1 Керамические строительные материалы По конструктивному назначению различают следующие группы керамических строительных материалов и изделий: стеновые изделия—кирпич, керамические камни и панели из них; фасадные изделия—лицевой кирпич, различного рода плитки; архитектура-художественные детали, наборные панно;изделия для внутренней облицовки стен—глазурованные плитки и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски);плитки для облицовки пола; изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни); кровельные изделия—черепица;санитарно-строительные изделия—умывальные столы, унитазы, ванны; дорожные изделия—клинкерный кирпич;изделия для подземных коммуникаций — канализационные и дренажные трубы; теплоизоляционные изделия (керамзитокерамические панели, ячеистая керамика, диатомитовые и шамотные легковесные изделия); заполнители бетонов (керамзит, аглопорит). Строительные керамические изделия классифицируют по структуре керамического черепка и по их конструктивному назначению в отдельных элементах зданий и сооружений. По структуре черепка различают изделия с пористым и со спекшимся черепком, а также изделия грубой и тонкой керамики. Пористыми в технологии керамики условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка превышает 5%, обычно такой черепок пропускает воду. Спекшимся считают черепок с водопоглощением ниже 5%; как правило, он водонепроницаем.

2 Сырье для производсвта .Химический, минералогический состав глин Основным видом сырья для производства керамических стеновых материалов служат легкоплавкие глины и суглинки - разнообразные по составу и свойствами минеральные смеси. Технические требования к глинистому сырью определены ОСТ 2178- 88, классификация сырья дана в ГОСТ 9169.Кроме того, в качестве основного сырья и корректирующих добавок экономически и экологически целесообразно использовать отходы угледобычи и углеобогащения, золы ТЭС, золошлаковые смеси и другие отходы промышленности. Основные минеральные составляющие глин: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды (иллит). Обычно химический состав легкоплавких глин составляет, %: SiO₂ – 60…85; Al₂O₃ вместе с TiO₂ – не менее 7; Fe₂O₃ вместе с FeO- не более 14; CaO + MgO – не более 20; R₂ O (K₂O + Na₂O) – не более 7.

3. Добавки для глин.В глинистое сырье для регулирования их свойств вводят различные добавки, которые разделяются на отощающие, пластифицирующие, флюсующие (плавни), топливосодержащие, порообразующие или выгорающие и регулирующие высолы на его поверхности. Некоторые виды керамических изделий для повышения санитарно-гигиенических свойств, снижения водопроницаемости и улучшения внешнего вида покрывают декоративным слоем — глазурью или ангобом.

4 свойства глин сырья керамических материалов Свойства глин имеют в керамическом производстве важное значение. Из физических свойств следует учитывать их пластичность, связующую способность, водопоглощаемость, воздушную и огневую усадки, огнеупорность, способность ионного обмена с окружающей средой и др. Пластичность — способность влажной глины под действием внешних сил принимать заданную форму и сохранять ее после устранения давления. Ее можно увеличить вылеживанием глин на воздухе и снизить нагреванием (агрегированием тончайших частиц) или введением добавок, например кремнезема. К наиболее пластич-1 ным относятся монтмориллонитовые, а к наименее пластичным •—I каолинитовые глины. С увеличением частиц размером меньше! 0,001 мм пластичность глин возрастает. Связующая способность глин выражается в том, что уплотненная влажная глина после высыхания не рассыпается, а сохраняет полученную форму, например изделия-сырца, для последующего обжига. Эта способность выражается также в том, что глина связывает зерна непластичных материалов, например песка или других минеральных крупных включений.Водопоглощаемость некоторых глин достигает больших количеств, причем вода проникает не только по трещинам и капиллярам, но и между слоями в кристаллической решетке некоторых минералов, раздвигая их с эффектом набухания глины до 40% и более. Воздушная и огневая усадки отражают способность глин уменьшать объем при высыхании на воздухе или при обжиге. Большая усадка может нередко сопровождаться образованием трещин, если глину не «отощить», т. е. не добавить в нее кремнезем. Высокопластичные глины при высыхании дают до 10—15% воздушной усадки. При обжиге часть наиболее легкоплавких компонентов глины расплавляется, заполняя поры расплавом. Это приводит к сближению частиц и эффекту огневой усадки. Сумма воздушной и огневой усадок (полная усадка) колеблется до 18%. Огнеупорность — важнейшее свойство глин выдерживать высокую температуру, не расплавляясь и не деформируясь.

5 способы формование керамических материалов 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 пресспорош-ка, высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток. Полусухой способ производства глиняного кирпичаПо этому способу высушенная и измельченная глина и отощающие добавки тщательно перемешиваются и увлажняются до 8-12%. Прессование из этой смеси кирпича производится на специальных прессах при давлении до 150 кг/см2. Способ полусухого прессования применяется главным образом в производстве глиняного строительного кирпича, облицовочных плит, плиток для полов и др.

6 Сушка и обжиг Условия сушки – температура и влажность окружающего воздуха должны быть одинаковыми вдоль всей поверхности изделия, т.е. нежелательно высушивать керамику на солнце или сквозняке, т.к. из-за неравномерного просушивания изделие может растрескаться. Скорость сушки зависит от температуры и влажности окружающей среды, а также от формы и габаритов изделия. Время сушки в естественных условиях – 3-10 дней, в сушильных устройствах – 6 ч и менее. Если изделие недостаточно просушено, то при обжиге оно может разорваться.Воздушная усадка – сокращение размеров глинистых материалов в связи с испарением воды, находящейся в капиллярах между частицами, и отдачей воды из гидратных оболочек глинистых материалов (испарение механически и физически связанной воды). Для определения усадки изготавливают глиняные плитки размером 50 * 50 * 8 мм с метками по диагоналям на расстоянии 50 мм. Воздушная усадка (%) L = l1 - l2 * 100, 11 где 11 – линейные размеры влажного образца, 12 – линейные размеры образца после сушки. Наибольшая воздушная усадка наблюдается у высокопластичных глин и достигает 12…15%. Огневая усадка – сокращение размеров абсолютно сухого глиняного изделия при его обжиге вследствие происходящих в глине химических превращений (дегидратации, перекристаллизации глиняных материалов) и плавления наиболее легкоплавких примесей с образованием стекла, заполняющего промежутки между частицами (? 1%). У высокопластичных глин усадка при сушке и обжиге может достигать 20-25%. Обжиг – конечная и важная стадия любого керамического производства. При обжиге керамических изделий происходят сложнейшие физико-химические процессы, в результате которых керамическая масса – механическая смесь минеральных частиц – становится камнеподобным материалом – прочным, твердым, химически стойким, с присущими только ему эстетическими свойствами.

7 стеновые керамические материалыКрупноразмерные облицовочные керамические плиты типа «плинк» выпускаются глазурованные и неглазурованные с гладкой, шероховатой, рифленой, одно или многоцветной поверхностью. Плиты имеют водопоглощение менее 1%, морозостойкость более 50 циклов. Иммеют квадратную или прямоугольную формы, длиной 490, 990, 1190 мм, шириной 490 и 990 мм, толщиной 9-10 мм. Применяются для облицовки фасадов и цоколей зданий. • Блок керамический поризованный. Керамические поризованные блоки - новый вид продукции фирмы «Победа Кнауф». Блок имеет габаритные размеры 510x260x219 мм, средняя плотность составляет 800кг/м3, прочность при сжатии 150кг/см3, коэффициент теплопроводности 0,18 Вт/(м-К).

8 Облицовочные керамические материалы Облицовочные керамические материалы применяют для наружной и внутренней отделки зданий различного назначения . При наружной отделке отделывают фасады зданий. Керамические изделия для облицовки фасадов подразделяют на кирпич и камни лицевые, мелкие плитки, крупногабаритные плиты, ковровую керамику и фасонные детали для устройства карнизов, сливов, поясков, сандриков, тяг и т.д. Фасадные керамические изделия укладывают одновременно с кладкой стен.

9 Керамические изделия для кровли и перекрытий Черепица, имея долговечность до 300 лет, по этому показателю значительно превышает любые другие кровельные материалы, а по текстурным качествам и по стоимости не уступает им. К недостаткам черепицы относятся необходимость большого уклона (не менее 30%) кровли и значительный вес кровли, что требует особой прочности конструкции стропил, и высокая трудоемкость кровельных работ. Однако высокая долговечность, огнестойкость, устойчивость к атмосферным воздействиям и распространенность сырья делают керамическую черепицу одним из самых эффективных кровельных материалов. Известна черепица разных типов (рис. 5.6). По назначению черепицу подразделяют на: рядовую, коньковую, разжелобочную, концевую для замыкания рядов и черепицу специального назначения. Черепица производится из легкоплавких глин.Черепица при монтаже укладывается друг на друга и в связи с этим полезная площадь составляет соответственно у плоской - 50%, у штампованной и ленточной пазовой - 75-85%. При испытании черепица должна выдерживать не менее 70 кг при расстоянии между опорами у плоской - 180 мм, у ленточной пазовой и штампованной - 300 мм. Вес штампованной и пазовой, уложенной в кровлю и насыщенной водой, должен быть не более 50 кг/м.кв., а плоской - не более 65 кг/м. Морозостойкость черепицы должна быть не менее 25 циклов.

10. фарфор полуфарфор фаянс Фарфор - материал белого цвета, имеющий однородное мелкозернистое строение, блестящий в изломе, просвечивающий в тонком слое и непроницаемый для жидкостей и газов. Фарфоровые изделия бытового назначения покрывают глазурью. Фарфор обладает высокой химической и термической стойкостью, другими положительными свойствами (высокие диэлектрические показатели и др.), что позволяет применяют фарфор в различных областях техники (например, в электротехнике - фарфоровые изоляторы и др.). фарфора - при температуре 1380-1430 °С. В зависимости от состава исходных масс и температуры обжига получают твердый и мягкий фарфор с различными свойствами. Изделия из мягкого фарфора обжигают при температуре 1200-1250 °С, а из твердого Полуфарфор - материал, получаемый из масс на основе беложгущихся глин с повышенным содержанием полевого шпата или других сырьевых материалов, которые способствуют образованию спекшегося материала при более низкой температуре обжига. Степень спекания определяется по величине водопоглощения и прочности материала после обжига. Фаянс - материал белого цвета, мелкозернистого однородного строения в изломе, без глазури пропускает воду и газы (обладает пористостью). Фаянсовые изделия бытового назначения покрывают глазурью для улучшения внешнего вида и получения водонепроницаемого материала. Помимо изделий бытового назначения выпускают фаянсовые облицовочные плитки, санитарно-строительное оборудование (сливные бачки, унитазы, раковины, полочки) и другие фаянсовые изделия, применяемые в различных областях техники.

11. специальные керамические изделия Кирпич для дымовых трубприменяется для кладки дымовых труб и обмуровки промышленных труб в случае, если температура нагрева их дымовыми газами не превышает 700 °С. Кирпич изготовляется марок от 125 до 300. Размеры кирпича: длина 120 и 250 мм, ширина 120 или 250 мм, толщина 65 или 88 мм. Кирпич бывает прямоугольный или клинообразный. Меньшую длину клинообразного кирпича принимают 70, 100, 200 и 225 мм. Водопоглощение кирпича должно быть не менее 6%, а морозостойкость 25, 35 и 50. Клинкерный кирпичполучают обжигом глин до полного спекания, но без остекловывания поверхности, поэтому он отличается от обычного высокими прочностью и морозостойкостью. Размер кирпича 220x110x65 мм. В соответствии с пределом прочности при сжатии его разделяют на 3 марки - 1000, 700 и 400, морозостойкость которых соответственно - 100-50 циклов, а водопоглощение - соответственно не более 2-6%. Клинкерный кирпич называют и дорожным и применяется он для покрытия дорог и мостовых, обмуровки канализационных коллекторов и облицовки набережных. Кислотоупорный кирпичприменяется для защиты аппаратов и строительных конструкций, работающих в условиях кислых агрессивных сред, и при футеровке дымовых труб, которые служат для отвода дымовых газов, содержащих агрессивные среды. Кирпич изготовляется высшей и первой категории качества трех классов А, Б и В и четырех форм: прямой, клиновой (торцовый и ребровый), радиальный (поперечный и продольный) и фасонный (слезник). Размеры кирпича 230x113x65 и 230x113x55 мм. Свойства кирпича имеют следующие значения: кислотостойкость - (98,5-96)%; прочность при сжатии (60-35) МПа; термическая стойкость (5-25) теплосмен. Кислотоупорные плиткиприменяются для футеровки оборудования и защиты строительных конструкций и сооружений, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных сред. Плитки производятся высшего и первого сортов 6-ти марок: кислотоупорные фарфоровые - КФ, термокислотоупорные дунитовые - ТКД, термокислотоупорные для гидролизной промышленности - ТКГ, кислотоупорные для строительных конструкций - КС, кислотоупорные шамотные - КШ и термокислотоупорные шамотные - ТКШ.

12. Вяжущие вещества Вяжущие — вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используется для изготовления: бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов; строительных растворов — кладочных, штукатурных и специальных. яжущие вещества делят на две группы: неорганические; органические. Неорганическими называют тонкомолотые материалы, способные при смешивании с водой образовывать вязко-пластичную массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело Органические вяжущие гидрофобны. В отличие от неорганических, в рабочее состояние они переходят при нагревании или размягчении в органических жидкостях. К органическим вяжущим относят - битумы, смолы, дегти, пеки, применяемые для производства асфальтобетонов рулонные кровельных и гидроизоляционных материалов.

13. Различают минеральные вяжущие вещества воздушные Воздушные вяжущие вещества твердеют, долго сохраняют и повышают свою прочность только на воздухе. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжу-щие, воздушная известь и кислотоупорный цемент. Гидравлические вяжущие вещества способны твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях. Наряду с этим различают вяжущие вещества, эффективно твердеющие только при автоклавной обработке — Давлении насыщенного пара 0,8...1,2 МПа и температуре 170...200°С. В группу вяжущих веществ автоклавного твердения входят известково-кремнеземистые и известково-нефелиновые вяжущие.

14. сырье для производства минеральных вяжущих веществ Главные сырьевые материалы естественного происхождения представлены преимущественно осадочными горными породами различной степени плотности. К ним относят: 1) гипсовый камень или природный гипс, используемый для получения гипсовых вяжущих веществ, сульфатированных шлаковых цементов и как добавка к портландцементу; 2) магнезит, представляющий собой карбонат магния, и доломит - кальциевомагниевый карбонат, из которых соответственно получают каустический магнезит и каустический доломит, относящиеся к воздушным вяжущим веществам; 3) известковые горные породы в виде зернисто-кристаллического известняка, плотного известняка, землисто-рыхлого известняка или мела, известкового туфа, известняка-ракушечника и оолитового известняка, состоящие из карбоната кальция и используемые для получения строительной извести (воздушной и гидравлической), романцемента, портландцемента, глиноземистого цемента и ряда таких смешанных цементов, как известково-шлаковый, известково-зольный, известково-пуццолановый, известково-глинистый и др.; 4) мергели - плотные карбонатные породы, состоящие из смеси глинистых частиц и карбоната кальция, используемые как основное сырье для получения цементов; 5) всевозможные глины и каолины, используемые совместно с известняками в качестве главных сырьевых материалов при составлении сырьевых смесей в производстве цементов; 6) бокситы - естественные горные породы, состоящие из гидратов глинозема с некоторыми примесями, как основное сырье при получении глиноземистого цемента.

15. Гипсовые вяжущие вещества Эти вяжущие наиболее эффективны в технико-экономическом отношении, особенно по удельным затратам сырья, топлива, электроэнергии и труда на единицу продукта. Неограниченны и запасы исходного природного сырья, а также побочных гипсосодержащих материалов, образующихся на предприятиях химической промышленности. Гипсовыми вяжущими веществами называют порошковидные материалы, состоящие из полуводного гипса и получаемые обычно тепловой обработкой двуводиого гипса в пределах 105—200 °С. При термообработке двуводиого гипса в паровой среде под давлением в автоклавах или в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении образуется а-полуводный сульфат кальция (гипсовое вяжущее а). При обжиге сырья при .140—180°С получают р-полуводный сульфат кальция (гипсовое вяжущее р). К группе гипсовых относится также вяжущее, получаемое без термообработки тонким измельчением двуводиого гипса с активизаторами твердения.

16.Твердение гипсовых вяжущих .Смешанные гипсовыевяжущие.  Порошок гипсового вяжущего, в смеси с водой, образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет, при этом полуводный гипс присоединяет воду и превращается в двуводный. Реакция гидратации протекает быстро, с выделением теплоты и заканчивается через несколько минут после затворения. Процесс твердения вяжущего сложный, включает растворение, коллоидацию и кристаллизацию.  Сначала полугидрат растворяется, переходит в двугидрат с образованием насыщенного раствора.Затем наступает кристаллизация с образованием отдельных ее центров, ростом кристаллов и их объединением в жесткий кристаллический каркас, упрочнением контактов между кристаллами. Так, из пластичного теста образуется довольно прочный искусственный гипсовый камень, прочность которого но мере высушивания и удаления воды повышается. В отличие от других вяжущих при твердении гипса происходит увеличение его объема (0,3...1 %). Смешанные гипсовые вяжущие вещества состоят в основном из гипсовых вяжущих I или II групп, извести или портландцемента с модифицирующими минеральными и химическими добавками. Их получают путем смешивания всех компонентов или введения модифицирующих добавок в процессе производства гипсовых вяжущих. Наибольшее распространение получили следующие виды водостойких гипсовых вяжущих: гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ГЦПВ), представляет собой смесь гипсового вяжущего марки не ниже Г-4 (50...70%), портландцемента или его разновидностей и активной минеральной добавки;композиционные гипсовые вяжущие (КГВ)  представляют собой однородную смесь гипсового вяжущего (50...80%) с органо-минеральным модификатором;композиционные ангидритовые вяжущие получают также тщательным смешиванием предварительно активированных исходных компонентов (ангидритового вяжущего, портландцемента.

17.Воздушная известь.Сырьё.Получение.Разновидности.

Воздушной известью называют воздушное вяжущее, получаемое умеренным (не до спекания *) обжигом карбонатных горных пород, содержащих не более 6% глинистых примесей (известняки, мел, ракушечник). При обжиге основным процессом является разложение карбоната кальция:СаС03 + 42,5 ккал =СаО + С02.Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.

18.Твердение известковых вяжущих:гидратное,карбонатное,гидросиликатное.

Карбонатным твердением называют процесс постепенного затвердевания растворных или бетонных смесей, изготовленных на гашеной извести, при воздействии на них углекислоты.Гидросиликатным твердением называют процесс превращения известково-кремнеземистых смесей в твердое камневидное тело, обусловленный образованием гидросиликатов кальция при тепловлажностной обработке в автоклавах насыщенным паром под давлением 0,9— 1,6 МПа, что соответствует температуре 174,5-200°С. Гидратным твердением называют процесс постепенного превращения в твердое камневидное тело известковых растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в результате взаимодействия такой извести с водой и образования гидроксида кальция.

19.Магнезиальные вяжущие вещества.Сырьё,Технология.Разновидности,Свойства,Приминение.

К магнезиальным вяжущим относятся каустический магнезит (оксид магния МgО) и каустический доломит (МgО + СаСОз). Первый получают обжигом при температуре 700 – 800 °С природного магнезита, представляющего собой карбонат магния (МgСОз), второй – доломита (СаСОзхМgСОз). В отличие от других вяжущих магнезиальные затворяют не водой, так как в этих условиях процесс набора прочности проходил бы крайне медленно, а растворами хлористого илисернокислого магния. Скорость схватывания и конечная прочность изделий зависят от концентрации применяемых растворов. Чем она выше, тем медленнее схватывается вяжущее, но тем выше конечная прочность получаемого камня. Начало схватывания каустического магнезита наступает не ранее 20 мин, конец – не позднее 6 часов от начала затворения водой. Для каустического доломита эти показатели соответственно равны 3 – 10 и 8 – 20 час. Тонкость помоламагнезиальных вяжущих составляет на сите 02 не более 5 %, 008 – не более 25 %.Марку этого вида вяжущих определяют на образцах-балочках размером 40х40х160 мм состава по массе вяжущее: песок = 1 : 3, твердевших 28 суток на воздухе. Прочность на сжатие образцов на каустическом магнезите равна 40 – 60 МПа, каустическом доломите 10 – 30 МПа. Снижение активности последнего происходит за счет наличия неразложившегося при обжиге карбоната кальция, который в данном случае играет роль инертного балласта.Магнезиальные вяжущие в сочетании с древесными отходами применяют для ксилолитовых полов. Эти полы малотеплопроводны, обладают высокой износостойкостью, негорючи.

20.Жидкое стекло и кислотоупорный цемент.Сырьё.Технологияполучения.Свойства,Приминение.

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов натрияили калия – SiO2xK(Na)2O – ГОСТ 13078-81. Качество этого вяжущего оценивают по плотности, вязкости раствора и модулю стекла  (2,6 – 4,0), который равен отношению числа грамм-молекул кремнезема к одному грамм-молю оксида калия или натрия. С увеличением модуля повышаются клеящие свойства жидкого стекла и стойкость изделий к кислотам. Технология получения этого вяжущего включает сплавление смеси кварцевого песка с карбонатом натрия (калия) или сульфатом натрия (калия) при 1300 – 1400 °С, охлаждение расплава и его растворение паром под давлением 0,6 – 0,8 МПа в автоклаве.На основе жидкого стекла получают многокомпонентный кислотостойкий цемент, состоящий из тонкоизмельченной смеси кислотостойкого наполнителя: кварцевого песка или другой горной породы и кремнефтористого натрия, затворяемой водным раствором растворимого стекла плотностью не менее 1340 кг/м3. Начало схватывания цемента наступает не ранее 20 мин, конец – 8 час. Основным достоинством этого вяжущего является его высокая, причем с повышением концентрации кислоты стойкость повышается.При использовании кислотостойких заполнителей и стеклопластиковой арматуры в сочетании с кислотостойким цементом получают кислотостойкие бетоны. Этот вид вяжущего используют также при производстве жаростойкихбетонных конструкций.Жидкое стекло является основой для силикатных красок и кислотостойких мастик.