Сырье для производства керамических строительных материалов

Администрация городского округа Самара

АМОУ ВПО Самарская  академия государственного и муниципального управления

 

Экономический факультет

Кафедра Кадастра и геоинформационных  технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа 
по дисциплине: «Материаловедение» 
   на тему: «Сырье для производства керамических строительных материалов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cамаpа, 2013

Cодеpжание

Введение………………………………………………..…………….…..…….….3

I. Общие сведения  и сырье для производства керамических  строительных материалов…………………………………………………………………………..4

II. Образование  глинистых материалов и их  химико – минералогические составы……………………………………………………………………………….6

2.1 Основные минеральные  составляющие глин……………………………….7

2.2 Примеси………………………………………………………………………..8

2.3 Химический состав глин……………………………………………………...9

III. Технологические  свойства глинистых материалов

3.1 Гранулометрический состав  глин………………………………………….12

3.2 Технологические свойства  глин……………………………………………13

3.3 Классификация глинистого  сырья для керамической продукции………20

Список используемой литературы………………………………………….….24

Приложения……………………………………………………………………....25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В данной, контрольной работе, на тему: «Керамические строительные материалы» рассмотрим:

• общие сведения и сырье для производства керамических строительных материалов;
• образование глинистых материалов и их химико – минералогические составы;
• технологические свойства глинистых материалов.

Керамическое производство относится к числу наиболее древних  на земле. Наличие легкодоступного  материала – глины – обусловило  раннее и практически повсеместное развитие ремесла.

Керамическое производство зародилось в доисторическое время  после того, как человек научился получать и использовать огонь. Человек  увидел, что с помощью тепла  можно сохранить форму предметов, вылепленных из глины, и сделать  их непроницаемыми для воды. Скоро  заметили, что все глины имеют  различные свойства и что для  изготовления определенных продуктов  следует использовать различные  глины.

Керамические строительные материалы полностью отвечают требованиям  долговечности и обладают высокими архитектурно – художественным качествам. Они стойки в агрессивных средах, атмосфероустойчивы и морозостойки.

Керамические изделия  находят самое различное применение во многих отраслях народного хозяйства  и в быту. Они используются как  строительные материалы – кирпич, черепица, облицовочные плитки для  стен и полов, канализационные трубы, различные санитарно – технические  изделия. Посуда из фарфора и фаянса остается до настоящего времени наиболее распространенной и широко используемой.

 

 

 

 

 

I. Общие сведения  и сырье для производства керамических  строительных материалов

Керамическими называют искусственные каменные материалы, получаемые обжигом сырца, отформованного из глинистых пород. Керамические материалы, применяемые с древнейших времен, обладают многими достоинствами: сырье для них широко распространено в природе; сырцу можно придать любую форму; обожженные изделия прочны и долговечны. К недостаткам керамических материалов относятся: возможность изготовления изделий лишь относительно небольших размеров; большой расход топлива на обжиг; трудность механизации работ при возведении конструкций из керамических материалов.

В зависимости от пористости керамические материалы делят на пористые с водопоглощением более 5% и плотные с водопоглощением менее 5%. Как плотные, так и пористые материалы могут относиться к грубой керамике, характеризующейся окрашенным черепком, или к тонкой керамике, характеризующейся белым и однородным в изломе черепком. В строительстве шире применяют грубую керамику. Независимо от пористости и цвета черепка керамические материалы могут быть неглазурованными и глазурованными. Глазурь — это стекловидный слой, нанесенный на поверхность материала и закрепленный на нем при обжиге. Глазурь имеет высокую плотность и химическую стойкость.

В зависимости от области  применения в строительстве керамические материалы делят на следующие  группы:

стеновые — кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый и пористо-пустотелый пластического формования, полнотелый и пустотелый полусухого прессования, камни пустотелые пластического формования;

камни пустотелые для часторебристых перекрытий, для армокерамических балок, камни для накатов;

для облицовки фасадов  зданий — кирпич и камни лицевые, ковровая керамика, плитки фасадные малогабаритные, плиты фасадные и подоконные сливы;

для внутренней облицовки  зданий — плитки для облицовки  стен, встроенные детали, плитки для  полов;

кровельные — глиняная черепица рядовая, коньковая, разжелобчатая  концевая и специальная;

трубы керамические — канализационные  и дренажные;

материалы специального назначения — кирпич лекальный камни для  канализационных сооружений, санитарно-техническая  и высокопористая теплоизоляционная  керамика, кислотоупорные изделия (кирпичи, плитки, фасонные детали и трубы), огнеупорные  изделия (кирпичи, фасонные плитки и  детали).

По сложившейся традиции, пористые изделия грубозернистого  строения из глинистых масс называют грубой керамикой, а изделия плотные тонкозернистого строения, СА спекшимся черепком, водонепроницаемые, типа плиток для полов называют тонкой строительной керамикой.

В производстве строительной керамики применяют, в основном, способы  пластического формирования и полусухого прессования, и значительно реже литье в гипсовые формы ( изделия  санитарно – технического назначения).

Многие ученые считают, что  основную прочность спекшимся керамическим материалам сообщает муллит. Муллит 3Al₂O₃ × 2SiO₂ образует игловидные, призматичексие или волокнистые кристаллы  с ясно различимой совершенной спайностью.

Состав муллита долгое время является предметом дискуссий, в результате которых исследователи  пришли к мнению, что состав муллита  колеблется от 2Al₂O₃ × SiO₂ до 3Al₂O₃ × 2SiO_{2 .}

Минерал может давать сростки  и скопления (прил. А). Примеси Fe₂O₃ и TiO₂ вызывают появление плеохризма в желтоватых и голубоватых тонах. Плотность муллита 3,03 г/см³. Размер кристаллов муллита разнообразен: от 2 до 5×10^-6 м, в шамоте – до 10 мм по длине в муллитовых изделиях. Входит также в состав фарфора.

 

 

II. Образование глинистых материалов и их химико – минералогические составы

Глина - тонкодисперсный продукт разложения и выветривания самых   различных горных пород (преобладающий размер частиц -  менее 0,01 мм) -   способны образовывать с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму, а после сушки и обжига приобретает камнеподобные   свойства.

В зависимости от геологических  условий образования глины разделяются  на остаточные или первичные (элювиальные), образовавшиеся непосредственно на месте залегания материнской  породы, и осадочные или   вторичные, образовавшиеся путем переноса и  переотложения водой, ветром   или ледниками в новое место. Как правило, элювиальные глины  низкого качества, в них сохраняются  материнские породы, часто они  засорены гидроксидами железа и обычно малопластичны.

 Вторичные глины разделяются  на делювиальные, перенесенные дождевыми  или снеговыми водами, ледниковые  и лессовые, перенесенные соответственно  ледниками и ветром. Делювиальные  глины характеризуются   слоистыми  напластованиями, большой неоднородностью  состава и засоренностью различными  примесями. Ледниковые глины обычно  залегают линзами и сильно  засорены посторонними включениями  (от крупных валунов до мелкой  щебенки).  Наиболее однородны  лессовые глины. Они характеризуются  высокой дисперсностью и пористым  строением.

Глинистые породы (глины, суглинки, аргиллиты, алевролиты, сланцы  и другие), используемые в  качестве сырья для производства керамических кирпичей и камней, должны соответствовать требованиям ОСТ 21-78-88 (срок  действия  до 01.01.96г.), а  классификация сырья приведена  в ГОСТ 9169-75*.

Пригодность глины   для   кирпича определяют, исходя из минерально-петрографической характеристики, химического состава, показателей технологических свойств  и  рациональной  характеристики.

2.1 Основные минеральные составляющие глин: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды (иллит).

Каолинит (Al₂O₃ × 2SiO₂ × 2Н₂О) - имеет относительно плотное строение    кристаллической решетки со сравнительно небольшим межплоскостным   расстоянием 7,2 Å. Поэтому каолинит не способен присоединять и прочно   удерживать большое количество воды, и при сушке глины с большим   содержанием каолинита сравнительно свободно и быстро отдают присоединенную воду. Размер частиц  каолинита  0,003 - 0,001 мм. Основные разновидности каолинитовой группы -  каолинит, диккит, накрит. Каолинит наиболее распространен. Каолинит мало чувствителен к сушке и обжигу, слабо набухает в воде и  обладает небольшой   адсорбционной   способностью   и   пластичностью.

Монтмориллонит - (Al₂O₃×2SiO₂×2Н₂О × nН₂О) (прил. Б) - имеет слабую связь между пакетами, так как расстояние между ними сравнительно велико - 9,6-21,4 Å, и оно может возрастать под воздействием вклинивающихся молекул воды. Иначе говоря, кристаллическая решетка монтмориллонита является подвижной (разбухающей). Поэтому монтмориллонитовые  глины способны интенсивно поглощать   большое количество воды, прочно ее удерживать и трудно отдавать при сушке,  а также сильно набухать при увлажнении с увеличением в объеме  до  16 раз. Размеры частиц монтмориллонита много меньше 1 мк (<0,001мм).   Эти глины имеют наиболее высокую дисперсность среди всех глинистых   минералов, наибольшую набухаемость, пластичность, связность и высокую   чувствительность к сушке и обжигу.

Основными представителями  монтмориллонитовой группы являются:  монтмориллонит,  нонтронит,  бейделит.

Галлуазит - Al₂O₃ × 2SiO₂ × 4Н₂О - включает  галлуазит,  ферригаллуазит   и   метагаллуазит, является частым спутником в каолинитах и каолинитовых глинах. Галлуазит по сравнению с каолинитом обладает большей дисперсностью, пластичностью и адсорбционной способностью.

Гидрослюды -  (иллит, гидромусковит, глауконит и др.)  являются продуктом разной степени гидратации слюд. В значительных количествах они   встречаются в легкоплавких глинах и в небольших количествах в огнеупорных и тугоплавких глинах.

Иллит (гидрослюда) - K₂O  × MgO × 4Al₂O₃ × 7SiO₂ × 2Н₂О - является продуктом многолетней гидратации слюд, и ее кристаллическая решетка сходна с монтмориллонитом. Гидрослюды по интенсивности связи с водой занимают   среднее положение между каолинитом и монтмориллонитом. Размеры частиц   гидрослюды порядка 1 мк ( ~0,001мм).

2.2 Примеси.

Кроме глинистых компонентов, в состав глинистых пород входят различные примеси, которые разделяются на кварцевые, карбонатные, железистые, органические  и щелочные окислы.     

Кварцевые примеси встречаются в глине в виде кварцевого песка и пыли. Они отощают глину и ухудшают ее пластичность и формовочные свойства, хотя крупный кварцевый песок улучшает сушильные свойства глин, а мелкий – ухудшает их. В то же время, кварцевые примеси ухудшают обжиговые свойства, понижая трещиностойкость  обожженных изделий при их охлаждении, снижают прочность и морозостойкость.

Карбонатные примеси встречаются в глинах в 3-х структурных формах: в виде тонкодисперсных равномерно распределенных пылеватых частиц, рыхлых и мучнистых примазок  и в виде плотных каменистых частиц.

Тонкодисперсные карбонатные примеси, разлагаясь при обжиге по реакции СаСО₃ =СаО + СО₂ , способствуют формированию пористого черепка и снижению его прочности. Эти мелкие включения не являются вредными для стеновой керамики. Рыхлые примазки и скопления при механической переработке глины легко разрушаются на более мелкие и не снижают существенно качество изделий.

Наиболее вредными и опасными являются каменистые карбонатные включения  размером более 1 мм, так как после  обжига керамики эти включения остаются в черепке в виде  обожженной извести, которая в последующем при присоединении влаги из атмосферы или, например, при увлажнении обожженных изделий переходит в гидроокись кальция по схеме

СаО + Н₂О = Са (ОН)₂    + Q (тепло).