Тема 5.
Керамические материалы и стекло.
1) Классификация керамических изделий, основы технологии.
Группы в зависимости от их назначения: стеновые, облицовочные, кровельные, для полов, дорожные, теплоизоляционные, огнеупорные, кислотоупорные и санитарно-технические.
Процесс изготовления керамических изделий в основном состоит из следующих операций.
Добыча сырьевых материалов, изучение их состава и свойств, очистка от примесей и подготовка к производству. Подготовка к производству заключается в дроблении, помоле, просеивании, подсушке и т.д. в зависимости от принятой технологической схемы производства изделий.
Составление керамических масс. Этому предшествует лабораторное опробирование сырьевых материалов, расчет или подбор состава масс и лабораторное испытание их для изготовления изделий. Составление производственных масс состоит из весовой дозировки сырьевых материалов, смешивания их, домола, увлажнения, тщательного перемешивания для придания массе полной однородности.
Формование керамических изделий одним из следующих способов – пластическим формованием, прессованием (полусухим или сухим), литьем из шликеров.
Сушка полуфабриката и дополнительная отделка изделий в сухом состоянии.
Глазурование изделий.
Обжиг полуфабриката и превращение его в камень.
Декорирование, раскраска, окраска и другие виды отделки изделий.
2) Керамические стеновые материалы.
Основными в этой группе являются: кирпич глиняный обыкновенный и так называемый эффективный кирпич — глиняный пустотелый и пористый пластического формования, глиняный пустотелый полусухого прессования и строительный легкий. Камни керамические пустотелые пластического формования также применяются в качестве стенового материала.
Находят применение в качестве стенового материала крупноразмерные виброкирпичные панели заводского изготовления.
Классификация этого вида строительных материалов различна. Так, стеновые керамические материалы делятся на мелкоштучные и крупноразмерные; конструкционные или отделочные; полученные из пластичных масс методом экструзии или методом полусухого прессования. На качественные характеристики влияет пористость, характеризующаяся водопоглощением изделий. В зависимости от вида кирпича оно составляет, в норме, от шести до восьми процентов. Кроме того, стеновые керамические материалы имеют градацию на марки по прочности и морозостойкости.
3) Керамические плитки (классификация, свойства, области применения).
Виды: двуобжиговая, однообжиговая, керамический гранит, клинкер, котто.
Классифицируют на: плоские рельефно-орнаментированные, фактурные; прозрачные и глухие, блестящие и матовые, одноцветные и декорированные рисунками; по форме: квадратные, прямоуг., фасонные угловые, фасонные карнизные, фасонные плинтусные. Для полов - плитки обжигаются до спекания и имеют высокую износостойкость.
Прочность. Керамическая плитка - очень прочный и твердый материал. Предел ее прочности при так называемой "сосредоточенной нагрузке" в 10-20 раз превосходит возможности цемента или железобетона. И может достигать 300 Ньютонов/кв.мм. Если пересчитать в более понятные единицы, то получится просто фантастическая цифра - 30000 тонн/кв.м.! Правда, это удивительное свойство плитка проявляет только при условии правильной укладки!
Жесткость. Керамическая плитка не гнется и не деформируется даже при очень высоких нагрузках на разрыв. И чем толще плитка, тем выше этот показатель.
Огнеупорность и огнестойкость. Именно благодаря огнеупорности плитку можно использовать для облицовки печей и каминов. Огнестойкость означает, что она вообще не горит и, более того, защищает от огня облицованную поверхность. Причем при нагревании никаких токсичных газов не выделяет.
Теплоемкость и теплопроводность. Благодаря этим свойствам плитка быстро вбирает и проводит тепло. Это хорошо, если керамикой облицованы печи и камины. Но если наступить на плитку босой ногой, сразу ясно: это материал холодный. Для наших широт это, конечно, минус (его, правда, легко устранить, если сделать обогреваемый пол или ходить все время в домашней обуви). А вот для жарких стран - то, что надо.
Устойчивость цвета. Плитка не чувствительна к воздействию солнечных лучей. Она не изменяет своего цвета, чего не скажешь о других материалах (бумажных обоях, пластмассе, тканях…).
Антистатичность и электроизоляционные свойства. Это означает, с одной стороны, что вас не ударит разрядом статического электричества, как это бывает при хождении по синтетическим поверхностям (линолеуму, ковролину). А с другой стороны, керамическая плитка не проводит электрический ток.
Химическая стойкость. Керамическая плитка обладает "иммунитетом" к разрушающему воздействию химически активных веществ (боится только фтористо-водородной кислоты).
Гигиеничность. Керамическая плитка - один из самых гигиеничных материалов. На ее поверхности не "гнездятся" бактерии и микробы. Недаром плиткой облицовывают стены и полы в операционных, где чистота - залог здоровья в прямом смысле слова.
Декоративность. Руководствуясь по большей части именно этим критерием, люди покупали и покупают плитку.
Применяются для фасада или внутренней облицовки стен, как напольные покрытия.
4) Керамические теплоизоляционные материалы.
В эту группу керамических изделий входят кирпич легкий, трепельный (диатомовый), ячеистые штучные изделия, керамзит.
Теплоизоляционные трепельные (диатомовые) изделия изготовляют пластическим методом из трепела или диатомита, иногда с выгорающими добавками.
Пенодиатомовые изделия изготовляют из трепелов или диатомитов путем приготовления из порошка этих материалов теста и добавления в тесто устойчивой пены. Полученную пеномассу разливают по формам. После сушки изделия обжигают.
Керамзит представляет собой ячеистый материал в виде гравия. Сырьем для его производства служат глины, содержащие оксиды железа и органические примеси. При обжиге газы вспучивают глину в момент ее перехода в пиропластическое состояние.
5) Стекло. Основные понятия и свойства.
Стекло — материал, получаемый путем охлаждения расплава в виде аморфного, хрупкого, в той или иной мере прозрачного тела. Стекло подразделяется на естественное (вулканическое — обсидиан) и искусственное.
Искусственные стекла бывают органические и неорганические. Органические стекла (пластмассы) изготовляют на основе продуктов органического происхождения, главным образом из смол.
Из-за низкой жаростойкости, недостаточной прозрачности, небольшого срока службы органическое стекло не нашло широкого распространения в строительстве.
Стекло изготовляют из чистого кварцевого песка (кремнезема), соды (сульфата натрия) и известняка. После тщательной очистки, просушки и смешивания в определенных соотношениях в соответствии с заданным химическим составом компоненты варят в стекловаренных печах при температуре 1400—1600°С для получения однородной жидкой стекломассы.
Для придания стеклу различных свойств и цвета в составы вводят окислы алюминия, бора, фосфора, натрия, калия, магния, кальция, бария, свинца и цинка. Стекло, содержащее только кремнезем и не более 1% примесей, называют кварцевым. От наличия в стекле тех или иных примесей зависят его свойства, качество и цвет.
Независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, стекло обладает физико-механическими свойствами твёрдого тела, сохраняя способность обратимого перехода из жидкого состояния в стеклообразное.
В твёрдом состоянии силикатные стёкла весьма устойчивы к обычным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), и к действию атмосферных факторов.
Основной недостаток обычных стёкол — хрупкость. Для того, чтобы расширить сферу применения стекла, его подвергают закалке (закалённое стекло), создают многослойные композиты (триплекс). Армирование, вопреки распространенному мнению, ослабляет стекло, делает его более хрупким по сравнению с таким же монолитным стеклом.
6) Изделия на основе стекла.
Область применения строительного стекла и изделий на его основе за два последних десятилетия значительно расширилась. Наряду с традиционными видами строительных листовых материалов (стекло оконное, витринное) в практику прочно вошли объемные конструктивные изделия из стекла (стеклоблоки, стеклопрофилит, стекло-пакеты), трубы, облицовочные материалы (плитка стеклянная), изделия из закаленного стекла (дверные полотна, стемалит), теплоизоляционные материалы (стекловолокно, пеностекло), ситаллы и шлакоситаллы. Основными свойствами, определяющими применение стекла в строительстве, являются: прозрачность, высокая прочность при сжатии, небольшая теплопроводность, твердость, химическая стойкость, изотропность.