керамические материалы
.pdfКЕРАМИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ
Общие сведения
Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах.
Под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий из глинистого сырья и смесей его с органическими и минеральными добавками.
Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют
керамическим черепком.
В понятие керамические материалы и изделия входит широкий круг материалов с различными свойствами.
Их классифицируют по ряду признаков.
По назначению керамические изделия подразделяют на следующие виды:
Стеновые;
Отделочные;
Кровельные;
Для полов;
Для перекрытий;
Дорожные;
Санитарно-технические;
Кислотоупорные;
Теплоизоляционные;
Огнеупорные
Заполнители для бетонов
По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком.
Пористыми считают изделия с
водопоглощением по массе более 5%.
Кним относятся изделия как грубой (керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые) керамики.
Кплотным относят изделия с
водопоглощением по массе менее 5%.
Кним принадлежат изделия также грубой (клинкерный кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты), и тонкой (фаянс, полуфарфор, фарфор) керамики.
По температуре плавления
керамические материалы и изделия подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 13500C), тугоплавкие (с температурой плавления
13500C-15800C), огнеупорные (15800C- 20000C), высшей огнеупорности (более
20000C).
Керамические материалы занимают одно из первых мест по значимости и объемам производства среди других строительных материалов из-за:
возможности получения любых заданных свойств;
широкой номенклатуре;
больших запасов повсеместно распространенного сырья;
сравнительной простой технологии;
высокой долговечности и экологической безвредности.
материалов
Основным сырьем для производства керамических изделий является глинистое сырье (глины и каолины), применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками – отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами и др.
Глинистое сырье
Глинистое сырье (глины и каолины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород, содержащий примеси других горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня.
Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой, дает легко формуемую пластичную массу.
При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается в объеме. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин.
В зависимости от этого глины подразделяются на:
Высокопластичные – в составе глин 80-90%
глинистых частиц, число пластичности более 25,
водопотребность более 28%, воздушная усадка 10-15%;
Среднепластичные и умеренно-пластичные - 30-60%
глинистых частиц, число пластичности 15-25,
водопотребность 20-28%, воздушная усадка 7-10%;
Малопластичные - 5-30% глинистых частиц, число пластичности 7-15, водопотребность менее 20%, воздушная усадка 5-7%;
Непластичные – не образуют пластичное удобоформуемое тесто.
Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют «жирными», отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют «отощающие» добавки.
Глины с содержанием глинистых частиц менее 10-15% - «тощие» глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.
Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов:
Каолинита - Al2O32SiO22H2O;
Монтмориллонита - Al2O34SiO24H2O;
Гидрослюдистых минералов и их смесей.
Глины с высоким содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке.
Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания.
Высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита называют бентонитами.
Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов. В керамическом сырье важнейшими оксидами являются:
SiO2 – 40-80%;
Al2O3 – 8-50%;
Fe2O3 – 0-15%;
CaO – 0,5-25%;
MgO – 0-4%.
Сувеличением содержания Al2O3 пластичность и огнеупорность глин, а с повышением SiO2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий.
Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин; камневидные включения тонкодисперсного известняка являются причинами появления «дутиков» и трещин в изделиях.
Оксиды щелочных металлов способствуют повышению усадки, уплотнению черепка, повышению его прочности.
Наличие растворимых солей сульфатов и хлоридов вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий.