Технологические схемы производства различных видов керамики

Содержание
 
1.   Исторические сведения о возникновении керамическихматериалов
Изготовление фарфора в Китае и Европе. Начало производстваогнеупорных изделий, развитие технологии огнеупоров.
2    Область применения
3 Техническая керамика
4    Современное состояние технологии керамическихматериалов.
5    Производство керамических материалов и изделий вКазахстане,
СНГ и за рубежом
6    Классификация керамических материалов
7    Основные физико-химические свойства керамическихматериалов.
8    Микроструктура керамики
9    Сырьевые материалы, применяемые в технологии керамики:
глины и глинистые породы, полевые шпаты, каолин, отощающиедобавки и плавни.
10 Керамические материалы. Добавки. Их характеристика. Общаясхема технологических этапов производства керамических материалов и еехарактеристика. Основные технологические схемы производства различных видовкерамики: керамического кирпича, камней, искусственных пористых заполнителей,керамической облицовочной плитки, огнеупорных материалов и изделий, техническойкерамики. Добавки. Их характеристика.
11 Общая схема технологических этапов производствакерамических материалов и ее характеристика.
12 Основные технологические схемы производства различныхвидов керамики: керамического кирпича, камней, искусственных пористых заполнителей,керамической облицовочной плитки, огнеупорных материалов и изделий, техническойкерамики.
13  Производство и применение стеновых изделий
14 Производство и применение облицовочных изделий
15 Огнеупоры. Классификация. Сырьевые материалы дляпроизводства огнеупоров. Основы технологии.
16 Искусственные пористые заполнители, основы технологиипроизводства, основные виды и свойства легких заполнителей.
17  Сухой, пластический и шликерный способыпроизводства
керамзита.
18 Основы технологии аглопорита.
19 Свойства аглопорита.
20  Керамическая фасадная плитка и ее классификация
21 Основы технологии производства керамической плитки
керамический материал технология

1 Историческиесведения о возникновении
Слово«керамика» произошло от греческого «Keramos», что означает «глина». «Керамика»обозначает изделия из смесей глин, песка и других природных материалов. Послеприготовления смеси придается нужная форма, после чего заготовки обжигаются привысокой температуре. Керамика — это и один из самых современных и передовыхматериалов, специальные керамические материалы получают все более широкоераспространение в строительстве, электронной промышленности, машиностроении,ядерной энергетике. Керамика также один из самых древних отделочных материалов.
В каждойстране, в каждой культуре существовали свои особые гончарные массы, техникиглазурования и росписи. Производство керамических изделий из обожженной цветнойглины с крупнопористым черепком, покрытых глазурью, существовало уже несколькотысячелетий назад в Египте, Вавилоне и других странах Древнего Востока. Всредневековье данная техника проникла из стран Средней, Центральной и ПереднейАзии в Европу.
Египтянераньше других народов средиземного бассейна развили свою керамику. Одним издревнейших производств в Египте было гончарное: глиняные горшки из грубой,плохо перемешенной глины.
Древнейшиеегипетские кирпичи, желтого цвета, найдены в пирамидах Мемфиса; они высушены насолнце, но все-таки хорошо сохранились. Кроме них, были черные кирпичи из смесиглины с рубленой соломой. Обоженые кирпичи появились около 2800 лет до нашейэры. Позднее на кирпичах для пирамид выдавливалось рельефом имя фараонапосредством деревянного штампа. Цвет керамики зависел от сорта глины, облицовки(ангоба) и обжига. Для ее изготовления употребляли глину в основном двухсортов: коричнево-серого цвета с довольно большим количеством примесей(органических, железистых и песка), которая при обжиге приобреталакоричнево-красный цвет, и серую известковую почти без органических примесей,приобретающую после обжига разные оттенки серого цвета, бурую и желтоватуюокраску. Первый сорт глины встречается повсюду в долине и Дельте Нила, второй — лишь в немногих местах, прежде всего в современных центрах гончарногопроизводства — в Кенне и Белласе.
Изготовлениефарфора в Китае и Европе
Фарфоризобрели китайцы. Для англоязычного населения земли фарфор и Китай – близнецыбратья. Можно сказать, что фарфор является вершиной традиционного прикладногоискусства Китая.
Более тысячилет назад в Китае пили из нефритовых чашек. Они были очень дороги. После долгихлет поисков и многих неудач китайские гончары сделали материал, которыйпревзошел нефрит своими качествами, оказался доступнее и легче в обработке. Этобыл фарфор. Еще долго его называли «подражание нефриту». «Китайский секрет», вомногом, был секретом сырья. В провинции Цзянси оказались огромные запасы«фарфорового камня», горной породы, состоящей из кваоца и слюды. Фарфоровуюмассу делали из брикетированного порошка «фарфорового камня» и каолина, придававшегоизделию белизну. Массу «вылеживали» не один десяток лет, чтобы она приобрелапластичность.
Первымиизвестными изделиями из китайского фарфора были стройныевытянутые сосуды с полированной поверхностью, голубые и особенно ценныебледно-зеленые вазы с рельефным орнаментом, которые в Европе получили названиеселадон.
Началопроизводства огнеупорных изделий, развитие технологии огнеупоров
Огнеупорныематериалы –этоматериалы применяемые для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг,обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературныхагрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др).
Огнеупорныематериалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химическойинертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеситугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качествеогнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном этонеметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C, применяютсяпрактически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высокихтемпературах.
Огнеупорыподразделяются на формованные (изделия) и неформованные (порошки, мертели и т. д.),также их классифицируют по следующим признакам:
–огнеупорность
– пористость
–химико-минеральный состав
– областьприменения
Классификацияпо огнеупорности
– огнеупорные(огнеупорность от 1580 до 1770 ° С)
–высокоогнеупорные (от 1770 до 2000 ° С)
– высшейогнеупорности (более 2000 ° С)
Классификацияпо пористости
– особоплотные(открытая пористость до 3 %)
–высокоплотные (открытая пористость от 3 до 10 %)
– плотные(открытая пористость от 10 до 16 %)
– уплотненные(открытая пористость от 16 до 20 %)
–среднеплотные (открытая пористость от 20 до 30 %)
– низкоплотные(пористость от 30 % до 45 %)
–высокопористые (общая пористость от 45 до 75 %)
–ультрапористые (общая пористость более 75 %)
 

2 Областьприменения
Огнеупорыимеют очень много областей применения, но всех их можно разбить на две основныегруппы, это огнеупоры (огнеупорные изделия, например, кирпич) общегоназначения, и огнеупоры, спроектированные специально для какого-либо тепловогоагрегата.
3Техническая керамика
 
Техническаякерамика отличается от других видов керамики довольно существенно. При общностипроцесса производства, отличается состав компонентов, условия производства иприменение. Техническая керамика имеет специальное применение, наиболее часто —техническое и промышленное. Обычно к ней не относятся строительные материалы,эмаль, стекло, цемент и керамические изделия декоративного и бытовогоназначения.
4Современное состояние технологии керамических материалов
Керамическиеизделия находят большое применение в строительстве. Неограниченные запасышироко распространенного сырья (глин), простота технологии и многовековый опытпроизводства, а также высокая долговечность их способствовали многообразномуприменению.
Некоторыевиды керамических материалов досего времени являются незаменимыми и наиболеераспространенными в строительстве. Так, несмотря на гигантское развитие впоследний период стеновых материалов, особенно железобетонных, выпуск глиняногокирпича составляет очень большую долю в производстве всех стеновых материалов.Керамические облицовочные плитки, несмотря на развитие производстваоблицовочных плиток на основе полимеров, все еще остаются основным материаломдля отделки санитарных узлов и других помещений с режимом повышенной влажности,химической агрессивности и высоких гигиенических требований. Для облицовкизданий керамические материалы также не потеряли своего значения, хотя появилосьмного новых видов облицовочных материалов. Особенно велик рост выпуска такихкерамических материалов, как керамзит. Штучный не индустриальный кирпич покаостается основным стеновым материалом, составляя половину всех стеновыхматериалов, применяемых в настоящее время.
Представляетсяцелесообразным резко увеличивать производство пустотелой стеновой керамики(пустотелый кирпич, камни и блоки из них). Производство этих материалов можнолегко организовать на действующих кирпичных заводах при небольших капитальныхзатратах в основном на перестройку и переоборудование массозаготовительных иформовочных участков производства. Уже за последние годы производствопустотелой керамики составило около 4% общего объема выпуска кирпича и достигло1 млрд. шт. условного кирпича. В зарубежных странах пустотелая керамика посравнению с обыкновенным кирпичом заняла ведущее положение.
В настоящеевремя развитие нашей машиностроительной промышленности дает возможность непрерывносовершенствовать механическое оборудование заводов строительной керамики.Широко применяются новые виды дробильно-помольных, смесительных и формовочныхмашин. Предприятия оснащаются новейшим подъемно-транспортным оборудованием,особенно важным для керамического производства, нуждающегося в заготовке иперемещении больших масс сырья и тяжеловесной продукции. Перевод керамическихпредприятий на природный газ в качестве топлива не только повышаетпроизводительность труда и снижает себестоимость изделий, но и повышаеткачество вырабатываемой продукции. В ближайшее время помимо мероприятий общеготехнического прогресса — механизации и автоматизации, совершенствованиятехнологии и улучшения организации труда — необходимо добиваться снижениясебестоимости изделий и обратить особое внимание на организацию выпуска новых,высокоэффективных керамических строительных материалов и изделий.
 
5 Производство керамическихматериалов и изделий в Казахстане, СНГ и за рубежом
В настоящеевремя в Европе объем рынка керамических изделий оценивается в 9,3 млрд. евро.Рынок керамических санитарно-технических и некоторых других изделий оцениваетсяв 4,6 млрд. евро, рынок огнеупоров и технической керамики — 3,1-2,5 млрд. евро.Одним из лидеров в Европе по производству керамических изделий является Италия.В Италии объем производства прессованных керамических плиток составляет внастоящее время 630 млн. м2 в год. По объему производства этихизделий она занимает второе место в мире, уступая Китаю, где ежегодный выпусккерамических плиток достигает 1600 млн. м2. Третье место занимаетИспания с ежегодным объемом производства керамических плиток 620 млн. м2.В Германии ежегодный объем производства керамических плиток составляет всегооколо 10 % объема производства этих изделий в Италии.
Предприятиякерамической промышленности Италии сконцентрированы в области Сассуоло. Встране насчитывается примерно 250 фирм, охватывающих 335 предприятий,выпускающих керамические плитки. Интенсивное развитие керамическойпромышленности Италии происходило в последние десятилетия, в то время как еще в50-60-х гг. прошлого века в страну импортировалось сырье и оборудование дляпроизводства керамических плиток. Примерно 70 % фирм в керамическойпромышленности Италии созданы менее 35 лет назад. В общем обороте денежныхсредств, затрачиваемых в Италии на производство оборудования для керамическойпромышленности, на долю оборудования, предназначенного для изготовлениякерамических плиток, приходится более 80 %, оборудования для производствакирпича — 10 %, оборудования для изготовления санитарно-технических изделий — 7%, оборудования для производства огнеупоров и технической керамики — по 0,5 %.
Оборудованиедля производства керамических изделий экспортируется в страны Евросоюза, атакже в другие страны. Выпускаемые в Италии керамические изделия отличаютсявысоким качеством и производятся на современном эффективном оборудовании. Вчастности, при производстве керамических плиток находят применение прессыповышенной мощности, что дает возможность изготовлять изделия с высокимигеометрическими, механическими и декоративными свойствами. С применениемнаиболее мощного пресса при усилии прессования 4000 Н/см2производятся керамические плиты размерами 1800х1200 мм. Печи с камерамидвойного обжига пригодны для производства крупноразмерных изделий, причем впроцессе предварительного нагрева и охлаждения в них не развиваютсязначительные напряжения. В двухканальных роликовых печах возможно одновременноеизготовление двух различных изделий с различным циклом времени.
В целомкерамическая промышленность Италии занимает твердые позиции не только наотечественном, но и на международном рынке. Ассортимент выпускаемыхкерамических изделий характеризуется значительным разнообразием и непрерывнорасширяется. Полагают, что ближайшем будущем технология производства изделийусовершенствуется и получит дальнейшее развитие.
6 Классификациякерамических материалов
Большойассортимент керамических изделий, выпускаемых промышленностью для использованияв строительстве, можно классифицировать на следующие группы в зависимости от ихназначения: стеновые, облицовочные, кровельные, для полов, дорожные,теплоизоляционные, огнеупорные, кислотоупорные и санитарно-технические.
Стеновыематериалы
Основными вэтой группе являются: кирпич глиняный обыкновенный и так называемый эффективныйкирпич – глиняный пустотелый и пористый пластического формования, глиняныйпустотелый полусухого прессования и строительный легкий. Камни керамическиепустотелые пластического формования также применяются в качестве стеновогоматериала.
.Находятприменение в качестве стенового материала крупноразмерные виброкирпичные панелизаводского изготовления.
Облицовочныеизделия
Керамическиеизделия, применяемые для облицовки зданий, делятся на две группы – для облицовкифасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.
В настоящеевремя основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданийявляются лицевые кирпич, камни, плиты и плитки. Кирпич и камни делают сплошнымии пустотелыми. Плиты в зависимости от конструкции, способов изготовления икрепления подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкойстен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен.Фасадные плиты изготовляют различной формы: плоские – для облицовки плоскостистен, угловые – для облицовки наружных углов, откосов и проемов и перемычные –для облицовки перемычек над оконными и дверными проемами. Плитки фасадныемалогабаритные выпускают с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльнойстороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором. Дляускорения отделочных работ тонкие фасадные плитки наклеивают на бумажную основув виде ковров с различным рисунком. Такие плитки носят название ковровойкерамики.
Керамическиематериалы для внутренней облицовки помещений не подвергаются действиюотрицательных температур и резких перемен погоды, поэтому они не должныотвечать всем требованиям, предъявляемым к материалам для внешней облицовкизданий. Однако точность размеров, правильность формы и одинаковая окраскаприобретают особо важное значение. Вследствие этого для материалов внутреннейоблицовки поставлены более жесткие требования по внешнему виду, чем кматериалам для наружных работ.
Керамическимиплитками для полов настилают полы в вестибюлях общественных зданий, банях,прачечных, санитарных узлах, лечебных помещениях и на предприятиях химическойпромышленности. Эти плитки практически водонепроницаемы, т. е. надежно защищаютнесущие конструкции перекрытий от увлажнения, стойко сопротивляются истирающимвоздействиям, не дают пыли, легко моются, не впитывают жидкостей и хорошопротивостоят действию кислот и щелочей.
Санитарно-техническиеизделия и канализационные трубы
Различают тригруппы санитарно-технических изделий: из твердого фаянса, отличающиеся пористымчерепком, из санитарного фарфора, обладающие спекшимся черепком, и изполуфарфора, имеющие полуспекшийся черепок.
Санитарно-техническиеизделия должны обладать высокой механической прочностью и теплостойкостью. Дляих изготовления необходимо высококачественное сырье, строгое соответствие массыустановленной рецептуре и точное соблюдение технологического режимапроизводства.
Ксанитарно-техническим изделиям относится оборудование санитарных узлов и кухоньжилых, общественных и промышленных зданий. Ассортимент изделий этой группывесьма разнообразен – ванны, умывальники, унитазы, радиаторы и др. Изделиядолжны иметь правильную форму, без прогибов, искривлений и трещин, равномерныйпокров блестящей глазури (белой или цветной), устойчивой против образованиямелких трещин (цека); при простукивании изделия должны издавать чистый (недребезжащий) звук, указывающий на обжиг их до соответствующей температуры иотсутствие трещин.
Канализационныетрубы, изготовляемые диаметром от 150 до 600 м, м, имеют плотный спекшийсячерепок. Они покрываются глазурью изнутри и снаружи и отличаются большойустойчивостью к действию агрессивных вод и блуждающих электрических токов.Изготовляемые на основе местных материалов, они имеют невысокую стоимость сравнительнос трубами других видов.
Прочиекерамические изделия
Здесь следуетсказать о глиняной черепице, представляющей собой спекшееся изделие в видепрямоугольных плиток или желобов и широко (особенно на юге и западе страны)используемой как кровельный материал. Выпускается черепица четырех видов:штампованная пазовая и ленточная, плоская ленточная и коньковая.
В качестветеплоизоляционных материалов известны диатомовые (трепельные), пенотрепельныеизделия и керамзитовый гравий. Из специальных керамических изделий, находящихприменение при строительстве и оборудовании химических и других заводов,применяются огнеупорные и кислотоупорные изделия. Следует упомянуть и различныевиды специального кирпича — дорожный повышенной прочности, получаемый обжигом глиныдо полного спекания, но без остеклования поверхности; лекальный, огнеупорный,футеровочный, кислотоупорный и др.
7 Основные физико-химические свойствакерамических материалов
Керамические изделияделят на две группы — пористые и плотные. Первые характеризуютсяводопоглощением 5% и более, вторые — менее 5%. К пористым изделиям относяткирпич глиняный обыкновенный, пористый и пустотелый, пустотные стеновые камни,черепицу кровельную, облицовочные плитки и трубы; к плотным изделиям — плиткидля полов и дорожный кирпич. Санитарно-техническая керамика включает какпористые (фаянс), так и плотные (санитарный фарфор) изделия.
Высокаяпрочность, долговечность и большой ассортимент изделий дают возможность широкоиспользовать их при строительстве во всех частях зданий — от фундамента докровли, в результате чего требования к керамической промышленности со сторонынародного хозяйства страны непрерывно возрастают. Керамические изделия, обладаярядом положительных качеств, имеют один существенный недостаток— повышенную посравнению с другими строительными материалами хрупкость.
После обжигакерамические изделия сразу получают требуемую поверхность как по цвету, так ипо фактуре, которую можно сделать матовой (ангобированные изделия) илиблестящей стекловидной (глазурованные изделия). Цветные керамические изделияможно получить добавлением в беложгущуюся глиняную массу окислов различныхметаллов, например железа, кобальта и др. При изготовлении облегченныхкерамических изделий с повышенной пористостью в сырую массу вводятпорообразующие добавки (вещества, выделяющие при обжиге газ — углекислоту), атакже вещества, выгорающие при обжиге.
8 Микроструктуракерамики
Принагревании керамическая масса постепенно переходит в жидкое состояние.Керамический расплав состоит из большого количества простых и сложныхсоединений.
Приохлаждении керамического расплава наиболее характерным процессом являетсякристаллизация, которая проявляется в выпадении первых сравнительно чистых отпримесей кристаллов и их последующем росте.
В результатеотвердевания расплава образуется микроконгломерат, в котором кристаллическиезерна муллита, кремнезема разных модификаций, других видов веществ,кристаллизующихся при остывании (в основном алюмосиликатов), сцементированыаморфной массой отвердевшего расплава. Поскольку на более раннейтехнологической стадии расплав был или мог быть объединен с огнеупорнымзаполнителем, образовавшийся микроконгломерат — вяжущее вещество — окаймляетотдельные зерна заполнителя и размещается в межзерновых пустотах.
Сформировавшиесямикроструктуры керамического вяжущего вещества, подобно вяжущему безобжиговыхконгломератов, представлены стекломассой и кристаллическими фазами, которыецементируют остальную массу частиц изделия. При обжиге под вакуумомэлектротехнического фарфора была установлена изотропная кайма толщиной 0,5—1мкм, окружавшая все зерна кварца. Кристаллическая фаза представлена муллитом идругими новообразованиями, а также свободными кремнеземом в различных егоаллотропических видоизменениях, некоторыми оксидами в кристаллическомсостоянии, не вступившими в химическое взаимодействие во время термическойобработки сырья. Стекловатая, аморфная фаза (переохлажденная жидкость) вяжущейчасти представлена в микроструктуре легкоплавкими компонентами, которые не успеливыкристаллизоваться при заданной скорости остывания расплава. Еслимикроструктуру керамики рассматривать на атомно-молекулярном уровне, то ееможно охарактеризовать как комбинацию атомов металла с атомами неметалла, чащевсего с кислородом. Как отмечает Д. Гальман, относительно большие атомыкислорода образуют матрицу, в которой маленькие атомы металлов (А1, Mg, Si идр.) помещаются в промежутках между ними, причем в кристаллах керамикипревалируют ионные и в несколько меньшей мере — ковалентные связи. Эти прочныесвязи предопределяют прочность и стабильность, химическую стойкость идолговечность керамических материалов, что обусловлено, в частности, ихвысокоокисленным составом, т. е. большим содержанием кислорода.
Микроструктуракерамики далека от совершенства, так как в кристаллических решетках имеютсядефекты в виде вакансий или пор атомного размера, дефекты по границам контактамежду кристаллами, деформации и поры, поэтому прочность керамики значительноуступает прочности идеальных кристаллов. Однако в целом керамика обладаеткомплексом высоких качественных показателей, который согласуется с определеннымфазовым соотношением стекла и кристаллов, особенно при оптимальной структуре.
9 Сырьевые материалы, применяемые втехнологии керамики: глины и глинистые породы, полевые шпаты, каолин, отощающиедобавки и плавни
 
Сырьевуюмассу для изготовления керамических изделий обычно составляют из пластичныхматериалов (глины, каолины) и непластичных материалов (отощающих и выгорающихдобавок/плавней). Глины и каолины объединяют общим названием — глинистыематериалы. В производстве некоторых искусственных обжиговых материаловиспользуют диатомиты, трепелы, а также шлаки, золы, сланцы в чистом виде или сдобавкой глин, порообразующих и других добавок.
 Глинистыематериалы и их керамические свойства. Глины представляют собой осадочныегорные породы тонкоземлистого' строения, которые независимо от их минеральногои химического состава способны при смешивании с водой образовывать пластичноетесто, переходящее после обжига в водостойкое и прочное камневидное тело.Образовавшись в результате выветривания главным образом полевошпатовых пород,глины состоят из плотной смеси различных глинистых минералов, представляющихсобой водные алюмосиликаты со слоистой кристаллической структурой. Наиболеераспространенными из них являются каолинитовые, монтмориллонитовые, бейделлит игидрослюдистые (в основном продукты разной степени гидратации слюд).
Наряду сглинообразующими минералами в глинах встречаются: кварцы, полевой шпат, серныйколчедан, гидроксиды железа, карбонаты кальция и магния, соединения титана,ванадия, органические примеси. Перечисленные примеси влияют как на технологиюкерамических изделий, так и на их свойства. Например, тонко распределенныйуглекислый кальций и оксиды железа понижают огнеупорность глин. Если в.глинеимеются крупные зерна углекислого кальция, то при обжиге из них образуютсявключения извести, которые гидратируют с увеличением объема («дутики»), чтовызывает образование трещин или разрушение изделий.
Наиболеечистые глины, состоящие преимущественно из каолинита, называют каолинами; послеобжига они сохраняют белый цвет.
Бентонитами называют высокодисперсные породы спреобладающим содержанием монтмориллонита.
В состав глинвходят различные по крупности зерна, но характерные для глин высокиепластичность и связующая способность обусловлены наличием в них очень мелкихчастиц пластинчатой формы, размер которых не превышает 0,005 мм. Эти частицыназывают глинистым веществом. Малая величина частиц и, следовательно, большаясуммарная поверхность, а также их пластинчатая форма обеспечивают сцеплениечастиц и позволяют им сдвигаться относительно друг друга без потери сцепления.Чем больше в глине содержится глинистого вещества, тем она пластичнее. Вбольшинстве глин имеются и более крупные частицы, не обладающие свойствомпластичности. При величине зерен 0,005...0,05 мм их относят к пыли, а приразмерах 0,05… 2 мм — к песку.
Керамическиесвойства глинхарактеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношениемк сушке и к действию высоких температур.
Пластичность — способность глиняного тестадеформироваться под влиянием внешних механических воздействий без нарушениясплошности (без разрыва или образования трещин) и сохранять полученную формупосле прекращения этих воздействий. На этом свойстве и основана возможностьформования изделий.
Связность — усилие, необходимое дляразъединения частиц глины. Как уже указывалось, связность глин обусловленамалой величиной и пластинчатой формой частиц глинистого вещества. Высокойсвязностью обладают глины, содержащие повышенное количество глинистыхфракций.Связующая способность глины, выражается в том, что глина можетсвязывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовыватьпри высыхании достаточно прочное изделие — сырец.
Воздушнаяусадка (усушка) глин—уменьшение размеров и объема сырцового изделия. В процессе сушки водаиспаряется, толщина водных оболочек вокруг глинистых частиц сокращается иотдельные частицы глины сближаются между собой, в результате чего происходитвоздушная усадка. Воздушную усадку выражают в процентах от первоначальногоразмера сырцового изделия.
Огневаяусадка глин —изменение размеров и объема''при обжиге изделия. При обжиге наиболеелегкоплавкие соединения глины переходят в состояние жидкости, котораяобволакивает нерасплавившиеся частицы и частично заполняет промежутки междуними.
Огнеупорность — свойство глин выдерживать действиевысокой температуры без деформации. Глины вследствие неоднородности состава неимеют определенной температуры плавления. При действии высоких температур ониразмягчаются и постепенно деформируются. По огнеупорности различают глины трехгрупп: огнеупорные (огнеупорность выше 1580 °С), тугоплавкие (1350...1580 °С) илегкоплавкие (ниже 1350 °С).

10 Керамические материалы. Добавки.Их характеристика. Общая схема технологических этапов производства керамическихматериалов и ее характеристика. Основные технологические схемы производстваразличных видов керамики: керамического кирпича, камней, искусственных пористыхзаполнителей, керамической облицовочной плитки, огнеупорных материалов иизделий, технической керамики. Добавки. Их характеристика.
 
Отощающиедобавки
Ввысокопластичные глины, для затворения которых требуется большое количествоводы (до 28%) и которые поэтому дают большую линейную усадку при сушке и обжиге(до 15%), необходимо вводить отощающие добавки, т. е. непластичные вещества.При этом значительно уменьшается количество воды, необходимой для затворенияглиняного теста, что сокращает усадку (до 2-6%).
В качествеотощающих добавок чаще всего применяют вещества неорганического происхождения:кварцевый песок, шамот (обожженная и измельченная глина), бой изделий, молотыйшлак и золу. Эти добавки не только уменьшают усадку изделий, но и улучшаютформовочные свойства массы, делают более легким технологический процесспроизводства и устраняют брак.
Выгорающиедобавки
Для полученияизделий с меньшей средней плотностью и повышенной пористостью применяюторганические выгорающие добавки. Наиболее часто используют древесные опилки,угольную мелочь и угольный порошок, торфяную пыль и др. Применяют такжевещества, выделяющие при высокой температуре обжига углекислоту, что ведет к образованиюпор, мел, доломит и глинистый мергель (в молотом виде). Все эти добавкиобладают также и свойствами отощающих добавок.
Специальныедобавки
Для приданиякерамическим изделиям специальных свойств вводят соответствующие добавки. Так,при изготовлении кислотоупорных изделий и облицовочных плиток к глинам добавляютпесчаные смеси, затворенные жидким стеклом или щелочами. При необходимостипонижения температуры обжига некоторых изделий используют молотый полевой шпат,руды, содержащие железо, песчаник, и др.
 
11 Общая схема технологических этаповпроизводства керамических материалов и ее характеристика
Несмотря наобширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм,физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапыпроизводства керамических изделий являются общими и состоят из следующихопераций: добычи сырьевых материалов; подготовки сырьевой массы; формованияизделий (сырца); сушки сырца; обжига изделий; обработки изделий (обрезки,глазурования и пр.) и упаковки.
Заводы попроизводству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторожденияглины, и карьер является составной частью завода. Разработку (добычу) сырьяосуществляют на карьерах открытым способом — экскаваторами. Транспортировкусырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерамипри небольшой удаленности карьера от цеха формовки.
Подготовкасырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаленияили измельчения крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения дополучения удобоформуемой глиняной массы.
Подготовкамассы
Заключается вобогащении, дроблении, тонком помоле материалов, увлажнении и перемешиваниимассы. Подготовленные материалы керамической массы тщательно смешивают.Различают три способа приготовления керамической массы: пластический, полусухойи шликерный.
Пластическийспособ формования
Пластическийспособ формования керамической массы более приемлем при использовании глин с повышеннойвлажностью (18-23%), хорошо размокаемых в воде. Таким способом получаютобыкновенный кирпич, пустотелые изделия, трубы и т. д. Пластическое формованиепри производстве черепицы, электроизоляторов, капселей осуществляют способомштамповки в гипсовых и металлических формах.
Полусухойспособ прессования
Полусухойспособ прессования применяется при плотной структуре глиняного сырья и низкойисходной влажности (8-12%). Из полусухих порошкообразных масс изделия формуютна прессах высокого давления (10-30 МПа и более). Изделия, спрессованные из порошков,обладают в сырце большой прочностью и точностью размеров, а такжехарактеризуются низкой усадкой при обжиге. Из порошкообразных масс изготовляютобыкновенный пустотелый кирпич, керамические камни и плитки.
Шликерныйспособ
Шликерныйспособ применяется в тех случаях, когда необходимо достигнуть особо тщательногосмешивания исходных компонентов (фарфоро-фаянсовое производство, облицовочныеплитки) при их влажности 30-35%. Шликеры применяют для облицовки сложных по конфигурациии тонкостенных изделий (санитарно-техническая, декоративная, химически стойкаякерамика и др.). Этот метод формования основан на свойстве гипсовых формвпитывать в себя часть воды из залитого в них шликера. Отдавая влагу, изделиядают усадку и легко отделяются от форм.
Изделия,отформованные пластическим и шликерным способами, необходимо сушить. Приполусухом способе формования изделия имеют незначительную влажность, котораяпри обжиге не вызывает растрескивания, поэтому необходимость в сушке отпадает.
Процесссушки
Процесс сушкипредставляет собой комплекс явлений, связанный с испарением влаги с поверхностиизделия, перемещением влаги из его внутренней части к поверхности и теплообменоммежду материалом и окружающей средой. Длительность сушки во многом зависит от скоростиперемещения влаги в изделиях от внутренних к наружным слоям, а последнееопределяется размерами капилляров и вязкостью воды. Существуют два способасушки: естественная и искусственная.
Естественнаясушка
Дляестественной сушки изделий используют сушильные сараи (навесы), в которых на ровном,хорошо уплотненном поле или на стеллажах устанавливают сырые изделия.Длительность сушки зависит от температуры, влажности и подвижности наружноговоздуха и климатических условий района и составляет 6-15 суток.
Искусственнаясушка
Посколькуестественная сушка характеризуется сезонным циклом производства, в настоящеевремя даже на небольших предприятиях применяют искусственную сушку в сушилкахпериодического или непрерывного действия. В качестве источника тепла используютгазы обжиговых печей или горячий воздух.
Дополнительныерасходы на искусственную сушку изделий полностью окупаются резким сокращениемцикла производства, когда срок сушки изделий в искусственных сушилках не превышает70 часов (а в большинстве случаев он значительно меньше).
Обжигизделий
Обжиг изделий— важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этотпроцесс можно разделить на три периода: прогрев сырых изделий, собственно обжиги регулируемое охлаждение изделий. В первом периоде из обжигаемых изделийудаляется гигроскопическая и гидратная вода, частично разлагаются карбонаты,сгорают органические примеси и равномерно прогревается вся масса изделия. В началенагревания при 100-120 ºС удаляется физически связанная вода, в температурноминтервале 450-650 ºС — химически связанная да причем глинистые минералыразрушаются, и глина перелит в аморфное состояние. Дальнейшее повышениетемпературы обжига приводит к расплавлению части материала, в результате чегопроисходит спекание массы и образование керамического черепка. Этому процессусоответствует температура 800-1000 ºС для легкоплавких глин и 1150-1200 ºСдля тугоплавких. Температурный режим и длительность обжига зависят от составашихты. При повышении температуры обжига получают изделия с большей механическойпрочностью, однако чрезмерное повышение температуры может вызвать деформациюизделий.
После обжигаизделия охлаждают. Процесс охлаждения весьма ответственный, при этом недопустимрезкий перепад температур и доступ холодного воздуха, так как это влечет за собойобразование трещин. В начальной стадии температуру снижают медленно, и лишьпосле достижения 650 ºС процесс охлаждения можно ускорить.
Сортировкаи хранение
Сортировка и хранениекерамических изделий. При выгрузке из печи керамические изделия сортируют.Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешнему виду, форме,размерам, а также по наличию в них различных дефектов. По степени обжига онимогут быть разделены на изделия нормального обжига, недожог и пережог.Сортность изделий устанавливают по внешнему виду, форме, размерам и наличию дефектовв соответствии с требованиями ГОСТ.
Послесортировки изделия направляют на склад, где хранят до отправки на строительство.Кирпич и керамические камни укладывают в елочные пакеты или на поддоны и хранятна открытых площадках. Облицовочные плитки рассортировывают по цветам и размерам,упаковывают в ящики и хранят в закрытых складах. Санитарно-технические изделия,прошедшие сортировку и комплектование арматурой, упаковывают в специальныеящики и хранят в закрытых складах.
12 Основные технологические схемыпроизводства различных видов керамики: керамического кирпича, камней,искусственных пористых заполнителей, керамической облицовочной плитки,огнеупорных материалов и изделий, технической керамики
 
Несмотря нато что керамические изделия отличаются большим разнообразием по назначению,форме и физико-механическим свойствам, производство их в основном примерноодинаково и состоит из следующих основных процессов: добыча глины вкарьерах; подготовка массы, заключающаяся в дроблении глины и других компонентовсмеси, увлажнении водой и перемешивании массы; формование изделий изприготовленной массы; сушка отформованных изделий; обжиг предварительновысушенных изделий.
Для отдельныхизделий могут быть различными технологические схемы этих процессов, напримерразные способы формования кирпича — пластичный и полусухой, разные способысушки — естественная и искусственная, а также могут появляться дополнительныепроцессы, как, например, покрытие изделий глазурью. Более подробно такиепроизводственные процессы будут изложены при описании основных видовкерамических изделий.
Заводы попроизводству керамических изделий часто строятся вблизи месторождения глин, итогда глиняный карьер является составной частью завода. Разработка сырьяосуществляется на карьерах открытым способом экскаваторами. К карьерным работамотносятся подготовительные, обеспечивающие вскрытие и подготовку месторождений,добычные, предназначенные для извлечения глины, и транспортные, т. е. доставкаглины к месту переработки, а пустой породы в отвалы. Транспортные работыосуществляются автосамосвалами или мотовозами с вагонетками. К. карьернымработам относят также естественную обработку глины (в необходимых случаях)путем вылеживания и вымораживания. Качество керамических изделий полностьюзависит от состава и чистоты сырья, поэтому необходим постоянный контроль запроизводством карьерных работ и качеством добываемого сырья. Заводскиелаборатории должны систематически анализировать поступающее сырье и взависимости от его качества подбирать состав шихты, наиболее благоприятный дляданного вида изделий.
Подготовкамассы заключается в обогащении, дроблении и тонком помоле материалов ипоследующем тщательном перемешивании их до получения полностью однородноймассы. При пластичном способе формования масса увлажняется до необходимойстепени.
Для лучшегоперемешивания глиняной массы после помола и измельчения компонентов используютглиномялки, которые дают однородную пластичную массу, увлажненную до нужногопредела.
Формуюткерамические изделия в основном двумя способами — мокрым и полусухим. Примокром способе масса увлажняется до 20— 25% и формование производят нагидравлических или механических прессах; при полусухом масса увлажняется до8—12% и изделия формуют прессованием. В зависимости от формы и размеров изделийиспользуется формовочное оборудование, различное как по принципу действия, таки по мощности.
Сушкаотформованных изделий является производственным процессом, необходимым лишь дляизделий пластического формования. При полусухом способе производства сырцовыеизделия имеют незначительную влажность, что при обжиге не вызываетрастрескивания и необходимость в сушке отпадает.
Процесс сушкипредставляет собой комплекс явлений, связанных с испарением влаги с поверхностиизделия, перемещением влаги из его внутренней части к поверхности и теплообменоммежду материалом и окружающей средой. Длительность сушки во многом зависит отскорости перемещения влаги в изделиях от внутренних к наружным слоям, апоследнее определяется размерами капилляров и вязкостью воды. Одновременно судалением влаги частицы материала сближаются силами поверхностного натяжения ипроисходит уменьшение объема глиняных изделий (усадка). Усадка каждой массыимеет определенный предел, после которого дальнейшее сокращение объема непроисходит, несмотря на то, что физически связанная вода к этому моментуполностью еще не испаряется. Более пластичные глины дают большую усушку.
Естественнаясушка сырца зависит от погодных условий, поэтому она не всегда может обеспечитьбесперебойную работу завода. На заводах с большой производительностью применяютискусственную сушку в сушилках периодического или непрерывного действия. Вкачестве источника тепла используют газы обжигательных печей или горячийвоздух. Из сушилок периодического действия широкое распространение получиликамерные, а непрерывного.
Естественнаясушка производится в специальных сушильных сараях (навесах), в которых наровном, хорошо уплотненном поде или на стеллажах устанавливают сырые изделия.Длительность сушки целиком зависит от температуры, влажности и подвижностинаружного воздуха и климатических условий района и составляет от 6 до 15 суток.
Обжиг изделийявляется важнейшей и завершающей операцией технологического процессапроизводства керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода:прогрев сырых изделий, собственно обжиг и регулируемое охлаждение изделий. Впервом периоде из. обжигаемых изделий удаляется гигроскопическая и гидратнаявода, частично разлагаются карбонаты, сгорают органические примеси и равномернопрогревается вся масса изделия. В начале нагревания при температуре 100—120°Судаляется физически связанная вода, в температурном интервале 450—650° С —химически связанная вода, причем глинистые минералы разрушаются и глинапереходит в аморфное состояние. Дальнейшее повышение температуры обжигаприводит к расплавлению части материала, в результате чего происходит спеканиемассы и образование керамического черепка. Этому соответствует температура800—1000° С для легкоплавких глин и 1150—1200° С для тугоплавких. Температурныйрежим и длительность обжига зависят от состава применяемой шихты. При повышениитемпературы обжига получают изделия с большей механической прочностью, однакочрезмерное повышение температуры может вызвать деформацию изделий.
После обжигаизделия охлаждаются. Процесс охлаждения весьма ответственный, не допускающийрезкой смены температур и доступа холодного воздуха, влекущих за собойобразование трещин. В начальной стадии температуру снижают медленно и лишьпосле достижения 650° С процесс охлаждения можно ускорить.
 
13Производство и применение стеновых изделий
 
К применяемымдля кладки стен керамическим изделиям предъявляются определенные требования попрочности, теплопроводности, объемному весу, водопоглощению и морозостойкости.
К наиболеераспространенным видам керамических стеновых изделий относят кирпич глиняныйобыкновенный, эффективные керамические материалы и виброкирпичные панели.
Кирпичглиняный обыкновенный
Обыкновенныйглиняный кирпич представляет собой искусственный камень в виде прямоугольногопараллелепипеда с прямыми ребрами и ровными поверхностями размером 250x120x65мм, изготовляемый путем формования, сушки и обжига из легкоплавкой глины сдобавлением к ней отощающих добавок или без них.
Кирпичполучают двумя способами — пластическим и полусухим, наиболее распространенпервый. Глину измельчают сначала в вальцах, а затем в глиномялке, где массаувлажняется до 18—25% и перемешивается до получения вполне однороднойпластичной массы, хорошо поддающейся формованию. Подготовленная масса подается наформование в приемную коробку ленточного пресса и проталкивается вдоль его осицилиндрическим шнеком с лопастями по направлению к входному отверстиюмундштука. Площадь сечения его выходного отверстия в несколько раз меньшеплощади поперечного сечения цилиндра. Продвигающаяся через пресс под давлениемшнека масса уплотняется и выходит из мундштука в виде четырехугольного бруса.Размеры сечения мундштука, а следовательно и бруса, соответствуют стандартнойдлине и ширине кирпича, увеличенных на величину воздушной и огневой усадки. Дляполучения кирпича-сырца заданной толщины движущийся брус разрезается поперектонкими стальными проволоками резательного устройства. Производительностьпрессов достигает 10 тыс. шт. кирпичей в 1 ч.
В настоящеевремя в нашу промышленность внедрены более совершенные отечественныевакуум-прессы, в которых глиняная масса не только уплотняется, но и теряетчасть воздуха, что повышает ее пластичность, плотность и способствуетувеличению прочности изделий.
Кирпич-сырецсушат в искусственных сушилках при температуре до 90° С, реже — в естественныхусловиях. Круглогодичную работу кирпичных заводов обеспечивают искусственныесушилки.
Завершающейоперацией процесса производства является обжиг. Печи для обжига кирпича бываютдвух видов: периодического действия, в которых операции по загрузке, обжигу,охлаждению и разгрузке чередуются в зонах печи непрерывного действия, где этипроцессы происходят в разных зонах печи одновременно. Печи периодическогодействия сооружают теперь редко, только на предприятиях небольшойпроизводительности.
К непрерывнодействующим печам относятся кольцевые и туннельные. В кольцевой печи принеподвижном обжигаемом материале перемещается зона горения топлива, а вслед заней и другие зоны, тогда как в тунннельной печи обжигаемые изделияпередвигаются на специальных вагонетках через неподвижные зоны тепловойобработки. Кольцевые печи в последнее время не строят в связи с трудностьюмеханизации очень трудоемких загрузочно-разгрузочных работ, но на действующихкирпичных заводах они еще широко эксплуатируются.
Туннельнаяпечь представляет собой обжигательный канал, в котором по рельсам движутсявагонетки с кирпичом-сырцом. Длина туннеля в зависимости от рода обжигаемыхизделий составляет 60—150 м, поперечное сечение в свету от 3,5 до 5,5 м2.Туннельная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Процесс обжигав ней протекает быстрее, чем в кольцевой. Туннельная печь является наиболееэкономичной печью кирпичного производства. Благодаря улучшению условий труда, механизациипроцессов обжига она имеет большие преимущества по сравнению с кольцевой печью,вследствие чего получает все большее распространение.
При полусухомспособе производства кирпича подсушенная и мелкоизмельченная глина тщательноперемешивается и увлажняется до 8—12%. К качеству кирпича полусухогопрессования предъявляют те же требования, что и к кирпичу, изготовленномуспособом пластического формования. Полусухой способ производства кирпича имеетто преимущество перед пластическим, что дает возможность использовать дляпроизводства малопластичные глины, в результате чего расширяется сырьевая базапроизводства. Кроме того, влажность порошка значительно меньше, вследствие чегосушка становится ненужной или значительно упрощается, а это уменьшает расходтоплива и сокращается срок производства. Недостатками полусухого прессованияявляются более сложное прессовое оборудование, несколько больший объемный весполучаемого кирпича и меньший предел прочности его при изгибе.
ГОСТ 530—54предусматривает выпуск модульного кирпича размером 250X120x88 мм собязательными технологическими пустотами, весом не более 4 кг.
Вследствиенеизбежной воздушной и огневой усадки трудно получить кирпич точно стандартногоразмера, поэтому допускают отклонения от размеров: они не должны превышать подлине ±6, по ширине ±4 и по толщине ±3 мм. Искривление поверхности и ребердопускается не более 4 мм по постели и 5 мм по ложку. В зависимости от пределапрочности при сжатии кирпич подразделяют на пять марок: 200, 150, 125, 100 и 75.Характеристика прочности кирпича на сжатие и изгиб приведена в табл. 6.
Водопоглощениекирпича должно быть не менее 8%, при меньшем водопоглощении за счет большейплотности ухудшаются теплозащитные свойства. Объемный вес кирпича колеблется впределах 1700— 1900 кг/м3. Кирпич, насыщенный водой, должен выдерживать неменее 15 циклов замораживания при температуре не выше —15° С и последующегооттаивания в воде при температуре 15±5°С. Отсутствие следов разрушенияхарактеризует его морозостойкость.
Кирпич применяютдля кладки наружных и внутренних стен жилых, общественных и промышленныхзданий, внутренних столбов, печей и сводов, а также для несущих конструкций, вкоторых прочность кирпича используется полностью. В конструкциях, где прочностькирпича полностью не используется, применяют кирпич глиняный пустотелыйпластичного формования и другие виды эффективного кирпича. Кирпич глиняныйобыкновенный применяют для заводского изготовления крупных кирпичных блоков ипанелей. Кирпич обыкновенный полусухого прессования не допускается для цоколейи фундаментов ниже гидроизоляционного слоя, а также для наружных стен помещенийс повышенной влажностью.
Пока кирпичявляется у нас одним из основных стеновых материалов, что объясняется егохорошими строительными качествами. Но поскольку производство кирпича трудоемко,а стоимость его относительно высокая (в среднем 27 руб. за 1 тыс. шт.),обращаться с ним следует бережно: при хранении и перевозке укладывать вправильные ряды на поддоны или в контейнеры; погрузка кирпича навалом ивыгрузка его сбрасыванием запрещаются.
Обыкновенныйглиняный кирпич наряду со своими преимуществами обладает и отрицательнымисвойствами — высоким коэффициентом теплопроводности — 0,7 ккал/м ч град ибольшим объемным весом. Поэтому технологи создали новые виды кирпича с меньшимкоэффициентом теплопроводности и объемным весом, нашедшие широкое применение встроительстве в качестве стенового материала. Кирпич таких видов получил общееназвание эффективных керамических материалов. Основные виды этих изделийрассмотрены ниже.
Кирпичглиняный пустотелый и пористо-пустотелый изготовляется по способу пластическогоформования из глин с выгорающими добавками или без них. Массу, применяемую длявыработки этого кирпича, обрабатывают более тщательно, чем для обыкновенного.Вакуумные прессы оборудованы специальными приспособлениями для получения вкирпиче отверстий, так называемыми кернами. Их устанавливают на металлическойгребенке внутри мундштука у выхода глиняного бруса из пресса. Сквозныеотверстия, количество которых может быть различным, располагают в кирпичеперпендикулярно постели. Поверхность граней кирпича может быть гладкой илирифленой.
Размерывырабатываемого нашими заводами пустотелого кирпича пластического формованиядолжны быть следующими (в мм): длина 250±6, ширина 120±4 и толщина (88 или 65)±3.
Пустотелыйкирпич в соответствии с техническими условиями (ГОСТ 6316—55) подразделяют начетыре марки в зависимости от предела прочности при сжатии по сечению брутто,т. е. без вычета площади отверстий. В табл. 7 приведены показатели пределовпрочности при сжатии и изгибе.
Кирпичпустотелый пластического формования, высушенный до постоянного веса, разделяютпо объемному весу брутто на два класса: класс А — с объемным весом до 1300кг/м3 включительно и класс Б —с объемным весом более 1300 (но не выше 1450)кг/м3. Водопоглощение кирпича должно быть не менее 6% от его веса в абсолютносухом состоянии. По морозостойкости этот вид кирпича должен отвечать всемтребованиям, предъявляемым к обыкновенному кирпичу.
Применяюттакой кирпич для кладки наружных и внутренних стен, а также для заполнения стенкаркасных зданий. Для помещений с режимом повышенной влажности (бань, прачечныхи др.) использование его не допускается.
Кирпичглиняный пустотелый полусухого прессования
Этот стеновойматериал выпускается с несквозными пустотами, расположенными перпендикулярнопостелям. Число пустот может быть четыре и больше, часто вырабатывается кирпичс 8 и 18 пустотами; в первом случае диаметр пустот равен 35— 45 мм, а во втором17—18 мм. Размеры этого кирпича: длина 250±4, ширина 120 + 3 и толщина (88 или65) ±3 мм. Качество кирпича, а также форма, количество и размеры пустотнормируются ГОСТ 6248—59.
Прочностныепоказатели этого кирпича такие же, как и пустотелого кирпича пластическогоформования. Объемный вес кирпича брутто в высушенном до постоянного весасостоянии не должен превышать
1450 кг/м3,т. е. соответствовать классу В. Марки этого кирпича, устанавливаемые по пределупрочности при сжатии, аналогичны маркам пустотелого кирпича пластическогоформования. Водопоглощение должно быть не менее 8% от веса кирпича, высушенногодо постоянного веса. Показатели морозостойкости аналогичны показателямобыкновенного кирпича. Применяется кирпич в строительстве наравне с пустотелымкирпичом пластического формования.
Камникерамические пустотелые пластического формования
Такие камнипо основному назначению разделяются на два вида: для кладки несущих стенодноэтажных и многоэтажных зданий и для кладки внутренних ненесущих стен иперегородок. На 25 показаны камни с различными по количеству, объему иконфигурации пустотами.
Изготовляютсякамни из легкоплавких глин с добавками или без них, со сквозными пустотамипутем формования и последующего обжига. Глина предварительно сушится и тонкоразмалывается, масса тщательно перерабатывается и увлажняется. Формуют камни навакуумных прессах при вакууме 700 мм рт. ст. и выше. Технология производства вобщем аналогична технологии изготовления пустотелого кирпича. Камни изготовляютв форме прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и ровными илирифлеными поверхностями (для усиления сцепления с вяжущими растворами и вдекоративных целях); сквозные пустоты расположены перпендикулярно постелям.
Нашейпромышленностью выпускаются камни следующих размеров: длина (250, 190 и 290) ±6мм, ширина (120, 70, 90 и 190) ±4 мм, толщина (138, 188 и 288) ±4 мм. Объемныйвес камней (брутто) находится в пределах 1300—1450 кг/мг, т. е соответствуетклассу В. По морозостойкости камни удовлетворяют требованиям, предъявляемым кобыкновенному кирпичу, водопоглощение их не менее 6% от веса камней, высушенныхдо постоянного веса.
Пустотелыекамни поставляются на строительные объекты в комплекте с дополнительнымиотделочными камнями (для выкладки карнизов, поясов и т. п.). Не допускаетсяприменение пустотелых камней для кладки фундаментов и цоколей зданий, а такжедля наружных стен помещений с большой влажностью.
Кирпичстроительный легкий
Легкий(пористый) кирпич изготовляется из обычных глин с введением в них выгорающихдобавок, а также из диатомитов (трепелов) или из смесей диатомитов и глин.Кирпич легкий имеет следующие размеры: длина 250±8, ширина 120±6 и толщина 88±4мм. Выпускается также пористый кирпич большего размера — 250X120X140 мм. Чемменьше объемный вес легкого кирпича, тем меньше его теплопроводность. Взависимости от объемного веса легкий строительный кирпич подразделяется на трикласса — А, Б и В в соответствии с принятой классификацией стеновых материалов.В зависимости от предела прочности при сжатии — на марки 50, 75 и 100.Морозостойкость легкого кирпича (Мрз 10) значительно ниже, чем у кирпича другихвидов, рассмотренных выше. В табл. 8 приведены показатели пределов прочностикирпича при сжатии и изгибе.
Применениебольшемерного кирпича значительно выгоднее, чем обычного, так как уменьшаетсяколичество швов в кладке стен и, следовательно, сокращается расход вяжущего иповышается производительность труда. Использование пористого кирпича уменьшаеттолщину наружных стен и снижает их стоимость примерно на 10%. Однако вследствиепониженной прочности его не применяют для возведения стен, несущих большиенагрузки. Не применяют его и для фундаментов и цоколей зданий и для стенвлажных помещений вследствие малой морозостойкости, а также потому, что в этихслучаях не используются его теплоизоляционные свойства.
Виброкирпичныепанели      
Виброкирпичныепанели представляют собой крупномерные строительные детали, изготовляемые изкирпича на цементном растворе с утеплителями. Для обеспечения необходимойпрочности и монолитности между кирпичами закладывается арматурная сетка. Вкачестве утеплителя при сборке панелей применяют минераловатные плиты,пеностекло, фибролит и др. Для подъема панели на всю ее высоту закладываютпетли.
Изготовляютпанели двумя способами — горизонтальной и вертикальной кладкой, наиболееэффективна горизонтальная кладка. Технологический процесс состоит из следующихосновных операций: приготовления материала — кирпича, раствора и металлическогокаркаса, формования (сборки) панелей, уплотнения вибрированием, отделки панелейи обработки их в пропарочных камерах в течение 8—12 ч при температуре 80° С(для ускорения процесса твердения). Прочность конструкции панели при монтаже итранспортировании обеспечивается прокладкой в горизонтальных швах армирующихсеток из проволоки, а по обе стороны проема устанавливаются вертикальныеарматурные каркасы.
Панеливыпускают двухслойными и однослой. Двухслойные панели из кирпича и утеплите-брокирпичная панель ля могут быть облицованы керамическими плитками, чтопридает панели красивый вид. Стена, собранная из таких панелей, не нуждается вдополнительной отделке — облицовке, штукатурке и окраске. Общая толщинадвухслойной панели 260 мм, в том числе кирпича 120, утеплителя 100,облицовочных керамических плиток 4 и 36 мм трех слоев раствора. Размерывырабатываемых панелей 2670X3180x260 мм.
Однослойныепанели изготовляют из крупнопустотных керамических камней, размер их2750x3190x300 мм, толщина их складывается из толщины керамического камня 250мм, керамзитобетонного заполнителя 25 мм и раствора 25 мм. Однослойные панелиделают и из специального многощелевого эффективного керамического камня, длинакоторого соответствует толщине панели.
Панели длявнутренних стен и перегородок изготовляют также из кирпича (в половину кирпича)и армируют стальными проволочными каркасами. Толщина таких панелей 140 мм—120мм слой кирпича и 5—12 20 мм два слоя раствора — по 10 мм с каждой стороныпанели. Размер панели 2620X2270X140 мм, вес около 2 г.
Производствовиброкирпичных стеновых панелей можно считать целесообразным в тех районахстроительства, где не налажен массовый выпуск железобетонных панелей, нодействуют кирпичные заводы. Преимущества применения виброкирпичных панелей посравнению с кладкой стен из штучного кирпича заключаются в более высоком уровнемеханизации при монтаже стен и значительной экономии стеновых материалов.Недостаток виброкирпичных панелей — сложность конструкции и, следовательно,изготовления, а также расходование металла на армирование.
Наряду свиброкирпичными панелями изготовляются также кирпичные блоки. Делают их наустановках-полуавтоматах, дающих возможность получать блоки различных размеров:толщиной 1,5, 2 и 2,5 кирпича, длиной до 2,8 и высотой до 2,65 м.
14Производство и применение облицовочных изделий
 
Широкое иэффективное применение в современном строительстве керамических облицовочныхматериалов определяется качествами их, отвечающими всем требованиям,предъявляемым к облицовочным материалам.
Всекерамические облицовочные изделия можно разбить на две группы: для облицовкифасадов и внешних стен зданий и для облицовки внутренних стен зданий. Посколькуусловия эксплуатации этих материалов различны, то их физико-механическиепоказатели также во многом могут быть различными. Так, например, изделия длявнешней облицовки должны обладать высокими показателями водонепроницаемости иморозостойкости, что не обязательно для изделий внутренней облицовки.
Внешние стенызданий под воздействием атмосферных осадков периодически увлажняются,вследствие чего увеличивается теплопроводность стен. Следовательно,облицовочные материалы должны обладать большой водонепроницаемостью и недопускать проникания воды к основному материалу стены. Очень опасно иразрушительно для наружной облицовки совместное действие воды и мороза. Поэтомуоблицовочные материалы должны быть морозостойкими и выдерживать без видимогоразрушения многократное замораживание и оттаивание в насыщенном водойсостоянии. Облицовка должна надежно противостоять механическим воздействиям —удару, сжатию, излому, т.е. обладать высокой прочностью. Кроме того, она должнаиметь красивый внешний вид, правильную форму и хороший естественный цвет, неменяющийся в течение длительного времени под воздействием различных факторов(солнечный свет, перепад температур, атмосферные осадки, газы, находящиеся ввоздухе, и др.)- Весьма важным качеством для облицовочных материалов являетсяпростота их укладки в конструкцию стены и надежность крепления.
Кирпич икамни лицевые, в настоящее время являющиеся основными облицовочнымикерамическими материалами, делают сплошными и пустотелыми. Лицевая поверхностьих может быть гладкой, рифленой или офактуренной. Рельефное офактуриваниеповерхности достигается дополнительной обработкой влажного сырца специальнымигребенками и рифлеными валиками. Изготовляются они из глин, с добавками или безних, формуются и обжигаются примерно в тех же условиях, как и другиекерамические изделия. При облицовке фасадов зданий надежность крепления этихматериалов достигается тем, что облицовка ведется одновременно с кладкой стен;таким образом, облицовочные кирпичи и камни служат и конструктивным несущимэлементом наряду с обычным стеновым материалом.
В зависимостиот формы и назначения лицевой керамический кирпич и камни подразделяют нарядовые и профильные. Наиболее часто применяемые материалы имеют размеры:кирпич лицевой рядовой и профильный 250X120X65 (90) мм, камень лицевой рядовой250 X X 120x140 мм и камень трехчетвертной 185x120x140 мм. Допускаемыетехническими условиями отклонения от размеров не должны превышать ±4 дляразмеров 185 и 250 мм и +3 —2 для размеров 65— 90 мм.
Фасадныеплиты предназначаются для облицовки фасадов зданий. В зависимости отконструкции, способов изготовления и методов крепления плиты подразделяются назакладные и прислонные. Закладные плиты устанавливаются одновременно с кладкойстен, а прислонные крепятся на растворе после возведения и осадки стен.Вырабатываются плиты различных размеров от 250X215 мм и более с допусками ±5 ммпо длине и ±3 мм по ширине. Структура черепка плит должна быть однородной, безрасслоений и пустот. По морозостойкости плиты должны выдерживать не менее 25повторных циклов замораживания и оттаивания без каких-либо признаков видимыхповреждений: расслоений, выкрашивания углов и ребер и т.п. Водопоглощение плитиз светложгущихся глин должно быть не более 12%, из остальных глин не более14%. Цвет лицевых поверхностей плит должен соответствовать утвержденномуэталону, видимая с расстояния 10 м разнотонность лицевой поверхности недопускается. Показатели внешнего вида, правила маркировки, хранения,транспортирования и приемки определяются ГОСТ 6664—59.
Плиткифасадные малогабаритные изготовляют с гладкой или фактурной наружнойповерхностью. На тыльной стороне плитки делают углубления для лучшего сцепленияс цементным раствором. Лицевая сторона может быть различного цвета,глазурованной или неглазуро-ванной.
Выпускаютсяплитки прямые (рядовые) и угловые. Всего предусмотрено по 4 размера этих плиток(табл. 10). Отклонения по размерам плиток не должны превышать по длине ±3, поширине (высоте) ±2 и по толщине ±2 мм.
 
15 Огнеупоры. Классификация. Сырьевыематериалы для производства огнеупоров. Основы технологии
Огнеупорныематериалы — этоматериалы применяемые для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг,обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов(реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др).
Огнеупорныематериалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химическойинертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеситугоплавких оксидов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качествеогнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном этонеметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580°C,применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса привысоких температурах.
Классификация
Огнеупорыподразделяются на формованные (изделия) и неформованные (порошки, мертели и т. д.),также их классифицируют по следующим признакам:
· огнеупорность
· пористость
· химико-минеральныйсостав
· областьприменения
Классификацияпо огнеупорности
· огнеупорные(огнеупорность от 1580 до 1770 ° С)
· высокоогнеупорные(от 1770 до 2000 ° С)
· высшейогнеупорности (более 2000 ° С)
Классификацияпо пористости
· особоплотные(открытая пористость до 3 %)
· высокоплотные(открытая пористость от 3 до 10 %)
· плотные (открытаяпористость от 10 до 16 %)
· уплотненные(открытая пористость от 16 до 20 %)
· среднеплотные(открытая пористость от 20 до 30 %)
· низкоплотные(пористость от 30 % до 45 %)
· высокопористые(общая пористость от 45 до 75 %)
· ультрапористые(общая пористость более 75 %)]
Классификацияпо химико-минеральному составу
Следуетразличать кислые, нейтральные и основные огнеупоры. Более детальнаяклассификация производится по их химическому составу:
· Кремнеземистые
· Алюмосиликатные
· Глиноземистые
· Глиноземоизвестковые
· Высокомагнезиальные
· Магнезиально-известковые
· Известковые
· Магнезиально-шпинелидные
· Магнезиально-силикатные
· Хромистые
· Цирконистые
· Оксидные
· Углеродистые
· Оксидоуглеродистые
· Карбидкремниевые
· Бескислородные
Алюмосиликатныеогнеупоры(alumina-silica refractories) — огнеупоры, изготовленные преимущественно из А12О3и SiO2. Алюмосиликатные огнеупоры подразделяют на полукислые (14-28%А12О3 ), шамотные (28-45%), высокоглиноземистые (49-95%)и применяют во многих тепловых агрегатах.
Безобжиговыеогнеупоры (unburnedrefractories) — изделия из огнеупорных материалов и связки, приобретаюттребуемые свойства при сушке
Бескислородныеогнеупоры(non-oxygenous refractories) — огнеупоры, изготовленные из тугоплавкихбескислородных соединений: карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидов.Технология бескислородных огнеупоров включает приготовление порошковбескислородных соединений, формование из них изделий с добавлением связки ипоследующий обжиг при высоких температуpax. Применение бескислородныхогнеупоров при высоких температуpax в окислительной атмосфере ограничено.
Волокнистыеогнеупоры (fibrousrefractories) — теплоизоляционные, состоящие из волокон огнеупоры в видеформованных (плиты, блоки, листы и др.) с неорганической или органическойсвязкой и неформованных (вата, войлок и др.) изделий. Волокнистые огнеупорыизготовляют преимущественно из высоко-глиноземного и глиноземного стекловолокнаи из корундового, поликристалличического волокна, а также из ZrO2 идр. оксидов. Волокнистые огнеупоры применяют для теплоизоляции и футеровкитепловых агрегатов, а также для заполнения компенсационных швов.
Высокоглиноземистыеогнеупоры(high-alumina refractories) — алюмосиликатные огнеупоры, содержащие > 45% А12О3.Высокоглиноземистые огнеупоры подразделяются на муллитокремнеземистые (МКР,45-62% А12О3), муллитовые (МЛ, 62-72%) и муллитокорундные(МК, 72-90%). Изделия МКР изготавливают на основе шамота из бокситов, глин ибокситов, а также концентратов высокоглиноземистых алюмосиликатов, МЛ и МК — наоснове технического глинозема, электрокорунда, маложелезистых бокситов, богатыхглиноземом. Высокоглиноземистые огнеупоры применяют для футеровкисталеразливочных, промежуточных и чугуновозных ковшей, скользящих затворовковшей, сводов электродуговых печей, лещади и горна домен, печей,воздухонагревателей нагревательных печей и др. тепловых агрегатов с рабочейтемпературой выше 1300-1350°С, а также в качестве стаканов для разливки стали,трубок для термопар и др. Неформованные высокоглиноземистые огнеупоры типа МЛ иМК применяют в виде набивных масс (для сталеразливочных ковшей), заполнителейогнеупорных бетонов, мертелей и т.п.
Высокоглиноземистые(корундовые) огнеупоры (high-alumina (corundum) refractories) — огнеупоры, содержащие > 95%А12О3. Корундовые огнеупоры изготавливают из порошковэлектроплавкого корунда и технического глинозема, формуют разными способами иобжигают при 1600-1750°C. Корундовые огнеупоры применяют в агрегатах с рабочейтемпературой до 1750-1800°С, они обеспечивают необходимую стойкость в условияхконтакта со шлаком, жидким металлом, расплавом стекла, щелочами и кислотами. Изкорундовых огнеупоров изготовляют корундовые плиты для шиберных затворовсталеразливочных ковшей, изделия для футеровки камер вакууматоров стали,насадки высокотемпературных воздухонагревателей, чехлы термопар, тигли дляплавки стекол, металлов и др. Неформовованные корундовые огнеупоры — мертели ибетоны с корундовым заполнителем применяют для футеровки патрубков вакууматоровстали, а массы и обмазки — для изгототовления и ремонта огнеупорных футеровок срабочей температурой > 1700°С.
Известковопериклазовые(доломитовые) огнеупоры (lime-periclase (dolomite) refractories) — огнеупоры, изготовленные издоломита, в т.ч. с добавлением периклазового порошка с массовой долей MgO — 10-50% и СаО — 45-85%. Безобжиговые известковопериклазовые огнеупорыизготавливают формованием порошков обожженного доломита на органической связке(каменноугольная смола, пекбез или с термической обработкой при 300-600°С);огнеупорность их > 2000°С. Изготовляют также известковопериклазовыеогнеупоры, обожженные при 1500-1750°С и сохранившие частично свобобные СаО.Известковопериклазовые огнеупоры устойчивы при взаимодействии с основнымишлаками. Безобжиговые известковопериклазовые огнеупоры применяют для футеровкисталеплавильных конвертеров, а обожженные известковопериклазовые огнеупоры — сталеплавильных печей, сталеразливочных ковшей и т.п. Используютнеформовованные известковопериклазовые огнеупоры (массы из обожженного доломитасо связкой) для набивки блочных и монолитных футеровок электросталеплавильныхпечей, конвертеров, сталеразливочных ковшей и др.
Карбидкремниевыеогнеупоры(silicon-carbide refractiries) — огнеупоры, изготовленные на основе SiC (>70%). Карбидкремниевые огнеупоры применяют для изготовления муфелей,рекуператоров, чехлов термопар и др.; футеровки электрических нагревательныхколодцев, агрегатов производства цинка и алюминия, циклонов трубопроводов ит.п. Карбидкремниевые огнеупоры на нитридной и оксинитридной связке используюттакже для футеровки нижней части шахты домен, печей. Неформованные карбидкремниевыеогнеупоры применяют для покрытий щитовых экранов котельных топок, в видемертелей и масс при выполнении огнеупорной кладки.
Кремнеземистыеогнеупоры (siliconsrefractories) — огнеупоры, содержащие > 80% SiO2. К ним относятнаиболее распространенные динасовые и кварцевые огнеупоры, а также кварц,стекло.
Динасовыеогнеупоры содержат> 93% SiO2 или 80-93% SiO2 (при изготовлении сдобавками) и изготовливаются из кварцитов. В порошок кварцита добавляютизвестковое молоко и железистые добавки, формуют на прессах изделия задан,размеров и обжигают при 1430-1460°С. Динасовые огнеупоры применяют дляфутеровки коксовых, стекловар, печей, воздухонагревателей, а также рядаплавильных агрегатов в ЦМ и др. Неформованные динасовые огнеупоры — мертели,материалы для обмазок и т.п. изготавливают из молотых боя динас, огнеупоров икварцитов, применяют при выполнении и ремонте кладки.
Кварцевоестекло — переохлажденный расплав природного (песок, жильный кварц, горный хрусталь идр.) или синтетического кремнезема, содержащего > 99% SiO2,применяют для изготовления стекловарных печей (в виде блоков), лампинфракрасного нагрева, защитных чехлов термопар и др. Из кварцевого стеклапутем измельчения, формования и обжига (а также без обжига) изготавливают такжетермостойкие огнеупорные изделия (так называемая кварцевая керамика),используют в качестве погружных стаканов и защитных труб при разливке стали, влабораторной практике и др.
Легковесныеогнеупоры(lightweight refractories) — огнеупоры с высокой (45-85%) пористостью.Легковесные огнеупоры подразделяют на: шамотные, высокоглиноземные, динасовые,глиноземные (корундовые) и другие типы. Основа технологии изготовления:введение в шихту измельченных выгорающих добавок (древесных опилок, лигнина,кокса, полистирола и др.) и формование изделий пластичным или полусухимспособами; смешивание суспензий из огнеупорных порошков с пеной из клеевогораствора с поверхностно-активной добавкой, химическое газообразование ивспучивание суспензии, содержащей стабилизатор, разливка в форму; формованиеизделий из легковесных заполнителей (пористых зерен, пустотелых сфер) сдобавлением связующего. Заключительная стадия — обжиг при > 1250°С.Легковесные огнеупоры применяют в качестве теплоизоляционных материалов дляфутеровки стен и сводов нагревательных и обжиговых печей, котельных топок и др.Экономия энергоресурсов от применения легковесных огнеупоров по сравнению собычными 10-30%. Высокоогнеупорные легковесные огнеупоры на основе оксидовприменяют в вакуумной технике, высокотемпературных печах, силовых установкахлегательных аппаратов и др. Неформованные легковесные огнеупоры в виде засыпокиз зернистых материалов, в т.ч. из пустотелых гранул применяют для внешнейтеплоизоляции тепловых агрегатов.
Магнезиальныеогнеупоры (magnesiarefractories) — огнеупоры, содержащие в основе MgO. К ним относят:магнезиальносиликатные (45-85%), магнезиальношпинелидные (40-85%) имагнезиальноизвестковые (10-85%). Магнезиальные огнеупоры изготовляют изобожженных и частично сырых материалов с добавлением связки и обжигом при1500-1900°С. Магнезиальные огнеупоры имеют высокую стойкость при взаимодействиис расплавами металлов и основных шлаков, широко применяются для футеровкиметаллургических и других агрегатов.
Магнезиальносиликатныеогнеупоры (magnesia-silicarefractories) — огнеупоры, состоящие в основном из форстерита (Mg2(SiO4)) исодержащие 50-60% MgO, 25-40% SiO2. Магнезиальносиликатные огнеупоры формуют сосвязующей добавкой и обжигают при 1450-1550°С (или используют без обжига).Основные свойства магнезиальносиликатных огнеупоров: пористость открытая22-28%, температуpa начала размягчения под нагрузкой — до 1610-1620°С.Магнезиальносиликатные огнеупоры применяют для футеровки насадок регенераторовмартенов, и стекловарных печей, сталеразливочных ковшей (в т.ч. в виде набивныхмасс), плавильных агрегатов ЦМ, а также для изготовления сталеразливочныхстаканов и др. Неформованные магнезиальносиликатные огнеупоры могут применятьсякак добавка в металлургических порошках.
Магнезиальношпинелидныеогнеупоры (magnesiaspinel refractories) — огнеупоры, состящие из периклаза и хромшпинелида MgO. Сг2О3(в т.ч. со шпинелью MgO o А12О3). Периклазохромитовыеогнеупоры содержат > 60% MgO и 5-20% Сг2О3.Периклазохромитовые огнеупоры формуют и обжигают при 1700-1850°С. Длявысококачественных периклазохромитовых огнеупоров используют MgO чистотой >96% и концентраты хромита. Периклазохромитовые огнеупоры применяют дляфутеровки сводов сталеплавильных печей, вакууматоров стали, кислородныхконвертеров (горловина, летки), сталеразливочных ковшей (шлак, пояс),медеплавильных агрегатов, высокотемпературных обжиговых печей и др.). Кмагнезиальношпинелидным огнеупорам (также относят: хромитопериклазовые,изготовляемые из смеси периклазового порошка с хромитовой рудой и содержащие40-60% MgO и 15-35% Сг2О3; периклазошпинельные (> 40%MgO и 5-55% А12О3), шпинельные, состоящие в основном изшпинели состава MgO и хромитовые огнеупоры. Магнезиальношпинелидные огнеупорыэтих типов используют взамен более дорогостоящих магнезиальношпинелидныхпериклазохромитовых огнеупоров для футеровки менее ответственных частей(участков) сталеплавильных агрегатов, обжиговых печей и др. Применяютбезобжиговые магнезиальношпинелидные огнеупоры для изготовлениясталеразливочных стаканов и др.
Неформованныеогнеупоры(non-shaped refractories) — огнеупоры, изготовленные без определенной форм иразмеров в виде кусковых, порошковых и волокнистых материалов, а также паст исуспензий. К ним относят: металлургические заправочные порошки, заполнители имелкозернистые компоненты для огнеупорных бетонов, огнеупорные цементы,бетонные смеси и готовые к применению массы, мертели, материалы для покрытий (вт.ч. торкрет-массы), некоторые виды волокнистых огнеупоров. Неформованныеогнеупоры могут быть сухими, полусухими, пластичными и жидкотекучими.Неформованные огнеупоры применяют для выполнения и ремонта футеровоксталеразливочных ковшей (набивные и наливные кремнеземные, высокоглиноземные имагнезиальные массы); конвертеров (торкрет-массы), нагревательных и обжиговыхпечей (шамот, и высокоглиноземные массы), индукционных печей (корундовые ипериклазовые массы), коксовых печей (обмазки), подин мартен, и электродуговыхпечей (заправочные порошки) и т. д. Неформованные огнеупоры применяют длярабочего слоя футеровки промежуточных и сталеразливочных ковшей, стен и сводовмартеновских печей, в набивных частях футеровки вакууматоров, печей ЦМ и др.
Оксидныеогнеупоры (oxiderefractories) — огнеупоры, содержащие > 97% высокоогнеупорных оксидов или ихсоединений и твердых растворов. Формованные оксидные огнеупоры изготовляютпреимущественно из тонкозернистых порошков прессов, или литьем из суспензий споследующим обжигом, а неформованные оксидные огнеупоры — измельчением оксидов,обычно после предварительного обжига и введения необходимых добавок. Вметаллургии оксидные огнеупоры применяют в виде изделий из технической керамикидля аппаратуры при измерении высоких температур, датчиков контроля масс, доликислорода в стали, тиглей для лабораторных плавильных печей, вкладышей вразлив, устройствах и др.
Периклазовыеогнеупоры (periclase(mag-nesite) refractories) — магнезиальные огнеупоры, содержащие > 85% MgO.Периклазовые огнеупоры изготовляют из периклазового порошка с добавлениемклеящей связки обжигом при 1600-1900°С; для безобжиговыех периклазовыхогнеупоров используют связки из лигносульфонатового сульфата магния и др.Периклазовые огнеупоры применяют для футеровки стенок мартеновских печей,миксеров, печей для плавки меди и никеля, высокотемпературных нагревательных печей,леток кислородных конвертеров и др., а также в виде плит шиберных затворовсталеразливочных ковшей, стаканов для разливки сталей, пористых фурм дляпродувки стали газами и т.п. Неформованные периклазовые огнеупоры используютдля изготовления мертеля, металлургических (заправочных) порошков, набивныхмасс для вакууматоров стали, индукционных печей и др.
Периклазоуглеродистыеогнеупоры (periclase(magnesite)-carbon refractories) — огнеупоры, изготовленные из периклазовогопорошка с добавлением 6-25% природного или искусственного графита иорганической связки (например, фенольной порошкообразной с этиленгли-колем илибакелита). Периклазоуглеродистые огнеупоры применяют для футеровки устройствдля подачи газа снизу в конвертерах с комбинированной продувкой и ответственныхучастков стен мощных электродуговых печей; для шлакового пояса электродуговыхпечей и сталеразливочных ковшей, а также шиберных затворов.
Плавленыеогнеупоры (fusedrefractories) — огнеупоры, изготовленные расплавлением огнеупорных материалов иразливкой в формы. Для плавки большинства огнеупорных материалов используютэлектродуговые печи, а кварца — печи сопротивления и кислородные горелки.Корундовые и корундомуллитовые плавленые огнеупоры применяют в виде блоков дляизготовления подин нагреватательных печей и колодцев, днищ вакуум-камер и др.,бадделеитокорундовые кварцевые плавленые огнеупоры — для футеровки стекловарныхпечей. Порошки плавленых периклаза, глинозема и шпинелей используют дляизготовления огнеупорных изделий и бетонов. Корундовые порошки из глинозема ибоксита применяются также в производстве абразивов.
Полукислыеогнеупоры(semi-silicious (silica-acid) refractories) — алюмосиликатные огнеупоры смассовой долей А12О3 от 14 до 28 %. Полукислые огнеупорыприменяют преимущественно для малоответственных участков футеровокметаллургических агрегатов, в т.ч. коксовых печей, в виде капсул дляопределения серы и углерода в чугуне, стали и др.
Смолодоломитовыеогнеупоры(tar-dolomite refractories) — формованные на прессах изделия из порошкаобожженного доломита (крупность зерен до 6-8 мм), смешанного при нагревании до100-120°С с 4-6% каменноугольной смолы или пека. Смолодоломитовые огнеупорыимеют кажущуюся плотность 2800-2900 кг/м3, предел прочности присжатии 2000-4000 МПа, устойчивы против основных шлаков. При добавке в массумагнезитового порошка изделие называются смолодоломитомагнезитовыми.Смолодоломитовые огнеупоры применяются для футеровки кислородных конвертеров.Иногда смолодоломитовые огнеупоры применяют в кладке дуговых сталеплавильныхпечей.
Смоломагнезитовыеогнеупоры(tar-magnesite refractories) — изделия и массы, приготовленной из обожженногомагнезитового (периклазового) порошка смешением при нагреве до 100-120°С с 4-6%каменноугольной смолы или пека. При содержании примеси
Углеродистыеогнеупоры (carbonrefractories) — огнеупоры, состоящие преимущественно из свободного углерода илисодержащие углерод в качестве основного компонента. К углеродистым огнеупорамотносят: угольные и графитированные блоки, изготовленные из кокса итермоантрацита с каменноугольной смолой, пеком, битумом, антрацитовым маслом,обжигаемые при 1100-1450°С; графитированные изделия из нефтяного кокса с графитовойструктурой и малым содержанием золы, получаемые обжигом при > 2000°С;пирографит — продукт разложения углеродсодержащего газа на нагретой поверхностии др. К углеродистым огнеупорам относят также углеродсодержащие огнеупоры,изготовленные из графита, огнеупорной глины, шамота (в т.ч.высокоглиноземистого), корунда и т.п. Углеродистые огнеупоры отличаются высокойтеплопроводностью, низким ТКЛР, хорошей стойкостью при взаимодействии срасплавами металлов и шлаками. Углеродистые огнеупоры применяют для футеровкинижнего строения домен, печей, электротермических печей, агрегатов для плавкисвинца, меди и др., а также для изготовления погружных стаканов,стопоров-моноблоков, вкладышей для изложниц, тиглей для плавки цветных металлови др. Неформованные углеродистые огнеупоры из коксрвых порошков накаменноугольной смоле применяют для заполнения швов кладки, углеродсодержащие — для футеровки желобов домен, печей и др.
Шамотныеогнеупоры (fireclayrefractories) — алюмосиликатные огнеупоры, содержащие 28-45% А12О3и 50-70 SiO2. Технология производства формованных шамотныхогнеупоров включает: обжиг глины (каолина) при 1300-1500°С во вращающихся илишахтных печах, измельчение полученного шамота, смешивание со связующей глиной иводой (иногда с добавлением других связующих материалов), формование, сушку иобжиг при 1300-1400°С. Шамотные огнеупоры применяют для футеровки доменныхпечей, сталеразливочных ковшей, нагревательных и обжиговых печей, котельныхтопок и др., а также для изготовления сифонных изделий для разливки стали.Неформованные шамотные огнеупоры изготовляют из измельчения шамота и связующихматериалов и применяют в виде мертелей, набивных масс, порошков, заполнителейбетонов и др. при выполнении и ремонте огнеупорных футеровок разных тепловыхагрегатов.
16 Искусственные пористыезаполнители, основы технологии производства, основные виды и свойства легкихзаполнителей
 
В зависимостиот происхождения пористые заполнители делят па природные и искусственные.Природные заполнители получают путем рассева или частичного дробления и рассевапористых горных пород вулканического или осадочного происхождения. Кзаполнителям вулканического происхождения относят щебень и песок из пемзы,вулканического шлака и вулканического туфа. Заполнителями осадочного происхожденияявляются: щебень и песок из пористых известняков и доломитов,известняков-ракушечников, известковых туфов, диатомита, трепела и др.Искусственные заполнители получают путем термической обработки силикатногосырья с последующим дроблением и рассевом, разделяют на две подгруппы: отходыпромышленности и специально изготовленные заполнители. Заполнители —отходыпромышленности — щебень и песок из топливных шлаков, а также из отвальногометаллургического шлака. К специально изготовленным заполнителям относят:керамзитовый гравий и песок, гравий полый керамический, аглопоритовый щебень ипесок, шлаковую пемзу, гранулированный доменный шлак, щебень и песок извспученных перлита и вермикулита и др. Важнейшими характеристиками пористыхзаполнителей являются их объемная масса и прочность при сжатии.
Изприменяемых для легких бетонов пористых заполнителей наиболее экономичнымиявляются природные в том случае, когда не требуется их транспортировка (местныематериалы). Однако в большинстве случаев значительно больший эффект примененияв легких бетонах имеют искусственные заполнители.
 
17 Сухой, пластический и шликерныйспособы производства керамзита
Керамзитовыйгравий (керамзит) представляет собой пористый материал округлой формы соплавленной поверхностью, получаемый в результате вспучивания глин при обжиге.Аглопоритовый щебень (аглопорит) — пористый кусковой материал, получаемыйметодом спекания на решетках агломерационных машин различного силикатногосырья. После спекания отходов от переработки и сжигания угля, а такжеглинистого сырья, на агломерационных решетках образуется пористая глыба,которая и подвергается дроблению и рассеву. Щебень должен выдержать не менее 15циклов попеременного замораживания и оттаивания. Преимуществом аглопоритовогощебня по сравнению с керамзитом является более широкое распространениеисходного сырья. Однако этот щебень отличается значительной открытойпористостью, что требует большего расхода цемента, чем в бетонах накерамзитовом заполнителе, и повышает объемную массу бетона.
Сущностьтехнологического процесса производства керамзита состоит в обжиге глиняныхгранул по оптимальному режиму. Для вспучивания глиняной гранулы нужно, чтобыактивное газовыделение совпало по времени с переходом глины в пиропластическоесостояние. Между тем в обычных условиях газообразование при обжиге глинпроисходит в основном при более низких температурах, чем их пиропластическоеразмягчение. Например, температура диссоциации карбоната магния — до 600°С,карбоната кальция — до 950 °С, дегидратация глинистых минералов происходит восновном при температуре до 800 °С, а выгорание органических примесей ещеранее, реакции восстановления окислов железа развиваются при температурепорядка 900 °С, тогда как в пиропластическое состояние глины переходят притемпературах, как правило, выше 1100 °С.
Различаютчетыре основные технологические схемы подготовки сырцовых гранул, или четыреспособа производства керамзита: сухой, пластический, порошково-пластический имокрый.
Сухой способиспользуют при наличии камнеподобного глинистого сырья (плотные сухие глинистыепороды, глинистые сланцы). Он наиболее прост: сырье дробится и направляется вовращающуюся печь. Предварительно необходимо отсеять мелочь и слишком крупныекуски, направив последние на дополнительное дробление. Этот способ оправдываетсебя, если исходная порода однородна, не содержит вредных включений ихарактеризуется достаточно высоким коэффициентом вспучивания.
Наибольшеераспространение получил пластический способ. Рыхлое глинистое сырье по этомуспособу перерабатывается в увлажненном состоянии в вальцах, глиномешалках идругих агрегатах (как в производстве кирпича). Затем из пластичной глиномассына дырчатых вальцах или ленточных шнековых прессах формуются сырцовые гранулы ввиде цилиндриков, которые при дальнейшей транспортировке или при специальнойобработке окатываются, округляются.
Качествосырцовых гранул во многом определяет качество готового керамзита. Поэтомуцелесообразна тщательная переработка глинистого сырья и формование плотныхгранул одинакового размера. Размер гранул задается исходя из требуемойкрупности керамзитового гравия и установленного для данного сырья коэффициентавспучивания.
Гранулы свлажностью примерно 20% могут сразу направляться во вращающуюся печь или, чтовыгоднее, предварительно подсушиваться в сушильных барабанах, в другихтеплообменных устройствах с использованием тепла отходящих дымовых газоввращающейся печи. При подаче в печь подсушенных гранул ее производительностьможет быть повышена.
Такимобразом, производство керамзита по пластическому способу сложнее, чем посухому, более энергоемко, требует значительных капиталовложений, но, с другойстороны, переработка глинистого сырья с разрушением его естественной структуры,усреднение, гомогенизация, а также возможность улучшения его добавкамипозволяют увеличить коэффициент вспучивания.
Порошково-пластическийспособ отличается от пластического тем, что вначале помолом сухого глинистогосырья получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получаютпластичную глиномассу, из которой формуют гранулы, как описано выше.Необходимость помола связана с дополнительными затратами. Кроме того, еслисырье недостаточно сухое, требуется его сушка перед помолом. Но в ряде случаев этотспособ подготовки сырья целесообразен: если сырье неоднородно по составу, то впорошкообразном состоянии его легче перемешать и гомогенизировать; еслитребуется вводить добавки, то при помоле их легче равномерно распределить; еслив сырье есть вредные включения зерен известняка, гипса, то в размолотом ираспределенном по всему объему состоянии они уже не опасны; если такаятщательная переработка сырья приводит к улучшению вспучивания, то повышенныйвыход керамзита и его более высокое качество оправдывают произведенные затраты.
Мокрый(шликерный) способ заключается в разведении глины в воде в специальных большихемкостях — глиноболтушках. Влажность получаемой пульпы (шликера, шлама)примерно 50%. Пульпа насосами подается в шламбассейны и оттуда — во вращающиесяпечи. В этом случае в части вращающейся печи устраивается завеса из подвешенныхцепей. Цепи служат теплообменником: они нагреваются уходящими из печи газами иподсушивают пульпу, затем разбивают подсыхающую «кашу» на гранулы, которыеокатываются, окончательно высыхают, нагреваются и вспучиваются. Недостатокэтого способа — повышенный расход топлива, связанный с большой начальнойвлажностью шликера. Преимуществами являются достижение однородности сырьевойпульпы, возможность и простота введения и тщательного распределения добавок,простота удаления из сырья каменистых включений и зерен известняка. Этот способрекомендуется при высокой карьерной влажности глины, когда она выше формовочной(при пластическом формовании гранул). Он может быть применен также в сочетаниис гидромеханизированной добычей глины и подачей ее на завод в виде пульпы потрубам вместо применяемой сейчас разработки экскаваторами с перевозкойавтотранспортом.
Керамзит,получаемый по любому из описанных выше способов, после обжига необходимоохладить. Установлено, что от скорости охлаждения зависят прочностные свойствакерамзита. При слишком быстром охлаждении керамзита его зерна могутрастрескаться или же в них сохранятся остаточные напряжения, которые могутпроявиться в бетоне. С другой стороны, и при слишком медленном охлаждениикерамзита сразу после вспучивания возможно снижение его качества из-за смятияразмягченных гранул, а также в связи с окислительными процессами, в результатекоторых FeO переходит в Fe2O3, что сопровождаетсядеструкцией и снижением прочности.
Сразу послевспучивания желательно быстрое охлаждение керамзита до температуры 800—900 °Сдля закрепления структуры и предотвращения окисления закисного железа. Затемрекомендуется медленное охлаждение до температуры 600—700 °С в течение 20 миндля обеспечений затвердевания стеклофазы без больших термических напряжений, атакже формирования в ней кристаллических минералов, повышающих прочностькерамзита. Далее возможно сравнительно быстрое охлаждение керамзита в течениенескольких минут.
Первый этапохлаждения керамзита осуществляется еще в пределах вращающейся печи поступающимв нее воздухом. Затем керамзит охлаждается воздухом в барабанных, слоевыххолодильниках, аэрожелобах.
Дляфракционирования керамзитового гравия используют грохоты, преимущественнобарабанные — цилиндрические или многогранные (бураты).
Внутризаводскойтранспорт керамзита — конвейерный (ленточные транспортеры), иногдапневматический (потоком воздуха по трубам). При пневмотранспорте возможноповреждение поверхности гранул и их дробление. Поэтому этот удобный и во многихотношениях эффективный вид транспорта керамзита не получил широкогораспространения.
18Основы технологииаглопорита
 
Аглопоритполучают спеканием (агломерацией) сырья. Этот способ широко применяют вметаллургической промышленности для агломерации руд. Сущность процесса состоитв следующем.
Из сырья сдобавкой топлива (угля) готовят рыхлую шихту и укладывают ее на колосниковуюрешетку. Под решеткой в вакуум-камере отсосом воздуха вентилятором (дымососом)создают разрежение, благодаря которому происходит просос воздуха через шихту.Сверху шихту поджигают. За счет горения угля в ней создается высокаятемпература (до 1400… 1500°С). При этом шихта спекается в пористуюостеклованную массу. Процесс спекания осуществляется сравнительно быстро.Горячие газы, отсасываемые вниз, подогревают нижележащие слои шихты, и зонагорения постепенно передвигается к колосниковой решетке. Верхние спекшиеся слоив это время несколько охлаждаются просасываемым воздухом. Когда зона горениятоплива доходит до колосниковой решетки и процесс агломерации завершается,получают спекшийся аглопоритовый корж, который дробят на щебень и песок.
Впромышленных условиях при производстве аглопорита из глинистых пород шихтуготовят следующим образом. Глинистое сырье, дробленный каменный уголь(крупность не более 5 мм), а также добавки (о которых будет сказано ниже)смешивают в определенной пропорции. Массовая доля угля составляет, как правило,7… 12%.
Еслиглинистое сырье сухое, то в глиномешалку подается вода. Перемешанная шихтадолжна иметь рыхлую комковатую структуру. В специальных машинах — грануляторах(например, в барабанном грануляторе, работающем по принципу окатывания комочковво вращающемся барабане) шихта гранулируется.
Подготовленнаяшихта спекается на агломерационной машине, которая представляет собойнепрерывно движущийся конвейер из тележек-палет, имеющих в основанииколосниковую решетку из жаропрочной стали и борта с обеих сторон. Верхняя ветвьконвейера движется по рельсам над вакуум-камерами.
Шихта загружаетсяна колосниковую решетку слоем 200… 300 мм и зажигается, проходя под горном,где за счет горения подаваемого туда жидкого или газообразного топливасоздается температура примерно 1000° С. Далее, продвигаясь над вакуум-камерами,шихта благодаря прососу воздуха спекается. С машины сходит спекшийся корж.
Корж, какправило, неоднороден: внутри спекание полное, корж в изломе темного цвета(восстановительная среда определяет переход оксидов железа в закись, и этоспособствует лучшему спеканию), а на поверхности (избыток воздуха,окислительная среда, ниже температура обжига) образуется как называемый недожогбуро-красноватого цвета с пониженными прочностью и стойкостью. Поэтому первойоперацией после спекания шихты на агломерационной решетке является отделениенедожога. Корж разламывается на куски специальным устройством — коржеломателем(вал с редко насаженными билами), куски падают на решетку, слабоспекшиесячастицы при этом осыпаются и возвращаются в технологический процесс как добавкак сырью, улучшающая газопроницаемость и спекание шихты.
В качестведобавок, способствующих повышению скорости спекания глинистого сырья и,следовательно, повышению производительности агломерационных машин, а такжеулучшению качества аглопорита, используют древесные опилки, лигнин (отходгидролиза древесины), золу и другие отходы промышленности.
Послеотделения недожога (возврата) аглопорит охлаждают до температуры 80… 120°С,дробят и сортируют на щебень и песок.
Принципиальнаятехнологическая схема производства аглопоритового щебня и песка. Помимопоказанного на схеме шахтного холодильника для охлаждения аглопорита применяютленточные (металлический транспортер с перфорированным дном), чашевые(кольцевой бункер с двумя жалюзийными цилиндрическими стенками) и барабанные холодильники.
Прииспользовании в качестве основного сырья отходов углеобогащения втехнологическую схему вносятся изменения, касающиеся подготовки исходныхматериалов. Отходы углеобогащения измельчают дроблением в две стадии спромежуточным грохочением, получая зерна размером не более 2,5 мм. Глинудобавляют в виде сухого компонента (крупность -до 3 мм) или глиняного шликера.Прочность керамического материала, заполняющего межпоровое пространствоаглопорита и керамзита (оплавленной массы, состоящей из стекловидной фазы скристаллическими включениями), примерно одинакова. Поэтому при равной плотностизерен прочность аглопорита и керамзита в бетоне близка
 
19 Свойства аглопорита
 
Особенностьаглопорита, как и многих других пористых заполнителей, в том, что с уменьшениемразмеров фракции аглопоритового щебня или песка возрастает ее насыпнаяплотность. Это объясняется следующим. В аглопорите имеются поры различныхразмеров: от мельчайших до 3 мм и более. При дроблении аглопорита разрушениеидет, в первую очередь, по более крупным порам, поэтому чем мельче фракции, темменьше пористость зерен, больше их плотность и прочность.
Минскийаглопорит различных фракций имеет следующую насыпную плотность: щебень фракции20 ...40 мм — 500… 600 кг/м3; фракции 10...20 мм —600...700 кг/м3; фракции5… 10 мм —700… 800 кг/м3; песок до 5 мм — до 1000 кг/м3.
Межзерноваяпустотность аглопоритового щебня составляет 50...60%, (для высшей категориикачества — не более 50%), следовательно, плотность зерен в 2 раза и болеепревышает насыпную плотность щебня.
Пористостьзерен аглопоритового щебня находится в пределах 40...60%.
Коэффициентформы зерен в среднем не должен превышать 2,5 (для высшей категории качества —2).
В отличие откерамзитового гравия аглопоритовый щебень характеризуется большей долейоткрытых пор (15...20%), заполняемых в бетоне водой и цементным тестом. Этоприводит к" некоторому повышению расхода цемента, но одновременноспособствует упрочнению заполнителя и сцеплению его с цементным камнем, чтоблагоприятно сказывается на возможности получения высокопрочногоаглопорито-бетона. Аглопорит отличается сравнительно высокой однородностью понасыпной плотности и прочности, что создает предпосылки для его эффективногоприменения в бетоне. В соответствии с государственным стандартом к аглопоритупредъявляется ряд требований по обеспечению стойкости и долговечности.Аглопоритовый щебень испытывается на стойкость к силикатному распаду,морозостойкость и т. д. Ограничивается наличие остатков невыгоревшего топлива:потеря массы при прокаливании пробы аглопоритового щебня не должна превышать3%. Для ограничения содержания в аглопоритовом щебне слабообожженных зеренпредусматривается его испытание в растворе сернокислого атрия с допускаемойпотерей массы после трех циклов насыщения высушивания не более 5%.
Насыпнаяплотность аглопоритового гравия — 550… 800 кг/м3, пределпрочности при сдавливании в цилиндре—1,2 ...4,5 МПа.
Основнымсырьем для производства аглопорита на действующих предприятиях являютсяглинистые породы. Пригодные для агломерации глинистые породы (суглинки, супеси,лёсс и т. д.) имеются почти повсеместно, поэтому производство аглопорита изместного сырья можно организовать в различных районах, где требуется этотстроительный материал.
 
20 Керамическаяфасадная плитка и ее классификация
 
Керамическаяплитка, один изнаиболее древнейших строительных материалов, но несмотря на свой возраст она досих пор не выходит из моды. Например, только в России в 1999 году ее былопродано 160 миллионов квадратных метров. Новейшие материалы для облицовки стени полов, не способны ее вытеснить из наших жилищ, во многом это из-за того, чтоплитка обладает просто незаменимыми свойствами.
Во-первых,это очень прочный материал. Если он правильно уложен, то предел его прочностипри ‘сосредоточенной нагрузке’ в 10-20 раз превосходит возможности цемента илижелезобетона и может достигать 30 тысяч тонн на квадратный метр.
Во-вторых,высокий показатель жесткости позволяет керамической плитке не гнуться и недеформироваться, даже при очень высоких нагрузках на разрыв. И чем толще керамическаяплитка, тем выше этот показатель.
В-третьих,этот материал обладает свойствами огнеупорности и огнестойкости. Благодаряогнеупорности плитку можно использовать для облицовки печей и каминов. Онавообще не горит и защищает облицованную поверхность, а при нагревании невыделяет ядовитых веществ.
К тому же, керамическаяплитка не проводит электрический ток, не подвергается разрушению присоприкосновение с химическими веществами (единственный враг – фтористо-водороднаякислота), не изменяет своего цвета при воздействии солнечных лучей. Она – одиниз самых гигиеничных материалов, на котором не могут долго существоватьмикробы. Классификациякерамической плитки.
Керамическаяплитка классифицируется :
· Из какого сырьяпроизведена (красная или белая глина).
· Какую основуимеет (пористая или плотная).
· Какой видпокрытия имеет (глазурованная или не покрытая глазурью).
Плиткаоднократного обжига. Такая плитка после формования подсушивается. Затем на подсушенную плиткунаносится глазурь и далее для обеспечения прочности плитки и хорошегоприлипания к ней глазури она подвергается обжигу. Существует несколько видовплитки однократного обжига.
Слабопористаяплитка. Слабопористая плитка используется для облицовки полов внутри и снаружи помещения.Характеризуется высокой стойкостью к механическому воздействию и морозу. Впроцессе обжига слабо пористая плитка подвергаются повышенной усадке, ипродается ссортированными по размерам партиями.
Высокопористаяплитка. При изготовлениивносятся специальные добавки, уменьшающие усадку в процессе обжига. Для такойплитки возможна очень плотная укладка (с узким швом). Эта плитка имеетповышенную пористость, большее водопоглощение и низкую механическую прочность,поэтому пригодна только для облицовки стен.
Плиткаиз фарфоровой керамики. Плитка из фарфоровой керамики имеет несколько названий:керамический гранит, грес, колормасса. Свое название фарфоровая плитка получилаиз-за схожести состава глиняного теста с составом смеси фарфора. Исходнымикомпонентами состава являются каолин, полевой шпат нескольких видов и кварц.
Плитка изфарфоровой керамики имеет очень плотную, почти стеклянную, поверхность, поэтомуне подвергается глазурованию. С поверхности плитки легко удаляются практическилюбые пятна. Помимо этого плитка имеет очень высокую механическую прочность.Для получения различных оттенков и эстетических эффектов в массу смеси приизготовлении добавляют окрашивающие вещества, ими служат, как правило, окислыразличных металлов.
Фарфороваяплитка главным образом используется для облицовки полов, подлежащихинтенсивному износу и требующих повышенной стойкости к холоду и воздействиюхимических веществ. Для повышения эстетической ценности фарфоровую плитку можнополировать, но при этом снижается ее прочность. В редких случаях фарфороваяплитка подвергается глазурованию и однократному обжигу.
Плитка,глазурованная под давлением. Глазуровка смеси под давлением производится одновременно сприготовлением самой смеси. Слой глазури подвергается прессованию вместе сосмесью и далее обжигается.  Плитка, глазурованная под давлением имеет низкуюпористость. Слой глазури более толстый, чем у других видов плитки, позволяетиспользовать ее для облицовки полов, подвергаемых высоким нагрузкам при интенсивномдвижении.
Плиткадвукратного обжига. При применении двукратного обжига глазурь наносится на обожженныеплитки, затем плитки подвергаются вторичному обжигу. Плитка имеет более высокуюсебестоимость по сравнению с плиткой однократного обжига. Но имеет болеегладкую и блестящую поверхность, в этом ее технологическое преимущество. Онаиспользуется для облицовки стен и пола. При обработке плитки однократнымобжигом, в процессе обжига через глазурь проходит газ, образующийся в толщеглины при спекании. Он оставляет на блестящей поверхности плитки мелкие следы вформе мелких бугорков, трещин. При обработке плитки двукратным обжигом такихдефектов на глазурованной поверхности не возникает. Недостатком плиткидвукратного обжига является невозможность изготовления малопористых изделий,поскольку невозможна глазуровка обожженной низкопористой плитки.
Клинкернаяплитка.Клинкерная плитка изготавливается из неоднородных видов глины с добавлениемокислов-красителей, флюсов и шамота. Шамотом называется глина, обожженная допотери пластичности.
При формовкеизделие подвергается или не подвергается глазурованию. Возможно применениеспособа однократного обжига. В готовом виде эта плитка имеет низкую пористость,высокую механическую прочность и стойкость к истиранию и воздействию химическихвеществ. Эту плитку укладывают с широким швом, так как при обжиге плиткипроисходит сильная усадка, и, как следствие, плитки имеют неровную кромку.
Плиткатипа СОТТО.Плитка типа СОТТО, как правило, не подвергается глазуровке и используется дляоблицовки полов. При этом получается поверхность с рельефной кладкой(рустованная поверхность). Плитка типа СОТТО изготавливается путемэкструдирования смеси из разных видов природной глины без особого сортированияи смешивания. Используется эта плитка с давних времен и пользуется широкимраспространением при строительстве современных зданий.
 
21 Основытехнологии производства керамической плитки
Припроизводстве современной плитки применяются более разнообразные технологии,позволяющие получить материалы практически любых цветов, форм и размеров.Несмотря на свое огромное разнообразие абсолютное большинство керамическихизделий можно разделить по способу производства на три группы. Это — неглазурованные плитки, глазурованные плитки двукратного обжига (как правило,настенная плитка) и глазурованные плитки однократного обжига. Технология ихпроизводства во многом схожа, но имеется и ряд принципиальных отличий.
Схематехнологического процесса производства керамической плитки
Этапыпроизводства неглазурованной плитки
1. Выборсырья
2.Приготовление смеси
3. Формовка
4. Сушка
5. Обжиг
Этапыпроизводства глазурованной плитки однократного обжига
1. Выборсырья (в том числе и для глазури)
2.Приготовление смеси (в том числе и для глазури)
3. Формовка
4. Сушка
5. Нанесениеглазури
6. Обжиг
Этапыпроизводства глазурованной плитки двукратного обжига
1. Выборсырья (в том числе и для глазури)
2.Приготовление смеси (в том числе и для глазури)
3. Формовка
4. Сушка
5. Обжиг
6. Нанесениеглазури
7. Повторныйобжиг
В качествесырья для основания плитки используют кварцевый песок (ограничивает изменениеразмеров при сушке и обжиге), глину (обеспечивает необходимую при формовкепластичность), фелдшпатовые и карбонатные материалы (обеспечивают вязкость приобжиге для создания стекловидной и плотной структуры материала). Основукерамической глазури составляют фритты — сплавы солей со стеклом. Глазурь,состоящая только из фритт, имеет глянцевую поверхность и применяется, какправило, при двукратном обжиге. Для создания матовых глазурей во фритты могутдобавлять кварц, окислы металлов, каолин, красящие пигменты.
Приготовлениесмеси .
Приготовлениесмеси включает в себя несколько операций, которые обеспечивают получениеизмельченного однородного материала с определенным содержанием влаги,необходимой для последующей формовки. Измельчение сырья нужно для облегченияпоследующего процесса обжига керамического изделия.
Существуетдва основных метода приготовления смеси: мокрый и сухой.
Прииспользовании мокрого метода измельчение и смешивание составляющих смесипроисходит в специальных центрифугах, куда вместе с сырьем помещаются оченьпрочные шары из металлокерамики и вода. В процессе вращения центрифуги эти шарыударяясь друг с другом измельчают сырье до состояния водной суспензии(шликера). Далее необходимая для равномерного смешивания влага удаляетсяпроцессом атомизации (противоточное распыление шликера горячим потоком воздухас немедленным испарением влаги). В итоге получается порошкообразная смесь снеобходимым для формовки содержанием воды (4-7% для метода прессования).Основное отличие сухого метода от мокрого заключается в том, что сырьеизмельчается без добавления воды. Увлажнение его происходит позже в специальныхмашинах. Технология мокрого измельчения дороже (необходимо много энергии дляудаления воды), но дает лучшие результаты. Поэтому при производствекерамогранита и монокоттуры используют именно этот метод.
Формовка.Всесовременные способы формовки керамической плитки, согласно норм ISO, разделяютна три группы. Группа А — метод экструзии (производство плиток котто, клинкер).Группа В — метод прессования (керамогранит, монокоттура, бикоттура). В группу Свошли все прочие способы (например, ручная формовка, литье стеклянной мозаики).Наибольшее распространение получил метод прессования (около 98% всейкерамической плитки). При прессовании порошкообразную смесь загружают впресс-формы гидравлического пресса, где она под высоким давлением (до 500кг/см.кв.) уплотняется и приобретает определенную прочность. Уже на этом этапеплитка может подвергаться дополнительной обработке. Так для полученияпреполированного керамогранита поверхность плитки шлифуется мягкими щетками ещедо обжига. С помощью пресс-форм задаются не только геометрические формы и размерыкерамической плитки, но и фактура ее поверхности.
Сушка.
В процессесушки из изделия удаляется влага, которая была необходима для формовки. Еесодержание уменьшается до 0,2%. Процесс осуществляется в сушильных установках ссушкой горячим воздухом.
Нанесениеглазури.
Насегодняшний день существует несколько десятков способов нанесения глазурей наповерхность керамической плитки. Глазурь может наноситься в виде гранул,пастообразной массы или распыленной суспензии. Момент нанесения можетпроисходить по разному: до обжига, после обжига и даже во время обжига. Дляпридания плитке более эстетичного вида процесс глазурирования может применятьсясовместно с нанесением различных изображений. Один из самых распространенныхспособов нанесения орнаментов называется шелкографией, когда через специальнуюсетку с различными по своей величине и частоте отверстиями с помощью красокнаносят рисунки. Чем сложнее рисунок, тем больше сеток применяется.
Обжиг.
Затемпроисходит обжиг плитки, который может длиться от 40 до 120 минут. Печь дляобжига — закрытый конвейер длиной от 50 до 80 метров. Посредством подачи газапо трубам на каждые 20 см печи в каждой точке поддерживается определеннаятемпература. Таким образом, в процессе движения по печи изделие обжигается при температуреот 200 до 1200 градусов по Цельсию. Наиболее важный элемент процесса обжигаплитки — разработка и соблюдение температурной кривой. Именно правильноепостроение температурной кривой отражается на важнейших технических показателяхплитки в дальнейшем. Следует отметить, что как только меняется партия сырья,температурная кривая должна быть разработана заново. Поэтому очень важно дляпроизводителя плитки постоянный поставщик сырья. И, следовательно, только тепроизводители, кто имеет давний опыт производства, способны обеспечитьстабильное качество. Для каждого типа плитки (а иногда и для каждой коллекции)разрабатывается индивидуальный температурный режим. Отличается и максимальнаятемпература обжига для разных материалов. У плитки двойного обжига — около950°С, у однократного обжига — до 1180°С, у керамогранита — до 1300°С. Впроцессе обжига при высоких температурах плитка теряет влагу и уменьшается вразмерах (ужимается). Величина усадки растет с температурой обжига и можетварьироваться от 0% (у плитки двукратного обжига) до 8% (у керамогранита).
Однократныйобжиг, когда глазурь и основание обжигаются вместе — используется, как правило,для производства напольной глазурованной плитки. Высокая температура обжигапозволяет получить хорошо спеченный прочный бисквит, и обеспечиваетзначительную устойчивость глазури к истиранию. При данном способе производстваневозможно получить изделия ярких, насыщенных цветов, поскольку при высокихтемпературах красящие пигменты выгорают и тускнеют. Замечено, что менее яркиеглазурованные плитки более устойчивы к истиранию поверхности.
Двойной обжигиспользуется для производства настенной глазурованной плитки. Он состоит издвух этапов. На первом — обжигается только основание плитки. Обжиг производитсяпри достаточно невысоких температурах. В результате получается высокопористый(более 10%) черепок, не подвергнувшийся усадке и не требующий в дальнейшемсортировки плитки по размерам (калибровки). Далее на основание наноситсяглазурь и происходит вторичный обжиг, характеризующийся еще более низкойтемпературой (700-900 градусов). Общий смысл поэтапного обжига — обеспечениенеобходимых прочностных характеристик бисквита (необходимы высокиетемпературы), и сохранение цвета желаемой яркости и насыщенности (при низкихтемпературах красящие пигменты практически не выгорают).
После обжигаплитки осуществляется визуальный контроль качества — деление на 1, 2, 3 сорта.Далее осуществляется компьютерный оптический контроль качества — снятиегеометрических параметров (определение калибров для монокоттуры икерамогранита, определение плоскостных параметров и др.). Затем изделиясканируются для определения и идентификации оттенков плитки, путем сравнения скомпьютерной библиотекой ранее произведенных изделий того же артикула.