🗊Презентация Керамические материалы и изделия. Тема 4

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Общие сведения Большой ассортимент керамических изделий, выпускаемых промышленностью для использования в строительстве, можно классифицировать на следующие группы в зависимости от их назначения: стеновые, для внешней и внутренней облицовки, кровельные, санитарно-технические, специальная керамика, заполнители для бетона.

Сырье Сырьевую массу для изготовления керамических изделий обычно составляют из пластичных материалов (глины, каолины) и непластичных материалов (отощающих и выгорающих добавок, плавней). Глины и каолины объединяют общим названием - глинистые материалы.

Керамические свойства глин характеризуются: Керамические свойства глин характеризуются: пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке, отношением к действию высоких температур (огнеупорностью).

Для уменьшения усадки в состав керамических масс вводят отощающие добавки, которые уменьшают усадку пластичных жирных глин. Для уменьшения усадки в состав керамических масс вводят отощающие добавки, которые уменьшают усадку пластичных жирных глин. Отощающие материалы подразделяют на естественные (кварцевый песок, жильный кварц и др.) и искусст­венные (дегидратированную глину, шамот, бой и др.). К выгорающим добавкам относят древесные опилки, уголь, торф, топливные шлаки и золы ТЭЦ.

Плавни подразделяют на две группы: Плавни подразделяют на две группы: плавни, которые имеют низкую температуру плавления и оказывают флюсующее действие, обеспечивая снижение температуры спекания керамической массы, к ним относятся полевые шпаты, пегматиты, сиениты и др. и плавни, которые имеют высокую температуру плавления, но при обжиге образуют с компонентами керамической массы легкоплавкие соединения. Плавнями второй группы являются доломит, магнезит, мел и др.

Технология производства Основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций: добычи сырьевых материалов; подготовки сырьевой массы; формования изделий (сырца); сушки сырца; обжига изделий; обработки изделий (обрезки, глазурования и пр.), упаковки и хранение. Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода.

Подготовки сырьевой массы Подготовка массы заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов, увлажнении и перемешивании массы. Подготовленные материалы керамической массы тщательно смешивают.

Формования изделий (сырца) Различают три способа формования изделий из керамической массы: пластический (W=18-23%), полусухой (W=8-12%), шликерный (W=30-35%).

Сушка сырца и обжиг изделий Существуют два способа сушки: естественная (6-15 суток) и искусственная (не превышает 70 часов при температуре до 100 °С). Обжиг изделий - важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырых изделий (100-800°С), собственно обжиг (800-1300°С), регулируемое охлаждение изделий (до 650°С).

Обработка изделий Механическая обработка заключается в использовании специальных приспособлений, позволяющих получать рельефный рисунок в процессе или после формования изделий. Глазурование — это нанесение на лицевую поверхность изделий тонкого блестящего стекловидного (эмалевидного) слоя толщиной 0,1...0,3 мм, закрепленного обжигом. Ангобирование — это нанесение на лицевую поверхность изделий тонкого цветного слоя толщиной 1,0... 1,5 мм из беложгущихся, цветных глин или смеси глины, флюсующих добавок, заполнителя и пигментов с последующим обжигом. Керамические краски представляют собой смесь окрашивающих (пигменты), стеклообразующих (флюсы) и оттеночных компонентов. В качестве пигментов используют оксиды и соединения кобальта, хрома, железа, кремния, алюминия, золота, серебра и др. При шелкографии рисунок наносится непосредственно на изделие с помощью сетчатых трафаретов (одного или нескольких), через которые продавливают краску.

Упаковка и хранение При выгрузке из печи керамические изделия сортируют. Качество изделий устанавливают по степени обжига, внешнему виду, форме, размерам, а также по наличию в них различных дефектов в соответствии с требованиями действующих ТНПА. После сортировки изделия направляют на склад, где хранят до отправки на строительство. Кирпич и керамические камни укладывают в елочные пакеты или на поддоны и хранят на открытых площадках. Облицовочные плитки рассортировывают по цветам и размерам, упаковывают в ящики и хранят в закрытых складах. Санитарно-технические изделия, прошедшие сортировку и комплектование арматурой, упаковывают в специальные ящики и хранят в закрытых складах.

Стеновые керамические материалы

Керамические изделия для внешней и внутренней облицовки

Кровельные керамические материалы

Виды черепицы ОСНОВНАЯ плоская

S-образную

мунк-нунн

Пазовую

Виды черепицы КОНЬКОВАЯ

Виды черепицы СПЕЦИАЛЬНАЯ

Технические характеристики

Общие сведения К группе кирпичей специального назначения относятся те изделия, которые способны противостоять различным специфическим условиям, среди которых резкие перепады температур и влияние химических сред. К наиболее популярным видам кирпича специального назначения относятся: - Клинкерный кирпич (дорожный); - Кислотоупорный кирпич; - Огнеупорный кирпич.

КЛИНКЕРНЫЙ (ДОРОЖНЫЙ) КИРПИЧ Клинкерный керамический кирпич – это кирпич со спеченным черепком, имеющим водопоглощение менее 6 % (в соответствии с СТБ 1787-2007 «Кирпич керамический клинкерный. Технические условия»)

Кирпич клинкерный

Область применения клинкерного кирпича Клинкерный керамический кирпич рядовой и лицевой, применяемый в зависимости от класса по техническим показателям для кладки фундаментов, сводов и стен, подверженных большой нагрузке, для кладки и облицовки стен зданий и гидротехнических сооружений, для тротуаров и отмосток.

Область применения

Технические требования В зависимости от области применения кирпич подразделяют на два класса: А — для кладки фундаментов, стен, для кладки и облицовки стен в гидротехнических сооружениях, для тротуаров и отмосток; Б — для кладки и облицовки стен зданий и сооружений. Кирпич класса А производится только полнотелым, класса Б — полнотелым и пустотелым. Кирпич, предназначенный для облицовки, должен иметь две лицевые поверхности — тычковую и ложковую.

Технические характеристики Технические характеристики представлены в таблице: Табл.1 Теплопроводность: 0,7…1,17 Вт/м°С. Цвета: от светло-желтого до темно-коричневого (зависит от состава глины и технологии производства). Истираемость кирпича, используемого для устройства тротуаров и отмосток не должна превышать 0,7 г/см2. Кирпич относится к группе негорючих строительных материалов.

Основные параметры и размеры Кирпич изготавливают в форме параллелепипеда. По форме и размерам, предельным отклонениям от номинальных размеров и правильности формы, конфигурации, размерам и расположению пустот кирпич должен соответствовать требованиям СТБ 1160 для полнотелого и пустотелого кирпича с вертикальным расположением пустот. Допускается, по согласованию с потребителем, выпускать кирпич другой формы и других размеров.

Технология изготовления Клинкерный кирпич изготовляют из специальных тугоплавких сортов глины, которая обжигается при высоких температурах до полного спекания. В результате получается однородный и плотный кирпич без включений пустот и пор.

СЫРЬЕ Для производства клинкерного кирпича используют тугоплавкие глины с высоким содержанием оксида алюминия. Основные составляющие глиняного сырья, влияющие на производство клинкерного кирпича: - Оксид алюминия (17-25%) – снижает вязкость сплава и позволяет уменьшить деформацию кирпича в процессе обжига. - Оксид железа (6-8%) – в зависимости от содержания количества железа после обжига изделия окрашиваются в цвета от вишнево-красного до темно-фиолетового цвета. Однако при избытке железа на клинкерном кирпиче образуется сплошная корка, препятствующая удалению углекислого газа. - Оксид кальция (7-8%) – повышение содержания оксида кальция в состве глиняного сырья обуславливает повышение интервала спекания, что может увеличить пористость готового клинкерного кирпича. При этом в глине могут происходить усадка и расширение и как следствие, деформация кирпича.

Сырье (продолжение) - Оксид магния (3-4%) – существенный недостаток магнезиальных глин в том, что они имеют относительно-большую усадку. - Щелочные оксиды Na2O; K2O (1,5-4,5 %). При недостаточном спекании или слишком высокой температуре обжига необходимо корректировать состав шихты добавлением плавней. - Кремнеземистый модуль Для производства клинкерного кирпича подходят глины с кремнеземистым модулем 3…4,5. Глины с низким показателем имеют узкий интервал температур спекания, что заметно усложняет производство. Из глины с высоким кремнеземистым модулем получается хрупкий кирпич. - Минералы каолиновой группы (20-30%) – при повышении содержания минералов каолиновой группы в составе глин уменьшается интервал спекания и наступает быстрая деформация кирпича. Остальные минералы в кирпичных глинах, используемых для производства клинкерного кирпича имеются в небольших количествах и значительного влияния на процесс клинкерообразования не оказывают.

ТЕХНОЛОГИЯ Клинкер получают двумя способами: Наиболее распространенным является метод пластичной экструзии с применением вакуумных прессов. Этот пресс можно заменить ленточной установкой или дополнить технологическую линию рычажным прессом. Сформированные заготовки после этого проходят стадию сушки в специальных камерах.

Метод пластичной экструзии

Еще один метод формовки заготовок – это полусухое прессование. Он позволяет значительно экономить потребление энергии и сократить время изготовления, но и качество при этом ухудшается. Метод не требует дополнительного досушивания заготовок.

Независимо от используемой технологии производства клинкера заключительным этапом его производства является обжиг. Чаще всего для этой цели используют туннельные печи непрерывного обжига. Длина таких печей может превышать 200 метров: передвигаясь при помощи конвейерной ленты, кирпич проходит зоны с разной температурой нагрева. Максимальная температура составляет от 1100 до 1450 градусов. При такой температуре глина полностью спекается и превращается в монолитный керамический черепок.

Обжиг в тоннельных печах

Достоинства (плюсы) клинкерного кирпича: очень высокая механическая прочность; очень высокая морозостойкость; долговечность; привлекательный внешний вид.

Недостатки (минусы) клинкерного кирпича: высокая плотность – требует мощного фундамента, усложняет транспортировку и т.п. высокая теплопроводность – увеличивает потери тепла; высокая цена.

Кислотоупорный кирпич Кислотоупорный кирпич применяется для футеровки аппаратов (башен, скрубберов), желобов, резервуаров, газоходов, а также для кладки фундаментов аппаратов и решеток в нижней части башен, для защиты строительных конструкций и оборудования, для футеровки дымовых труб, служащих для отвода газов, содержащих агрессивные вещества. В соответствии с ГОСТ 474-90 «Кирпич кислотоупорный. Технические условия» кирпич изготовляют классов А, Б и В (чем выше класс, тем надежнее и долговечнее кирпич).

Кислотоупорный кирпич

Кислотоупорный кирпич выпускается следующих типов: прямой, клиновой (торцевой и ребровой), радиальный (поперечный и продольный), фасонный (слезник).

Типы кислотоупорного кирпича

Фасонный (слезник)

Физико-технические показатели кислотоупорного кирпича: 1. Водопоглощение - не более 6-10 %; 2. Кислотостойкость - не менее 95-97,5%; 3. Предел прочности при сжатии - не менее 30-55МПа; 4. Водопроницаемость (с обратной стороны не должно быть капель)- 24-48 ч; 5. Термическая стойкость (количество теплосмен) – 2-3; 6. Температурный коэффициент линейного расширения 6,0-7,8 10-6 К-1 7. Коэффициент теплопроводности 0,9 – 1,16 Вт/(м К); 8. Модуль упругости при 20°С, Е×104 - 1,7 – 3,4 МПа.

Сырье Основными материалами в производстве кислотоупорного кирпича являются дунит (магматическая горная порода кристаллически-зернистой структуры черного или зеленовато-черного цвета), тугоплавкие и огнестойкие глины (основные или полукислые). Как правило, эти виды глин содержат 55-65% кремнезема, 20-40% глинозема, 3-5% оксида железа и 1-2% оксида кальция. Эти материалы позволяют получить плотный черепок, не подвергающийся воздействию кислот, щелочей, хорошо выдерживают высокие температуры и обладают необходимой механической прочностью, низким водопоглощением.

Огнеупорный кирпич Огнеупорный кирпич используется в местах, которые подвержены воздействию высоких температур и контактируют с огнем. Он способен выдерживать до 1400-1800 °C. При этом огнеупорный кирпич сохраняет прочность и эксплуатационные характеристики, как при бесперебойном нагреве, так и при резких перепадах температуры. В таких условиях обычный керамический кирпич начинает плавиться, а затем и крошиться. Кроме того, огнеупорный кирпич обладает уникальной способностью – он аккумулирует и равномерно излучает тепло. Так, например, в быту он находит применение в строительстве каминов и печей. А вот в промышленности этот вид кирпича незаменим при кладке сводов, порогов металлургических и прочих печей, температура в которых может достигать свыше 1600 °C.

Виды огнеупорного кирпича Шамотный и полукислый огнеупорный кирпич, или, как их еще называют – глиноземный, является наиболее распространенным классом огнеупорных кирпичей, поскольку он быстро изготавливается и имеет устойчивость к щелочам и резким перепадам температуры.

В соответствии с ГОСТ 390-96 «Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства» изделия предназначены для кладки различных типов тепловых агрегатов с максимальной температурой применения 1250-1400°С. В соответствии с ГОСТ 390-96 «Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства» изделия предназначены для кладки различных типов тепловых агрегатов с максимальной температурой применения 1250-1400°С.

Сырье Сырьем для изготовления огнеупорного кирпича является порошок шамота, кокса, графита или крупнозернистого кварца. Каждый из перечисленных порошков имеет свою устойчивость к высокой температуре. Поэтому огнеупорный кирпич бывает шамотным, кварцевым, основным и углеродистым. Рассмотрим каждый вид по отдельности.

Шамотный и полукислый огнеупорный кирпич Шамотный и полукислый огнеупорный кирпич, или, как их еще называют – глиноземный, является наиболее распространенным классом огнеупорных кирпичей, поскольку он быстро изготавливается и имеет устойчивость к щелочам и резким перепадам температуры. В соответствии с ГОСТ 390-96 «Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства» изделия предназначены для кладки различных типов тепловых агрегатов с максимальной температурой применения 1250-1400°С.

В зависимости от физико-химического состава и температуры применения шамотные и полукислые изделия подразделяют на марки ШАК, ША, ШБ, ШВ, ШУС, ПБ, ПВ. Температура применения изделий (огнеупорность) составляет, не ниже °C: ШАК-1730, ША-1690, ШБ-1650, ШВ-1630, ШУС-1580, ПБ-1670, ПВ-1580. Форма шамотного кирпича бывает самой разной – от клиновидной до трапециевидной. Так что при строительстве проблем с планировкой конструкций не возникает.

Кварцевый огнеупорный кирпич Кварцевый огнеупорный кирпич изготавливают из чистого песчаника или кварца и глины, которые смешивают, а затем подвергают обжигу. Кирпич имеет однородные состав и не содержит полостей. После выхода с конвейера приобретает характеристики и свойства близкие природному песчанику. Не обладает стойкостью к агрессивным средам(щелочам, извести, окислам металлов), поэтому годится для тех печей, где соприкосновение будет идти только с огнем или горячим металлом – своды отражательных печей, каминов.

Кварцевый огнеупорный кирпич

Основной огнеупорный кирпич Основной огнеупорный кирпич благодаря сверхогнестойкой известково-магнезиальной массе нашел хорошее применение в металлургии, где добывается бессемеровская сталь и фосфористая руда.

Углеродистый огнеупорный кирпич Углеродистый огнеупорный кирпич, как и основной огнеупорный кирпич, используется по большей части в промышленности. Данный вид изготавливается методом прессования графита или кокса. Обладает самыми высокими показателями по огнестойкости среди всех огнеупорных кирпичей.