Строительная керамика

 

Формованиею. 
  Стеновые керамические изделия изготавливают способами пластического формования и полусухого прессования. Из жидких глиняных масс изготавливают некоторые виды облицовочной плитки, санитарно-технические и другие фаянсовые и фарфоровые изделия. 
  Способ пластичного формования. Изделия стеновой керамики формуют из пластичных глиняных масс на ленточных шнековых прессах, которые могут быть вакуумными и безвакуумными. В корпусе этого пресса вращается шнек – вал с винтовыми лопастями.

  Глиняная масса, поступая  через воронку и питающий валик,  перемещается с помощью шнека  к сужающейся переходной головке  и мундштуку. В этом месте  глиняная масса уплотняется, выравниваются  давления и скорости по сечению  глиняного бруса. Мундштук глиняного  пресса для производства кирпича  имеет прямоугольное сечение.  Для формования пустотелых кирпича  и керамических камней, в мундштуке  пресса устанавливают пустотообразующий сердечник. Применяются также фасонные вставки с узкими щелями – для формования черепицы, кольцевые для керамических труб. 
  Из мундштука пресса выходит глиняный брус, который разрезают автоматически резательным аппаратом, получая изделия заданного размера. Плотный вакуумированный сырец устанавливают рядами на печную вагонетку и он поступает в туннельную сушилку в штабеле (без полок). Вакуумирование глины позволяет извлечь из нее воздух, снизить влажность на 3 – 4 %, увеличить прочность сырца в 2 – 3 раза, прочность обожженного изделия увеличивается до 2 раз, его водопоглощение снижается на 10 – 15 %. 
  Способ полусухого прессования. Керамические изделия формуют способом полусухого прессования из шихты влажностью 8 – 10 %, уплотняемой прессованием под значительным давлением (15 – 40 МПа).  
  Способ литья. Плитки (толщиной 2 мм) изготавливают способом литья на автоматизированных конвейерных линиях. По конвейеру движутся пористые керамические поддоны, на которые наливные аппараты последовательно наносят шликеры разделительного, плиточного и глазурованного слоев. Двигаясь по конвейеру, керамическая масса быстро подсыхает на пористом поддоне и поступает сначала на зачистное, а затем на режущее устройство. Поддон с отлитой массой проходит конвейер за 22 – 30 минут, после чего он автоматически предается в тепловые установки. Полный цикл производственного процесса (вместе с обжигом) занимает около 2 часов.

 

Сушка сырца. 
  Перед обжигом изделие надо высушить до содержания влаги не более 5 % во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге. Сушку сырца проводят в тоннельных и камерных сушилках.

  

Обжиг изделий. 
  Обжиг завершает изготовление керамических изделий. В процессе обжига формируется их структура, определяющая технические свойства изделия. Суммарные затраты на обжиг составляют 35 – 40 %, а потери от брака достигают 10% себестоимости товарной продукции. Обжиг керамических изделий осуществляется в туннельных печах с автоматическим управлением (см. приложение 2). Туннельная печь представляет собой длинный канал, выложенный внутри огнеупорной футеровкой. Вагонетки с изделиями, составляющие сплошной поезд, перемещаются в печи и постепенно проходят зоны подогрева, обжига и охлаждения. Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых керамических изделий (950 – 1000єС) необходима для спекания керамической массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований.

 

 

Стеновые  керамические изделия.

  По плотности и техническим  свойствам керамические кирпичи  и камни делят на три группы: первая – эффективные плотностью  не более 1400 – 1450 кг/м3 с высокими  теплозащитными свойствами; вторая  – условно-эффективные плотностью 1450 – 1600 кг/м3; третья – обыкновенный  кирпич плотностью свыше 1600 кг/м3.

 

Керамический  кирпич.

  Сплошной керамический кирпич  имеет форму прямоугольного параллелепипеда  размером 250х120х65мм, с прямыми ребрами,  четкими гранями и ровными  лицевыми поверхностями; искривление  ребер и граней кирпича не  должно превышать 3мм. Модульный  кирпич имеет размер 250х120х88мм  и выпускается с круглыми или  щелевыми пустотами, чтобы масса  одного кирпича была не более 4кг. Отклонения от размеров не должны превышать установленных величин. 
  Кирпич не должен иметь механических повреждений и сквозных трещин. Кирпич должен быть нормально обожжен; кирпич недожженный и пережженный – брак. После обжига кирпич должен соответствовать цвету эталона нормально обожженного кирпича. Не допускаются известковые включения (дутики), вызывающие разрушение кирпича. 
  В зависимости от предела прочности при сжатии кирпич делят на марки: 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Плотность сплошного кирпича 1600 – 1900 кг/м3, его теплопроводность 0,7 – 0,82 Вт/(м * С). Водопоглощение кирпича выше марки 150 должно быть не менее 6 %, кирпича других марок не менее 8 %. Это требование обеспечивает определенную пористость кирпича, иначе он станет слишком теплопроводен и будет плохо сцепливаться со строительным раствором. Морозостойкость кирпича не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания; предусмотрены и более высокие марки морозостойкости: Мрз 25, Мрз 35, Мрз 50. 
  Кирпич применяют в основном для кладки стен зданий, изготовления сборных стеновых панелей, кладки печей и дымовых труб.

Ниже приведены образцы кирпича:

Рис.1. Слева на право: обычный рядовой кирпич, рядовой кирпич ПКК, лицевой кирпич ПКК.

Рис.2. Фигурные (фасонные) кирпичи.

Рис.3. Одинарный и утолщенный кирпич.

Рис.4. Классический и планируемые к выпуску цвета.

Рис.5. Гладкий, рифленый и крацованный кирпич.

Рис.6. Полнотелый и пустотелый кирпич ПКК.

  Одним из известных способов  повышения качества керамического  кирпича является нанесение влагозадерживающих составов (ВЗС) на поверхность формуемого бруса перед его разрезкой. Возникающее при сушке сырца ядро уплотнения вызывает растягивающие деформации, которые приводят к образованию трещин на гранях (рис.7.). Нанесение ВЗС на лицевые грани позволяет вести сушку со стороны плашковых граней, что сопровождается деформациями сжатия, и трещины не образуются. В этом случае можно даже ужесточить режим сушки в определенных пределах. Еще одним положительным фактором такой обработки сырца является устранение высолов на лицевых поверхностях, что позволяет получить кирпич равномерного яркого цвета.

Рис.7. Сушка кирпича сырца: а  – без обработки; б – с обработкой наружных граней влагозадерживающими составами. Д – направления действия усадочных деформирующих сил. 1 – кирпич сырец; 2 – ядро уплотнения со свилевыми трещинами; 3 – разрывные трещины; 4 – волосяные трещины; 5 – угловые трещины; 6 – обработанные грани.

 

Керамические  изделия для наружной и внутренней облицовки зданий.

  Фасадные керамические изделия  применяют для облицовки фасадных  поверхностей стеновых панелей,  блоков, цоколей зданий, лоджий, для  отделки архитектурных элементов  фасада зданий – поясов, карнизов  и создания декоративных панно. 
  Для отделки сборных конструкций на заводах используют коврово-мозаичные плитки размерами 48х48 и 22х22мм толщиной 2 – 4мм, плитки типа «кабанчик» размером 120х65х7мм, типа брекчия – ковры, набранные из плиточного боя. 
  Коврово-мозаичные плитки выпускают с естественно окрашенным черепком и глазурованные (Рис. 2.10.). Глазури могут быть глухими и прозрачными, белыми и окрашенными, блестящими и матовыми.  
  Плитки типа «кабанчик» изготовляют не глазурованными и глазурованными. Их используют для отделки панелей (наклеенными на бумажные ковры), а также для облицовки кирпичных стен. 
  Ковры типа «брекчия» применяют для облицовки фасадов и в виде акцентных вставок. Бой плиток в таком ковре не должен составлять более 60% общей его площади. 
  Для облицовки готовых кирпичных и бетонных стен применяют крупноразмерные и цокольные плитки. Крупноразмерные плитки размером 250х140х10мм изготавливают не глазурованными и глазурованными. В настоящее время действует полностью автоматизированная поточная линия для прессования, сушки, глазурования и обжига таких плиток. 
  Цокольные глазурованные плитки являются изделиями штучного применения; их используют для облицовки зданий и подземных переходов (рис. 8.).

 

Рис.8.

  Эти плитки имеют спекшийся  черепок, их водопоглощение не более 5 %. 
  Лицевые кирпичи и керамические камни применяются для кладки и одновременной облицовки наружных и внутренних стен зданий, возводимых из штучных изделий (кирпича, камня). Выпускают кирпич и камни с гладкой, а также рельефной или офактуренной лицевой поверхностью (рис. 9.). Не допускаются трещины и отколы на лицевой грани. Для производства используют не только глины, но также трепелы и диатомиты.

Рис.9.

  Лицевой кирпич и камни  из красножгущихся глин изготовляют по той же технологии, что и обычные стеновые кирпичи и камни, соблюдая строгие требования к однородности сырья, ровности цвета обожженного изделия и правильности его формы. Лицевой кирпич и камни светлых тонов изготавливают из светложгущихся тугоплавких глин с добавкой около 45% шамота тех же глин. Подбирая состав керамической массы и регулируя режим обжига, можно получить кирпич белого, кремового, коричневого цветов. 
  Двухслойный кирпич формуют из местных красных глин и лишь лицевой состав (3 – 5 мм) из белых неокрашенных или окрашенных глин.  
  Кирпич облицовочный глазурованный или ангобированный. Для получения кирпича с блестящей цветной поверхностью на обожженную глину наносят глазурь (специальный легкоплавкий состав, в основе которого – перемолотое в порошок стекло), а затем проводят вторичный обжиг уже при более низкой температуре. После этого образуется стекловидный водонепроницаемый слой, обладающий хорошим сцеплением с основной массой и, как следствие, повышенной морозостойкостью. Глазурованный кирпич позволяет выкладывать мозаичные панно, как в помещении, так и со стороны улицы.

  Рис.10.

  Технология получения ангобированного кирпича (его еще называют «двухслойным» или «цветным», отличается тем, что цветной состав наносят на высушенный сырец и обжигают только один раз (рис. 10.). Само декоративное покрытие тоже другое. Ангоб состоит из белой или окрашенной красителями глины, доведенной до жидкой консистенции. Если температура обжига подобрана правильно, он дает непрозрачный, ровный слой матового цвета. 
  Глазурованный и ангобированный кирпич применяют при оригинальной дизайнерской облицовке внешних и внутренних стен. Широкая цветовая гамма позволяет реализовать фактически любую идею оформления. 
  К внешнему виду глазурованного и ангобированного кирпича предъявляют приблизительно одинаковые требования. На цветной поверхности не должно быть наплывов и трещин, пузырьков и вздутий. Зазубрины и щербинки допускаются, но в очень малом количестве (не более 4 штук). То же относится к пузырькам и черным точкам – «мушкам» (не более 3).

Плитки для внутренней облицовки стен 
  Для внутренней облицовки стен выпускают разнообразные по форме плитки: квадратные (150х150мм), прямоугольные с прямыми кромками (150х100мм и 150х75 мм) 
  Плитки изготовленные методом литья, выпускают квадратными 50х50мм, прямоугольными 25х100мм и других размеров толщиной 2 – 3мм. Для производства плиток используются легкоплавкие и огнеупорные глины с добавкой кварцевого песка и плавней (фаянсовые плитки). При обжиге плитки получаются пористыми, лицевая поверхность их покрывается глазурью. Слой глазури придает плиткам водонепроницаемость и стойкость против воздействия слабых растворов кислот и щелочей. 
  Выпускают плитки плоские, рельефные, орнаментированные, покрытые глазурями Плитки могут иметь цветной рисунок, наносимый методом сериографического покрытия. Этот метод заключается в снятии копии рисунка тушью, изготовлении с нее негатива, а затем диапозитива, в светокопировании диапозитива на сетки-трафареты и перенесении рисунка на обожженные плитки. Плитки с рисунком подсушивают и для закрепления красок обжигают в электрической печи при температуре 700 – 780єС.  
  Глазурованные плитки применяют для облицовки стен кухонь и санитарных узлов, а также для облицовки внутренних стен лабораторных помещений. 
 

Керамические  изделия специального назначения.

Кровельные керамические изделия 
  Керамическая черепица – один из старейших, долговечных и огнестойких кровельных материалов. Выпускают черепицу пазовую ленточную, пазовую штампованную, плоскую ленточную, волнистую ленточную, s-образную ленточную и коньковую желобчатую. Обжигают черепицу при 950 – 1000єС. Она должна выдерживать не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.  
  Эргольдсбахская черепица для «плоской» крыши Е 58 и Е 58 МАХ* идеально объединяет хорошую форму и надёжную функцию. Эта модель - самая распространенная кровельная черепица в Германии. В большем формате, - Е 58 МАХ® - она покрывает на 20% большую площадь, обеспечивая экономичные и красивые крыши из керамики.

Потребность на 1м.кв.: приблизительно 14.5 шт. (Е 58) и от 11 шт. (Е 58МАХ®) Нормальный уклон крыши: 22°.

 

Дренажные и канализационные  трубы 
  Дренажные трубы изготовляют из кирпичных высокопластичных глин. Трубы малого диаметра формуют в горизонтальном ленточном прессе, а большого в - вертикальных прессах. После сушки трубы обжигают при 950 – 1000 С. Промышленность выпускает гладкие неглазурованные трубы без раструбов или глазурованные с раструбом и перфорацией на стенках. Водопоглощение черепка не более 15%, морозостойкость не менее 15 циклов. Применяют трубы при мелиоративных работах, а также при осушении грунтового основания под зданиями и сооружениями. 
  Канализационные трубы изготовляют из пластичных огнеупорных или тугоплавких глин. Формуют их в вертикальных трубных прессах, обжигают при 1250 – 1300єС до спекания. Поверхность труб снаружи и внутри покрывают кислотостойкой глазурью. Канализационные трубы должны выдерживать гидростатическое давление не менее 0,2 МПа. Водопоглощение черепка труб: не более 9% для первого сорта и 11% для второго сорта. Длина канализационных труб 800 – 1200мм, внутренний диаметр 150 – 600мм. Эти трубы на одном конце имеют раструб.

 

Санитарно-технические  изделия 
 
  Ванны, раковины и другое оборудование санитарно-технических узлов жилых и производственных помещений изготовляют из фаянса, полуфарфора и фарфора. Сырьем для производства этих трех разновидностей керамических материалов, обладающих различной пористостью являются беложгущиеся глины, каолины, кварц и полевой шпат, взятые в различных соотношениях (Таблица 1.). 
 
Таблица 1. 
 
Примерный состав исходной массы для изделий санитарно-технической керамики , %

Сырьевые материалы	Фаянс	Полуфарфор	Санитарно-технический фарфор.
Глинистые материалы    Кварц    Полевой шпат	45 – 65    25 – 40    10 - 15	40 – 50    40 – 45    10 - 15	40 – 60    20 – 30    20 - 30