Способи підготовки керамічних мас

Однією з найважливіших стадій виробництва кераміки є виготовлення керамічної маси. Ця стадія включає процеси збагачення (тобто видалення шкідливих домішок), дроблення, сушіння, тонке подрібнення, поділ па фракції. Це і ретельне перемішування компонентів у заданому співвідношенні та з урахуванням гранулометрії та вологості. Приготовлена ​​маса повинна бути однорідною за складом та вологістю.

Існують чотири способи приготування керамічних мас: сухий; пластичний; шлікерний; комбінований.

Вибір способу приготування керамічної маси визначається властивостями вихідної сировини, складом шихти, розмірами та формою виробів, що виготовляються, і вимогами до готової продукції. Залежно від цього керамічну формувальну масу готують як пресспорошка з вологістю 4-11%, пластичного тіста з вологістю 16-25 %, шлікера вологістю до 40%.

Сухий спосіб застосовується тоді, коли глина мало пластична, що важко переробляється і має високу чутливість до сушіння. Приготування керамічної маси здійснюється за наступною технологічною схемою (рис. 3.5).

/ Пластичні матеріали / Кам'янисті включення,

Мал. 3.5. Технологічна схема сухого способу приготування керамічної маси

При підготовці глин з них виділяють кам'янисті включення, використовуючи дезінтегратори, ребристі або гвинтові каменевидільні вальці. Дроблення глини виробляють у глинорозпушувачах, стругачах, вальцях, дезінтеграторах. Отощители і плавні дроблять у щокових, конусних, валкових, молоткових дробарках. Сушіння глин здійснюється в сушильних барабанах прямотоком, щоб уникнути перегріву глини.Тонкий помел здійснюється в кульових млинах. Для розсіву на фракції застосовують струнні сита, барабанні гуркіти та вібраційні сита. Після вагових дозаторів матеріали надходять у змішувачі, в яких відбувається змішування, а потім зволоження пресспорошку до вологості 4-11%. Якщо зволоження відбувається пором, то він подається під тиском 50кПа (пароувлажнение поліпшить формувальні та сушильні властивості).

Пластичний спосіб застосовують якщо глина легко набухає, має високу пластичність, добре перемішується з отощівітелями.

Існує два способи отримання пластичної маси:

• 1) із сухих порошків з наступним зволоженням до 16-25% вологості;



• 2) зневодненням шлікера з вологістю близько 40% до 16-25% (комбінований спосіб).

За сухим способом із сировинних матеріалів, попередньо збагачених та оброблених (підготовка по сухому способу), перемішуванням та зволожують керамічну масу до необхідної вологості. Потім масу проминають у глином'ялках до однорідного тіста, а також виробляють вакуумування.

При отриманні пластичної маси з шлікера його готують спільним або роздільним компонентом помелом. Якість шлікера покращують вистоюванням, підігрівом та вакуумною обробкою. Зневоднюють шлікер до необхідної вологості (близько 18%) у фільтрпресах (рис. 3.6). Робочий тиск 2-2,5 МПа.

Мал. 3.6. Схема роботи камерного фільтр-преса

Отриману пластичну масу переминають на глином'ялках до отримання однорідної структури, при цьому доцільніше застосовувати вакуумні гвинтові глином'ялки, що забезпечує одночасне видалення газових включень. Вакуумування пластичної маси дозволяє поліпшити її формувальні властивості.Вакуумування проводять при перемішуванні у вакуум-гвинтових пресах під вакуумом 5-95 кПа.

Шлікерний спосіб використовують для отримання ливарних керамічних мас, а також як комбінований спосіб при приготуванні прес-порошків у виробництві облицювальних плиток, плиток для підлоги, а також для збагачення глин у виробництві грубої кераміки(рис. 3.7).

Мал. 3.7. Схема приготування ливарних мас із сухих розмелених матеріалів

Глинисті компоненти попередньо подрібнюють на валкових зубчастих дробарках. Потім у горизонтальних лопатевих і пропелерних мішалках одержують суспензію глинистих компонентів (шлікер), яку змішують з високодисперсними заощаджуючими добавками в басейнах з гвинтовими мішалками. Отриманий шлікер пропускають через сито № 015 електромагнітний сепаратор і зливають в мішалку для дозрівання. Потім шлікер вакуумують у цистернах з вакуум-насосами та компресорами, подають у ливарний цех для формування керамічних виробів.

На більшості вітчизняних заводів, що одержують подрібнені сировинні матеріали, ливарний шлікер одержують за наступною технологічною схемою (рис. 3.8).

Мал. 3.8. Схема отримання ливарного шлікера спільним помелом матеріалів

Комбінований спосіб набув великого поширення. Його суть полягає у початковому приготуванні керамічної маси заданого складу шлікерним способом. Потім її зневоднення до пластичної маси з вологістю 16-25% в прес-філірах або баштових розпилювальних сушилах (БРС) (рис. 3.9) до сухого порошку (з вологістю 4-9% до 12%). Цей спосіб дозволяє отримувати високодисперсні та однорідні багатокомпонентні маси з порівняно низькосортної сировини.

Мал. 3.9. Баштово-розподільна сушарка шлікера:

1 - форсунки; 2 – циліндрична камера; 3 - конусне днище; 4 - Пальники; 5,6-трубопровід відбору; 7 – циклон; 8 - вентилятор; 9,10 - затвор; 11 - транспортуючий пристрій

> Тонкий гранулометричний склад

> Однорідний гранулометричний склад

> Кожна гранула пофарбована

Мал. 3.10. Атомізатор

Шлікер, що міститься в басейнах, за допомогою насосів подається в атомізатор. Це величезний сталевий циліндр, оснащений газовим пальником, який доводить внутрішню температуру до 550 градусів. Проходячи під високим тиском через форсунки, шлікер розпорошується всередину сушарки, де потрапляє під потік гарячого повітря. Вода швидко випаровується через верхню частину атомізатора, а висушена суміш, пресспорошок, висипається на транспортер через нижню частину, який доставляє його в бункера зберігання.

Вимоги до керамічних матеріалів

До керамічним матеріалам пред'являються різні вимоги відповідно до тих впливів, які вони відчувають під час використання їх у будівництві. У зв'язку з цим необхідно знати основні властивості керамічного матеріалу та шляхи їх регулювання у процесі виготовлення різних керамічних виробів.

Водопоглинання керамічних матеріалів характеризує кількісну величину їх пористості і відповідно ступінь спікання, яка в свою чергу впливає на багато робочих властивостей виробів будівельної кераміки: морозостійкість, порої повітропроникність, зчеплення з розчином, забруднюваність та ін. Діапазон цього показника для виробів будівельної кераміки в залежності від їх виду досить великий-від 1-30%.

Межа міцності при стисканні Rcж керамічних матеріалів залежить від їх складу та структури та зменшується зі збільшенням розміру зразка. Найбільш важливе значення Rсж має для виробів стінової кераміки, які сприймають великі навантаження у будівлях та спорудах. За цим показником стінові вироби маркують, беручи за марку середню величину за результатами випробування п'яти зразків.

Для виробів будівельної кераміки знаходиться в межах 75-70 МПа.

Межа міцності при згинанні керамічних матеріалів залежить від тих самих чинників з тією лише різницею, що тут структура матеріалу надає більш різке впливом геть його опірність вигину. Так, наприклад, цегла напівсухого пресування має меншу величину межі міцності при згині, ніж цегла пластичного формування, виготовлена ​​з тих же глин, хоча Rcж останнього нижче, ніж у цегли напівсухого формування.

Межа міцності при вигині регламентується ГОСТами для цегли, оскільки в стіні він відчуває не тільки стискаючі, але й навантаження, що згинають, внаслідок нерівностей своєї поверхні. Цей показник регламентується і деяких інших керамічних виробів. По ньому також судять про відносну міцність випробуваного матеріалу і використовують його як непрямий показник для характеристики деяких інших властивостей глинистої сировини та обпалених виробів (зв'язок, сполучна здатність, термостійкість)

Для керамічних матеріалів знаходиться в межах 0,7-5 МП а.

Морозостійкість називають здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове поперемінне заморожування та розморожування без ознак руйнування і без значного зниження міцності.Показником морозостійкості є кількість теплозмін, яка витримує матеріал без ознак руйнування.

Грунтовні дослідження з впливу грануло-метрії доби на морозостійкість керамічних матеріалів виявили такі положення:

всі пори в керамічному матеріалі (з погляду морозостійкості) можуть бути поділені на три категорії: небезпечні, безпечні та резервні;

небезпечні пори заповнюються водою під час насичення на холоді. Вони вона утримується при витягуванні матеріалу з води і замерзає при температурі від -15 до -20 ° С. Діаметр цих пір від 200 до 1 мк для глиняної цегли пластичного пресування, від 200 до 0,1 мк для глиняної цегли напівсухого пресування;

безпечні пори при насиченні на холоді водою не заповнюються, або вода, що їх заповнила, не замерзає при зазначених температурах. Це зазвичай дрібні пори. Вода, що заповнює їх, стає по суті пристінковою адсорбованою вологою, що має властивості майже твердого тіла і температуру замерзання істотно нижче (-20 ° С);

резервні пори при насиченні на холоду повністю заповнюються водою, але з них при вилученні зразка з судини, що насичує вода частково витікає внаслідок малих капілярних сил. Це великі пори діаметром понад 200 мк.

Згідно з цими дослідженнями, керамічний матеріал буде морозостійким, якщо в ньому обсяг резервних пір достатній для компенсації приросту обсягу води, що замерзає, в небезпечних порах.

Морозостійкість визначає довговічність керамічних матеріалів за їхньої служби за умов на них зовнішнього середовища. Тому вимоги морозостійкості регламентовані ГОСТами для стінових фасадних, покрівельних та деяких інших виробів будівельної кераміки.

Теплопровідність керамічних матеріалів залежить від їх об'ємної маси, складу, виду та розміру пор і різко зростає зі збільшенням їх вологості, так як теплопровідність води [l=0,58 Вт/(м-град)] вище за теплопровідність повітря [l=0,029 Вт/ (м-град)] у 20 разів. Замерзання води у порах матеріалу веде до подальшого різкого зростання його теплопровідностіоскільки теплопровідність льоду [l=2,33 Вт/(м-град)] більше теплопровідності абсолютно щільного керамічного черепка l= =1,163 Вт/(м-град) приблизно в 2 рази, більше теплопровідності води в 4 рази і більше теплопровідності повітря у 80 разів.

Паропроникність діючими Гостами та ТУ не регламентовано. Однак у деяких випадках вона впливає на довговічність будівельних конструкцій.

Низька паропроникність стінових матеріалів може стати причиною потіння внутрішньої поверхні стін, особливо в будинках з підвищеною вологістю повітря. За експериментальними даними, коефіцієнт паропроникності плиток напівсухого пресування з водопоглинанням 8,5; 6,5 та 0,25% відповідно дорівнює 0,155; 0,0525; 0,029 г/(м.ч.Па).

У багатошарових стінах неоднакова газопроникність окремих шарів стіни може викликати накопичення вологи в її товщі, подальше її замерзання та відшаровування частини стіни. З цієї причини не цілком надійне наскрізне фасадне облицювання стін глазурованими плитками, що мають низьку газопроникність.

Керамічні матеріали у будівництві

Керамічними називають штучні кам'яні матеріали та вироби, отримані в процесі технологічної обробки мінеральної сировини та подальшого випалу при високих температурах.

Назва "кераміка" походить від грецького слова "keramos" - глина.

Тому під технологією кераміки завжди мали на увазі виробництво матеріалів та виробів з глинистої сировини та сумішей його з органічними та мінеральними добавками.

Матеріал, з якого складаються керамічні вироби після випалу, у технології кераміки називають керамічним черепком.

Глини завжди в історії людства були і є одним із основних видів будівельних матеріалів.

Спочатку - 8000 років до н.е. черепиці.

З середини першого тисячоліття у Китаї розпочинається виробництво виробів із порцеляни.

У Росії її перший цегельний завод був побудований у Москві 1475 р., а 1744 року у Петербурзі почав працювати перший порцеляновий завод. Наприкінці XVIII - середині ХІХ ст. електроізоляційної кераміки та плиток для підлоги

З початку поточного століття отримало розвиток виробництво ефективної цегли та порожнистих каменів для зведення стін та перекриттів, а також керамічних плиток для внутрішньої та зовнішньої обробки та санітарно-технічних виробів.

Останнім часом набуло поширення виробництво спеціальної кераміки з унікальними властивостями потреб ядерної енергетики, машинобудування, електронної, ракетної та інших галузей промисловості.

Великий практичний інтерес мають кермети, що складаються з металевої та керамічної частин.

У поняття керамічні матеріали та вироби входить широке коло матеріалів з різними властивостями.

Їх класифікують за низкою ознак:
- за призначенням керамічні вироби поділяють на такі види: стінові, оздоблювальні, покрівельні, для підлоги, для перекриттів, дорожні, санітарно-технічні, кислототривкі, теплоізоляційні, вогнетривкі та заповнювачі для бетонів;

- по структурі розрізняють керамічні вироби з пористим (щілим) черепком. Пористими вважають вироби з водопоглинанням по масі більше 5%. і тонкої (облицювальні плитки, фаянсові) кераміки. водопоглинанням за масою менше 5%.

- за температурою плавлення керамічні матеріали та вироби поділяються на легкоплавкі (з температурою плавлення нижче 1350 °С), тугоплавкі (з температурою плавлення 1350 °С-1580 °С), вогнетривкі (1580 °С-2000 °С), вищої вогнетривкості 2000 ° С).

Можливість отримання будь-яких заданих властивостей, широка номенклатура, великі запаси повсюдно поширеної сировини, порівняльна простота технології, висока довговічність та екологічна нешкідливість керамічних матеріалів забезпечують їм одне з перших місць за значимістю та обсягами виробництва серед інших будівельних матеріалів.

Так випуск керамічної цегли становить близько половини об'єму всіх стінових матеріалів.

2. Сировина для виробництва керамічних матеріалів

Основним сировинним матеріалом для виробництва будівельних керамічних виробів є глинисту сировину, що застосовується в чистому вигляді, а частіше в суміші з добавками - отощающими, породоутворюючими, плавнями, пластифікаторами та ін.

Глиниста сировина

Глинисту сировину (глини та каоліни) - продукт вивітрювання вивержених польових гірських порід, що містить домішки інших гірських порід.

Глинисті мінеральні частинки діаметром 0,005 мм і менше забезпечують здатність при замішуванні водою утворювати пластичне тісто, що зберігає при висиханні надану форму, а після випалу набуває водостійкість і міцність каменю.

Крім глинистих частинок у складі сировини є певний вміст пилоподібних частинок з розмірами зерен 0,005-0,16 мм та піщаних частинок з розмірами зерен 0,16-2 мм.

Глинисті частинки мають пластинчасту форму, між якими при змочуванні утворюються тонкі шари води, викликаючи набухання частинок і здатність їх до ковзання відносно один одного без втрати зв'язності. Тому глина, змішана з водою, дає пластичну масу, що легко формується.

При сушінні глиняне тісто втрачає воду і зменшується за обсягом. Цей процес називається повітряною усадкою.

Чим більше в глинистій сировині глинистих частинок, тим вища пластичність і повітряна усадка глин. Залежно від цього глини поділяються на високопластичні, середньопластичні, помірно-пластичні, малопластичні та непластичні

Високопластичні глини мають у своєму складі до 80-90% глинистих частинок, число пластичності більше 25%, водопотреба більше 28% і повітряне усадження 10-15%. Середньо- та помірно-пластичні глини мають у своєму складі 30-60% глинистих частинок, число пластичності 15-25, водопотреба 20-28% та повітряне усадження 7-10%.

Малопластичні глини мають у своєму складі від 5% до 30% глинистих частинок, водопотреба менше 20%, число пластичності 7-15 і повітряне усадження 5-7%.

Непластичні глини не утворюють пластичне зручне тісто.

Глини з вмістом глинистих частинок більше 60% називають "жирними", відрізняються високою усадкою, для зниження якої глини додають "отощаючі" добавки.

Глини із вмістом глинистих частинок менше 10-15%*- "худі" глини, в них при виробництві виробів вводять тонкодисперсні добавки, наприклад, бентонітову глину.

Різне поєднання хімічного, мінералогічного та гранулометричного складу компонентів зумовлює різні властивості глинистої сировини та придатність її для отримання керамічних виробів тих чи інших властивостей та призначення.

Гранулометричний склад глин тісно пов'язаний із мінералогічним складом.

Піщані та пилоподібні фракції представлені головним чином у вигляді залишків первинних мінералів (кварцу, польового шпату, слюди та ін.).

Глинисті частки здебільшого складаються з вторинних мінералів: каолініту, монтморилоніту, гідрослюдистих та їх сумішей у різних поєднаннях.

Глини з переважним вмістом каолініту мають світле забарвлення, слабо набухають при взаємодії з водою, характеризуються тугоплавкістю, малопластичні та малочутливі до сушіння.

Глини, що містять монтморилоніт, дуже пластичні, сильно набухають, при формуванні схильні до свілеутворення, чутливі до сушіння та випалу з проявом викривлення виробів та розтріскування.

Високодисперсні глинисті породи з переважним вмістом монтморилоніту називають бентонітами..

Зміст частинок розміром менше 0,001 мм досягає 85-90%.

Зразки з переважанням у глинистій частині гідрослюдистих мінералів характеризуються проміжними показниками пластичності, усадки та чутливості до сушіння.

Хімічний склад глин виражається вмістом та співвідношенням різних оксидів.

Присутність оксидів заліза знижує вогнетривкість глин, тонкодисперсного вапняку надає світлого забарвлення і знижує вогнетривкість глин, а каменеподібні включення його є причинами появи "дутикон" та тріщин у керамічних виробах.

Оксиди лужних металів є сильними плавнями, сприяють підвищенню усадки, ущільненню черепка та підвищенню його міцності. Наявність у глинистій сировині розчинних солей сульфатів та хлоридів натрію, кальцію, магнію та заліза викликає появу білих вицвітів на поверхні виробів.

Для виготовлення окремих видів вогнетривких теплоізоляційних виробів застосовують глинисту сировину з трепелів та діатомітів, що складаються в основному з аморфного кремнезему, а для виробництва легких заповнювачів використовують перліт, пемзу, вермикуліт.

В даний час природні глини у чистому вигляді рідко є кондиційною сировиною для виробництва керамічних виробів. У зв'язку з цим їх застосовують із запровадженням добавок різного призначення.

Добавки до глини

Заохочуючі добавки. Їх вводять у пластичні глини дні зменшення усадки при сушінні та випаленні та запобігання деформаціям та тріщинам у виробах. До них належать: дегідратована глина, шамот, шлаки, золи, кварцовий пісок.

Пороутворюючі добавки. Їх вводять для підвищення пористості черепка та покращення теплоізоляційних властивостей керамічних виробів. До них відносяться: тирсу, вугільний порошок, торф'яний пил. Ці добавки є одночасно і отощуючими.

Плавні. Їх вводять із метою зниження температури випалу керамічних виробів. До них відносяться: польові пшати, залізняк, доломіт, магнезит, тальк, пісковик, пегматит, склобій, перліт.

Пластифікуючі добавки. Їх вводять з метою підвищення пластичності сировинних сумішей за меншої витрати води. До них відносяться високопластичні глини, бентоніти, поверхнево-активні речовини.

Спеціальні добавки. Для підвищення кислотостійкості керамічних виробів до сировинних сумішей додають піщані суміші, зачинені рідким склом. Для отримання деяких видів кольорової кераміки в сировинну суміш додають оксиди металів (заліза, кобальту, хрому, титану та ін.).

Глазурі та ангоби

Деякі види керамічних виробів підвищення санітарно-гігієнічних властивостей, водонепроникності, поліпшення зовнішнього вигляду покривають декоративним шаром - глазур'ю чи ангобом.

Глазур - склоподібне покриття товщиною 0,1-0,2 мм, нанесене на виріб та закріплене випалом. Глазурі можуть бути прозорими та глухими (непрозорими) різного кольору.

Для виготовлення глазурі використовують: кварцовий пісок, каолін, польовий шпат, солі лужних та лужноземельних металів. Сировинні суміші розмелюють на порошок і наносять на поверхню виробів у вигляді порошку або суспензії перед випалом.

Ангобом називається нанесений на виріб тонкий шар білого кольору або кольорової глини, що утворює кольорове покриття з матовою поверхнею. За властивостями ангоб має бути близьким до основного черепка.

3. Схема виробництва керамічних виробів

При всьому різноманітті керамічних виробів за властивостями, формами, призначенням, видом сировини та технологією виготовлення основні етапи виробництва керамічних виробів є загальними та складаються з наступних операцій: видобуток сировинних матеріалів, підготовка маси, формування виробів, їх сушіння та випал.

Видобуток глини здійснюється на кар'єрах зазвичай відкритим способом екскаваторами та транспортується на підприємство керамічних виробів рейковим, автомобільним або іншим видом транспорту.

Розробці кар'єру передують підготовчі роботи: геологічна розвідка із встановленням характеру залягання, корисної товщі та запасів глин; очищення поверхні рослин за рік-два до початку розробки, видалення порід, непридатних для виробництва.

Підготовка глин та формування виробів

Кар'єрна глина у природному стані зазвичай непридатна для отримання керамічних виробів. Тому проводиться її обробка з підготовки маси.

Підготовку глин доцільно вести поєднанням природної та механічної обробки.

Природна обробка передбачає вилежування попередньо видобутої глини протягом 1-2 років при періодичному зволоженні атмосферними опадами або штучному замочуванні та періодичному заморожуванні та відтаванні.

Механічна обробка глин проводиться з метою подальшого руйнування їх природної структури, видалення або подрібнення великих включень, видалення шкідливих домішок, подрібнення глин і добавок і перемішування всіх компонентів до отримання однорідної та зручноформованої маси з використанням спеціалізованих машин (глинорозпушувачів; та тонкого помелу вальців; бігунів, глинорозтиральних машин, корзинчастих дезінтеграторів, роторних та кульових млинів, одно- та двовальних глиномішалок, пропелерних мішалок та ін.).

Залежно від виду продукції, виду і властивостей сировини масу готують пластичним, жорстким, напівсухим, сухим і шлікерним способами. Спосіб приготування маси визначає спосіб формування і назву в цілому способу виробництва

При пластичному способі підготовки маси та формування вихідні матеріали при природній вологості або заздалегідь висушені змішують з добавками води до отримання тесту з вологістю від 18 до 28%.

Цей спосіб виробництва керамічних будівельних матеріалів є найпростішим, найменш металоємним і тому найпоширенішим.

Він застосовується у випадках використання середньопластичних та помірно-пластичних, пухких та вологих глин з помірним вмістом сторонніх включень, що добре розмокають і перетворюються на однорідну масу.

Технологічна схема виробництва керамічної цегли:

1 – кар'єр глини; 2 – екскаватор; 3 - глинозапасник; 4 – вагонетка; 5 - ящиковий подавець; 6 – добавки; 7 – бігуни; 8 – вальці; 9-стрічковий прес; 10 - різак; 11 - укладальник; 12 - візок; 13 - сушильні камери; 14 - тунельна піч; 15 - самохідний візок; 16 - склад

Набір та різновиди машин для підготовки маси можуть відрізнятися від наведених на рис.1 залежно від властивостей сировини та добавок.

Однак формування при пластичному способі завжди проводиться на машині одного принципу дії - стрічковому пресі шнековом з вакуумуванням і підігрівом або без них.

Вакуумування та підігрів маси при пресуванні дозволяє покращити її формувальні властивості, збільшити міцність обоженого виробу до 2-х разів.

У корпусі преса обертається шнек-вал із гвинтовими лопатями. Глиняна маса переміщається за допомогою шнека до перехідної голівки, що звужується, ущільнюється і видавлюється через мундштук у вигляді безперервного бруса або стрічки, або труби під тиском 1,6-7 МПа.

Стрічковий вакуумний прес:

1 – шнековий вал; 2 – пресова головка; 3 – мундштук; 4 – глиняний брус; 5 - крильчатка; 6 – вакуум-камера; 7 - грати; 8 - глином'ялка

Продуктивність сучасних стрічкових пресів із виробництва цегли досягає 10000 штук на годину.

Жорсткий спосіб формування є різновидом сучасного розвитку пластичного способу.

Вологість форми, що формується при цьому способі коливається від 13% до 18%. Формування здійснюється на потужних вакуумних шнекових чи гідравлічних пресах. Вакуум-прес італійської фірми "Бонджені", наприклад, створює тиск пресування до 20 МПа.

У зв'язку з тим, що "жорстке" формування здійснюється при відносно високих 10-20 МПа тисках, можуть бути використані менш пластичні і з низькою природною вологістю глини.

При цьому способі потрібні менші енергетичні витрати на сушіння, а отримання виробу сирця з підвищеною міцністю дозволяє уникнути деякі операції технології виробництва, обов'язкові при пластичному способі.

Формування при пластичному та жорсткому способах завершується розрізанням безперервної стрічки відформованої маси на окремі вироби на різальних пристроях.

Ці способи формування найбільш поширені при випуску: суцільних та порожнистих цегли, каменів, блоків та панелей; черепиці тощо.

Напівсухий спосіб Виробництво будівельних керамічних виробів поширений менше, ніж спосіб пластичного формування. Керамічні вироби за цим способом формують із шихти з вологістю 8-12% при тисках 15-40 МПа.

Недолік способу в тому, що його металомісткість майже в 3 рази вища, ніж пластична.

Але водночас має і переваги.

Тривалість виробничого циклу скорочується майже 2 разу; вироби мають більш правильну форму та більш точні розміри; до 30% скорочується витрата палива; у виробництві можна використовувати малопластичні тонкі глини з великою кількістю добавок відходів виробництва - золи, шлаків та ін.

Сировинна маса є порошком, який повинен мати близько 50% частинок менше 1 мм і 50% розміром 1-3 мм.

Пресування виробів проводиться у прессформах одне чи кілька окремих виробів на гідравлічних чи механічних пресах. За цим способом робляться всі види виробів, які виготовляються і пластичним способом.

Сухий спосіб є різновидом сучасного розвитку напівсухого виробництва керамічних виробів. Прес-порошок при цьому способі готується з вологістю 2-6%.

При цьому повністю усувається необхідність операції сушіння. Таким способом виготовляють щільні керамічні вироби-плитки для підлоги, дорожню цеглу, матеріали з фаянсу та порцеляни.

Шлікерний спосіб застосовується, коли вироби виготовляються з багатокомпонентної маси, що складається з неоднорідних глин і добавок, що важко спікаються, і коли потрібно підготувати масу для виготовлення керамічних виробів складної форми методом лиття.

Виливка виробів виготовляється з маси з вмістом води до 40%. Цим способом виготовляються санітарно-технічні вироби, облицювальні плитки.

Сушіння виробів

Перед випалюванням виробу повинні бути висушені до вмісту вологи 5-6%, щоб уникнути нерівномірної усадки, викривлень і розтріскування при випаленні.

Перш сирець сушили переважно в природних умовах в сушильних сараях протягом 2-3 тижнів залежно від кліматичних умов.

В даний час сушіння виробляється переважно штучна в тунельних безперервної дії або камерних періодичної дії сушилах протягом від декількох до 72-х годин в залежності від властивостей сировини та вологості сирцю

Сушіння проводиться при початковій температурі теплоносія - газів, що відходять від випалювальних печей або підігрітого повітря -120-150 °С.

Випалення виробів

Випалення - найважливіший та завершальний процес у виробництві керамічних виробів. Цей процес можна розділити на три періоди: прогрівання сирцю, власне випалення та регульоване охолодження.

При нагріванні сирцю до 120 °С видаляється фізично пов'язана вода і керамічна маса стає непластичною. Але якщо додати воду, пластичні властивості маси зберігаються.

У температурному інтервалі від 450 до 600 °С відбувається відділення хімічно зв'язаної води, руйнування глинистих мінералів і глина переходить в аморфний стан.

При цьому і при подальшому підвищенні температури вигоряють органічні домішки та добавки, а керамічна маса безповоротно втрачає свої пластичні властивості.

При 800 °С починається підвищення міцності виробів завдяки протіканню реакцій у твердій фазі на межах поверхонь частинок компонентів.

У процесі нагрівання до 1000 °С можливе утворення нових кристалічних силікатів, наприклад силіманіту, а при нагріванні до 1200 °С і муліта.

Одночасно з цим легкоплавкі сполуки керамічної маси і мінерали плавні створюють деяку кількість розплаву, який обволікає частинки, що не розплавилися, стягує їх, приводячи до ущільнення і усадки маси в цілому.

Ця усадка називається вогневою усадкою.

Залежно від виду глин вона становить від 2 до 8%. Після охолодження виріб набуває каменеподібного стану, водостійкості та міцності. Властивість глин ущільнюватися при випаленні та утворювати камнеподібний черепок називається спікання глин.

Залежно від призначення випалювання виробів ведеться до різного ступеня спікання. Спеклим вважається черепок із водопоглинанням менше 5%. Більшість будівельних виробів обпалюється до отримання черепка з неповним спіканням у певному температурному інтервалі від температури вогнетривкості до початку спікання, що називається інтервалом спікання..

Інтервал спікання для легкоплавких глин становить 50-100 °С, а вогнетривких до 400 °С. Чим ширший інтервал спікання, тим менша небезпека деформацій та розтріскування виробів при випаленні.

Інтервал температур випалу лежить в межах: від 900 ° С до 1100 ° С для цегли, каменю, керамзиту; для фарфорових виробів; 1800 °С для вогнетривкої кераміки.

4. Структура та властивості керамічних виробів

Керамічні матеріали являють собою композиційні матеріали, в яких матриця або безперервна фаза представлена ​​остиглим розплавом, а дисперсна фаза представлена ​​нерозплавленими частинками глинистих, пилоподібних і піщаних фракцій, а також порами і порожнинами, заповненими повітрям.

Матеріал матриці у свою чергу є мікрокомпозиційним матеріалом, що складається з матриці - безперервної склоподібної фази застиглого розплаву і дисперсної фази - кристалічних зерен силіманіту, мулліту, кремнезему різних фракцій та інших речовин, що кристалізуються при охолодженні (в основному алюмосилікатів).

Склоподібна, аморфна фаза (переохолоджена рідина) представлена ​​в мікроструктурі легкоплавкими компонентами, які не встигли викристалізуватися при заданій швидкості охолодження розплаву.

Справжня щільність керамічних матеріалів 2,5 - 2,7 г/см; (Кг ° С).

Межа міцності при стисканні керамічних виробів змінюється від 0,05 до 1000 МПа.

Водопоглинання керамічних матеріалів залежно від пористості змінюється від 0 до 70%.

Керамічні матеріали мають марки по морозостійкості: 15; 35;

5. Стінові вироби

До групи стінових виробів відносяться: цегла керамічна звичайна, ефективні керамічні матеріали (цегла пустотіла, пористо-пустотіла, легка, пустотілі камені, блоки і плити), а також великорозмірні блоки та панелі з цегли та керамічного каміння.

Керамічна цегла та каміння

Керамічні цеглини та каміння виготовляють з легкоплавких глин з добавками або без них і застосовуються для кладки зовнішніх та внутрішніх стін та інших елементів будівель та споруд, а також для виготовлення стінових панелей та блоків.

Залежно від розмірів цегла та каміння поділяються на види:
- звичайний;
- потовщений;
- модульний;
- камінь звичайний;
- укрупнений;
- модульний;
- з горизонтальним розташуванням порожнин.

Типи керамічної цегли та каменю

Цегла: а) звичайна; б) потовщений; в) модульний. Камінь: г) звичайний; д) укрупнений; е) модульний; ж), з) з горизонтальним розташуванням порожнин

Цегла може бути повнотілою і порожнистою, а каміння тільки порожнистою. Потовщена і модульна цегла повинна бути також тільки з круглими або щілинними порожнинами, щоб маса однієї цегли не перевищувала 4 кг.

Поверхня граней може бути гладкою та рифленою.

Цегла і камінь має бути нормально обпалена, так як недопал (червоний колір) має недостатню міцність, малу водостійкість і морозостійкість, а перепалена цегла (залізняк) відрізняється підвищеною щільністю, теплопровідністю і, як правило, має спотворену форму.

Допускається виготовлення цегли та каміння із закругленими кутами з радіусом закруглення до 15 мм. Розмір циліндричних наскрізних порожнин по найменшому діаметру повинен бути не менше 16 мм, ширина щілинних порожнин не більше 12 мм. Діаметр ненаскрізних порожнин не обмежується.

Товщина зовнішніх стінок цегли та каміння має бути не менше 12 мм. На вигляд цегла і камінь повинні задовольняти певним вимогам.

Це встановлюється шляхом огляду та обміру певної кількості цегли від кожної партії (0,5%, але не менше 100 шт.) за відхиленнями від встановлених розмірів, непрямолинійності ребер та граней, відбитості кутів та ребер, наявності наскрізних тріщин, що проходять ліжком цегли.

Загальна кількість виробів з відхиленнями вище допустимих повинна бути не більше 5%.

Марка цегли в залежності від меж міцності при стисканні та згинанні

Марка цегли