Глазурованный кирпич

   Введение 

   Керамические  материалы получают из глинистых  масс формированием, сушкой и последующим  обжигом. Это самые древние из всех искусственных каменных материалов. Высокая долговечность, сравнительная  простота изготовления керамических материалов вывела их на одно из первых мест среди других строительных материалов.

   Керамические  облицовочные плиты и до сих пор  остаются основными материалами  для отделки санитарных узлов  и многих других помещений. Не потеряли своего значения и керамические материалы  для внешней облицовки зданий. Высокая прочность, универсальность свойств и широкий ассортимент позволяют использовать керамические изделия в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений: стеновых, тепловых агрегатов, как облицовочных материалов для полов и стен, для сетей канализации, как легкие пористые заполнители для железобетонных изделий и т.д.

   Для облицовки колонн, которые находятся  снаружи дома, будут использоваться плитки для внешней облицовки - керамические фасадные плитки. Эти плитки должны быть плотные (спеченные), так как они поглощают меньше воды, а снаружи дома облицованные колонны будут подвергаться атмосферным осадкам.

   Для облицовки колонн, которые находятся  внутри помещения, будут использоваться плитки для внутренней облицовки - плиты  для стен. Они являются менее плотными и поглощают больше влаги, но поскольку в середине помещения сильного увлажнения не будет то целесообразнее и экономичнее использовать такие плитки.

   В свое время в регионе существовала сеть производственных мощностей по выпуску строительных материалов, изделий и конструкций, которые размещались исходя из ведомственных интересов с учетом существовавшей союзной кооперации.

   Основу  промышленности стройматериалов и  строй индустрии Актюбинской, Атырауской, Западно - Казахстанской и Мангистауской областей в 1992 году составляли 319 производственных предприятий. В основном они выпускали кирпичи строительные, железобетонные изделия и конструкции, а также имелись предприятия по добыче и переработке природного песка, щебня, гипса, извести, мела и природного облицовочного камня и так далее.

   Однако  основные фонды существовавших предприятий  региона по выпуску стройматериалов  не обновлялись и оказались морально и физически устаревшими. Вследствие процессов приватизации, нехватки или  отсутствия средств и навыков управления в условиях рынка у собственников, а также из-за резкого сокращения инвестиций на развитие производственной базы строительного комплекса, замедлились структурные и технические преобразования действующих производств. Отставание технического перевооружения обусловило недостаточное качество строительных материалов, их низкую конкурентоспособность с импортными материалами, в результате чего для многих предприятий стали характерными простой, банкротство и ликвидация.     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1 Основные свойства сырья и вспомогательных материалов

   Сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются каолины и глины, применяемые в чистом виде, а чаще – в смеси с добавками (отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами) Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние.

   Каолины.Каолины состоят почти исключительно из минерала Al₂O₃ 2SiO₂ 2H₂O и содержат значительное количество частиц меньше 0,01мм; после обжига сохраняют белый цвет.

   Глины боле разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями. Глинистое вещество (с частицами меньше 0,005мм) состоит в основном из каолинита и родственных ему минералов – монтмориллонита Al₂O₃ 4SiO₂ nH₂O, галлуазита Al₂O₃ 2SiO₂ 4H₂O.

   Содержание  таких частиц определяет пластичность и другие свойства глин. Высокопластичные глины содержат частицы размером менее 0,005мм 80 – 90 %. В глинах могут быть примеси снижающие, температуру плавления: карбонат кальция, полевой шпат, Fe(OH)₃, Fe₂O₃. Камневидные включения CaCO₃ являются причиной появления «дутиков» и трещин в керамических изделиях, так как гидратация CaO, получившегося при обжиге керамических изделий, сопровождается увеличением его объема. Часто встречающаяся примесь оксида железа придает глине привычную красную окраску. Вообще же окраски глин весьма разнообразны: от белой, коричневой, зеленой, серой до черной. Окраска глин зависит от примесей как минерального, так и органического происхождения богатых углеродом.

   Бентонитами называют высокодисперсные глинистые  породы с преобладающим содержанием  монтмориллонита. Содержание в них частиц меньше 0,001мм достигает 85 – 90 %.

   Трепелы и диатомиты, состоящие в основном из аморфного кремнезема, используют для изготовления теплоизоляционных  изделий, строительного кирпича  и камней.

   Отощающие добавки вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающих добавок используют шамот, дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

   Шамот – зернистый керамический материал (с зернами 0,14 – 2 мм), получаемый измельчением глины, предварительно обожженной при той же температуре, при которой обжигаются изделия. Его можно получить, измельчая отходы обожженного кирпича. Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин, поэтому его применяют для получения высококачественных изделий – лицевого кирпича, огнеупоров и т.д.

   Дегидратированная глина при температуре 700 - 750°  С, добавляемая в количестве 30 – 50 %, улучшает сушильные свойства сырца  и внешний вид кирпича.

   Песок (с зернами 0,5 – 2 мм) добавляют в количестве 10 – 25 %.

   Гранулированный доменный шлак (с зернами до 2 мм) – эффективный отощитель глин при производстве кирпича. Роли отощителей выполняют так же золы ТЭС и  выгорающие добавки.

   Парообразующие  материалы вводят в сырьевую массу  для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например CO2 (молотые мел, доломит), или выгорают.

   Выгорающие  добавки: древесные опилки, измельченный бурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не только повышают пористость керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка.

   Пластифицирующими добавками являются высокопластичные глины, бентониты, а также поверхностноактивные вещества – сульфитно-дрожжевая бражка и др.

   Плавни  добавляют в глину в тех  случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания. К ним  относят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п.

   Для придания декоративного вида и стойкости  к внешним воздействиям поверхность  некоторых керамических изделий  покрывают глазурью или ангобом. Слой глазури, нанесенный на поверхность  керамического материала, закрепляют на ней обжигом при высокой  температуре. Глазури –      это стекла, которые могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета. Главными сырьевыми компонентами глазури являются: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, оксиды свинца, борная кислота, бура и др. Их применяют в сыром виде, либо сплавленными – в виде фритты. Оксид свинца заменяют менее вредным оксидом стронция.

   Ангоб готовят из белой или цветной  глины и наносят тонким слоем  на еще не обожженные изделия. При  обжиге ангоб не плавится, поэтому поверхность получается матовой. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основному черепку.

   Глина, замешанная в определенном количестве воды, образует глиняное тесто, обладающее связностью и пластичностью.

     Пластичностью глины называют ее свойство во влажном состоянии принимать под влиянием внешнего воздуха желаемую форму без образования разрывов и трещин и сохранять полученную форму при сушке и обжиге.

   Техническим показателем пластичности является число пластичности

   Пл = W_T – W_P

   где W_T и W_P – значения влажности, соответствующие пределу текучести и пределу раскатывания глиняного жгута, %.

   Для производства строительных керамических изделий обычно применяют умеренно пластичные глины с числом пластичности Пл = 7 – 15. Малопластичные глины с Пл меньше 7 плохо формуются, а высокопластичные глины с Пл больше 15 растрескиваются при сушке и требуют отощения.

   Связующая способность глины проявляется  в связывании зерен непластичных материалов (песка, шамота и др.), а  также в образовании при высыхании достаточно прочного изделия – сырца. Эту способность используют при кладке печей, труб.

   Особенность глиняного теста – способность  отвердевать при высыхании на воздухе. Прочность высушенной глины  обусловлена действием ван-дер-ваальсовых сил и цементацией зерен минералов ионами примесей. Силы капиллярного давления стягивают частицы глины, препятствуют их разъединению, вследствие этого происходит воздушная усадка. При насыщении водой мениски исчезают, прекращается действие капиллярных сил, частицы свободно перемещаются в избытке воды, и глина размокает.

   Усадка  – это уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при  его сушке (воздушная усадка) и  обжиге (огневая усадка) глин. Усадку выражают в процентах от первоначального  размера изделия.

   Для различных глин линейная воздушная усадка колеблется от 2 – 3% до 10 – 12 % в зависимости от содержания тонких фракций. Для уменьшения усадочных напряжений к жирным глинам добавляют отощители. Поверхностно-активные вещества (СБД и др.), введенные в глиняную массу в количестве 0,05 – 0,2 %, улучшают смачивание частиц глины водой, позволяют сократить формовочную влажность и снизить воздушную усадку.

   В процессе высокотемпературного обжига глина претерпевает физико-химические изменения. Сначала испаряется свободная вода, затем выгорают органические вещества. При температуре 700 – 800ºС происходит разложение безводного метакаолинита Al₂O₃ 2SiO₂, который образовался ранее (при температуре 450 – 600º С) вследствие дегидратации каолинита; затем Al₂O₃ и SiO₂ при повышении температуры (до 900ºС и выше) вновь соединяются, образуя исскуственный минерал – муллит (3Al₂O₃ 2SiO₂). Муллит придает обожженному керамическому изделию водостойкость, прочность, термическую стойкость. С его образованием глина необратимо переходит в камневидное состояние. Вместе с образованием муллита расплавляются легкоплавкие составляющие глины, цементируя и упрочняя материал.

   Обжиг кирпича и других пористых изделий  обычно заканчивается при температуре 950 – 1000ºС.Дальнейшее повышение температуры  резко интенсифицирует образование и накопление жидкой фазы – силикатного расплава, который не только цементирует частицы глины, но и уплотняет керамический материал. В результате получаются изделия с плотным керамическим черепком, отличающимся малым водопоглощением (менее 5 %).

   Огневая усадка получается из-за того, что в  процессе обжига легкоплавкие составляющие глины расплавляются, и частицы  глины в местах их контакта сближаются. Огневая усадка может составлять 2 – 8 % в зависимости от вида глины.

   Спекаемостью глин называют их свойство уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок.

   Интервал  спекания легкоплавких глин (для производства кирпича, керамзита) 50 – 100ºС, огнеупорных  глин – 400ºС.

   Огнеупорные глины (и изделия из них) противостоят действию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. Чистый каолинит плавится

   при температуре 1770ºС,однако различные  примеси (Fe₂O₃, CaCO₃, и др.)понижают эту температуру. Представляя собой сложные природные смеси, глины не имеют определенной температуры плавления. При 750 - 800ºС в следствии частичного плавления легкоплавких эвтектических смесей начинается уплотнение черепка и закрытие пор, т.е. происходит спекание.

   Цвет  глины после обжига имеет существенное значение для облицовочных керамических изделий, а также для тонкой керамики. Для получения белого черепка обжиг ведут в восстановительной среде (при наличии свободных CO и H₂ в газах) и при определенных температурах, чтобы Fe₂O₃ перевести в FeO. Не желательны в глине крупные зерна пирита FeS₂ и оксидов железа, образующие на черепке после обжига черные точки. Выделение свободного оксида железа при нагревании между 450 и 800ºС придает изделию красноватое и желтоватое окрашивание. Оксиды титана вызывают глубокую синеватую окраску черепка. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3 Номенклатура выпускаемой продукции и ее свойства 

   Керамические  изделия, применяемые при отделочных работах, подразделяют на изделия для  облицовки фасадов, внутренней облицовки  стен и устройства полов в помещениях различного назначения. Керамические изделия относятся к наиболее долговечным и экономически эффективным отделочным материалам.