К атегория: Материалы для строительства

Основные виды керамических материалов и изделий

Керамическими называют искусственные каменные материалы, изготовленные из природных глин с минеральными и органическими добавками путем формования, сушки и последующего обжига. Производство керамических материалов - одно из самых древних и распространенных, возникло оно за несколько тысячелетий до н. э.

Положительными свойствами керамических материалов являются высокая прочность, долговечность, высокие теплотехнические свойства, простота изготовления, а также повсеместное распространение сырья для их производства. К отрицательным свойствам относят их хрупкость, сравнительно большую объемную массу и неин- дустриальность из-за малых размеров штучных керамических материалов.

Классификация керамических материалов и изделий. В основу классификации положены назначение, структура обожженного материала и качество исходного сырья. По назначению керамические материалы и изделия разделяют на стеновые (кирпич, камни пустотелые); кровельные (черепица); теплоизоляционные (керамзит, аглопорит); облицовочные (плитки, кирпич, камни); трубы (канализационные, дренажные); санитарно-техпические (умывальники, раковины и др.); для полов (плитки); дорожные (клинкер); огнеупорные и кислотоупорные изделия.

По структуре образующегося после обжига черепка все керамические строительные материалы делятся на пористые и плотные. Пористые материалы характеризуются водопоглощением 5% и более, плотные - менее 5%.

Керамические изделия могут быть глазурованными и неглазурованными. Глазури придают изделиям стойкость к внешним воздействиям, водонепроницаемость и высокие декоративные качества- По качеству сырья керамические материалы и изделия разделяют на грубые, тонкие и огнеупорные.

Сырьевые материалы. Основным сырьем для изготовления керамических материалов и изделий являются глины. В зависимости от кирпича. Пустотелый кирпич пластичного прессования (ГОСТ 6316-74) имеет в этом отношении преимущества перед обыкновенным кирпичом, так как наличие пустот повышает его теплоизоляционные свойства. По объемной массе кирпич разделяют на два класса: А - массой не более 1300 кг/м3 и Б - 1300-1450 кг/м3.

Кирпич из трепелов и диатомитов выпускают способом пластичного и полусухого прессования. В зависимости от объемной массы делится на три класса: А - 700-1000 кг/м3, Б - 1000-1300 кг/м3, В - более 1300 кг/м3.

Рис. 1. Камни керамические пустотелые а - двойной высоты; б - укрупненный целый и половинка

Шлаковый кирпич изготовляют способом полусухого прессования с объемной массой 1400 кг/м3.

Керамические пустотелые камни пластичного формования (рис. 1) выпускают размером 250 X 120 X 138 мм и укрупненные - 250 X 250 X 138 мм (ГОСТ 6316-74). Камни А имеют объемную массу брутто не более 1350 кг/м3, камни Б - до 1450 кг/м3. По пределу прочности при сжатии керамические камни разделяют на четыре марки: 75, 100, 125 и 150. ЕЬдопоглощение должно быть не менее 6%; морозостойкость - не менее 15 циклов.

Кровельная черепица - керамический материал, получаемый из легкоплавких глин путем прессования сырца, его сушки и последующего обжига. В настоящее время керамические заводы выпускают черепицу: пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную и коньковую. Черепица - долговечный и высококачественный материал, но в связи с большой объемной массой и хрупкостью ее сейчас сравнительно редко применяют и в основном только для кровель одноэтажных жилых и сельскохозяйственных зданий.

Теплоизоляционные керамические материалы. К таким материалам относятся: керамзит, аглотарит, диатомит, трепел, перлит вспученный.

Керамзит представляет собой легкий пористый материал в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород, способных вспучиваться при температуре 1050-1300° С. Керамзит обжигают во вращающихся печах диаметром 1,2-2,5 м и длиной 12-40 м. Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, объемной массой и прочностью. По размеру зерен керамзитовый гравий делят на фракцию: 5-10, 10-20 и 20-40 мм, зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от объемной насыпной массы (кг/м3) керамзитовый гравий делят на марки: 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700, 800.

Аглопоритом называют искусственный пористый кусковой материал. Его получают спеканием (агломерацией) гранул из смеси глинистого сырья с углем.

Одновременно с выгоранием угля происходит частичное вспучивание всей массы. Пористую легкую глыбу аглопорита дробят на щебень. Аглопоритовый щебень имеет объемную массу от 300 до 1000 кг/м3 и прочность от 0,3 до 3 МПа.

Диатомитов ые и трепельные теплоизоляционные метериалы получают из одноименного сырья по обычной технологии в виде кирпичей, блоков, скорлуп и сегментов объемной массой 100-735 кг/м3.

Перлит вспученный получают путем термической обработки водосодержащих вулканических лав. Используют его в виде песка и щебня. Объемная масса перлитового песка 100-200 кг/м3, перлитового щебня 300-500 кг/м3.

Керамическими называют искусственные каменные материалы, изготовленные из природных глин с минеральными и органическими добавками путем формирования, сушки и последующего обжига.

Положительными свойствами керамических материалов являются высокая прочность, долговечность, высокие теплотехнические свойства, простота изготовления. К отрицательным свойствам относят их хрупкость, сравнительно большую объемную массу и не-индиЕндуальность из-за малых размеров штучных керамических материалов.

В основу классификации керамических изделий положены: назначение, структура обожженного материала и качество исходного сырья. По назначению керамические изделия разделяют на основные (кирпичные камки), кровельные (черепица), теплоизоляционные (керамзит, аглопорит), облицовочные (плитки, кирпичные камни), трубы (канализационные, Дренажные), санитар-но-технические (умывальники, раковины), для полов (плитки), дорожные (клинкер), огнеупорные и кислоупорные изделия.

По структуре, образующейся после обжига, все керамические строительные материалы делятся на пористые и плотные. Пористые материалы характеризуются водопогашением 5% и более, плотные - менее 5%.

Керамические изделия могут быть глазурованными и неглазу-рованными. Глазури придают изделиям стойкость к внешним воздействиям, водонепроницаемость и высокие декоративные качества. По качеству сырья керамические материалы и изделия разделяют на грубые, тонкие, огнеупорные.

Основным сырьем для изготовления керамических материалов и изделий является глина. В зависимости от содержания глинистых частиц природные глины разделяются на тяжелые, содержащие более 60% глинистых частиц, собственно глины - 30- 60%, суглинки-10-30% и супеси -5-10%.

По пластичности глины бывают высокопластичные (жирные), средней пластичности и малопластичные (тощие); по огнеупорности- огнеупорные с температурой размягчения свыше 1500° С, тугоплавкие- 1350-1580° С и легкоплавкие с температурой размягчения ниже 1350° С. Из огнеупорных глин изготовляют огнеупорные, фарфоровые и фаянсовые изделия, из тугоплавких - плитки для полов, канализационные трубы и другие виды строительной керамики, из легкоплавких - кирпич и черепицу.

В целях уменьшения усадки глин, исключения трещин и коробления изделия в состав глиняной сырьевой смеси вводят обогащающие добавки (песок, шлак, золу), а для снижения объемной массы изделий - порообразующие добавки (опилки, торф), которые выгорают в процессе обжига.

Для строительства промышленность выпускает большое количество керамических материалов, и в зависимости от назначения их можно разделить на стеновые, кровельные, теплоизоляционные, облицовочные, керамические трубы, санитарно-технические изделия, кислотоупорные и огнеупорные.

Стеновые материалы. К ним относятся кирпичи глиняный, обыкновенный пластичного и полусухого прессования, строительный легкий, пустотелый, пористо-пустотелый; камни пустотелые пластичного прессования.

Кирпич строительный - изделие, размеры и масса которого позволяют укладывать его в конструкции одной рукой. Размеры кирпича: одинарного - 250×120 мм, модульного (утолщенного) - 250X120X88 мм. Для уменьшения массы выпускают кирпичи со сквозными и несквозными технологическими пустотами.

Шлаковый кирпич изготовляют способом полусухого прессования.

Керамические пустотелые камни пластичного формирования выпускают размером 250X120X138 мм и укрупненные 250Х250X138 мм. По пределу прочности при сжатии керамические камни разделяют на четыре марки: 75, 100, 125, 150.

Кровельные материалы.

Кровельная черепица - керамический материал, полученный из легкоплавких глин путем прессования сырца, его сушки и последующего обжига.

Керамзит представляет собой легкий пористый материал в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород. В зависимости от насыпной объемной массы керамзитовый гравий делят на марки: 150, 200, 250, 300, 350, 400 ,450, 500, 550, 600, 700, 800.

Аглопоритом называют искусственный пористый кусковой материал. Его получают спеканием гранул из смеси глинистого сырья с углем. Одновременно с выгоранием угля происходит частичное вспучивание всей массы. Пористую легкую глыбу аглопорита дробят на щебень.

Теплоизоляционные материалы. Диатомитовые и трепельные теплоизоляционные материалы получают из одн-оименного сырья по обычной технологии в виде кирпичей, блоков скорлуп и сегментов объемной массы 100-735 кг/м3.

Пермит вспученный получают путем термической обработки водосодержащих и вулканических лав. Используют его в виде песка и щебня.

Блоки из кирпича и керамических камней представляют собой индустриальные изделия заданных размеров, в которых отдельные кирпичи или керамические камни сцементированы в монолит цементно-топочным раствором. Для изготовления крупных блоков используют кирпич глиняный, керамические пустотелые камни, кирпичи из трепелов и диатомитов.

Облицовочные материалы. Лицевой кирпич и камни применяют для облицовки фасадов зданий. Из них выполняют наружную часть кладки на глубину 12 см. Размеры кирпича 250Х120Х Х65 мм, камня 250×120×140 и 180X120X140 мм. Лицевой кирпич и камни выпускают полнотелыми и пустотелыми прямоугольной формы.

По прочности их разделяют на четыре марки: 75, 100, 125, 150.

Керамические плитки бывают фасадные, ковровые, облицовочные, для облицовки внутренних поверхностей стен, для полов.

Фасадные керамические плитки изготовляют способом полусухого прессования с глазурованной и неглазурованной поверхностью. Размеры плиток, мм: 250X140, 140X120, 120×65, 68X68. Толщина 7-10 мм.

Ковровые облицовочные плитки изготавливают способом полусухого прессования с глазурованной и неглазурованной поверхностью различных цветов. Плитки набирают в «коврик», наклейся их лицевой поверхностью на бумагу. Размеры плиток 48X48 и 22×22 мм при толщине 4 мм.

Керамические плитки для облицовки внутренних поверхностей стен выпускают двух видов: глазурованные (фаянсовые) и коврово-мозаичные.

Глазурованные плитки изготавливают способом полусухого прессования из огнеупорных глин с добавлением кварцевого песка и плавней. После сушки плитки покрывают глазурью и обжигают. Плитки бывают различного цвета и формы - квадратные и прямоугольные. Размеры плиток 150×150, 150×100, 150×75 мм при толщине 4-6 мм.

Коврово-мозаичные плитки изготавливают способом литья размером 50×150, 25×100 мм. Они могут иметь лицевую поверхность различного цвета и фактуры.

Керамичексие плитки для полов изготавливают прессованием и дальнейшим обжигом до спекания. По форме выпускают квадратные, прямоугольные, шестиугольные и другие плитки. Длина граней от 50 до 100 мм, толщина от 10 до 13 мм. По виду лицевой поверхности плитки бывают гладкие, шороховатые, шеневые.

- Основные виды керамических материалов и изделий

Первые керамические изделия появились задолго до того, как люди научились выплавлять металл. Древние горшки и кувшины, которые археологи находят по сей день, являются тому подтверждением. Стоит заметить, что керамический материал имеет уникальные свойства, которые делают его в некоторых сферах просто незаменимым. Давайте рассмотрим с вами особенности керамики, поговорим о её производстве и характеристиках.

Общие сведения

Получают керамические изделия путем спекания глины и смесей с органическими добавками. Иногда используют оксиды неорганических соединений. Первые такие изделия появились еще 5 000 лет назад. За это время технология производства существенно усовершенствовалась, и сегодня нам доступны высокопрочные керамические изделия. Они используются в строительстве для облицовки фасадов, полов, возведения стен и т. д.

Есть керамические изделия с плотным и пористым черепком. Ключевое отличие между ними заключается в том, что плотный черепок является водонепроницаемым. Это фарфоровые изделия, плитки для полов и т. п. Пористый черепок - черепица, дренажные трубы и другое.

История возникновения

Слово "керамика" в переводе с греческого означает "глина". Естественно, для изготовления любого изделия использовалась своего рода смесь. В неё добавлялись необходимые материалы в зависимости от того, что нужно было получить в конечном итоге. Первое время вручную, а несколько позже и на специальном станке изделию из глины придавалась специальная форма. В дальнейшем керамические изделия обжигаются в печах при высокой температуре.

Во многих странах использовались собственные Это касается гончарных масс, росписи и глазурования. Первым государством, которое добилось существенного развития данной отрасли, считается Египет. Именно производство керамики там было налажено в первую очередь. Изделия были из грубой и плохо перемешанной глины, но в дальнейшем технология усовершенствовалась. Сегодня находят кирпичи из желтой глины, которые якобы использовались при строительстве пирамид Мемфиса.

Появление фарфора

Долгое время в Китае использовали такой материал, как нефрит. Он был красивым, но довольно хрупким и сложным в обработке. Спустя долгие годы поисков было найдено решение. Фарфор более прост в изготовлении. Тем не менее и тут были свои нюансы. К примеру, слюду и цваоку, которые находили в "фарфоровых камнях", перетирали в мелкий порошок и хранили более 10 лет. Делалось это для того, чтобы материал стал максимально пластичным. Первыми фарфоровыми изделиями в Китае были высокие и вытянутые сосуды. Они имели полированную поверхность и голубой или темно-зеленый цвет. Последние ценились больше всего.

Сегодня считается, что именно Китай является государством, где фарфор был распространен наиболее широко. Это действительно так, хотя он был популярен и в Европе, но появился там позже, и его производство развивалось дольше.

Основные виды керамики

В настоящее время изделия из глины имеют широкую классификацию. Так, гончарные предметы можно поделить на две основных группы:

• неглазированная керамика (терракота и гончарная);
• глазированная (майолика, шамот).

Терракота - с итальянского "обожженная земля". Изделия изготавливаются из цветной глины и имеют пористую структуру. Из терракоты делают вазы, посуду, а также игрушки и черепицу.

Гончарная же керамика более сложна в обработке. Для того чтобы сделать её водонепроницаемой, необходимо лощение. Дальше изделие подвергается морению. Для этого его оставляют в горячей печи в дыму до полного остывания. Сегодня многие виды керамики, в частности гончарная, крайне популярны. Используется она в быту для хранения молока, сыпучих материалов или как декор.

Что же касается второго вида - глазированной керамики, то тут наибольшей популярностью пользуются фарфор и фаянс. Первый более дорогостоящий и трудоемкий в производстве, второй - практичный и дешевый. Различаются они между собой тем, что фарфоровые изделия содержат меньше глины и больше специальных добавок. Кроме того, фарфор просвечивается на свету, в отличие от фаянса.

Об огнеупорах

Изделия из смесей глины являются огнеупорными. В зависимости от назначения они могут выдерживать температуру от 1 300 до 2 000 градусов по Цельсию, и даже выше. Используется специальная печь для обжига керамики. в наибольшем количестве применяются в металлургическом процессе. Там они используются для конструирования доменных печей и агрегатов.

Вполне логично говорить о том, что с повышением температуры прочность огнеупора не теряется, а, наоборот, повышается. Достигается это за счет наличия в составе тугоплавких оксидов, силикатов и боридов. Они используются практически везде, где имеют место высокотемпературные процессы. Очень часто они встречаются формованными, то есть в виде конкретного изделия, допустим, кирпича. Реже необходимо применение неформованных огнеупоров в виде порошка.

Керамика в строительстве

Это же касается и керамической плитки, которая, несмотря на появление полимеров, не сдает позиции. Она все так же используется для оборудования помещений с повышенной влажностью и температурой. Среди облицовочных материалов первое место занимает керамзит.

За последние несколько лет на 4 % увеличилось производство пустотелого керамического блока и кирпича. Для их изготовления необходимы минимальные изменения на кирпичных заводах и фабриках, при этом затраты окупаются за первый год продаж. За рубежом пустотелая керамика уже давно заняла лидирующую позицию и продается гораздо лучше обычного кирпича.

Специальные керамические материалы

К таким изделиям можно отнести санитарно-технические и канализационные трубы. Первые разделяются на три большие группы:

• из твердого фаянса (пористый черепок);
• санитарный фарфор (спекшийся черепок);
• полуфарфор (полуспекшийся черепок).

Основные требования, выдвигаемые к санитарно-техническим изделиям - это устойчивость к механическим повреждениям, теплостойкость. Рецептура должна соблюдаться в строгом порядке, это же касается и технологии. Используется только профессиональная и высококачественное сырье. К санитарно-техническим изделиям стоит отнести раковины, унитазы, ванны, радиаторы и т. п. Верный способ проверки качества изделия - легкое постукивание по корпусу. Звук должен быть чистым и без дребезжания. Это указывает на обжиг при правильной температуре и отсутствия трещин.

Что касается канализационных труб, то они должны иметь плотный спекшийся черепок. выпускаются диаметром 150-600 мм. Обычно покрываются глазурью как изнутри, так и снаружи. Для таких изделий характерна высокая устойчивость к агрессивной среде и блуждающему электрическому току. Имеют умеренную стоимость, что делает их более доступными.

Физико-химические свойства керамики

Как уже было отмечено выше, все изделия можно разделить на две обширные группы: плотные и пористые. Плотные имеют коэффициент водопоглощения менее 5 %, пористые - 5 % и более. К последней группе можно отнести следующие изделия: глиняный кирпич (пористый и пустотелый), пустотные облицовочную плитку, черепицу для кровли. Плотные керамические изделия - дорожный кирпич и напольная плитка. В санитарно-технической отрасли встречается как пористая, так и плотная керамика.

Говоря о физико-химических свойствах, нельзя не отметить ключевой недостаток керамики. Заключается он в повышенной хрупкости по сравнению с другими материалами. Тем не менее высокая доступность и универсальность делают данный материал одним из самых востребованных во многих отраслях промышленности и даже в повседневной жизни человека. Современные технологии позволяют получать гладкую поверхность сразу после обжига. Если требуется достигнуть определенного цвета, то добавляют окислы железа или кобальта.

Особенности микроструктуры

При нагревании керамика постепенно переходит в жидкое состояние. Оно отличается большим количеством простых и сложных соединений. При остывании происходит кристаллизация. Проявляется она в выпадении чистых кристаллов, которые увеличиваются в размерах. Когда масса твердеет, то в структуре образуется микроконгломерат. В нем зерна муллита сцементированы затвердевшей массой. Стоит обратить ваше внимание, что атомы кислорода образуют своего рода матрицу. В ней присутствуют маленькие атомы металлов, которые замещаются в пустотах между ними. Следовательно, в микроструктуре преобладают ионные и несколько меньше ковалентные связи. Химическая стабильность и устойчивость достигаются за счет наличия крепких и прочных химических соединений.

Как было отмечено выше, применение керамических материалов ограничено. Обусловлено это тем, что кристаллы неидеальны. Кристаллические решетки имеют множество дефектов: поры атомного размера, деформации и т. п. Все это существенно ухудшает прочность. Однако есть тут и свои нюансы. К примеру, при соблюдении технологии во время изготовления того или иного вида керамики вполне возможно добиться хороших результатов по прочности. Для этого крайне важно соблюдать температурный режим и длительность обжига изделия.

Характеристика и свойства глины

Глина - осадочная горная порода, которая независимо от состава и структуры при смешивании с водой образует пластичный материал. После обжига - камневидное тело. Обычно смесь плотная, в большей степени состоит из алюмосиликатов. Нередко в глинах находят и такие породы, как кварц, шпат, а также гидроксиды и карбонаты кальция, магния и соединения титана.

Каолины - наиболее чистые глины, которые известны на сегодняшний день. Практически полностью состоят из каолинита. После обжига приобретают белый цвет. Необходимая для обработки пластичность достигается за счет наличия в структуре мелких зерен глинистого вещества (0,005 мм). Естественно, чем больше в составе такого вещества, тем пластичность выше, и наоборот.

К основным керамическим свойствам глин стоит отнести:

• пластичность - деформирование без нарушения целостности;
• связность;
• воздушная и огневая усадка;
• огнеупорность.

Сегодня используются различные отощающие и обогащающие добавки, которые позволяют изменять свойства материала в ту или иную сторону. Это приводит к тому, что керамические изделия становятся еще более востребованными и доступными.

Технологическая схема производства

Характеристика керамических материалов говорит о возможности использования глин в различных отраслях промышленности. Это привело к тому, что появился большой спрос, а следовательно, выросло предложение. Заводы по производству в большинстве случаев работают по одной и той же схеме:

• добыча сырья;
• подготовка;
• формирование и сушка;
• обжиг и выпуск продукта.

Для минимизации затрат обычно фабрики возводят в непосредственной близости от месторождения глины. Добыча осуществляется открытым способом, то есть экскаватором. На следующем этапе выполняется подготовка массы. Сырье обогащается, дробится и перемешивается до однородной массы. Формирование будущего керамического изделия осуществляется мокрым и сухим способами. В первом случае массу увлажняют до 25 %, а во втором - не более 12 %.

Раньше часто использовалась естественная сушка. Однако результат зависел по большей части от погоды. Следовательно, в дождь или холод завод стоит. Поэтому используют специальные сушилки (газовые). Наиболее ответственным этапом является обжиг. Крайне важно соблюдать технологию, которая довольно сложна. Многое зависит и от охлаждения керамики. Не допускается резкий перепад температур, который может привести к искривлению плоскости. Только после этого можно продавать керамические материалы. Технология производства, как вы видите, непростая, состоит из нескольких этапов. Каждый из них должен соблюдаться. Если этого не происходит, то на полках магазина мы можем встретить брак.

Немного о недостатках керамики

Как уже было сказано, состав керамических материалов неидеален. В частности, это сказывается на прочности изделия из глины. Любое механическое повреждение может проявиться как скол, трещина и т. п. Это и является ключевым недостатком. Но есть и другие факторы, которые сдерживают повсеместное распространение рассматриваемого нами материала. Один из них - высокая стоимость. К примеру, черепица керамическая для кровли загородного дома - прекрасное с эстетической точки зрения решения, но обойдется такое удовольствие очень дорого.

При этом её внешний вид будет сохраняться не более 5 лет при надлежащем уходе. В дальнейшем происходит выцветание, появление мха на поверхности и т. п. Наряду с этим хрупкость и ломкость приводят к тому, что любое механическое повреждение может повлечь за собой протекание кровли, а это уже мало кому понравится. Конечно, современный керамический материал смотрится весьма эффектно, что достигается за счет широкой фактуры цветов и высокого качества изготовления. Но стоит он по-прежнему дорого, что зачастую и заставляет задуматься о целесообразности такого выбора.

Подведем итоги

Мы рассмотрели основные свойства керамических материалов. Исходя из всего выше сказанного, можно заключить, что такие изделия обладают некоторой уникальностью. Заключается она в том, что при отсутствии механических повреждений они прослужат очень и очень долго. Кроме того, керамический материал для литья жидкого металла на заводах также является незаменимым, ведь выдерживает высокие температуры.

Что же касается повседневной жизни, то тут керамика очень кстати. Специальная посуда для приготовления еды в духовке, хоть и изменила свой внешний вид за многие годы, но делается все так же из этого материала. Фарфор, несмотря на свою большую стоимость, обладает изящным видом и просто радует глаз. Это касается и фаянса, который при должном исполнении сложно отличить от фарфора.

В любом случае необходимо использовать керамический материал. В первую очередь это обусловлено большими запасами природной глины. Её действительно много, и каждый год разрабатываются все новые и новые карьеры по добыче этого природного ресурса. Второй немаловажный фактор - экологическая чистота. Раньше у людей вообще не было возможности использовать какие-либо вредные добавки для улучшения прочностных характеристик изделия. Сегодня ситуация изменилась, пусть и не слишком критично. Керамическая плитка, в отличие от синтетических материалов, не вредит здоровью. Это касается и посуды из керамики, которая, по сравнению с пластиком, особенно если последний нагрет, не наносит вреда вообще.

Глина - мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы.

Керамика (др. греч. кэсбмпт - глина) - изделия из неорганических, неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготовляемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.

Шликер (нем. Schlicker) - используемая в производстве фарфора кашеобразная, мягкая фарфоровая масса, состоящая из каолина, кварца и полевого шпата. Смешанная с водой и подкрашенная глина, использовавшаяся в древности для росписи керамики, также называется шликером. В настоящее время шликером называют водные суспензии составов на основе глины, используемые для формования керамических изделий методом литья в пористые, как правило, гипсовые формы. Типичная влажность шликера для литья фарфора - 30-33%, для литья фаянсa - 33-37%, шликеры на основе красножгущихся глин могут иметь влажность и более 40%. Чем меньше влажность шликера, тем быстрее происходит формирование слоя керамической массы на поверхности гипсовой формы, тем меньше усадка при сушке и деформация изделий. Для приготовления шликера с низкой влажностью в его состав вводят дефлоккулянты (разжижители) - жидкое стекло, кальцинированную соду, углещелочной реагент - в количестве 0,1-0,5%.

Ангоб - вид декоративного огнеупорного покрытия для керамики, не имеющее блика. Обычно используется для маскировки темного цвета черепка. Ангоб может быть белым и цветным. Акунова, Л.Ф., Крапивин, В.А. Технология производства и декорирование художественных керамических изделий./ Л.Ф. Акунова, В.А. Крапивин. - М.: Дом. - 75 с.

Глазурь - это стекловидное покрытие на керамике, защищающее ее от внешних воздействий и служащее одновременно украшением. Современные промышленные глазури обычно бесцветны и прозрачны (например, на фарфоровой посуде) или окрашены и непрозрачны (на кафеле). Но посетив любой музей искусства, можно убедиться, что глазури обладают гораздо более широким «репертуаром» визуальных эффектов. Глазури на древних египетских амулетах сияют голубизной столь же ярко, как и в тот день, когда их извлекли из обжиговой печи. Совершенно не поблекли сцены, изображенные на древнегреческих вазах, покрытых красной и черной поливной глазурью. Яркие трехцветные свинцовые глазури, «светящийся» селадон и фарфор свидетельствуют о вкусе и могуществе китайского императорского двора.

Гончарный круг - станок для формовки посуды и керамических изделий, позволяющий использовать инерцию вращения для создания формы изделий и повышения производительности труда. Ручной гончарный круг одной рукой вращают на вертикальной оси и формируют изделие другой рукой. Ножной гончарный круг приводят в движение с помощью махового колеса, расположенного внизу, которое вращают ногами.

Виды керамики

В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основные виды тонкой керамики - фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика. Основной вид грубой керамики - гончарная керамика. Фарфор имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглощением (до 0,2%), при постукивании издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать.

Глазурь не покрывает край борта или основание изделия из фарфора. Сырье для фарфора - каолин, песок, полевой шпат и другие добавки.

Фаянс имеет пористый белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка 9 - 12%. Из-за высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью невысокой термостойкости. Фаянс применяется для производства столовой посуды повседневного использования. Сырье для производства фаянса - беложгущиеся глины с добавлением мела и кварцевого песка.

Полуфарфор по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок белый, водопоглощение 3 - 5%, используется в производстве посуды.

Майолика имеет пористый черепок, водопоглощение около 15%, изделия имеют гладкую поверхность, блеск, малую толщину стенок, покрываются цветными глазурями и могут иметь декоративные рельефные украшения. Для изготовления майолики применяется литьё. Сырье - беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок.

Гончарная керамика имеет черепок красно-коричневого цвета (используются красножгущиеся глины), большой пористости, водопоглощение до 18%. Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками - ангобами. Кухонная и хозяйственная посуда, декоративные изделия. Третьяков, Ю.Д., Лепис, Х.Л. Химия и технология твердофазных материалов./ Ю.Д Третьяков. Х.Л Лепис. - М.: МГУ. -203 с.

По способу приготовления керамические массы подразделяют на порошкообразные, пластичные и жидкие. Порошкообразные керамические массы представляют собой увлажнённую или с добавкой органических связок и пластификаторов смесь измельченных и смешанных в сухом состоянии исходных минеральных компонентов. Перемешиванием глин и каолинов с отстающими добавками во влажном состоянии (18-26% воды по массе) получают пластические формовочные массы, которые при дальнейшем увеличении содержания воды и с добавкой электролитов (пептизаторов) превращаются в жидкие керамические массы (суспензии) - литейные шликеры. В производстве фарфора, фаянса и некоторых других видов керамики пластичную формовочную массу получают из шликера частичным обезвоживанием его в фильтр-прессах с последующей гомогенизацией в вакуумных массомялках и шнековых прессах. При изготовлении некоторых видов технической керамики литейный шликер приготовляют без глин и каолинов, добавляя в тонкомолотую смесь исходного сырья термопластические и поверхностно-активные вещества (например, парафин, воск, олеиновую кислоту), которые потом удаляются предварительным низкотемпературным обжигом изделий.

Обжиг керамики является самым важным технологическим процессом, обеспечивающим заданную степень спекания. Точным соблюдением режима обжига обеспечиваются необходимый фазовый состав, и все важнейшие свойства керамики. За редким исключением спекание кристаллических фаз протекает с участием жидких фаз, образующихся из эвтектических расплавов. В зависимости от состава керамической массы и температуры обжига в фарфоровых, стеатитовых плотно спекшихся изделиях содержание жидкой фазы в процессе спекания достигает 40-50% по массе и более. Силами поверхностного натяжения, возникающими на границе жидкой и твёрдой фаз, зёрна кристаллических фаз (например, кварца в фарфоре) сближаются, а газы, распределённые между ними, вытесняются из капилляров. В результате спекания размеры изделий уменьшаются, возрастают их механическая прочность и плотность. Спекание некоторых видов технической керамики (например, корундовой, бериллиевой, циркониевой) осуществляется без участия жидкой фазы в результате объемной диффузии и пластического течения, сопровождающихся ростом кристаллов. Спекание в твердых фазах происходит при использовании весьма чистых материалов и при более высоких температурах, чем спекание с участием жидкой фазы, и потому получило распространение лишь в производстве технической керамики на основе чистых окислов и тому подобных материалов. В соответствии с комплексом предъявляемых требований степень спекания разных видов керамики колеблется в широких пределах.

Производство керамических изделий включает следующие основные операции: приготовление массы, формование изделий, сушку, обжиг и декорирование.

Материалы, применяемые для керамического производства, принято подразделять на основные и вспомогательные. К основным относятся материалы, идущие для приготовления керамических масс, глазурей, керамических красок; к вспомогательным - материалы, применяемые для изготовления гипсовых форм, капселей.

Основные материалы делят на пластические, отощающие, плавни, глазуреобразующие и керамические краски.

Пластическими материалами являются глины и каолины. Глины и каолины образуются в результате распада горных пород типа гранита, гнейса, полевого шпата. Каолины отличаются от глины более чистым химическим составом, меньшей пластичностью, большей огнеупорностью.

Отощающими материалами являются кварц и чистые кварцевые пески, они способствуют уменьшению пластичности глин, снижают усадку и деформацию изделий при сушке.

Плавни понижают температуру плавления и спекания глинистых материалов, придают керамическому черепку плотность, просвечиваемость, механическую прочность; к ним относятся полевой шпат, пегматит, мел, известняк, доломит.

Глазуреобразующие материалы (глазурь) - это тонкий стекловидный слой на поверхности керамических изделий. Она предохраняет черепок от механических воздействий, улучшает его гигиеничность, придает поверхности изделия лучший внешний вид. Глазури бывают прозрачные и непрозрачные (глухие), бесцветные или окрашенные.

Керамические краски применяют для украшения фарфоровых, фаянсовых, майоликовых и других изделий. Основу керамических красок составляют металлы и их оксиды, которые при нагревании образуют с силикатами, алюминатами, боратами и другими веществами окрашенные соединения на черепке керамических изделий. По характеру применения керамические краски подразделяют на подглазурные и надглазурные.

Подглазурные краски наносят на неглазурованный обнаженный черепок, затем изделие покрывают глазурью и обжигают.

Надглазурные - наносят на черепок, покрытый глазурью, закрепляют их особым обжигом при температуре 600-850°С.

Приготовление керамической массы осуществляется последовательным выполнением ряда технологических процессов: очистки сырья от вредных минеральных включений, дробления, разлома, просеивания через сита, дозирования и смешивания.

Формуют изделия из пластических и жидких (шликер) керамических масс. Изделия несложных форм - (чашки, тарелки) формуют из пластической массы влажностью 24-26% в гипсовых формах с помощью стальных шаблонов на автоматах и полуавтоматах.

Способ: литья из жидкой массы - шликера влажностью 30-35% гипсовые формы является незаменимым в производстве керамических изделий, где сложность и разнообразие форм исключают использование других способов формования. Осуществляют литьё ручным или автоматическим способами.

Сушка способствует повышению прочности керамических изделий, сформированной из пластической массы или отлитых из шликера. Сушку проводят в конвекционных (конвейерных, камерных и туннельных) и радиационных сушилках при температуре 70-90 0С.

Обжиг является основным технологическим процессом. В результате сложных физико-химических превращений, проходящих при высоких температурах, керамические изделия приобретают механическую прочность.

Обжиг проводят в два приема. Для фарфоровых изделий первыйобжиг (утильный) происходит при температуре 900-950°С, а второй (политой) - при температуре 1320-1380°С. Для фаянсовых изделий первый обжиг проводится при температуре 1240-1280 єС, а второй - при температуре 1140-1180°С. Используются печи двух видов: туннельные (непрерывного действия) и горны периодического действия).

Декорирование изделий является завершающей стадией производства фарфоровых и фаянсовых изделий, заключающийся в нанесении на белье (неокрашенный полуфабрикат) специальных разделок двумя методами: ручным и полумеханизированным.

Усик, отводка, лента представляют собой непрерывные круговые полоски (усик шириной 1 мм, отводка - от 1 до 3 мм, лента от 4 до 10 мм).

Трафарет наносят аэрографом при помощи пластин из тонкой жести или фольги, имеющих вырезы, контуры которых соответствуют наносимому рисунку. Он может быть одноцветным и многоцветным.

Крытьё различают следующих видов: сплошное - все изделиепокрыто равномерным слоем краски; полукрытьё - изделие покрыто краской шириной от 20 мм и выше, нисходящее - краску накладывают с ослаблением тона к низу изделия; крытье с прочисткой - по сплошному крытью сделана прочистка рисунка; крытье с прочисткой и раскраской красками и золотом.

Печать наносят на изделие с печатного оттиска на бумаге, приэтом получают графический однокрасочный рисунок, который обычно раскрашивают одной или более красками.

Штамп представляет собой наиболее простой способ декорирования. Рисунок наносят резиновым штампом. Чаще штампы наносят золотом.

Декалькомания (деколь) занимает основное место в декорировании изделий. Переносят рисунок на изделие при помощи переводной картинки, выполненной литографическим способом. В настоящее время применяют сдвижную деколь. На подкладочную бумагу наносят ацетилцеллюлозную пленку, на которой напечатан рисунок. При смачивании пленка с рисунком отделяется от бумаги и остается на изделии. В процессе муфельного обжига пленка сгорает, а краска сплавляется с поверхностью изделия.

Шелкография является перспективным способом украшения керамических изделий. Печатание рисунка производят через шелковую сетку, на которую накладывают трафарет. Декорируемое изделие подводят под шелковую сетку. Резиновый ролик, с краской проходя через сетку, продавливает ее в вырезы трафарета, и таким образом рисунок переводят на изделие.

Живописные работы выполняют кисточкой или пером ручным способом. В зависимости от сложности живопись бывает простой и высокохудожественной.

Фотокерамика воспроизводит на изделии портреты знаменитых людей, виды городов, особенно эффектна она в цветном исполнении.

Основными свойствами керамических изделий являются физические и химические. Свойства керамических изделий зависят как от состава применяемых масс, так и от технологических особенностей их производства.

Основными свойствами являются объемная масса, белизна, просвечиваемость, механическая прочность, твердость, пористость, термическая стойкость, скорость распространения звуковых волн, химическая устойчивость.

Объёмная масса фарфора равна 2,25-2,4 г/смі, а фаянса 1,92-1,96г/смі.

Белизна - способность материала отражать падающий на него свет. Особенно важна белизна для фарфоровых изделий. Белизна определяется визуально путем сравнения испытуемого образца с эталоном или с помощью спектрофотометра.

Просвечиваемость характерна для фарфора, который просвечивает даже при большой толщине изделия, так как: имеет плотный спекшийся черепок. Фаянсовые изделия не просвечивают, поскольку черепок является пористым.

Механическая прочность является одним из важнейших свойств, от которого зависит долговечность изделия. Удельная механическая прочность, т.е. отношение приложенного усилия к единице толщины дна, определяется по методу свободного падения стального шарика по дну изделия. У фаянса она более высокая, чем у фарфора. Прочность на удар по методу маятника, наоборот, у фаянсовых изделий ниже, чем у фарфоровых.

Твердость глазурного слоя по минералогический шкале Мооса для фарфора составляет 6,5-7,5, а для фаянса - 5,5-6,5, микротвердость определяется вдавливанием алмазной пирамидки (по Виккерсу). Фарфоровые глазури являются твердыми, майоликовые - мягкими, а фаянсовые относятся к средним.

Пористость определяют методом водопоглощения, которая у фарфора составляет 0,01-0,2%, а у фаянса - 9-12%.

Термическая стойкость характеризует способность изделия выдерживать резкие смены температур. Термическая стойкость фарфоровых изделий выше, чем у фаянсовых. Так в соответствии с действующими ГОСТами, глазурь у фарфоровых изделий должна выдерживать перепады температур от 205 до 20°С, а у фаянсовых - от 145 до 20°С (для бесцветных глазурей) и от 135 до 20°С (для цветных глазурей).

Скорость распространения звуковых волн у фарфоровых изделий в 3-4 раза выше, чем у фаянсовых, поэтому при ударе деревянной палочкой по краю, фарфоровые изделия издают высокий звук, а фаянсовые - глухой.

Химическая устойчивость глазурей и керамических красок, при.- меняемых для бытовых фарфоровых и фаянсовых изделий, должна быть высокой, так как при обработке слабыми кислотами и щелочами при обыкновенной температуре или при нагревание до 60-65°С они не должны разрушаться.

Все керамические товары делят на изделия грубой и тонкой керамики. Изделия грубой керамики имеют неоднородную структуру черепка, различаемую невооруженным взглядом, кроме этого черепок имеет естественную окраску от желтых до коричневых тонов.

Для изделий тонкой керамики характерен спекшийся мелкопористый черепок, с однородной, плотной структурой.

Рис.

1 - отводка; 2 - лента; 3 - трафарет; 4 - штамп; 5 г крытьё сплошное, 6 - крытье нисходящие; 7 - печать; 8 - печать с раскраской; 9 - деколькомания; 10 и 11 живопись; 12 и 13 - фото по керамике; 14 и 15 - разделка рельефа.

Изделия тонкой керамики включают две группы:

1- изделия со спекшимся в изломе черепком (твердый фарфор, мягкий, костяной и фриттовый фарфор, тонкокаменные изделия);

2 - изделия с пористым черепком (фаянс, майолика, полуфарфор).

Твердый фарфор характеризуется высокой механической прочностью, химической и термической устойчивостью. Российские заводы вырабатывают в основном фарфоровые изделия из твердого фарфора, который готовят из массы, содержащей 50% глинистых веществ, 25% полевого шпата и 25% кварца.

Мягкий фарфор имеет высокую просвечиваемость, но меньшую термическую и механическую прочность. Массы, применяемые в производстве мягкого фарфора, содержат 30% глинистых материалов, 30-36% полевого шпата и 20-45% кварца. Используют мягкий фарфор при изготовлении художественных изделий.

Костяной фарфор изготавливают из массы, в состав которой кроме обычных компонентов входит 20-60% костяной золы. Костяной фарфор характеризуется высокой просвечиваемостью, но вместе с тем низкой механической и термической прочностью. Применяется для изготовления сувенирной посуды.

Фриттовый фарфор по своему составу напоминает стекло, так как не содержит глинистых материалов. Этот вид фарфора вследствие недостаточной твердости глазури и трудоемкости технологического процесса для изготовления посуды применяют редко.

Тонкокаменные изделия имеют окраску, зависящую от природных свойств глины (светло-сёрая, кремовая). Эти изделия обладают высокой термической устойчивостью. Изготавливают химическую тонкокаменную посуду, а также кружки, кофейные и чайные сервизы.

Фаянс имеет, белый пористый черепок, водопоглощение которого колеблется в пределах 9-12%. Фаянсовые изделия докрывают легкоплавкой глазурью. В состав фаянсовой массы входят 65% глинистых материалов, 30% кварца или кварцевого песка и 2-5% полевого шпата.

Майолика является разновидностью фаянса, обладает высокой пористостью. Майоликовые изделия обычно покрывают цветной глазурью.

Полуфарфор по своим свойствам занимает среднее положение между фарфором и фаянсом и в основном идет на изготовление изделий санитарно-технического назначения. Полуфарфоровые изделия дешевле фарфоровых и выше по качеству, чем фаянсовые.

Керамические изделия подразделяются на посуду и художественно-декоративные изделия. В свою очередь посуда может быть столового, чайного и кофейного назначения.

Фарфоровые изделия по толщине стенки делят на обыкновенные с толщиной стенки 2,5 (чашка) - 4 мм и тонкостенные 1,4 (чашка) - 2,5 мм все остальные.

В зависимости от размера керамические изделия делят на мелкие и крупные.

По форме изделия делят на полые и плоские.

К плоским относятся блюдца, блюда, тарелки, селедочницы и другие; к полым - бокалы, чашки, кружки, пиалы, чайники, кофейники, сахарницы, кувшины и другие.

В зависимости от наличия глазурного слоя различают фарфоровые изделия глазурованные и неглазурованные (бисквитные).

По комплектности изделия бывают штучные и комплектные (сервизы, гарнитуры, наборы). Особенностью изделий, входящих в комплект, является единство декоративного оформления, конструкции и формы.

Классификация фарфоровой посуды

По назначению ассортимент бытовых фарфоровых изделий делят на столовую, чайную, бытовую посуду и прочую.

Особо выделены художественно-декоративные изделия.

Фарфоровая столовая посуда (см. приложение 1) представлена самыми разнообразными изделиями, как по наименованиям, так и по фасонам и размерам.

Блюда выпускают круглыми и овальными размером 300, 350,400 и 450 мм.

Вазы для супа или компота изготавливаются с крышками разных фасонов емкостью 2000-3500 см 3 .

Подливочники бывают без поддона и с поддоном (на тарелочке)
ёмкостью от 80 до 400 см 3 .

Салатники характеризуются разными фасонами (круглые, овальные, четырехугольные) и емкостью 1200-1400 см 3 , четырехугольные имеют емкость от 120 до 1000 смі.

Селедочницы выпускаются длиной 135 и 250-270 мм.

Тарелки - основной вид столовой посуды. Они бывают глубокими и мелкими, для взрослых и детей. Глубокие тарелки выпускают диаметром 240 и 200 мм и мелкие 240 мм (подставка под глубокую тарелку 240 мм), 200 мм (для вторых блюд), 175 мм (закусочная) и 158 мм (пирожковая). Детские тарелки глубокие и мелкие диаметром 178 мм входят в состав детских наборов. Кроме перечисленных изделий в эту группу входят изделия для специй - горчичницы, солонки, перечницы и хренницы.

Чайная и кофейная посуда (см. приложение 2) весьма разнообразна по фасонам, размерам и декору. Чашки с блюдцами занимают основное место в ассортименте данной группы. Чайные чашки от кофейных, отличаются по емкости. Так кофейные чашки имеют емкость 60, 85 и 100-130см3. Емкость чайных чашек бывает 200-250 см 3 (обыкновенные), 260-275 см 3 (среднегабаритные), 300-350 см 3 (крупногабаритные) и 400 и 500 см 3 (подарочные).

Чайники различают заварные (для заварки чая) емкостью 250, 350 - 375, 450, 500 - 700, 735 - 800 смі и доливные (для кипятка) ёмкостью 1000-1250, 1400 и 3000 см 3 .

Бокалы выпускаются разных фасонов с блюдцами емкостью 375 - 400, 500 и 600 смі.

Кофейники изготавливают разных фасонов емкостью 500, 750,

1000-1250, 1400 смі.

Кружки вырабатываются с ручкой и без ручки, с утолщенным черепком и специальные курортные плоские с отверстием в ручке. Емкость кружек колеблется от 90 до 500 смі.

Пиалы по форме бывают конические, без ручек емкостью 140-150, 220-250, 350-400 смі.

К группе чайной и кофейной посуды относят также вазы для фруктов и варенья на ножке.

Прочие изделия - это сырницы, салфетницы и др.

Комплектную посуду выпускают в виде сервизов, наборов, гарнитуров, для нее характерно единство формы (фасона) и разделки.

Сервизы и гарнитуры по назначению бывают столовыми, чайными и кофейными на 6 и 12 персон. Гарнитур включает большее количество предметов, чем сервиз того же назначения.

Художественно-декоративные изделия - бытовая посуда (см. приложение 3) занимают значительное место в группе фарфоровых изделий. В.ассортимент художественно-декоративных изделий входят скульптура (фигурки людей, животных, птиц; рыб и т.д.), бюсты, настенные барельефы, вазы для цветов, разные изделия (пудреницы, пепельницы, карандашиницы, блюда и тарелки настенные, графины для вина, памятные медали и т.д.).

Для изделий прикладного искусства характерно сочетание утилитарных свойств с высокими эстетическими. Эти изделия разнообразные по форме, их более тщательно отделывают и декорируют (чаще способом живописи).

Фаянсовая посуда.

Ассортимент фаянсовых изделий проще и менее разнообразен, чем аналогичных фарфоровых. Значительную долю занимают плоские изделия (тарелки, миски, селедочницы и др.). В ассортименте фаянсовых изделий отсутствуют чашки чайные, чайники, кофейники. В основном ассортимент фаянсовой посуды представлен изделиями столового назначения. Фаянсовая посуда состоит из штучных и комплектных изделий. В комплектные изделия входят сервизы столовые, наборы тарелок (разных размеров и детские наборы).

Художественно-декоративные изделия занимают незначительное место в ассортименте фаянсовых изделий, в основном это скульптура, вазы для цветов и пепельницы разных фасонов.

Майоликовая и гончарная посуда.

Ассортимент майоликовых изделий включает посуду и художественно-декоративные изделия.

Для майоликовых изделий характерна разделка различными цветными глазурями (майоликовыми поливами) и подглазурными красками.

Ассортимент майоликовых изделий представлен и штучной и комплектной посудой. Вырабатывают кружки, масленки, кофейницы, сухарницы, пепельницы, рюмки для яиц, сырницы, салатницы, медовницы; особенно широко представлены в ассортименте приборы для фруктов, блинов, салата, яиц, воды, варенья, компота, чая, специй, а также кофейные и детские приборы.

Художественно-декоративными изделиями являются вазы для цветов, настенные блюда и тарелки, пепельницы, скульптура и другие.

Гончарные изделия относятся к грубой керамике. Основным сырьем являются легкоплавкие глины средней пластичности. Формуют эти изделия на гончарном круге или в гипсовых формах. После сушки и глазурования обжигают в горнах при температуре 900-1000 єС.

Ассортимент гончарных изделий состоит из крынок, горшков, мисок, кувшинов, масленок, сухарниц, судков для сметаны и масла, цветочных горшков. Из гончарной массы вырабатывают такие художественно-декоративные изделия: вазы для цветов, кашпо, блюда настенные, скульптуру, игрушки и др.

Оценка качества керамической посуды.

Керамические, товары должны быть прочными, удобными в пользовании, иметь красивый внешний вид. Их изготавливают в соответствии с образцами, утвержденными в установленном порядке. При оценке качества керамических товаров обращают внимание на показатели качества черепка, глазури и декорирования. В зависимости от внешнего вида, физико - технических показателей, характера, размера и количества дефектов посуда по действующим ГОСТам делится на 1 и 2 сорта.

Белизну, термическую стойкость, водопоглощение, кислотостой-кость определяют по методикам, изложенным в ГОСТах.

Белизна фарфоровых изделий для 1-го сорта должна быть не менее 64%, для 2 - 58%. Для фаянсовых изделий белизна не регламентируется.

Просвечиваемость характерна только для фарфоровых изделий, которые в слоях толщиной до 2,5 мм просвечивают. Механически прочными считаются фарфоровые и фаянсовые тарелки и блюдца, которые при пятидневном хранении их стопками (первые по 120 штук, а вторые по 100 и 150 штук) не разрушаются.

Наличие дефектов устанавливают при внешнем осмотре изделия. Все многообразие дефектов, встречающихся на керамических изделиях, делятся на дефекты черепка и глазури и дефекты декорирования.

Дефекты черепка и глазури. Деформация изделия выражается в его искривлении. Этот дефект возникает в результате направленного проведения процессов сушки и обжига. Особенно характерен для плоских изделий. Замеряется деформация с помощью ступенчатого шаблона в миллиметрах и для основных видов изделий имеет допуски по ГОСТу.

Выбоины и щербины на изделии образуются в процессе производства, транспортирования и хранения.

Заглазурованные односторонние трещины представляют несквозные посечки черепка.

Разлив глазури на черепках должен быть гладким и равномерным. Допускаются незначительные натеки. Мелкие рассредоточенные наколы, не нарушающие товарный вид, изделия допускаются. Матовость глазури в 1 сорте не допускается.

Плешины и сборка глазури проявляются в виде мест, не покрытых глазурью. На лицевой стороне фарфоровых изделий в 1 сорте, фаянсовых изделий в 1 и 2 сортах не допускаются.

Сухость глазури и летелый край встречаются на фаянсовых изделиях. Сухость глазури возникает в результате недостаточной толщины глазурного слоя на изделии. Летелый край резко снижает гигиенические свойства изделия; он характеризуется отскоком глазури по его краям в 1 сорте не допускается.

Цек и волос - это трещины глазурного слоя. Изделия с этими дефектами переводят в брак.

Засорка появляется на изделиях в результате выкрашивания зерен шамота из капселей. Она бывает подглазурной, а также надглазурной, которую можно зашлифовать.

Мушка проявляется в виде темных точек на изделии. Появляется этот дефект вследствие попадания в керамическую массу оксидов железа.

Следы от полозков характерны только для фаянсовых изделий и допускаются с оборотной стороны зашлифованными или зачищенными. Неправильность монтировки деталей изделия - это несимметричное их расположение, отклонение приставных деталей (носиков, ручек) от вертикальной и горизонтальной плоскостей.

Подрыв приставных деталей допускается, если он волосяной и несквозной и не нарушает механическую прочность изделия. Однако подрыв носиков у чайников, не допускается.

Дефекты декорирования. Пережог или не дожег красок, образуется при нарушении муфельного обжига. Краска не должна стираться.

Сборка деколькомании допускается, если она не нарушает рисунка.

Помарки краской надглазурные на лицевой стороне изделия в первом сорте не допускаются.

Отслоение краски переводит изделие в брак.

По ГОСТу число допустимых дефектов не должно превышать для фарфоровых изделий для 1 сорта - 3, для 2 сорта - 6; фаянсовых изделий соответственно - 3 и 6.

Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение керамической посуды.

Каждое фарфоровое и фаянсовое изделие маркируют товарным знаком, который наносят на центр дна изделия керамической краской и закрепляют обжигом. Товарный знак должен быть четким.

При упаковывании посуды применяют тару потребительскую (коробки из картона, бумаги и комбинированных материалов); пачки из картона, бумаги и комбинированных материалов и пакеты бумажные и из комбинированных материалов, материалы вспомогательные (бумагу оберточную и прокладочную, картон гофрированный, термоусадочные материалы, пленку полиэтиленовую, полистирол, древесную стружку и др.); тару транспортную (ящики деревянные и ящики из гофрированного картона).

Чашки с блюдцами укладывают следующим способом: чашку вверх дном помещают на блюдце с лицевой стороны, предварительно переложенное бумагой, и оборачивают бумагой. Затем формуют стопу, содержащую от двух до двенадцати изделий, которую также оборачивают бумагой. Допустимо формование стоп, составленных отдельно из чашек и блюдец. Плоские изделия заворачивают в бумагу через одно изделие, а затем в пакет по 25-40 штук. Укрупненный пакет перевязывают шпагатом или заклеивают бумажной лентой и наклеивают ярлык с указанием завода-производителя и его адреса, наименования изделия, количество изделий в пакете, сорта, даты упаковки, номера упаковщика и номера ГОСТа или ТУ. При упаковывании пакетов сервизов, наборов, гарнитуров укладывают изделия одного сорта и одного декоративного оформления: каждый предмет оборачивают бумагой. Затем посуду укладывают в потребтельскую и транспортную тару. Изделия сувенирного и подарочного назначения укладывают в коробки из гофрированного картона, на которые наклеивают художественно оформленные этикетки.

Посуду транспортируют всеми видами транспорта. В основном посуду перевозят в железнодорожных вагонах и контейнерах, пол которых выстилают древесной стружкой равномерным и плотным слоем. Ряды пакетов тоже прокладывают стружкой. На контейнерах и железнодорожных вагонах завод - изготовитель должен сделать надпись «Осторожно стекло».

Посуду, направляемую в районы Арктики, Крайнего Севера и отдаленные районы упаковывают в соответствии со специальными техническими условиями.

Керамическими называют строительные материалы и изделия, получаемые обжигом до камневидного состояния различных глиняных и им подобных масс.

3.1. Сырьевые материалы для производства керамических изделий

3.1.1. Глины. Глинами называют группу распространенных в природе осадочных горных пород, сложенных различными глинистыми минералами - водными алюмосиликатами - со слоистой кристаллической структурой. Важнейшими глинистыми минералами являются каолинит (Al 2 О 3 2 SiO 2 2H 2 O); галлуазит (Al 2 0 3 2SiO 2 4H 2 O) монтмориллонит (Al 2 O 3 4SiO 2 n Н 2 О); бейделлит (Al 2 O 3 3SiO 2 nН 2 О) и продукты разной степени гидратации слюд.

Если в глинах преобладают каолинит и галлуазит, то глины называют каолинитовыми; если преобладают монтмориллонит и бейделлит – монтмориллонитовые; если преобладают продукты разной степени гидратации слюд – гидрослюдистые. Высокодисперсные породы с преобладанием монтмориллонита называют бентонитами

Глинистые минералы определяют основную особенность глин - образовывать с водой пластичное теcто, способное в процессе высыхания сохранять приданную ему форму и после обжига приобретать свойства камня.

Наряду с глинообразующими минералами в глинах встречаются кварцы, полевой шпат, серный колчедан, гидроксиды железа, карбонаты кальция и магния, соединения титана, ванадия, органические примеси и др. примеси, которые влияют как на технологию производства керамических изделий, так и на их свойства.

Керамические свойства глин характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, воздушной и огневой усадкой, огнеупорностью и цветом черепка после обжига.

Пластичность глин. Пластичностью глин называют способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму без образования трещин и устойчиво сохранять ее.

Примеси, содержащиеся в глинах, понижают пластичность глин и тем в большей степени, чем выше их содержание. Пластичность глин повышается с увеличением количества воды в глиняном тесте, но до некоторого предела, сверх которого глиняное тесто начинает терять удобоформуемость (прилипает к поверхности глиноперерабатывающих машин). Чем пластичнее глины, тем больше они требуют воды для получения удобоформуемого глиняного теста и тем больше их воздушная усадка.

Техническим показателем пластичности является число пластичности:

Пл = W т – W р , 3.1

где W т и W р значения влажности в %, соответствующие пределу текучести и пределу раскатывания глиняного жгута.

Высокопластичные глины имеют водопотребность более 28%, число пластичности более 15, и воздушную усадку 10…15%. Изделия из этих глин сильно уменьшаются в объеме при высыхании и дают трещины. Излишняя пластичность устраняется введением отощающих добавок.

Глины средней пластичности имеют водопотребность 20…28%, число пластичности 7…15 и воздушную усадку 7…10%.

У малопластичных глин водопотребность менее 20%, число пластичности менее 7 и воздушную усадку 5…7%. Изделия из этих глин трудно формовать. Недостаточную пластичность устраняют путем освобождения от песка (отмучивания), вылеживания (естественного выветривания), измельчения в специальных машинах, обработкой паром или добавлением пластичной глины.

Связность – усилие, необходимое для разъединения частиц глины. Связность обусловлена малой величиной и пластинчатой формой частиц глинистого вещества. Чем выше количество глинистых фракций, тем выше связность.

Связующая способность глины выражается в том, что глина может связывать частицы непластичного вещества (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие – сырец .

Усадка глин. Глинистые минералы при смачивании глин водой набухают вследствие того, что поглощаемая ими вода располагается между отдельными слоями их кристаллических решеток; при этом межплоскостные расстояния решеток значительно увеличиваются. При сушке глин происходит обратный процесс, сопровождающийся усадкой.

Под воздушной усадкой (линейной или объемной) понимают уменьшение линейных размеров и объема образца из глиняного теста при высыхании. Воздушная усадка тем больше, чем выше пластичность глины.

При обжиге глин после удаления гигроскопической влаги и выгорания органических примесей происходит разложение глинистых минералов. Так, каолинит при температуре 500 - 600°С теряет химически связанную воду; при этом процесс протекает с полным распадом кристаллической решетки и образованием аморфной смеси глинозема А1 2 О 3 и кремнезема SiO 2 . При дальнейшем нагреве до температур 900 - 950° С возникают новые металлические силикаты, например муллит 3Al 2 О 3 2SiО 2 , и образуется некоторое количество расплава (жидкой фазы) вследствие плавления наиболее легкоплавких минералов, входящих в состав обжигаемых глиняных масс. Чем больше в составе глин окислов-плавней Na 2 O, К 2 O, MgO, CaO, Fe 2 O 3 , тем ниже температура образовали жидкой фазы. В процессе обжига под действием сил поверхностного натяжения жидкой фазы твердые частицы обжигаемого материала сближаются, и объем его уменьшается, т. е. происходит огневая усадка.

Огневой усадкой (линейной или объемной) называется уменьшение линейных размеров и объема высушенных глиняных образцов в процессе обжига.

Переход глиняных масс при обжиге и последующем охлаждении в камнеподобное тело обусловлен сцеплением частиц в результате диффузионных процессов, приводящих к возникновению новых кристаллических силикатов за счет топохимических реакций, и образованием стекловидного расплава, связывающего отдельные огнеупорные зерна в прочный монолитный черепок. Процесс уплотнения глиняных масс при обжиге принято называть спеканием .

Температура обжига, при которой водопоглощение обожженного изделия составляет 5%, принимается за начало спекания глин . Температурный интервал между огнеупорностью и началом спекания называется интервалом спекания глин. Он зависит от состава глин: чистые каолиновые глины имеют интервал спекания более 100° С, присутствие в составе глин кальцита СаСО 3 уменьшает интервал спекания. При производстве плотных керамических изделий можно использовать только глины с большим интервалом спекания.

Огнеупорность глин зависит от их состава. Для чистого каолинита огнеупорность равна 1780° С. По огнеупорности глины подразделяются на огнеупорные - с огнеупорностью более 1580° С, тугоплавкие -с огнеупорностью 1350 - 1580° С и легкоплавкие - с огнеупорностью менее 1350° С.

Для получения керамических строительных материалов используют преимущественно легкоплавкие (кирпичные) глины, содержащие значительное количество кварцевого песка, соединений железа и других плавней.

Цвет глиняного черепка , после обжига зависит от состава глин, в частности от присутствия в них окислов; железа. Соединения железа окрашивают керамический черепок в красный цвет при обжиге в окислительной среде и в темно-коричневый или черный цвет при обжиге в восстановительной среде. Интенсивность окраски повышается с увеличением содержания в глине Fe 2 O 3 .

3.1.2. Отощающие материалы. Отощающие материалы добавляют к пластичным глинам для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях.

В качестве отощающих материалов используют кварцевый песок и пылевидный кварц (природные материалы), дегидратированную глину (получают нагреванием глины до 600…700 о С – при этом глина теряет пластичность), шамот (получают обжигом огнеупорных или тугоплавких глин при 1000…1400 о С с последующим измельчением до 0,16…2 мм), золы и шлаки (отходы промышленности).

3.1.3. Порообразующие материалы. Порообразующие материалы вводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью.

Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют (например, мел, молотый доломит и др.) с выделением газа (например, СО 2), или выгорают (древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль и др.). Эти добавки одновременно являются отощающими.

3.1.4. Плавни. Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания.

Для этого используют полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п. При получении цветной керамики в сырьевую массу добавляют в качестве плавней оксиды металлов: железа, кобальта, хрома и т.п.

1.5. Глазури и ангобы. Для придания стойкости к внешним воздействиям, водонепроницаемости и декоративного вида поверхность некоторых изделий (облицовочный кирпич, керамическая плитка, керамические трубы и др.) покрывают глазурью или ангобом .

Глазурь – стекловидный слой, нанесенный на поверхность керамического материала, закрепленный на нем с помощью обжига при высокой температуре. Глазури могут быть прозрачными и не прозрачными (глухими), иметь различный цвет.

Для изготовления глазури используют: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочноземельных металлов, оксиды свинца или стронция, борную кислоту, буру и др. Состав глазури, как правило, является ноу-хау предприятия. Сырьевую смесь размалывают в порошок (в сыром виде или после сплавления в виде фритты) и наносят в виде суспензии перед обжигом.

Ангоб изготавливают из белой или цветной глины и наносят тонким слоем на поверхность сырцового изделия. В отличие от глазури ангоб не дает при обжиге расплава, т.е. не образует стекловидного слоя, и поэтому поверхность получается матовой. По свойствам ангоб должен быть близок к основному черепку.

3.2. Основы технологии производства керамических изделий

Процесс производства всех керамических изделий включает добычу глины, подготовку глиняных масс к формованию, формование изделий, сушку, обжиг.

Для некоторых керамических изделий процесс их получения (после обжига) заканчивается внешней отделкой.

При производстве керамической плитки, керамических труб, санитарно-технических изделий технология дополнительно включает глазурование перед обжигом или после первичного обжига, а иногда и нанесение рисунка различными методами (чаще всего декорированием).

Добыча и транспортировка глины. В большинстве случаев глину добывают открытым способом, для чего используют одно- и многоковшовые экскаваторы, скреперы и другие механизмы. На завод глину доставляют рельсовым транспортом, автотранспортом, подвесными дорогами и конвейерами.

Подготовка керамической массы. Карьерная глина в большинстве случаев не пригодна для получения керамических изделий. Поэтому технология любого керамического производства начинается с приготовления керамической массы.

Цель этой стадии производства – разрушить природную структуру глиняного сырья, удалить вредные примеси, измельчить крупные куски и получить однородную удобоформуемую массу.

При подготовке к формованию глин высокой (избыточной) пластичности в их состав вводят отощающие и порообразующие добавки, а при необходимости и плавни. При наличии в глине каменистых включений крупностью свыше 5 мм ее пропускают через камневыделительные вальцы или эти включения измельчают, обрабатывая глину на бегунах.

Затем в глиномешалке глину перемешивают с водой для получения глиняного теста формовочной влажности.

В зависимости от вида изготавливаемой продукции и свойств сырья керамическую массу получают пластическим, полусухим и шликерным (мокрым) способом и соответственно выбирают способ формования.

Формование изделий.

Пластический способ формования. При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают друг с другом с добавкой воды до получения теста. Влажность получаемой массы колеблется от 15 до 25 % и более. Подготовленная глиняная масса поступает в формующий пресс, чаще всего в ленточный обычный или снабженный вакуум-камерой (рис. 3.1).

Разрежение способствует удалению воздуха из глины и сближению ее частиц, что повышает однородность и формуемость массы, а также прочность сырца. Глиняный брус требуемого сечения, выходящий через мундштук пресса, разрезают резательным аппаратом на изделия (сырцовые изделия). Пластический способ подготовки массы и формования наиболее распространен при выпуске массовых материалов (кирпича сплошного и пустотелого, камней черепицы, облицовочных плиток и т.п.).

Полусухой и сухой способы формования.

При полусухом способе подготовки сырьевые материалы вначале подсушивают, дробят, размалывают в порошок, а затем перемешивают и увлажняют водой или, что лучше, паром, так как при этом облегчается прев ращение глины в однородную массу, улучшаются ее набухаемость и формовочная способность. Керамическая масса представляет собой малопластичный пресс-порошок с небольшой влажностью: 8...12 % при полусухом и 2...8 % (чаще 4...6%) при сухом способе формования. Поэтому изделия из таких масс формуют под большим давлением (15...40 МПа) на специальных автоматических прессах. Изделия после прессования иногда можно сразу обжигать без предварительной сушки, что ведет к ускорению производства, сокращению расхода топлива и удешевлению продукции. В отличие от пластического способа формования можно использовать малопластичные глины, что расширяет сырьевую базу производства. Полусухим способом прессования изготовляют кирпич сплошной и пустотелый, облицовочные плитки, а сухим способом - плотные керамические изделия (плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора).

Шликерный способ . По шликерному способу исходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (влажность смеси до 40%) до получения однородной текучей массы (шликера). Шликер используют непосредственно для изготовления изделий (способ литья) или для приготовления пресс-порошка, высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток.

Шликер с влажностью 35-45% заливают в гипсовые формы (или в формы из специальной пористой пластмассы). Вода из шликера впитывается пористым материалом, а на поверхности формы образуется сырцовое изделие. В зависимости от вида изделия, его формы и назначения шликер может полностью обезвоживаться в форме (наливной метод) – так изготавливают изделия сложной формы, например санитарно-техническую керамику и т.п., или частично обезвоживаться. При этом в процессе формования шликер доливают до требуемого уровня, а после истечения определенного времени полностью выливают из формы. При этом на поверхности формы остается тонкостенное изделие.

Сушка изделий.

Сушка - весьма ответственный этап технологии, так как трещины обычно возникают именно на этом этапе, а при обжиге они лишь окончательно выявляются. Обычно достаточным является высушивание сырца до остаточной влажности - 6...8%.

В процессе сушки продвижение влаги из толщи керамического изделия к наружным слоям происходит значительно медленнее, чем влагоотдача с поверхности, особенно это проявляется в ребрах и углах изделий. При этом возникает различная степень усадки внутренних и внешних слоев, а следовательно, создаются напряжения, которые могут привести к растрескиванию материала. Для предотвращения этого к жирным глинам прибавляют отощители, которые образуют жесткий скелет, препятствующий сближению глинистых частиц, увеличивают пористость изделия, что способствует продвижению воды из его внутренних слоев к наружным. Для уменьшения чувствительности глин к сушке применяют также паропрогрев и вакуумирование глин, используют некоторые органические вещества в малых дозах – лигносульфанаты (ЛСТ), дегтевые и битуминозные вещества и др.

Прежде сырец сушили преимущественно в естественных условиях (в сушильных сараях). Естественная сушка, хотя и не требует затрат топлива, но в значительной степени зависит от погоды и длится очень долго (10...20 суток). В настоящее время сушку сырца, как правило, производят искусственно в специальных сушилках периодического (камерных) или непрерывного действия (туннельных). В качестве теплоносителя используют дымовые газы обжигательных печей или горячий воздух из калориферов. Срок сушки сокращается до 2...3 сут, а иногда до нескольких часов.

Обжиг изделий.

Обжиг - важная и завершающая стадия технологического процесса керамических изделий. Суммарные затраты на обжиг достигают 35...40 % себестоимости товарной продукции. При обжиге сырца образуется искусственный каменный материал, который в отличие от глины не размывается водой и обладает относительно высокой прочностью. Это объясняется физико-химическими процессами, происходящими в глине под влиянием повышенных температур.

При нагреве сырых керамических изделий до 110°С удаляется свободная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы восстанавливаются. С повышением температуры до 500...700 °С выгорают органические примеси и удаляется химически связанная вода, находящаяся в глинистых минералах и других соединениях керамической массы, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. Затем происходит разложение глинистых минералов вплоть до полного распада кристаллической решетки и образования аморфной смеси Аl 2 О 3 и SiO 2 . При дальнейшем нагреве до 1000°С вследствие реакций в твердой фазе возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита Al 2 O 3 -SiO 2 , и далее при 1200...1300°С переход его в муллит 3Аl 2 Оз-2SiO 2 . Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава (жидкой фазы). Расплав обволакивает нерасплавившиеся частицы, частично заполняет поры между ними и, обладая силой поверхностного натяжения, стягивает их, вызывая сближение и уплотнение. После остывания образуется камнеподобный черепок.

Обжиг изделий из «кирпичных глин» ведут при температуре 900…1000 о С. При получении изделий со спекшимся черепком из тугоплавких и огнеупорных глин обжиг ведут при температуре 1150…1400 о С.

Для обжига керамических материалов используют специальные печи: туннельные, кольцевые, щелевые, роликовые и др.

После обжига изделия охлаждают постепенно, чтобы предотвратить образование трещин.

Обожженные изделия могут различаться по степени обжига и по наличию дефектов.

3.3. Виды керамических материалов и изделий

Все керамические материалы делят на две группы (в зависимости от пористости) – пористые (с водопоглощением более 5%) и плотные (с водопоглощением менее 5%).

По назначению керамические материалы и изделия подразделяются на стеновые материалы, кирпич и камни специального назначения, пустотелые изделия для перекрытий, материалы для облицовки фасадов зданий, изделия для внутренней облицовки, кровельные материалы, трубы (канализационные и дренажные), огнеупорные материалы, санитарно-технические изделия.

К группе стеновых материалов относятся кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый, пористо-пустотелый, легкие и пустотелые керамические камни.

По средней плотности в сухом состоянии стеновые материалы делят на классы А (ρ о = 700 - 1000 кг/м 3), Б (1000-1300 кг/м 3), В (1300-1450 кг/м 3) и Г (более 1450 кг/м 3):

Чем ниже средняя плотность стеновых материалов, тем больше их пористость и меньше теплопроводность. Минимальная пористость керамических стеновых материалов ограничивается соответствующими стандартами и контролируется их водопоглощением. Водопоглощение кирпича глиняного, обыкновенного и пустотелого полусухого прессования должно быть не менее 8%,. а пустотелого пластического формования и пустотелых керамических камней - не менее 6-%.

Все стеновые керамические материалы должны быть достаточно морозостойкими (не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии). Кирпич строительный легкий должен выдерживать не менее 10 циклов.

Кирпич строительный. Кирпичом глиняным обыкновенным называют искусственный, камень в форме прямоугольного параллелепипеда. Изготавливается одинарным с размером 250х120х65 мм или модульным с размером 250х120х88мм. Средняя плотность кирпича в сухом состоянии в зависимости от способа изготовления колеблется в пределах от 1600 до 1900 кг/м 3 . Более высокую среднюю плотность, а следовательно, и теплопроводность имеет кирпич полусухого прессования.

По пределу прочности при сжатии; и изгибе подразделяется на семь марок: 75, 100, 125, 150, 250 и 300. Кирпич глиняный обыкновенный применяют для кладки внутренних и наружных стен, столбов, сводов и других частей зданий, в которых полностью, используется его высокая прочность.

Обычный строительный кирпич имеет довольно большую теплопроводность, поэтому приходится возводить наружные стены большей толщины, чем это требуется по расчету на прочность. В подобных случаях более эффективно применение не столь прочного, но менее теплопроводного пустотелого, пористо-пустотелого и легкого кирпича.

Пустотелый кирпич имеет щелевидные пустоты или круглые отверстия, которые образуются в процессе пластического формования кирпича при прохождении глиняного бруса через специальный мундштук с металлическими кернами. Полусухим прессованием пустотелый кирпич изготовляют со сквозными и несквозными пустотами. Пористопустотелый кирпич получают аналогично пустотелому, но в состав глин вводят выгорающие добавки. Легкий пористый кирпич изготовляют как из глин с выгорающими добавками, так и из диатомитов (трепелов) с выгорающими добавками или без них.

Пустотелые керамические камни изготовляют так же, как и кирпич,- способом пластического прессования. Камни имеют следующие размеры: длина 250 или 288, ширина 120, 138, 250 или 288 и толщина 138 мм. Средняя плотность в сухом состоянии колеблется в пределах 1300-1450 кг/м 3 . По пределу прочности при сжатии по сечению брутто (без вычета площади пустот) камни подразделяют на марки 75, 100, 125 и 150.

По назначению различают керамические камни для кладки несущих стен одноэтажных и многоэтажных зданий и для внутренних несущих стен и перегородок.

Кирпич и камни специального назначения

К этой группе керамических материалов относятся кирпич глиняный лекальный, камни для канализационных сооружений и кирпич для дорожных одежд.

Кирпич глиняный лекальный изготовляют способом пластического формования четырех типов с различным радиусом кривизны. Предназначается он для кладки промышленных дымовых труб. По прочности при сжатии и изгибе кирпич подразделяется на марки 100, 125 и 150. Требования к лекальному кирпичу по морозостойкости и водопоглощению такие же, как и к обычному кирпичу.

Камни для канализационных сооружений имеют трапецеидальную форму и предназначаются для устройства подземных коллекторов. Они должны иметь пре дел прочности при "сжатии не менее 200 кгс/см2 (20 МПа).

Кирпич для дорожных одежд , иначе называемый клинкерным, получают обжигом до спекания, поэтому для его изготовления применяют тугоплавкие глины с большим интервалом спекания (около 100°С). Клинкерный кирпич разделяется на марки 400, 600 и 1000 с водопоглощением и морозостойкостью соответственно для М400 – 6% и 30 циклов; М600 – 4% и 50 циклов; М1000 – 2% и 100 циклов. Кроме того, к данному кирпичу предъявляют требования к сопротивлению истираемости и ударным воздействиям.

Клинкерный кирпич применяют для устройства одежды дорог, полов промышленных зданий, а также для кладки фундаментов, цоколей, столбов, стен ответственных сооружений и канализационных коллекторов.

Пустотелые керамические изделия для перекрытий. К этой группе изделий относятся:

Камни для часторебристых перекрытий марок 50, 75, 100, 150 и 200 со средне плотностью в сухом состоянии не более 1000 кг/м 3 ;

Камни для армокерамических балок марок 75, 100, 150 и 200 со средней плотностью не более 1300 кг/м 3 ;

Камни для накатов марок 35, 50 и 75 со средней плотностью не более 1000 кг/м 3 .

Рис. 3.3. Перекрытие из керамических камней

Керамические изделия для облицовки фасадов зданий

Для облицовки фасадов зданий применяют как не глазурованные керамические изделия, так и покрытые глазурью. Керамические изделия для облицовки фасадов зданий подразделяются на облицовочный кирпич и лицевые керамические камни, ковровую керамику, плитки фасадные малогабаритные, плиты керамические фасадные.

Кирпич и камни керамические лицевые не должны иметь выцветов, высолов, крупных включений и других дефектов. Лицевые поверхности кирпича и камня могут быть гладкими, рельефными или офактуренными.

Рис. 3.4. Размеры кирпича по стандартам ЕС.

По пределу прочности при сжатии и изгибе кирпич и камни делят на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Водопоглощение их должно быть не менее 6 и не более 14%. В насыщенном водой состоянии они должны выдерживать без каких-либо повреждений не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Облицовочный кирпич может иметь размеры 250х120х65 мм или быть других размеров - (европейского и американского стандартов).

Ковровой керамикой называют набор мелкоразмерных (от 20х20 до 46х46 мм) тонкостенных глазурованных или неглазурованных плиток, наклеенных на бумажную основу. Требования к плиткам по морозостойкости и водопоглощению примерно те же, что и к лицевым керамическим камням.

Плитки фасадные малогабаритные изготовляют как глазурованными, так и без глазури.

Плиты керамические фасадные подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и на прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стены. Плиты могут быть не глазурованными и покрытыми глазурью. Неглазурованные плиты называют терракотовыми. Изготовляют их из глин, имеющих после обжига белый или светло окрашенный черепок.

Требования по морозостойкости к фасадным плитам такие же, как и к другим керамическим материалам, применяемым для облицовки зданий: водопоглощение их не должно быть более 14%.

Керамические изделия для внутренней облицовки

К этой группе изделий относятся плитки для облицовки стен и плитки для полов.

Плитки для облицовки стен подразделяются на майоликовые, изготовляемые из легкоплавких глин с окрашенным, черепком и с лицевой стороны покрытые глухой (непрозрачной) глазурью, и фаянсовые, изготовляемые из огнеупорных беложгущихся глин с добавками отощающих материалов (кварцевого песка и молотого плиточного боя) с лицевой стороной, покрытой прозрачной белой или цветными глазурями. На глазурь различными методами может быть нанесен рисунок (шелкографией, декорированием и т.п.)

Раньше выпускали плитки квадратные (150х150 мм и 100х100 мм), прямоугольные (150х25, 150х75, 150х100 мм) и фасонные.

Сейчас большинство заводов Украины и России перешло на европейский стандарт – прямоугольные 300х200 мм (иногда 250х200, 400х225 мм). Однако в элитных коллекциях могут применяться и другие размеры плиток. В современных технологиях для получения правильной геометрии изделий используется высокоточное штамповочное оборудование, а также лазерная обрезка готовых изделий.

Толщина плиток не должна быть более 6 мм.

Плитки должны быть термически стойкими, т. е. на глазури не должны появляться отколы и поверхностные волосные трещины при нагревании до 125°С с последующим быстрым охлаждением в воде комнатной температуры. Как майоликовые, так и фаянсовые плитки имеют пористый черепок; водопоглощение их не должно превышать 16%.

Плитки применяют для внутренней облицовки стен санитарно-технических узлов, а также помещений с повышенной влажностью.

Плитки для полов изготовляют полусухим прессованием и обжигают до спекания. По виду лицевой поверхности плитки подразделяют на гладкие, с рельефом и тисненые, а по цвету - на одноцветные и многоцветные. По форме различают плитки квадратные, прямоугольные, треугольные, шестигранные, четырехгранные (половинки шестигранных), пятигранные и восьмигранные. Плитки для полов характеризуются высокой плотностью (водопоглощение не более 4%) и малым истиранием (потери массы при испытании не должны превышать 0,08 г/см 2).

Кровельные материалы (глиняная черепица)

Глиняная черепица-один из старейших кровельных материалов. Несмотря на это, глиняная черепица является одним из лучших кровельных материалов. Основные ее преимущества - долговечность (более 100лет) и огнестойкость. Кроме того, за счет поглощения - испарения воды и высокой теплоемкости черепица регулирует микроклимат помещения, повышая комфортность здания.

Изготавливают черепицу пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную, волнистую ленточную, S-образную ленточную и коньковую желобчатую. Для изготовления черепицы применяют легкоплавкие пластичные глины.

Ленточную черепицу изготовляют по схеме, аналогичной схеме производства кирпича по способу пластического формования. Однако глиняную массу перед формованием более тщательно обрабатывают, обычно на бегунах. Выходные отверстия мундштука пресса имеют форму, соответствующую форме черепицы, выходящей пи пресса в виде ленты; глиняную массу разрезают на резательных станках на отдельные черепицы. Штампованную черепицу прессуют в металлических или гипсовых формах на эксцентриковых прессах, обжигают в кольцевых или туннельных печах при температуре 1000-1100° С.

К глиняной черепице предъявляют следующие требования: разрушающая нагрузка при испытании черепицы на излом в воздушно-сухом состоянии должна быть не менее: 100 кг для S-образной, 80 кг для пазовой штампованной и 70 кг для всех остальных типов черепицы. Масса 1 м 2 покрытия из черепицы в насыщенном водой состоянии должна быть для плоской ленточной не более 65 кг, для остальных типов - не более 50 кг (за исключением коньковой, масса 1 м 2 которой не должна превышать 8 кг). В насыщенном водой состоянии черепица должна выдерживать не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Керамические канализационные и дренажные трубы

Канализационные трубы изготовляют из тугоплавких и огнеупорных глин. Формуют трубы на вертикальных ленточных прессах из пластичной хорошо подготовленной глиняной массы. После сушки труб на их внутреннюю и наружную поверхности наносят легкоплавкие
составы (глазурь), которые в процессе обжига труб образуют стекловидную пленку. Наличие тонкого слоя глазури на поверхности труб предопределяет их высокую стойкость к воздействию кислот и щелочей. Канализационные трубы делают круглого сечения с раструбом на одном конце. Трубы должны выдерживать гидравлическое давление не менее 2 атмосферы (0,2 МПа) и иметь водопоглощение черепка не более 9% для первого сорта и 11 % для второго. Высокая химическая стойкость керамических труб позволяет эффективно применять их для отвода промышленных вод, содержащих щелочи и кислоты, а также при укладке канализационных труб в агрессивных средах.

Дренажные керамические трубы изготовляют как не глазурованными без раструбов, так и глазурованными с раструбом различных диаметров. Они должны выдерживать без каких-либо признаков разрушения не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. Дренажные трубы применяют главным образом для осушения заболоченных почв,

Огнеупорные керамические материалы

Огнеупорными называются керамические материалы с огнеупорностью не менее 1580° С. Материалы, получаемые из огнеупорных глин, отощенных той же глиной, но предварительно обожженной до спекания и измельченной (шамотом), называют шамотными изделиями.

Шамотные изделия в форме кирпича называют шамотным кирпичом. Изготовляют его из огнеупорных глин полусухим прессованием или пластическим формованием с последующим обжигом до спекания при температуре 1300-1400° С. Из огнеупорных глин, отощенных шамотом, изготовляют также фасонные огнеупорные изделия, в том числе крупные блоки. Огнеупорность шамотных изделий примерно равна 1670-1770° С.

Шамотные огнеупоры характеризуются высокой термической стойкостью, способностью хорошо противостоять действию кислых топливных шлаков и расплавленного стекла при температурах до 1500° С. Используют их для кладки стен и сводов печей, обмуровки топок, дымоходов и т. п.

Санитарно-технические изделия

Оборудование санитарно-технических узлов жилых и производственных помещений (ванны, раковины и т. д.) можно изготовлять из фаянса, полуфарфора и фарфора.

Фарфором называют плотный керамический материал с черепком белого цвета, получаемый обжигом сырьевой смеси, в состав которой входят огнеупорная глина, каолин, полевой шпат, кварц и фарфоровый бой.

Фаянсом называют керамические материалы с мелкопористым черепком обычно белого цвета, для получения которых применяют те же, что и для фарфора, сырьевые материалы, но другой рецептуры. Так, для получения фаянса состав сырьевой массы может быть следующий (%): каолино-глинистая часть 45-50, кварцевый песок 35-45, полевой шпат 2-5, мел 10 и бой изделий или шамот 10-15. Фарфор отличается от фаянса большей плотностью и прочностью.

Полуфарфор по своим свойствам занимает промежуточное положение между фаянсом и фарфором.

Технология производства санитарно-технических керамических изделий включат все основные стадии. Стадия подготовки сырьевой смеси, как правило, более сложна. Санитарно-технические керамические изделия обычно получают путем литья жидкой массы (шликера) в формы с последующим высушиванием и обжигом изделий. Обжиг может быть одноразовый и двухразовый. Для придания санитарно-техническим изделиям водонепроницаемости и лучшего вида их покрывают глазурью. Глазуровочный состав (глазурь) наносят на отформованные изделия после сушки или первого обжига. При обжиге глазурь оплавляется и покрывает изделие тонкой блестящей пленкой.

Литература

1. Домокеев А.Г. Строительные материалы. – М. Высш. шк., 1989. – 495 с.
2. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы. – М. Высш. шк., 1986.
3. Шейкин А.Е. Строительные материалы. – М. Высш. шк., 1978. – 432 с.
4. Савйовский В.В., Болотских О.Н. Ремонт и реконструкция гражданских зданий. – Харьков: Ватерпас, 1999 – 290 с