керамические материалы

КЕРАМИЧЕСКИЕ

МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения

Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах.

Под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий из глинистого сырья и смесей его с органическими и минеральными добавками.

Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют

керамическим черепком.

В понятие керамические материалы и изделия входит широкий круг материалов с различными свойствами.

Их классифицируют по ряду признаков.

По назначению керамические изделия подразделяют на следующие виды:

Стеновые;

Отделочные;

 Кровельные;

Для полов;

Для перекрытий;

Дорожные;

Санитарно-технические;

Кислотоупорные;

Теплоизоляционные;

Огнеупорные

Заполнители для бетонов

По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком.

Пористыми считают изделия с

водопоглощением по массе более 5%.

Кним относятся изделия как грубой (керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые) керамики.

Кплотным относят изделия с

водопоглощением по массе менее 5%.

Кним принадлежат изделия также грубой (клинкерный кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты), и тонкой (фаянс, полуфарфор, фарфор) керамики.

По температуре плавления

керамические материалы и изделия подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 13500C), тугоплавкие (с температурой плавления

13500C-15800C), огнеупорные (15800C- 20000C), высшей огнеупорности (более

20000C).

Керамические материалы занимают одно из первых мест по значимости и объемам производства среди других строительных материалов из-за:

возможности получения любых заданных свойств;

широкой номенклатуре;

больших запасов повсеместно распространенного сырья;

сравнительной простой технологии;

высокой долговечности и экологической безвредности.

материалов

Основным сырьем для производства керамических изделий является глинистое сырье (глины и каолины), применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками – отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами и др.

Глинистое сырье

Глинистое сырье (глины и каолины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород, содержащий примеси других горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня.

Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой, дает легко формуемую пластичную массу.

При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается в объеме. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин.

В зависимости от этого глины подразделяются на:

 Высокопластичные – в составе глин 80-90%

глинистых частиц, число пластичности более 25,

водопотребность более 28%, воздушная усадка 10-15%;

 Среднепластичные и умеренно-пластичные - 30-60%

глинистых частиц, число пластичности 15-25,

водопотребность 20-28%, воздушная усадка 7-10%;

 Малопластичные - 5-30% глинистых частиц, число пластичности 7-15, водопотребность менее 20%, воздушная усадка 5-7%;

Непластичные – не образуют пластичное удобоформуемое тесто.

Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют «жирными», отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют «отощающие» добавки.

Глины с содержанием глинистых частиц менее 10-15% - «тощие» глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.

Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов:

Каолинита - Al2O32SiO22H2O;

Монтмориллонита - Al2O34SiO24H2O;

Гидрослюдистых минералов и их смесей.

Глины с высоким содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания.

Высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита называют бентонитами.

Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов. В керамическом сырье важнейшими оксидами являются:

SiO2 – 40-80%;

Al2O3 – 8-50%;

Fe2O3 – 0-15%;

CaO – 0,5-25%;

MgO – 0-4%.

Сувеличением содержания Al2O3 пластичность и огнеупорность глин, а с повышением SiO2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий.

Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин; камневидные включения тонкодисперсного известняка являются причинами появления «дутиков» и трещин в изделиях.

Оксиды щелочных металлов способствуют повышению усадки, уплотнению черепка, повышению его прочности.

Наличие растворимых солей сульфатов и хлоридов вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий.