РоссийскаяФедерация
Министерствообразования и науки Челябинской области
Профессиональноеучилище №130
РЕФЕРАТ
Подисциплине: «Материаловедение»
Тема:Керамические материалы
Выполнил: учащийсягр.28 Белобородов А.
Проверил: ПреподавательДолин А.М.
Южно-Уральск2008г.
Содержание
Введение
1. Общие сведения о керамическихматериалах
2. Сырье для производствакерамических материалов и изделий
2.1 Глинистые материалы
2.2 Отощающие материалы
Заключение
Список литературы
Введение
В современном мире встроительстве очень широко применяются керамические материалы и изделия. Этообусловлено большой прочностью, значительной долговечностью, декоративностьюмногих видов керамики, а также распространенностью в природе сырьевыхматериалов.
Целью данной работыявляется рассмотрение и изучение керамических материалов. В соответствии споставленной целью можно выделить и задачи работы: изучить общие сведение окерамических материалах: понятие, виды, свойства керамических материалов иизделий; сырье для производства керамических материалов и изделий: глинистыематериалы, отощающие материалы.
Керамические изделияобладают различны ми свойствами, которые определяются составом исходного сырья,способами его переработки, а также условиями обжига — газовой средой,температурой и длительностью. Материал (т.е. тело), из которого состояткерамические изделия, в технологии керамики именуют керамическим черепком.
1. Общие сведения окерамических материалах
Керамическими называютматериалы и изделия, изготовляемые формованием и обжигом глин. «Керамос»- надревнегреческом языке означало гончарную глину, а также изделия из обожженнойглины. В глубокой древности из глин путем обжига получали посуду, а позднее(около 5000 лет назад) стали изготовлять кирпич, а затем черепицу.
Большая прочность,значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а такжераспространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применениекерамических материалов и изделий в строительстве. В долговечности керамическихматериалов можно убедиться на примере Московского Кремля, стены которогосложены почти 500 лет назад.
Среди сырьевыхпорошкообразных материалов — глина, которая имеет преимущественное применениепри производстве строительной керамики. Она большей частью содержит примеси,влияющие на ее цвет и термические свойства. Наименьшее количество примесейсодержит глина с высоким содержанием минерала каолинита и потому называемаякаолином, имеющая практически белый цвет. Кроме каолинитовых глин разных цветови оттенков применяют монтмориллонитовые, гидрослюдистые.
Кроме глины к применяемымпорошкообразным материалам, являющимися главными компонентами керамическихизделий, относятся также некоторые другие минеральные вещества природногопроисхождения — кварциты, магнезиты, хромистые железняки.
Для технической керамики(чаще именуемой специальной) используют искусственно получаемые специальнойочисткой порошки в виде чистых оксидов, например оксиды алюминия, магния,кальция, диоксиды циркония, тория и др. Они позволяют получать изделия свысокими температурами плавления (до 2500-3000В°С и выше), что имеет важноезначение в реактивной технике, радиотехнической керамике. Материалы высшейогнеупорности изготовляют на основе карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидови других соединений металлов как без глинистых сырьевых веществ. Некоторые изних имеют температуры плавления до 3500 — 4000В°С, особенно из группы карбидов.
Большой практическийинтерес имеют керметы, состоящие обычно из металлической и керамической частейс соответствующими свойствами. Получили признание огнеупоры переменногосостава. У этих материалов одна поверхность представлена чистым тугоплавкимметаллом, например, вольфрамом, другая — огнеупорным керамическим материалом,например оксидом бериллия. Между поверхностями в поперечном сечении составпостепенно изменяется, что повышает стойкость материала к тепловому удару.
Для строительнойкерамики, как отмечено выше, вполне пригодна глина, которая являетсяраспространенным в природе, дешевым и хорошо изученным сырьем. В сочетании снекоторыми добавочными материалами из нее получают в керамическойпромышленности разнообразные изделия и в широком ассортименте. Ихклассифицируют по ряду признаков. По конструкционному назначению выделяютизделия стеновые, фасадные, для пола, отделочные, для перекрытий, кровельныеизделия, санитарно-технические изделия, дорожные материалы и изделия, дляподземных коммуникаций, огнеупорные изделия, теплоизоляционные материалы иизделия, химически стойкую керамику.
По структурному признакувсе изделия разделяют на две группы: пористые и плотные. Пористые керамическиеизделия впитывают более 5% по весу воды (кирпич обыкновенный, черепица,дренажные трубы). В среднем водопоглощение пористых изделий составляет 8 — 20%по весу или 15 — 35% по объему. Плотными принимают изделия с водопоглощениемменьше 5% по массе, и они практически водонепроницаемые, например плитки дляпола, канализационные трубы, кислотоупорный кирпич и плитки, дорожный кирпич,санитарный фарфор. Чаще всего оно составляет 2 — 4% по весу или 4 — 8% пообъему. Абсолютно плотных керамических изделий не имеется, так как испаряющаясявода затворения, вводимая в глиняное тесто, всегда оставляет некотороеколичество микро- и макропор.
По назначению встроительстве различают следующие группы керамических материалов и изделий:
стеновые материалы(кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый и легкий, камни керамическиепустотелые);
кровельные материалы иматериалы для перекрытий (черепица, керамические пустотелые изделия);
облицовочные материалыдля наружной и внутренней облицовки (кирпич и камни лицевые, плиты керамическиефасадные, малогабаритные плитки);
материалы для полов(плитки);
материалы специальногоназначения (дорожные, санитарно-строительные, химически стойкие, материалы дляподземных коммуникаций, в частности трубы, теплоизоляционные, огнеупорные идр.);
заполнители для легкихбетонов (керамзит, аглопорит).
Наибольшего развитиядостигли стеновые материалы, причем наряду с общим увеличением объемапроизводства особое внимание обращено на увеличение выпуска эффективных изделий(пустотелый кирпич и камни, керамические блоки и панели и т.д.). Предусмотренотакже расширить производство фасадной керамики, особенно для индустриальнойотделки зданий, глазурованных плиток для внутренней облицовки, плиток дляполов, канализационных и дренажных труб, санитарно-строительных изделий,искусственных пористых заполнителей для бетонов.
По температуре плавлениякерамические изделия и исходные глины разделяются на легкоплавкие (с температуройплавления ниже 1350В°С), тугоплавкие (с температурой плавления 1350-1580В°С) иогнеупорные (свыше 1580В°С). Выше отмечались также примеры изделий и сырьявысшей огнеупорности (с температурой плавления в интервале 2000-4000Х),используемых для технических (специальных) целей.
Отличительная особенностьвсех керамических изделий и материалов состоит в их сравнительно высокойпрочности, но малой деформативности. Хрупкость чаще всего относится котрицательным свойствам строительной керамики. Она обладает высокой химическойстойкостью и долговечностью, а форма и размеры изделий из керамики обычносоответствуют установленным стандартам или техническим условиям.
На российском рынке внастоящее время представлены жидкие керамические теплоизоляционные материалы,которые находят своего потребителя, благодаря широкой области применения ипростоте использования при небольших затратах труда. Так как предлагаемыематериалы в основном производятся за рубежом, они имеют высокую стоимость, чтоограничивает возможность их массового использования в строительстве, энергетикеи ЖКХ и т.д. Тогда как отечественные аналоги зачастую оставляют желать лучшего,и своим «качеством» вызывают негатив и предвзятость у конечного пользователя кжидким керамическим теплоизоляционным материалам.
2. Сырье дляпроизводства керамических материалов и изделий
Сырьевые материалы,используемые для изготовления керамических изделий, можно подразделить напластичные глинистые (каолины и глины) и отощающие (шамот, кварц, шлаки,выгорающие добавки). Для понижения температуры спекания в глину иногдадобавляют плавни. Каолин и глины объединяют общим названием — глинистыематериалы.
керамическийстроительство кровельный облицовочный
2.1 Глинистыематериалы
Каолины. Каолиныобразовались в природе из полевых шпатов и других алюмосиликатов, незагрязненных окислами железа. Они состоят преимущественно из минералакаолинита. После обжига присущий им белый или почти белый цвет сохраняется.
Глины. Глинами называютосадочные породы, представляющие собой тонкоземлистые минеральные массы,способные независимо от их минералогического и химического состава образовыватьс водой пластичное тесто, которое после обжига превращается в водостойкое ипрочное камневидное тело.
Состоят глины из теснойсмеси различных минералов, среди которых наиболее распространенными являютсякаолинитовые, монтмориллонитовые и гидрослюдистые. Представителями каолинитовыхминералов являются каолинит и галлуазит. В монтмориллонитовую группу входятмонтмориллонит, бейделлит и их железистые разновидности. Гидрослюды — восновном продукт разной степени гидратации слюд.
Наряду с этими минераламив глинах встречаются кварц, полевой шпат, серный колчедан, гидраты окисловжелеза и алюминия, карбонаты кальция и магния, соединения титана, ванадия. Такиепримеси влияют как на технологию керамических изделий, так и на их свойства.Например, тонко распределенный углекислый кальций и окислы железа понижаютогнеупорность глин. Если в глине имеются крупные зерна и песчинки углекислогокальция, то при обжиге из них образуются более или менее крупные включенияизвести, которая на воздухе гидратируется с увеличением объема (дутики), чтовызывает образование трещин или разрушение изделий. Соединения ванадия служатпричиной появления зеленоватых налетов (выцветов) на кирпиче, что портитвнешний вид фасадов.
Глины часто содержаттакже органические примеси. По отношению к действию высоких температурразличают глины трех групп: огнеупорные (огнеупорность выше 1580'С),тугоплавкие (1350 — 1580'С) и легкоплавкие (ниже 1350'С). К огнеупорнымотносятся большей частью каолинитовые глины, содержащие мало механическихпримесей. Такие глины используют для производства фарфора, фаянса и огнеупорныхизделий. Тугоплавкие глины содержат окислы железа, кварцевый песок и другие примесив значительно большем количестве, чем огнеупорные, и применяются дляпроизводства тугоплавкого, облицовочного и лицевого кирпича, плиток для полов иканализационных труб. Легкоплавкие глины наиболее разнообразны поминералогическому составу, содержат значительное количество примесей(кварцевого песка, окислов железа, известняка, органических веществ).Используют их в кирпичном и черепичном производствах, в производстве легкихзаполнителей и т. д.
В производствеискусственных обжиговых материалов можно применять также некоторые другиеосадочные породы: диатомиты, трепелы и их уплотненные разновидности — опоки, атакже сланцы в чистом виде и с примесью глин или порообразующих добавок.
2.2 Отощающиематериалы
Для уменьшения усадки присушке и обжиге, а также для предотвращения деформаций и трещин в жирныепластичные глины вводят искусственные или природные отощающие материалы.
В качестве искусственныхотощающих материалов используют дегидратированную глину и шамот, а также отходыпроизводства (котельные и другие шлаки, золы, очажные остатки и т.д.).Дегидратированную глину получают нагреванием обычной глины примерно до600-700'С (при этой температуре она теряет свойство пластичности) и применяют вкачестве отощителя при производстве грубой строительной керамики. Шамотизготовляют путем обжига огнеупорных или тугоплавких глин при температурах 1000- 1400'С. Шамот является основным сырьем в производстве огнеупорных шамотныхизделий.
К природным отощающимматериалам относятся такие вещества, которые неспособны в смеси с водойобразовывать пластичную массу, например кварцевые пески, пылевидный кварц.
Порообразующие материалы.В производстве изделий грубой строительной керамики, например кирпича, дляотощения массы, а также для получения изделий, обладающих повышеннойпористостью и, следовательно, пониженной теплопроводностью, в сырьевую массувводят порообразующие добавки. Обычно применяют органические добавки,называемые выгорающими, — древесные опилки, уголь, торфяную пыль, и др. Онивыгорают при обжиге изделий и образуют поры.
Плавни. Введение в глинуплавней способствует понижению температуры ее спекания. К числу плавнейотносятся полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк и др.
Заключение
В заключение сказанногоможно подвести итоги, сформулировать выводы:
— керамическими называютматериалы и изделия, получаемые из порошкообразных веществ различными способамии подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке привысоких температурах для упрочнения и получения камневидного состояния. Такаяобработка носит название обжига;
— кроме глины кприменяемым порошкообразным материалам, являющимися главными компонентамикерамических изделий, относятся также некоторые другие минеральные веществаприродного происхождения — кварциты, магнезиты, хромистые железняки;
— по структурномупризнаку все изделия разделяют на две группы: пористые и плотные;
— сырьевые материалы,используемые для изготовления керамических изделий, можно подразделить напластичные глинистые (каолины и глины) и отощающие (шамот, кварц, шлаки,выгорающие добавки). Для понижения температуры спекания в глину иногдадобавляют плавни. Каолин и глины объединяют общим названием — глинистыематериалы.
Список литературы
1. Краткийхимический справочник / В.А. Рабинович, З.Я. Хазов, — Л.: Химия, 1978. — 356с.
2. Материаловедение:лекции / Мальцев И. М. — Ниж. Новгород: НГТУ, 1995 — 103с.
3. Новые материалы /под науч. ред. Ю.С. Карабасова, — М.: Мисис, 2002 — 738с.
4. Основыматериаловедения / Сажин В.Б. — М.: Теис, 2005. — 155с.