книги / Технология строительной керамики

корунд А120 3 — 1,76 и другие, а также при поддержании температуры обжига, обеспечивающей хороший разлив глазури с образованием гладкой поверхности. Дефекты глазурного покрова — сухость глазу­ ри, наколы, волнистость, натеки и другие — снижают блеск глазуро­ ванной поверхности.

При измерении блеска глазурованного участка с мелкими наколами (как на яичной скорлупе) на фарфоровых изделиях было уста­ новлено, что показатель блеска снижается в среднем на 5— 10%. Более крупные булавочные наколы снижают показатель блеска на>

ного от подобного образца до износа.

Блеск фарфоровой глазури снижается до определенного предела даже при специальной обработке поверхности глазури различным ко­ личеством песка (рис. 22).

За эталон блеска принят блеск увиолевого стекла. Блеск фаянсо­ вых облицовочных плиток составляет от 43 до 61%, фарфоровых из­ делий — до 79% (блеск эталона принят за 100%).

Акустические свойства керамических материалов определяются назначением изделий. Керамические материалы, обладающие значи­ тельной пористостью, используют как звукопоглощающие.

Одним из показателей высокого качества керамических изделий является способность при ударе возбудить колебания, которые, рас­ пространяясь по массе изделия, выходят наружу в виде чистой звуко­ вой волны (упругие механические волны) с частотой колебаний от 16' до 20 000 Гц. Наиболее чувствительно человеческое ухо к звуковой, волне в диапазоне частот 1000—3000 Гц.

Структура изделий оказывает большое влияние на акустические свойства керамики. Лучшая звукопроводность достигается при уве­ личении в изделии стекловидной фазы, повышении плотности, отсут­ ствии трещин и посечек.

поверхностно-активной жидкости на керамические материалы, осо­ бенно пористые, объясняется ее способностью смачивать ионогенную поверхность керамики ввиду специфики кристаллохимического строения ее, а также молекулярной природы поверхности и наличия на ней центров или радикалов, способных присоединять к себе с по­ мощью водородных связей молекулы воды.

Степень смачивания зависит от шероховатости (микрорельефа) по­ верхности, температуры, пористости, длительности смачивания, от­ ношения между поверхностными энергиями керамики и воды на их межфазовой границе, физических свойств воды (температуры, вязкос­ ти и др.).

Разрушающее действие жидкости тем выше, чем больше энергия

с усилием до 1,0 МПа. При этом наибольшее давление расклинивания возникает в устьях трещин, т. е. наиболее глубоких частях микротрещии.

Прочность неглазурованной обожженной керамики в присутствии воды снижается на 20—30%, в том числе обычного фарфора — на 11%, причем с увеличением пористости черепка изделий (фаянс и др.) прочность его уменьшается.

Напряжения, возникающие в изделиях, концентрируются в местах резких изломов в их конструкции и в местах клейки приставных деталей. Поэтому при конструировании изделий избегают острых и пря­ мых углов, заменяя их переходами овальной формы, а также устра­ няют разнотолщинность черепка изделий. Возникающие в поверх­ ностных слоях черепка или глазурного покрова микротрещины, а так­ же царапины в результате эрозионного разрушения расширяются, одновременно возникают новые зародышевые трещины. Так создается зона повышенной трещиноватости (зона предразрушения). Со вре­ менем зона предразрушения становится зоной разрушения с явными признаками потери изделиями эксплуатационных качеств (снятие гла­ зурного покрова, появление «цека», отколов, трещин и других де­ фектов).

Интенсивность выщелачивания в трещинах выше у многощелочных глазурей, так как обмен между подвижными щелочными ионами гла­ зури и ионами водорода в растворе способствует высокой концентра­

В этом случае наблюдается низкая концентрация гидроксильных групп в вершине трещины и более медленное выщелачивание, т. е. замедленное развитие трещины.

Развитие в изделиях микротрещин может прекратиться также при пересечении с воздушными пузырьками и порами, при пересечении с другими трещинами или крупными зернами непрореагировавшего кварца. После прекращения роста микротрещин увеличение напряже­ ния может привести тс образованию новых трещин и разрушению из­ делий. Скорость роста трещин весьма велика и поэтому практически

эксплуатационные свойства изделий.

Наличие глазурного покрова способствует повышению эксплуата­ ционных свойств изделий, несмотря на то, что глазурный покров также подвержен разрушению, так как и глазурный покров имеет поры раз­ мером от 0,7 до 1,7 мкм и газовые пузырьки, куда легко проникает водяной пар, размер молекул которого составляет 29 мкм. В результа­ те происходит выщелачивание щелочных оксидов.

Разрушение надглазурного декора плиток возможно под влиянием даже чистой горячей (до температуры 80° С) воды. Механическое воз­ действие воды, падающей в виде сильной круто ниспадающей струи, вредит декору тем больше, чем большие окрашенные поверхности имеет изделие. На разрушение декора влияет также состав моющих щелочных средств. Степень разрушения декора устанавливается по изменению качества поверхности в результате смещения длины волны одного и того же цветового оттенка, изменению яркости и блеска декора.

Точность размеров и форма. Особенности производства фарфоро­ вых, фаянсовых, полуфарфоровых и других керамических изделий обуславливают трудность получения изделий точных размеров и за­ данной формы. Использование сырьевых материалов непостоянного состава и свойств, масс нестабильного состава, в том числе и по грану­ лометрии и переменной влажности, формование пластическим способом или отливкой в гипсовых формах, возможные отклонения от установ­ ленных режимов сушки и обжига вызывают большие отклонения от утвержденных образцов.

Точность размеров и формы изделий могут быть повышены при изготовлении изделий полусухим способом, способом гидростатическо­ го прессования, при калибровке гипсовых или других форм, а также при правильной конструкции изделий и строгом соблюдении технологи­ ческих параметров производства.

Точность размеров и формы имеет важное значение для всех керамических изделий. Допустимые отклонения размеров и форм регламентируются соответствующими ГОСТами и ТУ.

Биологическая стойкость — способность материала сопротивлять­ ся загрязнению и разрушающему воздействию растительных и живот­ ных организмов.

При изучении бактериальных условий эксплуатации фарфоровых и других глазурованных изделий следует учитывать степень загрязне­ ния, инфицирование бактериальными культурами и возможность очи­ стки изделий физико-химическими методами. Рост микробов значитель­

зуются) при мытье водой, мылом и моющими средствами по сравнению с другими видами изделий (пластмассами, металлом и др.).

Основные свойства при классификации керамических изделий можно свести в четыре группы:

а) плотность, объемная масса, пористость; б) водопоглощение, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость; в) прочность, твердость, истираемость, сопротивляемость удару; г) теплопровод­ ность, термическое расширение, теплоемкость и др.

Некоторые материалы и изделия должны удовлетворять специ­ фическим требованиям: обладать повышенной химической стойкостью,

ватую поверхность, непрозрачны, при ударе издают глухой звук. Такие материалы и изделия пропускают воду, могут впитывать 5— 20% воды по массе или 12—35% по объему. Пористые материалы при необходимости покрывают ангобами и глазурями. К пористым неглазурованным материалам и изделиям относятся строительный кирпич обыкновенный и пустотелый, пористый кирпич и пористые изделия специального назначения, керамические блоки и камни, плитки и кирпич облицовочные, черепица, дренажные трубы, террако­ та и т. д. К пористым глазурованным изделиям относятся: облицовоч­ ные кирпич, плиты и плитки, майоликовые плитки, печные изразцы, санитарно-строительные изделия из фаянсовых масс.

П л о т н ы е м а т е р и а л ы и изделия имеют блестящий излом, глад­

кую поверхность, при ударе издают чистый звук. Пористость их составляет менее 5%, поэтому они не пропускают воду. Водопогло­ щение таких изделий до 5% по массе или 4—8% по объему. Плотные материалы и изделия могут быть неглазурованными (клинкерный кирпич, плитки для полов) и глазурованными (канализационные тру­ бы, санитарно-строительные изделия из полуфарфоровых и фарфоровых масс).

Кроме того, пористые и плотные керамические материалы и изде­ лия бывают полнотелые и пустотелые.

По назначению различают следующие материалы и изделия: с т е ­ новы е — кирпич строительный обыкновенный, кирпич и камни пусто­

телые и пористые, крупные блоки и панели из кирпича и пустотелых

ные и канализационные, плитки для полов, черепица) и тонкие (терра­ кота, майолика, облицовочные плитки, санитарно-строительные из­ делия).

Такое деление условно, так как определяется оно главным образом особенностями технологической переработки сырья в процессе произ­ водства и назначением изделий.

К и р п и ч п о р и с т ы й и к а м н и и з т р е п е л о в и д и а т о м и т о в изготовляются из трепелов и диатомитов способом пластического формования или полусухого прессования с последую­ щими сушкой и обжигом при 950— 1000° С. Размеры одинарного кирпи­ ча 250 X 120 X 65 мм. Кроме кирпича, изготавливаются изделия раз­ личной формы: плиты, скорлупы, сегменты и др.

вании (прессовании) масс, в состав которых входят выгорающие до­ бавки. Кирпич делят на марки «150», «100», «75», «50». Соответственно каждой марке средний предел прочности при изгибе составляет 1,96;

на стенок кирпича — не менее 12 мм.

По объемной массе (брутто) пористо-пустотелый кирпич делят на классы: А — до 1300 кг/м3 включительно и Б — более 1300 кг/м8 (но не свыше 1450 кг/м3). Требования к водопоглощению и морозостой­ кости такие же, как и для обыкновенного кирпича.

Используют пористый и пористо-пустотелый кирпич для обму­ ровки котлов, изоляции паропроводов, резервуаров.

Керамические камни. Керамические пустотелые камни относятся к эффективным изделиям, объемная масса и теплофизические свойства которых позволяют снизить толщину и массу ограждающих конструк­ ций зданий.

Общими признаками керамических пустотелых камней являются: габариты, направление пустот, количество, размеры и форма пустот, а также пустотность, выраженная в процентах.

Керамические камни имеют пустотность 15—70%, объемную мас­ с у — 350— 1400 кг/м3 и по размерам соответствуют 2,13— 18 шт. нормального кирпича. По назначению камни подразделяют на стеновые, для перекрытий и камни специального назначения — подоконные сливные камни и доски, бутылочные камни (трубки), камни для колонн, дымоходов, мусоропроводов и т, д.

С т е н о в ы е к а м н и изготовляют чаще способом пластическо­ го формования и реже — полусухим прессованием.

На основании предела прочности при сжатии (без вычета пустот, ГОСТ 6316—74) камни делят на марки «250», «200», «150», «125», «100» и «75». Типы стеновых камней приведены на рис. 23. Пустотность кам­ ней 32, 42, 50 и 70%. По объемной массе камни подразделяют на два класса: А — с массой до 1300 кг/м3 и Б — от 1300 до 1400 кг/м3.

Камни с вертикальным расположением пустот по отношению к кладке стены эффективнее камней с горизонтальным расположением пустот. Камни с горизонтальным расположением пустот при прочих рав-

числе с вертикальным расположением пустот 15—40%, горизонталь­ ным — до 70%.

Камни, вырабатываемые на отечественных заводах, имеют вер­ тикальное расположение пустот общим объемом 25—30%. Такая пустотность незначительно снижает прочность изделий. Увеличение пустотности до 40—55% уменьшает прочность изделий при сжатии на 10—25%.

Пустотность изделий для штучной кладки составляет 20—40%, для панелей наружных стен — 40—60%, для панелей перекрытий — 70—80%. Ширина пустот прямоугольной (щелевидной) формы не долж­ на превышать 12 мм, а диаметр отверстий круглой формы или сторона отверстия квадратной формы составляет не более 16 мм. Водопоглощение керамических камней — не менее 6%, морозостойкость не менее 15 циклов.

Керамические камни для панелей наружных стен должны удов­ летворять следующим требованиям: тепловое удельное сопротивление 0,8723— 1,5119 Вт/(м*° С) в зависимости от климатической зоны; объем­ ная масса 0,8— 1,2 т/м3 (из расчета массы 1 м2 панели не более 300— 350 кг). По объему большинство камней эквивалентно 7,1, а с учетом теплоизоляционных свойств — 18 штукам нормального кирпича. Для несущих панелей внутренних стен используют 7- и 18-щелевые камни, а также камни с крупными пустотами, изготовляемые способом пластического формования. Производство эффективной керамики выгодно во всех отношениях:

§ 2. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Глинистые материалы. В производстве кирпича н керамических кам­ ней используют в основном легкоплавкое глинистое сырье — глины, суг­ линки, глинистые сланцы (аргиллиты) и сланцевые глины, лессы и т. д.

Fe20 3 — 2— 15; СаО — 0,5 — 25; MgO—0,0—4; RaO — 0,3—5; п. п. п. 3— 16.

Кремнезем (Si02) находится в глинах в связанном (в составе гли­ нообразующих минералов) и свободном (песок, шлюф) состояниях.