы, біртүсті және көптүсті (әртүрлі әдістермен декорленген) болуы мүмкін.

Плиткаларды декорлеу сериография, шашу, әйнекейлеу әдістерімен жүзеге асырылады. [8]