Что такое керамические материалы. Основные виды керамических материалов и изделий. История появления керамики на Руси

По составу и свойствам керамические изделия делят на типы, виды и разновидности.

Тип керамики определяется

составом и соотношением отдельных фаз

Их обработкой, особенно тонкостью помола,

составом глазурей,

температурой и длительностью обжига.

В состав масс всех типов керамики входят пластичные глинистые вещества (глина, каолин), отощающие материалы (кварц, кварцевый песок), плавни (полевой шпат, пегматит, перлит, костяная зола и др.) При обжиге отформованных изделий в результате сложных физико-химических превращений и взаимодействий компонентов масс и глазурей, формируется их структура.

По характеру строения керамику подразделяют на грубую и тонкую.

Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют пористый крупнозернистый черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета.

Тонкокерамические изделия отличаются тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся или мелкопористым черепком однородной структуры.

По степени спекания (плотности) черепка различают керамические изделия:

Плотные, спекшиеся с водопоглощением менее 5% - фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор;

Пористые с водопоглощением более 5% - фаянс, майолика, гончарные изделия.

В зависимости от строения различают:

Грубую имеют пористый крупнозернистый в изломе черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета (пористость 5-30%) - гончарная керамика - гончарные изделия, кирпич, черепица. К грубой керамике относят многие строительные керамические материалы, например лицевой кирпич

Тонкую керамику отличается тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся стекловидным или мелкопористым черепком однородной структуры (пористость <5%) - фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, керметы.

В особую группу выделяют так называемую высокопористую керамику (пористость 30-90%), к которой обычно относят теплоизоляционные керамические материалы.

Свойства керамических изделий зависят как от состава применяемых масс, так и от технологических особенностей их производства.

Керамика необходима там, где требуется высокая устойчивость к внешнему воздействию: высокая температура, истирание, агрессивные среды и т.д.

Неизменность структуры и свойств обеспечивают прочные химические связи.

Благодаря уникальности своих свойств керамики получили заслуженное признание в различных отраслях техники.

Физические и механические свойства керамик определяются характером химической связи и кристаллической структурой.

В зависимости от назначения керамики получение заданных свойств изделий достигается подбором сырьевых материалов и добавок и особенностями технологии.

К основным свойствам относятся плотность, механическая прочность, твердость, пористость, термическая стойкость, химическая устойчивость, белизна, просвечиваемость, скорость распространения звуковых волн.

Керамики характеризуются высокой твёрдостью, жёсткостью, относительно высоким пределом прочности на сжатие и недостатком пластичности.

Твердость. Даже пористая гончарная глина царапает стекло, т.к. содержит частицы кварца (по Моосу 7).Техническая керамика содержит в своем составе окись алюминия (по Моосу 9) – сапфир, рубин. Наиболее полно это свойство используют в абразивных керамических материалах – карбид кремния, окись алюминия, нитрид бора и углерода – твердые и сверхтвердые материалы.

Механическая прочность - одно из важнейших свойств, от которого зависит долговечность изделия. Обладает достаточно высокой прочностью. Прочность сильно зависит от пористости керамики. глиняный горшок, фарфоровая чашка с тонкими стенками… Удельная механическая прочность, т. е. отношение приложенного усилия к единице толщины дна, определяется по методу свободного падения стального шарика по дну изделия. У фаянса она более высокая, чем у фарфора. Прочность на удар по методу маятника наоборот у фаянсовых изделий ниже, чем у фарфоровых.

Хорошо выдерживает напряжения сжатия, хуже изгиба и совсем плохо напряжения растяжения (35-350 МПа, обычный кирпич 5 МПа, стальная проволока рояльная 3100 МПа, кожа 40 МПа, человеческий волос 190 МПа). При конструировании формы изделия рассчитывают форму так, чтобы возникающие в процессе эксплуатации усилия приводили к напряжениям сжатия или изгиба.(картинка).

Плотност ь зависит от состава и пористости фарфора равна 2,25-2,4 г/см³, а фаянса - 1,92-1,96 г/см³.

Пористость определяют методом водопоглощения, которая у фарфора составляет 0,01-0,2%, а у фаянса - 9-12%.

Огнеупорность – устйчивость к действию высоких температур.Востребована в печах и агрегатах для выплавки металлов. Т 1000-3000. При Т более 1000 прочнее любых сплавов. Зависит от состава, т.е. от температуры плавления основных ее компонентов. Не все керам материалы являются огнеупорными, вся строительная керамика, хозяйственно-бытовая – невысокие температуры эксплуатации. Пожар выдержат, но глазурное покрытие покроется цеком.

Огнеупорностью называют свойство керамических материалов и изделий противостоять воздействию высоких температур, не расплавляясь. Показателем (количественной мерой) огнеупорности является температура, при которой образец из данного материала, имеющий форму трехгранной усеченной пирамиды (условно именуется «конусом»), деформируется под влиянием собственной тяжести, касаясь при этом своей вершиной керамической подставки.

Термостойкость характеризует способность изделия выдерживать резкие смены температур. Для глазурованных плиток =125-150 С, что означает возможность резкого перепада от этой температуры до 20 С без образования трещин.

Термостойкие материалы должны иметь низкий температурный коэф. лин. расш., высокую теплопроводность и мех прочность.

Наиболее термостойкой является кварцевая керамика, керамика на основе кордиерита, сподумена.

Наиболее термостойкие из художественной керамики фарфор и каменная керамика – делают чайники, чашки. Термическая стойкость фарфоровых изделий выше, чем у фаянсовых. Так, в соответствии с действующими ГОСТами 28390-89 и 28391-89 термостойкость фарфоровых изделий должна быть 185°С, фаянсовых - от 125°С (для бесцветных глазурей) и 115°С (для цветных глазурей).

Химические связи в керамиках весьма прочны, поэтому керамики характеризуются также высокими температурами плавления и химической устойчивостью.

Керамика tпл.,°С

Карбид титана TiC 3120

Борид титана TiB2 2980

Карбид вольфрама WC ~2850

Оксид алюминия Al2O3 2050

Оксид хрома Cr2O3 1990

Торстерит 2MgO·SiO2 1830

Муллит 3Al2O3·2SiO2 1810

Оксид кремния (кристобалит) 1715

Оксид титана TiO2 1605

Отсутствие свободных электронов служит причиной того, что керамики, как правило, плохо проводят электричество и тепло . Поэтому керамики широко используются в электротехнике как диэлектрики.

Потребности вакуумной техники в керамике связаны, в первую очередь, с их высокими диэлектрическими качествами, высокой химической стойкостью (в том числе и при высоких температурах) и высокой температуростойкостью.

отсутствие у большинства материалов гигроскопичности,

хорошие электрические (пьезоэлектрические, сегнетоэлектрические)

и магнитные характеристики при достаточной механической прочности, стабильности характеристик и надежности,

стойкость к воздействию излучения высокой энергии и использование достаточно дешевого и доступного сырья обеспечило их широкое применение в различных областях.

Гигроскопичность - керамика является экологически чистым продуктом и имеет капиллярную структуру, позволяющую стене "дышать". Стена из такого материала выполняет функцию естественного кондиционера: вбирает влагу при ее избытке и отдает при недостатке, поддерживая здоровый температурно-влажностный баланс в жилом помещении. Поверхность стены остается сухой в любое время года, что, в свою очередь, предотвращает образование грибка и плесени.
В Европе керамический блок хорошо знают и любят. На сегодняшний день более половины зданий возводятся из этого материала. Теперь этот материал пришел и на российский рынок и уверенно продолжает его завоевание благодаря своим неоспоримым преимуществам.

Эстетические свойства керам материалов сложно охарактеризовать однозначно, так как слишком различны составы, фактуры поверхности и способы декорирования.

Для гончарной керамики и терракоты большую роль играет фактурность поверхности и теплые тона естественных природных окрасок. терракотовый цвет.

Декоративность майолики, фаянса, фарфора связана в первую очередь с покрытием глазурью и росписью. Фаянс – ощутимая толщина, грубость формы, фарфор изящная холодность, просвечиваемость.

Оценивая эстетические свойства керам изделий можно подчеркнуть их пластичность и естественность форм, многообразие фактур и расцветок, т.е.высокие декоративные возможности.

Керамика один из самых экологически чистых материалов.

Белизна - способность материала отражать падающий на него свет. Особенно важна белизна для фарфоровых изделий. Белизна определяется визуально путем сравнения испытуемого образца с эталоном или с помощью электрического фотометра, а также на "Спеколе".

Скорость распространения звуковых волн для фарфоровых изделий в 3-4 раза выше, чем у фаянсовых, поэтому при ударе деревянной палочкой по краю фарфоровые изделия издают высокий звук, а фаянсовые - глухой.

Просвечиваемость характерна для фарфора, который просвечивает при большой толщине изделия, так как имеет спекшийся черепок. Фаянсовые изделия не просвечивают из-за пористого черепка.

Твердость глазурного слоя по минералогический шкале для фарфора составляет 6,5-7,5, а для фаянса - 5,5-6,5, микротвердость определяется вдавливанием алмазной пирамидки. Фарфоровые глазури считаются твердыми, майоликовые - мягкими, а фаянсовые относятся к средним.

Химическая устойчивость глазурей и керамических красок, применяемых для бытовых фарфоровых и фаянсовых изделий, должна быть высокой, так как при обработке слабыми кислотами и щелочами при обыкновенной температуре или при нагревании до 60-65°С они не должны разрушаться.

Цвет “живой глины” обманчив. Высохшая на воздухе, она, как правило, лишь немного светлеет. Но при обжиге большинство глин резко меняют свой цвет: зеленая становится розовой, бурая - красной, синяя и черная - белой. Например, мастера из села Фнлимоново под Тулой лепят свои знаменитые игрушки из черно-синей глины, которая после обжига приобретает белый, чуть кремоватый цвет. Здесь в печи при обжиге выгорают все органические частицы, которые придавали ей “живую” черную окраску. Только белая глина и после обжига остается белой.

Керамическими называют строительные материалы и изделия, получаемые обжигом до камневидного состояния различных глиняных и им подобных масс.

3.1. Сырьевые материалы для производства керамических изделий

3.1.1. Глины. Глинами называют группу распространенных в природе осадочных горных пород, сложенных различными глинистыми минералами - водными алюмосиликатами - со слоистой кристаллической структурой. Важнейшими глинистыми минералами являются каолинит (Al 2 О 3 2 SiO 2 2H 2 O); галлуазит (Al 2 0 3 2SiO 2 4H 2 O) монтмориллонит (Al 2 O 3 4SiO 2 n Н 2 О); бейделлит (Al 2 O 3 3SiO 2 nН 2 О) и продукты разной степени гидратации слюд.

Если в глинах преобладают каолинит и галлуазит, то глины называют каолинитовыми; если преобладают монтмориллонит и бейделлит – монтмориллонитовые; если преобладают продукты разной степени гидратации слюд – гидрослюдистые. Высокодисперсные породы с преобладанием монтмориллонита называют бентонитами

Глинистые минералы определяют основную особенность глин - образовывать с водой пластичное теcто, способное в процессе высыхания сохранять приданную ему форму и после обжига приобретать свойства камня.

Наряду с глинообразующими минералами в глинах встречаются кварцы, полевой шпат, серный колчедан, гидроксиды железа, карбонаты кальция и магния, соединения титана, ванадия, органические примеси и др. примеси, которые влияют как на технологию производства керамических изделий, так и на их свойства.

Керамические свойства глин характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, воздушной и огневой усадкой, огнеупорностью и цветом черепка после обжига.

Пластичность глин. Пластичностью глин называют способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму без образования трещин и устойчиво сохранять ее.

Примеси, содержащиеся в глинах, понижают пластичность глин и тем в большей степени, чем выше их содержание. Пластичность глин повышается с увеличением количества воды в глиняном тесте, но до некоторого предела, сверх которого глиняное тесто начинает терять удобоформуемость (прилипает к поверхности глиноперерабатывающих машин). Чем пластичнее глины, тем больше они требуют воды для получения удобоформуемого глиняного теста и тем больше их воздушная усадка.

Техническим показателем пластичности является число пластичности:

Пл = W т – W р , 3.1

где W т и W р значения влажности в %, соответствующие пределу текучести и пределу раскатывания глиняного жгута.

Высокопластичные глины имеют водопотребность более 28%, число пластичности более 15, и воздушную усадку 10…15%. Изделия из этих глин сильно уменьшаются в объеме при высыхании и дают трещины. Излишняя пластичность устраняется введением отощающих добавок.

Глины средней пластичности имеют водопотребность 20…28%, число пластичности 7…15 и воздушную усадку 7…10%.

У малопластичных глин водопотребность менее 20%, число пластичности менее 7 и воздушную усадку 5…7%. Изделия из этих глин трудно формовать. Недостаточную пластичность устраняют путем освобождения от песка (отмучивания), вылеживания (естественного выветривания), измельчения в специальных машинах, обработкой паром или добавлением пластичной глины.

Связность – усилие, необходимое для разъединения частиц глины. Связность обусловлена малой величиной и пластинчатой формой частиц глинистого вещества. Чем выше количество глинистых фракций, тем выше связность.

Связующая способность глины выражается в том, что глина может связывать частицы непластичного вещества (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие – сырец .

Усадка глин. Глинистые минералы при смачивании глин водой набухают вследствие того, что поглощаемая ими вода располагается между отдельными слоями их кристаллических решеток; при этом межплоскостные расстояния решеток значительно увеличиваются. При сушке глин происходит обратный процесс, сопровождающийся усадкой.

Под воздушной усадкой (линейной или объемной) понимают уменьшение линейных размеров и объема образца из глиняного теста при высыхании. Воздушная усадка тем больше, чем выше пластичность глины.

При обжиге глин после удаления гигроскопической влаги и выгорания органических примесей происходит разложение глинистых минералов. Так, каолинит при температуре 500 - 600°С теряет химически связанную воду; при этом процесс протекает с полным распадом кристаллической решетки и образованием аморфной смеси глинозема А1 2 О 3 и кремнезема SiO 2 . При дальнейшем нагреве до температур 900 - 950° С возникают новые металлические силикаты, например муллит 3Al 2 О 3 2SiО 2 , и образуется некоторое количество расплава (жидкой фазы) вследствие плавления наиболее легкоплавких минералов, входящих в состав обжигаемых глиняных масс. Чем больше в составе глин окислов-плавней Na 2 O, К 2 O, MgO, CaO, Fe 2 O 3 , тем ниже температура образовали жидкой фазы. В процессе обжига под действием сил поверхностного натяжения жидкой фазы твердые частицы обжигаемого материала сближаются, и объем его уменьшается, т. е. происходит огневая усадка.

Огневой усадкой (линейной или объемной) называется уменьшение линейных размеров и объема высушенных глиняных образцов в процессе обжига.

Переход глиняных масс при обжиге и последующем охлаждении в камнеподобное тело обусловлен сцеплением частиц в результате диффузионных процессов, приводящих к возникновению новых кристаллических силикатов за счет топохимических реакций, и образованием стекловидного расплава, связывающего отдельные огнеупорные зерна в прочный монолитный черепок. Процесс уплотнения глиняных масс при обжиге принято называть спеканием .

Температура обжига, при которой водопоглощение обожженного изделия составляет 5%, принимается за начало спекания глин . Температурный интервал между огнеупорностью и началом спекания называется интервалом спекания глин. Он зависит от состава глин: чистые каолиновые глины имеют интервал спекания более 100° С, присутствие в составе глин кальцита СаСО 3 уменьшает интервал спекания. При производстве плотных керамических изделий можно использовать только глины с большим интервалом спекания.

Огнеупорность глин зависит от их состава. Для чистого каолинита огнеупорность равна 1780° С. По огнеупорности глины подразделяются на огнеупорные - с огнеупорностью более 1580° С, тугоплавкие -с огнеупорностью 1350 - 1580° С и легкоплавкие - с огнеупорностью менее 1350° С.

Для получения керамических строительных материалов используют преимущественно легкоплавкие (кирпичные) глины, содержащие значительное количество кварцевого песка, соединений железа и других плавней.

Цвет глиняного черепка , после обжига зависит от состава глин, в частности от присутствия в них окислов; железа. Соединения железа окрашивают керамический черепок в красный цвет при обжиге в окислительной среде и в темно-коричневый или черный цвет при обжиге в восстановительной среде. Интенсивность окраски повышается с увеличением содержания в глине Fe 2 O 3 .

3.1.2. Отощающие материалы. Отощающие материалы добавляют к пластичным глинам для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях.

В качестве отощающих материалов используют кварцевый песок и пылевидный кварц (природные материалы), дегидратированную глину (получают нагреванием глины до 600…700 о С – при этом глина теряет пластичность), шамот (получают обжигом огнеупорных или тугоплавких глин при 1000…1400 о С с последующим измельчением до 0,16…2 мм), золы и шлаки (отходы промышленности).

3.1.3. Порообразующие материалы. Порообразующие материалы вводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью.

Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют (например, мел, молотый доломит и др.) с выделением газа (например, СО 2), или выгорают (древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль и др.). Эти добавки одновременно являются отощающими.

3.1.4. Плавни. Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания.

Для этого используют полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п. При получении цветной керамики в сырьевую массу добавляют в качестве плавней оксиды металлов: железа, кобальта, хрома и т.п.

1.5. Глазури и ангобы. Для придания стойкости к внешним воздействиям, водонепроницаемости и декоративного вида поверхность некоторых изделий (облицовочный кирпич, керамическая плитка, керамические трубы и др.) покрывают глазурью или ангобом .

Глазурь – стекловидный слой, нанесенный на поверхность керамического материала, закрепленный на нем с помощью обжига при высокой температуре. Глазури могут быть прозрачными и не прозрачными (глухими), иметь различный цвет.

Для изготовления глазури используют: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочноземельных металлов, оксиды свинца или стронция, борную кислоту, буру и др. Состав глазури, как правило, является ноу-хау предприятия. Сырьевую смесь размалывают в порошок (в сыром виде или после сплавления в виде фритты) и наносят в виде суспензии перед обжигом.

Ангоб изготавливают из белой или цветной глины и наносят тонким слоем на поверхность сырцового изделия. В отличие от глазури ангоб не дает при обжиге расплава, т.е. не образует стекловидного слоя, и поэтому поверхность получается матовой. По свойствам ангоб должен быть близок к основному черепку.

3.2. Основы технологии производства керамических изделий

Процесс производства всех керамических изделий включает добычу глины, подготовку глиняных масс к формованию, формование изделий, сушку, обжиг.

Для некоторых керамических изделий процесс их получения (после обжига) заканчивается внешней отделкой.

При производстве керамической плитки, керамических труб, санитарно-технических изделий технология дополнительно включает глазурование перед обжигом или после первичного обжига, а иногда и нанесение рисунка различными методами (чаще всего декорированием).

Добыча и транспортировка глины. В большинстве случаев глину добывают открытым способом, для чего используют одно- и многоковшовые экскаваторы, скреперы и другие механизмы. На завод глину доставляют рельсовым транспортом, автотранспортом, подвесными дорогами и конвейерами.

Подготовка керамической массы. Карьерная глина в большинстве случаев не пригодна для получения керамических изделий. Поэтому технология любого керамического производства начинается с приготовления керамической массы.

Цель этой стадии производства – разрушить природную структуру глиняного сырья, удалить вредные примеси, измельчить крупные куски и получить однородную удобоформуемую массу.

При подготовке к формованию глин высокой (избыточной) пластичности в их состав вводят отощающие и порообразующие добавки, а при необходимости и плавни. При наличии в глине каменистых включений крупностью свыше 5 мм ее пропускают через камневыделительные вальцы или эти включения измельчают, обрабатывая глину на бегунах.

Затем в глиномешалке глину перемешивают с водой для получения глиняного теста формовочной влажности.

В зависимости от вида изготавливаемой продукции и свойств сырья керамическую массу получают пластическим, полусухим и шликерным (мокрым) способом и соответственно выбирают способ формования.

Формование изделий.

Пластический способ формования. При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают друг с другом с добавкой воды до получения теста. Влажность получаемой массы колеблется от 15 до 25 % и более. Подготовленная глиняная масса поступает в формующий пресс, чаще всего в ленточный обычный или снабженный вакуум-камерой (рис. 3.1).

Разрежение способствует удалению воздуха из глины и сближению ее частиц, что повышает однородность и формуемость массы, а также прочность сырца. Глиняный брус требуемого сечения, выходящий через мундштук пресса, разрезают резательным аппаратом на изделия (сырцовые изделия). Пластический способ подготовки массы и формования наиболее распространен при выпуске массовых материалов (кирпича сплошного и пустотелого, камней черепицы, облицовочных плиток и т.п.).

Полусухой и сухой способы формования.

При полусухом способе подготовки сырьевые материалы вначале подсушивают, дробят, размалывают в порошок, а затем перемешивают и увлажняют водой или, что лучше, паром, так как при этом облегчается прев ращение глины в однородную массу, улучшаются ее набухаемость и формовочная способность. Керамическая масса представляет собой малопластичный пресс-порошок с небольшой влажностью: 8...12 % при полусухом и 2...8 % (чаще 4...6%) при сухом способе формования. Поэтому изделия из таких масс формуют под большим давлением (15...40 МПа) на специальных автоматических прессах. Изделия после прессования иногда можно сразу обжигать без предварительной сушки, что ведет к ускорению производства, сокращению расхода топлива и удешевлению продукции. В отличие от пластического способа формования можно использовать малопластичные глины, что расширяет сырьевую базу производства. Полусухим способом прессования изготовляют кирпич сплошной и пустотелый, облицовочные плитки, а сухим способом - плотные керамические изделия (плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора).

Шликерный способ . 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 пресс-порошка, высушивая его в распылительных башенных сушилках. Шликерный способ применяют в технологии фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток.

Шликер с влажностью 35-45% заливают в гипсовые формы (или в формы из специальной пористой пластмассы). Вода из шликера впитывается пористым материалом, а на поверхности формы образуется сырцовое изделие. В зависимости от вида изделия, его формы и назначения шликер может полностью обезвоживаться в форме (наливной метод) – так изготавливают изделия сложной формы, например санитарно-техническую керамику и т.п., или частично обезвоживаться. При этом в процессе формования шликер доливают до требуемого уровня, а после истечения определенного времени полностью выливают из формы. При этом на поверхности формы остается тонкостенное изделие.

Сушка изделий.

Сушка - весьма ответственный этап технологии, так как трещины обычно возникают именно на этом этапе, а при обжиге они лишь окончательно выявляются. Обычно достаточным является высушивание сырца до остаточной влажности - 6...8%.

В процессе сушки продвижение влаги из толщи керамического изделия к наружным слоям происходит значительно медленнее, чем влагоотдача с поверхности, особенно это проявляется в ребрах и углах изделий. При этом возникает различная степень усадки внутренних и внешних слоев, а следовательно, создаются напряжения, которые могут привести к растрескиванию материала. Для предотвращения этого к жирным глинам прибавляют отощители, которые образуют жесткий скелет, препятствующий сближению глинистых частиц, увеличивают пористость изделия, что способствует продвижению воды из его внутренних слоев к наружным. Для уменьшения чувствительности глин к сушке применяют также паропрогрев и вакуумирование глин, используют некоторые органические вещества в малых дозах – лигносульфанаты (ЛСТ), дегтевые и битуминозные вещества и др.

Прежде сырец сушили преимущественно в естественных условиях (в сушильных сараях). Естественная сушка, хотя и не требует затрат топлива, но в значительной степени зависит от погоды и длится очень долго (10...20 суток). В настоящее время сушку сырца, как правило, производят искусственно в специальных сушилках периодического (камерных) или непрерывного действия (туннельных). В качестве теплоносителя используют дымовые газы обжигательных печей или горячий воздух из калориферов. Срок сушки сокращается до 2...3 сут, а иногда до нескольких часов.

Обжиг изделий.

Обжиг - важная и завершающая стадия технологического процесса керамических изделий. Суммарные затраты на обжиг достигают 35...40 % себестоимости товарной продукции. При обжиге сырца образуется искусственный каменный материал, который в отличие от глины не размывается водой и обладает относительно высокой прочностью. Это объясняется физико-химическими процессами, происходящими в глине под влиянием повышенных температур.

При нагреве сырых керамических изделий до 110°С удаляется свободная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы восстанавливаются. С повышением температуры до 500...700 °С выгорают органические примеси и удаляется химически связанная вода, находящаяся в глинистых минералах и других соединениях керамической массы, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. Затем происходит разложение глинистых минералов вплоть до полного распада кристаллической решетки и образования аморфной смеси Аl 2 О 3 и SiO 2 . При дальнейшем нагреве до 1000°С вследствие реакций в твердой фазе возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита Al 2 O 3 -SiO 2 , и далее при 1200...1300°С переход его в муллит 3Аl 2 Оз-2SiO 2 . Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава (жидкой фазы). Расплав обволакивает нерасплавившиеся частицы, частично заполняет поры между ними и, обладая силой поверхностного натяжения, стягивает их, вызывая сближение и уплотнение. После остывания образуется камнеподобный черепок.

Обжиг изделий из «кирпичных глин» ведут при температуре 900…1000 о С. При получении изделий со спекшимся черепком из тугоплавких и огнеупорных глин обжиг ведут при температуре 1150…1400 о С.

Для обжига керамических материалов используют специальные печи: туннельные, кольцевые, щелевые, роликовые и др.

После обжига изделия охлаждают постепенно, чтобы предотвратить образование трещин.

Обожженные изделия могут различаться по степени обжига и по наличию дефектов.

3.3. Виды керамических материалов и изделий

Все керамические материалы делят на две группы (в зависимости от пористости) – пористые (с водопоглощением более 5%) и плотные (с водопоглощением менее 5%).

По назначению керамические материалы и изделия подразделяются на стеновые материалы, кирпич и камни специального назначения, пустотелые изделия для перекрытий, материалы для облицовки фасадов зданий, изделия для внутренней облицовки, кровельные материалы, трубы (канализационные и дренажные), огнеупорные материалы, санитарно-технические изделия.

К группе стеновых материалов относятся кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый, пористо-пустотелый, легкие и пустотелые керамические камни.

По средней плотности в сухом состоянии стеновые материалы делят на классы А (ρ о = 700 - 1000 кг/м 3), Б (1000-1300 кг/м 3), В (1300-1450 кг/м 3) и Г (более 1450 кг/м 3):

Чем ниже средняя плотность стеновых материалов, тем больше их пористость и меньше теплопроводность. Минимальная пористость керамических стеновых материалов ограничивается соответствующими стандартами и контролируется их водопоглощением. Водопоглощение кирпича глиняного, обыкновенного и пустотелого полусухого прессования должно быть не менее 8%,. а пустотелого пластического формования и пустотелых керамических камней - не менее 6-%.

Все стеновые керамические материалы должны быть достаточно морозостойкими (не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии). Кирпич строительный легкий должен выдерживать не менее 10 циклов.

Кирпич строительный. Кирпичом глиняным обыкновенным называют искусственный, камень в форме прямоугольного параллелепипеда. Изготавливается одинарным с размером 250х120х65 мм или модульным с размером 250х120х88мм. Средняя плотность кирпича в сухом состоянии в зависимости от способа изготовления колеблется в пределах от 1600 до 1900 кг/м 3 . Более высокую среднюю плотность, а следовательно, и теплопроводность имеет кирпич полусухого прессования.

По пределу прочности при сжатии; и изгибе подразделяется на семь марок: 75, 100, 125, 150, 250 и 300. Кирпич глиняный обыкновенный применяют для кладки внутренних и наружных стен, столбов, сводов и других частей зданий, в которых полностью, используется его высокая прочность.

Обычный строительный кирпич имеет довольно большую теплопроводность, поэтому приходится возводить наружные стены большей толщины, чем это требуется по расчету на прочность. В подобных случаях более эффективно применение не столь прочного, но менее теплопроводного пустотелого, пористо-пустотелого и легкого кирпича.

Пустотелый кирпич имеет щелевидные пустоты или круглые отверстия, которые образуются в процессе пластического формования кирпича при прохождении глиняного бруса через специальный мундштук с металлическими кернами. Полусухим прессованием пустотелый кирпич изготовляют со сквозными и несквозными пустотами. Пористопустотелый кирпич получают аналогично пустотелому, но в состав глин вводят выгорающие добавки. Легкий пористый кирпич изготовляют как из глин с выгорающими добавками, так и из диатомитов (трепелов) с выгорающими добавками или без них.

Пустотелые керамические камни изготовляют так же, как и кирпич,- способом пластического прессования. Камни имеют следующие размеры: длина 250 или 288, ширина 120, 138, 250 или 288 и толщина 138 мм. Средняя плотность в сухом состоянии колеблется в пределах 1300-1450 кг/м 3 . По пределу прочности при сжатии по сечению брутто (без вычета площади пустот) камни подразделяют на марки 75, 100, 125 и 150.

По назначению различают керамические камни для кладки несущих стен одноэтажных и многоэтажных зданий и для внутренних несущих стен и перегородок.

Кирпич и камни специального назначения

К этой группе керамических материалов относятся кирпич глиняный лекальный, камни для канализационных сооружений и кирпич для дорожных одежд.

Кирпич глиняный лекальный изготовляют способом пластического формования четырех типов с различным радиусом кривизны. Предназначается он для кладки промышленных дымовых труб. По прочности при сжатии и изгибе кирпич подразделяется на марки 100, 125 и 150. Требования к лекальному кирпичу по морозостойкости и водопоглощению такие же, как и к обычному кирпичу.

Камни для канализационных сооружений имеют трапецеидальную форму и предназначаются для устройства подземных коллекторов. Они должны иметь пре дел прочности при "сжатии не менее 200 кгс/см2 (20 МПа).

Кирпич для дорожных одежд , иначе называемый клинкерным, получают обжигом до спекания, поэтому для его изготовления применяют тугоплавкие глины с большим интервалом спекания (около 100°С). Клинкерный кирпич разделяется на марки 400, 600 и 1000 с водопоглощением и морозостойкостью соответственно для М400 – 6% и 30 циклов; М600 – 4% и 50 циклов; М1000 – 2% и 100 циклов. Кроме того, к данному кирпичу предъявляют требования к сопротивлению истираемости и ударным воздействиям.

Клинкерный кирпич применяют для устройства одежды дорог, полов промышленных зданий, а также для кладки фундаментов, цоколей, столбов, стен ответственных сооружений и канализационных коллекторов.

Пустотелые керамические изделия для перекрытий. К этой группе изделий относятся:

Камни для часторебристых перекрытий марок 50, 75, 100, 150 и 200 со средне плотностью в сухом состоянии не более 1000 кг/м 3 ;

Камни для армокерамических балок марок 75, 100, 150 и 200 со средней плотностью не более 1300 кг/м 3 ;

Камни для накатов марок 35, 50 и 75 со средней плотностью не более 1000 кг/м 3 .

Рис. 3.3. Перекрытие из керамических камней

Керамические изделия для облицовки фасадов зданий

Для облицовки фасадов зданий применяют как не глазурованные керамические изделия, так и покрытые глазурью. Керамические изделия для облицовки фасадов зданий подразделяются на облицовочный кирпич и лицевые керамические камни, ковровую керамику, плитки фасадные малогабаритные, плиты керамические фасадные.

Кирпич и камни керамические лицевые не должны иметь выцветов, высолов, крупных включений и других дефектов. Лицевые поверхности кирпича и камня могут быть гладкими, рельефными или офактуренными.

Рис. 3.4. Размеры кирпича по стандартам ЕС.

По пределу прочности при сжатии и изгибе кирпич и камни делят на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Водопоглощение их должно быть не менее 6 и не более 14%. В насыщенном водой состоянии они должны выдерживать без каких-либо повреждений не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Облицовочный кирпич может иметь размеры 250х120х65 мм или быть других размеров - (европейского и американского стандартов).

Ковровой керамикой называют набор мелкоразмерных (от 20х20 до 46х46 мм) тонкостенных глазурованных или неглазурованных плиток, наклеенных на бумажную основу. Требования к плиткам по морозостойкости и водопоглощению примерно те же, что и к лицевым керамическим камням.

Плитки фасадные малогабаритные изготовляют как глазурованными, так и без глазури.

Плиты керамические фасадные подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и на прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стены. Плиты могут быть не глазурованными и покрытыми глазурью. Неглазурованные плиты называют терракотовыми. Изготовляют их из глин, имеющих после обжига белый или светло окрашенный черепок.

Требования по морозостойкости к фасадным плитам такие же, как и к другим керамическим материалам, применяемым для облицовки зданий: водопоглощение их не должно быть более 14%.

Керамические изделия для внутренней облицовки

К этой группе изделий относятся плитки для облицовки стен и плитки для полов.

Плитки для облицовки стен подразделяются на майоликовые, изготовляемые из легкоплавких глин с окрашенным, черепком и с лицевой стороны покрытые глухой (непрозрачной) глазурью, и фаянсовые, изготовляемые из огнеупорных беложгущихся глин с добавками отощающих материалов (кварцевого песка и молотого плиточного боя) с лицевой стороной, покрытой прозрачной белой или цветными глазурями. На глазурь различными методами может быть нанесен рисунок (шелкографией, декорированием и т.п.)

Раньше выпускали плитки квадратные (150х150 мм и 100х100 мм), прямоугольные (150х25, 150х75, 150х100 мм) и фасонные.

Сейчас большинство заводов Украины и России перешло на европейский стандарт – прямоугольные 300х200 мм (иногда 250х200, 400х225 мм). Однако в элитных коллекциях могут применяться и другие размеры плиток. В современных технологиях для получения правильной геометрии изделий используется высокоточное штамповочное оборудование, а также лазерная обрезка готовых изделий.

Толщина плиток не должна быть более 6 мм.

Плитки должны быть термически стойкими, т. е. на глазури не должны появляться отколы и поверхностные волосные трещины при нагревании до 125°С с последующим быстрым охлаждением в воде комнатной температуры. Как майоликовые, так и фаянсовые плитки имеют пористый черепок; водопоглощение их не должно превышать 16%.

Плитки применяют для внутренней облицовки стен санитарно-технических узлов, а также помещений с повышенной влажностью.

Плитки для полов изготовляют полусухим прессованием и обжигают до спекания. По виду лицевой поверхности плитки подразделяют на гладкие, с рельефом и тисненые, а по цвету - на одноцветные и многоцветные. По форме различают плитки квадратные, прямоугольные, треугольные, шестигранные, четырехгранные (половинки шестигранных), пятигранные и восьмигранные. Плитки для полов характеризуются высокой плотностью (водопоглощение не более 4%) и малым истиранием (потери массы при испытании не должны превышать 0,08 г/см 2).

Кровельные материалы (глиняная черепица)

Глиняная черепица-один из старейших кровельных материалов. Несмотря на это, глиняная черепица является одним из лучших кровельных материалов. Основные ее преимущества - долговечность (более 100лет) и огнестойкость. Кроме того, за счет поглощения - испарения воды и высокой теплоемкости черепица регулирует микроклимат помещения, повышая комфортность здания.

Изготавливают черепицу пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную, волнистую ленточную, S-образную ленточную и коньковую желобчатую. Для изготовления черепицы применяют легкоплавкие пластичные глины.

Ленточную черепицу изготовляют по схеме, аналогичной схеме производства кирпича по способу пластического формования. Однако глиняную массу перед формованием более тщательно обрабатывают, обычно на бегунах. Выходные отверстия мундштука пресса имеют форму, соответствующую форме черепицы, выходящей пи пресса в виде ленты; глиняную массу разрезают на резательных станках на отдельные черепицы. Штампованную черепицу прессуют в металлических или гипсовых формах на эксцентриковых прессах, обжигают в кольцевых или туннельных печах при температуре 1000-1100° С.

К глиняной черепице предъявляют следующие требования: разрушающая нагрузка при испытании черепицы на излом в воздушно-сухом состоянии должна быть не менее: 100 кг для S-образной, 80 кг для пазовой штампованной и 70 кг для всех остальных типов черепицы. Масса 1 м 2 покрытия из черепицы в насыщенном водой состоянии должна быть для плоской ленточной не более 65 кг, для остальных типов - не более 50 кг (за исключением коньковой, масса 1 м 2 которой не должна превышать 8 кг). В насыщенном водой состоянии черепица должна выдерживать не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Керамические канализационные и дренажные трубы

Канализационные трубы изготовляют из тугоплавких и огнеупорных глин. Формуют трубы на вертикальных ленточных прессах из пластичной хорошо подготовленной глиняной массы. После сушки труб на их внутреннюю и наружную поверхности наносят легкоплавкие
составы (глазурь), которые в процессе обжига труб образуют стекловидную пленку. Наличие тонкого слоя глазури на поверхности труб предопределяет их высокую стойкость к воздействию кислот и щелочей. Канализационные трубы делают круглого сечения с раструбом на одном конце. Трубы должны выдерживать гидравлическое давление не менее 2 атмосферы (0,2 МПа) и иметь водопоглощение черепка не более 9% для первого сорта и 11 % для второго. Высокая химическая стойкость керамических труб позволяет эффективно применять их для отвода промышленных вод, содержащих щелочи и кислоты, а также при укладке канализационных труб в агрессивных средах.

Дренажные керамические трубы изготовляют как не глазурованными без раструбов, так и глазурованными с раструбом различных диаметров. Они должны выдерживать без каких-либо признаков разрушения не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии. Дренажные трубы применяют главным образом для осушения заболоченных почв,

Огнеупорные керамические материалы

Огнеупорными называются керамические материалы с огнеупорностью не менее 1580° С. Материалы, получаемые из огнеупорных глин, отощенных той же глиной, но предварительно обожженной до спекания и измельченной (шамотом), называют шамотными изделиями.

Шамотные изделия в форме кирпича называют шамотным кирпичом. Изготовляют его из огнеупорных глин полусухим прессованием или пластическим формованием с последующим обжигом до спекания при температуре 1300-1400° С. Из огнеупорных глин, отощенных шамотом, изготовляют также фасонные огнеупорные изделия, в том числе крупные блоки. Огнеупорность шамотных изделий примерно равна 1670-1770° С.

Шамотные огнеупоры характеризуются высокой термической стойкостью, способностью хорошо противостоять действию кислых топливных шлаков и расплавленного стекла при температурах до 1500° С. Используют их для кладки стен и сводов печей, обмуровки топок, дымоходов и т. п.

Санитарно-технические изделия

Оборудование санитарно-технических узлов жилых и производственных помещений (ванны, раковины и т. д.) можно изготовлять из фаянса, полуфарфора и фарфора.

Фарфором называют плотный керамический материал с черепком белого цвета, получаемый обжигом сырьевой смеси, в состав которой входят огнеупорная глина, каолин, полевой шпат, кварц и фарфоровый бой.

Фаянсом называют керамические материалы с мелкопористым черепком обычно белого цвета, для получения которых применяют те же, что и для фарфора, сырьевые материалы, но другой рецептуры. Так, для получения фаянса состав сырьевой массы может быть следующий (%): каолино-глинистая часть 45-50, кварцевый песок 35-45, полевой шпат 2-5, мел 10 и бой изделий или шамот 10-15. Фарфор отличается от фаянса большей плотностью и прочностью.

Полуфарфор по своим свойствам занимает промежуточное положение между фаянсом и фарфором.

Технология производства санитарно-технических керамических изделий включат все основные стадии. Стадия подготовки сырьевой смеси, как правило, более сложна. Санитарно-технические керамические изделия обычно получают путем литья жидкой массы (шликера) в формы с последующим высушиванием и обжигом изделий. Обжиг может быть одноразовый и двухразовый. Для придания санитарно-техническим изделиям водонепроницаемости и лучшего вида их покрывают глазурью. Глазуровочный состав (глазурь) наносят на отформованные изделия после сушки или первого обжига. При обжиге глазурь оплавляется и покрывает изделие тонкой блестящей пленкой.

Литература

1. Домокеев А.Г. Строительные материалы. – М. Высш. шк., 1989. – 495 с.
2. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы. – М. Высш. шк., 1986.
3. Шейкин А.Е. Строительные материалы. – М. Высш. шк., 1978. – 432 с.
4. Савйовский В.В., Болотских О.Н. Ремонт и реконструкция гражданских зданий. – Харьков: Ватерпас, 1999 – 290 с

Общие сведения о керамических строительных материалах и изделиях

Классификация керамических строительных материалов и изделий. Свойства, применение

Сырье для производства керамических материалов и изделий. Классификация, технологические свойства

Производство керамических строительных материалов и изделий. Общие технологические процессы

Керамические материалы – искусственные каменные материалы, полученные из природных глин или глиняных смесей с минеральными добавками путем формования, сушки и последующего обжига. Слово «керамика» (греч. ceramos) означает обожженная глина. Из нее изготовляли обожженный кирпич, кровельную черепицу, водопроводные трубы, архитектурные детали. Керамические материалы являются самыми древними из всех искусственных каменных материалов. Черепки грубых горшечных изделий находят на месте поселений каменного века. Следы древней керамики (посуда, вазы и т.п.) сохранились в Древнем Египте, Греции. На Руси старинные русские соборы X-XV вв. (Владимирский, Новгородский, церковь в Коломенском и храм Василия Блаженного (Покровский собор, 1561 г.). В Москве, при строительстве которого широко использовали цветной и обыкновенный кирпичи, черепицу и другие керамические изделия).

Большое развитие керамика получила в Средней Азии, Древней Индии, Китае и Японии. У греков и римлян из глины изготовляли обожженный кирпич, кровельную черепицу, архитектурные детали и другие изделия, глинобитные жилища (IV-III тыс. до н.э.).

Высокими художественными достоинствами отмечено и русское изразцовое искусство XV-XVIII вв. Терракотовые и глазурованные образцы изготовляли в Москве, Ярославле. Терракота (от итал. terra– земля, cotta–обожженная) – неглазурованная однотонная керамика с характерным цветным пористым черепком.

Кирпич появился более 5000 лет назад и как конструкционный материал впервые стали применять в Древнем Египте и Вавилонии. И в настоящее время, в период бурного развития строительной промышленности, глиняный кирпич не потерял своего значения. Повсеместное распространение исходного сырья – глины, простота изготовления и длительный срок службы позволяют считать его одним из основных местных строительных материалов.

Классификация керамических строительных материалов и изделий. Свойства, применение

Керамические строительные материалы и изделия по их назначению в отделке зданий и отдельных элементах подразделяются на:

фасадные изделия – лицевой кирпич, разного рода плитки;

изделия для внутренней отделки – глазурованные и неглазурованные плитки, фасонные изделия, ковровая и мозаичная керамика;

плитку для пола;

изделия из фаянса и фарфора декоративного назначения.

Отделочная керамика (облицовочные плитки для стен и полов, керамическая ковровая мозаика, архитектурные детали, терракота, майолика) обладает ценными универсальными потребительными свойствами:

водостойкость

стойкость к агрессивным воздействиям;

высокая экологичность;

простота технологических приёмов изготовления;

разнообразие сырьевых материалов;

прочность;

долговечность;

гигиеничность;

декоративность.

Керамические изделия обладают различными свойствами, которые определяются составом исходного сырья, способами его переработки, а также условиями обжига.

Применение – во всех элементах зданий и сооружений, в сборном керамическом домостроении, в строительстве стеновых керамических изделий, для изготовления фасадной керамики, пористых заполнителей для бетонов, санитарно-технической керамики, плитки для полов, керамических канализационных труб и др.

Таким образом, керамические материалы отвечают современным тенденциям строительной техники, являются конкурентоспособными с другими строительными материалами такого же назначения. Материал, из которого состоят керамические изделия, в технологи керамики называют керамическим черепком.

В зависимости от пористости структуры керамические строительные изделия делят на две группы:

пористые (водопоглощением по массе 5 и более 5% - керамический кирпич и камни, черепицу кровельную, облицовочные плитки и керамические трубы);

плотные (водопоглощением по массе – менее 5% - плитки для полов и дорожный кирпич);

Санитарно-техническая керамика может быть пористой (фаянс) и плотной(санитарный фарфор).

Сырье для производства керамических материалов и изделий. Классификация, технологические свойства

Глина – сырьё для производствакерамических материалов

Качество сырьевых материалов определяется минералогическим составом, физическими свойствами, зависящими от месторождения и условиями залегания. Основными сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются глины и каолины ; в качестве вспомогательных сырьевых материалов для улучшения технологических свойств используют пески кварцевые и шлаковые, шамот, выгорающие добавки органического происхождения (древесные опилки, угольная крошка и т.п.).

Глина – один из наиболее распространенных видов осадочных горных пород полиминерального состава. Кислород, кремний и алюминий по своей общей массе составляют около 90% в составе земной коры, потому подавляющую часть минералов составляют алюмосиликаты, силикаты и кварц основа встречающихся в природе керамических сырьевых минералов. Размеры глинистых частиц колеблются практически от коллоидной дисперсности до 5 мкм. Основным минералом каолиновых глин является минерал каолинит.

Глины – землистые осадочные горные породы, состоящие из глинистых минералов со значительными примесями: каолинита, галлуазита, монтмориллита, бейделлита, частиц кварца, полевых шпатов, гидрослюд, гидратов окиси железа, алюминия, карбонатов магния, кальция и др.

Пластичность глинистого сырья, определяемая числом пластичности (по раскатыванию глиняного жгута диаметром 3 мм), зависит от содержания глинистых минералов и влажности массы. В зависимости от содержания глинистых минералов глины делятся: на:

жирные (более 60%);

обычные (30... 60%);

тяжелые суглинки (20... 30%);

средние и легкие суглинки (менее 20%).

По пластичности глинистые материалы подразделяются по числу пластичности на:

высокопластичные (менее 25);

среднепластичные (15... 25);

умеренно-пластичные (7... 15);

малопластичные (3... 7).

Вода, адсорбированная поверхностью глинистых частиц в процессе приготовления сырьевой смеси, играет роль гидродинамической смазки, что обеспечивает во многом ее пластические характеристики. Вместе с тем удаление воды, как из самих глинистых частиц, так и с их поверхности в процессе сушки и обжига вызывает явление воздушной и огневой усадки.

Усадочные деформации являются причиной возникновения в изделии внутренних напряжений, что в конечном итоге влияет на их качественные показатели.

Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения образования трещин в пластичные глины вводят искусственные или природные отощающие добавки . К их числу относятся дегидратированная глина, шамот, котельные шлаки, золы, кварцевые пески и т.д.

Введение в состав сырьевой смеси плавней обеспечивает более низкую температуру ее спекания. К плавням относят полевые шпаты, пегматит, доломит, тальк, магнезит, карбонаты бария и стронция, нефелиновые сиениты (для фаянсовых масс). Искусственный керамический материал, отформованный из глинистого сырья, получается в результате сложных физических, химических и физико-химических изменений, происходящих при обжиге, т.е. при воздействии высоких температур.

Каолины – это чистые глины, состоящие преимущественно из глинистого минерала каолинита (Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O). Каолины огнеупорны, малопластичны, имеют белую окраску. Их применяют для производства фарфора, фаянса и тонких облицовочных изделий, так как после обжига получается белый черепок.

Обычные глины отличаются от каолинов большим разнообразием минералогического, химического и гранулометрического состава. Изменения химического состава заметно отражаются на свойствах глин. С увеличением А1 2 O 3 повышается пластичность глин и огнеупорность, а с повышением содержания SiO 2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий. Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глины, наличие щелочей ухудшает формуемость изделий.

При изготовлении керамических материалов основными технологическим свойствами глин являются:

пластичность;

воздушная и огневая усадка;

огнеупорность

цвет керамического черепка

спекаемость.

Пластичность глин – способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму и сохранять ее после прекращения действия этих сил. По степени пластичности глины делят на:

высоко пластичные, или «жирные»,

средней пластичности

малопластичные, или «тощие».

Жирные глины хорошо формуются, но, высыхая, дают трещины и значительную усадку. Тощие глины формуются плохо. Для повышения пластичности глин применяют операцию вылеживания их во влажном состоянии на воздухе, вымораживание, гноение в темных подвалах, при этом происходит разрыхление материала и увеличивается ее дисперсность. Пластичность можно также повысить добавлением высокопластичных глин. Самый распространенный способ повышения пластичности - их механическая обработка. Для понижения пластичности глин вводят добавки различных непластичных материалов (отощающие добавки).

Усадка – уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при его сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Усадку выражают в процентах от первоначального размера изделия.

Воздушная усадка происходит при испарении воды из сырца в процессе его сушки на воздухе и составляет, 2...10%.

Огневая усадка получается из-за того, что в процессе обжига легкоплавкие составляющие глины расплавляются и частицы глины в местах их контакта сближаются. Огневая усадка составляет 2...8%.

Полная усадка определяется как арифметическая сумма величин воздушной и огневой усадок. Значение полной усадки колеблется в пределах 4...18%. Полную усадку учитывают при формовании изделий.

Огнеупорность – свойство глины выдерживать действие високих температур без деформации. По температуре плавления глины разделяются на:

легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350°С),

тугоплавкие (с температурой плавления 1350...1580°С)

огнеупорные (свыше 1580°С).

Огнеупорные глины применяют для производства огнеупорных изделий, а также фарфора и фаянса. Тугоплавкие глины применяют в производстве плиток для полов, канализационных труб. Легкоплавкие глины используют для производства керамического кирпича, пустотелых камней, черепицы.

Цвет черепка после обжига зависит от состава и количества примесей в глине. Каолины дают черепок белого цвета. На цвет обожженных глин оказывает влияние содержание оксидов железа, которые придают окраску от светло-желтой до темно-красной и бурой. Оксиды титана вызывают синеватую окраску черепка. Используя минеральные красители, можно получать керамические изделия различных цветов и оттенков.

Спекаемостъю глин называют ее способность уплотняться при обжиге и образовывать камневидный материал. При спекании увеличивается прочность и уменьшается водопоглощение изделий.

Производство керамических строительных материалов и изделий. Общие технологические процессы

Эксплуатационные характеристики керамических изделий во многом определяются как составом сырьевых материалов, так и технологическими приемами их изготовления. В производстве обширной номенклатуры современной строительной керамики используются родственные технологические процессы, позволяющие кратко обобщить основы производства керамических материалов.

Можно выделить следующие общие технологические процессы:

1. добыча глины;

2. подготовка сырьевой массы;

3. формование изделия (сырца);

Эти пять стадий производства являются общими для всех видов керамических изделий. Для отдельных видов изделий могут применять различные способы формования (кирпич пластического и полусухого формования), разные способы сушки (воздушная или в сушильных камерах), а также дополнительные производственные процессы – покрытие изделий глазурью или ангобом.

Добыча глины: Добыче сырья предшествует геологическая разведка, определение химического и минерального состава, физических свойств сырья, полезной толщи месторождения, его однородности и характера залегания, объема работ и т.д. Глина обычно залегает – на небольшой глубине. Разрабатывается сырье в карьерах открытым способом – одноковшовыми, многоковшовыми или роторными экскаваторами. Заводы по производству керамических изделий обычно строят вблизи месторождений глин, т.е. карьер является составной частью завода. Добычу глины стремяться осуществлять в теплое время года, создавая запас материала на складе для работы зимой. Транспортируют глину из карьера на заводы рельсовым транспортом в опрокидных вагонетках, ленточными транспортерами и автосамосвалами.

Подготовка сырьевой массы . Добытая в карьере и доставленная на завод глина непригодна для формования изделий, и нужно разрушить природную структуру глины, очистить ее от вредных примесей, измельчить крупные фракции, смешать с добавками, увлажнить ее, чтобы получилась удобоформуемая масса. В крытых складах или на открытых площадках глинистые материалы выдерживаются до двух лет. За это время разлагаются органические остатки и под действием атмосферных факторов(увлажнения и высушивания, замораживания и оттаивания) и предварительной обработки (рыхления, камнеудаления и т.д.) удается достичь сравнительной однородности массы, как по гранулометрическому, так и по минеральному составу. Дальнейшая подготовка массы осуществляется в зависимости от вида изделий и предполагаемой технологии их изготовления.

На этом этапе с помощью камневыделительных машин, вальцов, мельниц различного вида, дозаторов добавок и воды, глиномешалок или диспергаторов удается получить массу, пригодную для формования изделий. Формовочную массу готовят пластическим, полусухим или мокрым способами в зависимости от свойств сырьевых материалов и требований к качеству получаемого изделия.

Формование изделий – одно из важных операций при изготовлении керамических изделий. Способы изготовления определяются формовочными свойствами сырьевой смеси и, прежде всего, пластичностью, которая многом зависит от количества воды в формовочной смеси. В зависимости от влажности формовочной массы способы подразделяются на сухой, полусухой, пластический и литьевой(шликерный).

При сухом способе пресспорошок имеет влажность 2…6%, при которой используют механические или гидравлические прессы, развивающие давление свыше 40 МПа. Данным способом изготавливают плотные керамические изделия: плитку для полов, некоторые виды кирпича, изделия из фаянса и фарфора.

Полусухой способ предусматривает использование рабочих смесей с влажностью 8... 12%. Поэтому способу изготавливается кирпич, фасонне изделия, плитка.

Наиболее экономичным и распространенным является способ пластического формования при влажности массы 18... 24%. Основной механизм, используемый в этом случае,– ленточный пресс. Шнеквал пресса с переменным шагом лопастей перемалывает массу, одновременно уплотняя её к выходному отверстию. Вакуумирование на последней стадии прессования позволяет дополнительно уплотнить массу. Выходное отверстие пресса– мундштук обеспечивает получение непрерывного глиняного бруса необходимых геометрических размеров. Форма мундштука и его размеры определяют вид выпускаемых изделий: кирпич, камни, плитки, черепица, трубы, фасонные изделия. Установленные перед мундштуком пустотообразователи позволяют формовать дырчатые изделия, с щелевыми пустотами и т.д.

Литьевым способом изготавливают керамические изделия сложной геометрической формы: сантехнические изделия (раковины, унитазы, писсуары и т.д.), некоторые декоративные изделия, плитку для внутренней отделки помещений. Компоненты рабочей смеси тщательно размешивают, дозируют, перемешивают с водой. Влажность массы в этом случае от 40 до 60%. Подготовленная таким образом однородная масса выливаетс в гипсовые формы. Развитая микропористая структура гипсового камня обуславливает удаление части воды в пристеночных слоях. В результате в зависимости от времени достигается необходимая толщина уплотненного слоя. Избыток смеси после этого удаляется. После сушки отдельные эле-менты монтируются.

Сушка и обжиг изделий. В зависимости от способа изготовления влажность сырьевых смесей колеблется в очень больших пределах от 2 до 60%. Удаление воды из отформованных изделий сопровождается усадочными деформациями и, соответственно, возникновением внутренних напряжений. Последние при жестких режимах сушки могут являться причиной искривления, появления трещин, снижающих качественные показатели изделий. Сушку изделий производят до остаточной влажности 4... 6% в туннельных или камерных сушилках. Температура теплоносителя 120...150°С.

Обжиг керамических изделий – один из наиболее ответственных технологических этапов, во многом определяющих свойства получаемых материалов.

В производстве строительной керамики в основном используют туннельные печи непрерывного действия высушенные изделия на обжиговых вагонетках, передвигаясь по туннелям, постепенно нагреваются до температуры спекания в зоне сгорания топлива, а затем медленно охлаждаются встречным потоком воздуха.

При температуре порядка 100...120 °С удаляется физически связанная свободная вода. При температуре 450 ...600 °С глинистые вещества необратимо теряют пластические свойства. Дальнейшее повышение температуры приводит к разрушению кристаллической решетки алюмосиликатов и распаду их на отдельные окислы: при повышении температуры до 1000 °С образуется соединение силлиманит, при температуре 1200-1300 С – новый минерал муллит. Эти минералы обеспечивают высокую прочность и стойкость керамического черепка к различным факторам внешней среды.

После обжига полученные изделии медленно охлаждаются, так как при резком охлаждении могут образоваться трещины. Перед отгрузкой потребителю керамические изделия сортируют с целью проверки качественных показателей на их соответствие требованиям государственных стандартов.

Керамические материалы получают из глиняных масс путем формования и последующего обжига. При этом часто имеет мес­то промежуточная технологическая операция - сушка свежесформованных изделий, называемых «сырцом».

По характеру строения черепка различают керамические ма­териалы пористые (неспекшиеся) и плотные (спекшиеся). По­ристые поглощают более 5% воды (по массе), в среднем их во-допоглощение составляет 8...20% по массе. Пористую структуру имеют кирпич, блоки, камни, черепица, дренажные трубы и др.; плотную-плитки для полов, канализационные трубы, санитар-но-технические изделия.

По назначению керамические материалы и изделия делят на следующие виды: стеновые - кирпич обыкновенный, кирпич и камни пустотелые и пористые, крупные блоки и панели из кирпи­ча и камней; для перекрытия - пустотелые камни, балки и па­нели из пустотелых камней; для наружной облицовки - кирпич и камни керамические лицевые, ковровая керамика, плитки кера­мические фасадные; для внутренней облицовки и оборудования зданий - плиты и плитки для стен и полов, санитарно-техниче-ские изделия; кровельные -черепица; трубы - дренажные и канализационные.

Сырьевые материалы

Сырьем для изготовления керамических материалов служат различные глинистые горные породы. Для улучшения технологи­ческих свойств глин, а также придания изделиям определенных и более высоких физико-механических свойств к глинам добав­ляют кварцевый песок, шамот (дробленая обожженная при тем­пературе 1ООО...14ОО°С огнеупорная или тугоплавкая глина), шлак, древесные опилки, угольную пыль.

Глиняные материалы образовались в результате выветрива­ния изверженных полевошпатовых горных пород. Процесс вывет­ривания горной породы заключается в механическом разрушении и химическом разложении. Механическое разрушение про­исходит в результате воздействия переменной температуры и воды. Химическое разложение происходит, например, при воздей­ствии на полевой шпат воды и углекислоты, в результате чего образуется минерал каолинит.

Глиной называют землистые минеральные массы или обло­мочные горные породы, способные с водой образовывать пластич­ное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига приобретающее твердость камня. Наиболее чистые глины состоят преимущественно из каолинита и называются каолинами. В состав глин входят различные оксиды (AI2O3, SiO 2 , Fe 2 O3, CaO, Na 2 O, MgO и K2O), свободная и химически связанная вода и органические примеси.

Большое влияние на свойства глины оказывают примеси. Так, при повышенном содержании SiO 2 , не связанного с А1 2 Оз, в гли­нистых минералах уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и снижается их прочность. Соединения железа, являясь сильными плавнями, понижают огнеупорность глины. Углекислый кальций уменьшает огнеупорность и интервал спекания, увеличивает усадку при обжиге и пористость, что уменьшает прочность и морозостой­кость. Оксиды Na2О и К2О понижают температуру спекания глины.

Глины характеризуются пластичностью, связностью и связую­щей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

Пластичностью глины называют ее свойство образовывать при затворении водой тесто, которое под действием внешних усилий способно принимать заданную форму без образования разрывов и трещин и сохранять эту форму при последующей сушке и обжиге.

Пластичность глины характеризуют числом пластичности

П = W т - W р,

где W т и W р - значения влажности, соответствующие пределу те­кучести и пределу раскатывания глиняного жгута, %.

По пластичности глины разделяют на высокопластичные (П>25), среднепластичные (П=15...25), умереннопластичные (П = 7... 15), малопластичные (П <7) и непластичные. Для производства керамических изделий обычно применяют умерен­нопластичные глины с числом пластичности П = 7... 15. Мало­пластичные глины плохо формуются, а высокопластичные рас­трескиваются при сушке и требуют отощения.

В производстве обжиговых материалов наряду с глинами используются диатомиты, трепелы, сланцы и др. Так, в произ­водстве легкого кирпича и изделий применяют диатомиты и трепелы, а для получения пористых заполнителей - вспучи­вающиеся глины, перлит, вермикулит.

На многих керамических заводах отсутствует сырье, пригодное в естественном виде для изготовления соответствующих изделий. Такое сырье требует введения добавок. Так, добавляя к пластичным глинам отощающие добавки до 6... 10% (песок, шлак, шамот и др.), можно уменьшить усадку глины при сушке и обжиге. Большое влияние на связующую способность глин и их усадку оказывают фракции меньше 0,001 мм.

Чем больше содержание глинистых частиц, тем выше плас­тичность. Пластичность можно повысить добавлением высоко­пластичных глин, а также введением поверхностно-активных веществ - сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) и др. Понизить пластичность можно добавлением непластичных материалов, на­зываемых отощителями, - кварцевого песка, шамота, шлака, древесных опилок, крошки угля.

Глины, содержащие повышенное количество глинистых фрак­ций, обладают более высокой связностью, и, наоборот, глины с небольшим содержанием глинистых частиц имеют малую связ­ность. С увеличением содержания песчаных и пылевидных фракций понижается связующая способность глины. Это свой­ство глины имеет большое значение при формовании изделий. Связующая способность глины характеризуется возможностью связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие заданной формы.

Усадкой называют уменьшение линейных размеров и объема при сушке образца (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Воздушная усадка происходит при испарении воды из сырца в процессе его сушки. Для различных глин линейная воздушная усадка колеблется от 2...3 до 10...12% в зависимости от содержания тонких фракций. Огневая усадка происходит из-за того, что в процессе обжига легкоплавкие составляющие глины расплавляются и частицы глины в местах их контакта сближаются. Огневая усадка в зависимости от состава глин бывает 2...8%. Полная усадка равна алгебраической сумме воз­душной и огневой усадок, она колеблется в пределах 5...18%. Это свойство глин учитывают при изготовлении изделий необ­ходимых размеров.

Характерным свойством глин является их способность пре­вращаться при обжиге в камневидную массу. В начальный пе­риод повышения температуры начинает испаряться механически примешанная вода, затем выгорают органические примеси, а при нагревании до 550...800°С происходит дегидратация глини­стых минералов и глина утрачивает свою пластичность.

При дальнейшем повышении температуры осуществляется обжиг - начинает расплавляться некоторая легкоплавкая со­ставная часть глины, которая, растекаясь, обволакивает нера-сплавившиеся частицы глины, при охлаждении затвердевает и цементирует их. Так происходит процесс превращения глины в камневидное состояние. Частичное плавление глины и действие сил поверхностного натяжения расплавленной массы вызывают сближение ее частиц, происходит сокращение объема - огневая усадка.

Совокупность процессов усадки, уплотнения и упрочнения глины при обжиге называют спеканием глины. При дальнейшем повышении температуры масса размягчается - наступает плав­ление глины.

На цвет обожженных глин оказывает влияние главным об­разом содержание оксидов железа, которые окрашивают кера­мические изделия в красный цвет при наличии избытка в печи кислорода или в темно-коричневый и даже черный при недостат­ке кислорода. Оксиды титана вызывают синеватую окраску черепка. Для получения белого кирпича обжиг ведут в восста­новительной среде (при наличии свободных СО и Ш в газах) и при определенных температурах, чтобы оксид железа перевести в закись.

Процессы происходицие при обжиге и сушке глин

схема производства керамических изделий

Несмотря на обширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, 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.) и упаковки.

Добычу сырья осуществляют иа карьерах открытым спосо­бом - экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера к за­воду производят автосамосвалами, вагонетками или транспорте­рами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки. Заводы по производству керамических материалов, как пра­вило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода.

Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы.

Формование керамической массы в зависимости от свойств исходного сырья и вида изготовляемой продукции осуществляют полусухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами. При полусухом способе производства глину вначале дробят и подсушивают, затем измельчают и с влажностью 8... 12% подают на формование. При пластическом способе формования глину дробят, затем направляют в глиносмеситель (рис. 3.2), где она перемешивается с отощающими добавками до получения одно­родной пластичной массы влажностью 20...25%. Формование керамических изделий при пластическом способе осуществляют преимущественно на ленточных прессах. При полусухом способе глиняную массу формуют на гидравлических или механиче­ских прессах под давлением до 15 МПа и более. По шликерному способу исходные материалы измельчают и смешивают с большим количеством воды (до 60%) до получения однород­ной массы - шликера. В зависимости от способа формования шликер используют как непосредственно для изделий, получае­мых способом литья, так и после его сушки в распылительных сушилках.

Обязательной промежуточной операцией технологического процесса производства керамических изделий по пластическому способу является сушка. Если же сырец, имеющ й высокую влажность, сразу после формования подвергнуть обжигу, то он растрескивается. При сушке сырца искусственным способом в качестве теплоносителя используют дымовые газы обжигатель­ных печей, а также специальных топок. При изготовлении изделий тонкой керамики применяют горячий воздух, образуе­мый в калориферах. Искусственную сушку производят в ка­мерных сушилах периодического действия или туннельных суши­лах (рис. 3.4) непрерывного действия.

Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, свя­занных с тепло- и массообменом между материалом и окружаю­щей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий на поверхность и испарение ее. Од­новременно с удалением влаги частицы материала сближаются и происходит усадка. Уменьшение объема глиняных изделий при сушке происходит до определенного предела, несмотря на то, что вода к этому моменту полностью еще не испарилась. Для получения высококачественных керамических изделий процессы сушки и обжига должны осуществляться в строгих режи­мах. При нагревании изделия в интервале температур О...15О°С из него удаляется гигроскопическая влага. При температуре 70°С дав­ление водяных паров внутри из­делия может достигнуть значи­тельной величины, поэтому для предупреждения трещин темпера­туру следует поднимать медленно (5О...8О°С/ч), чтобы скорость по­рообразования внутри материала не опережала фильтрации паров через ее толщу.

Обжиг является завершающей стадией технологического процес­са. В печь сырец поступает с влаж­ностью 8...12%, и в начальный период происходит его досушива­ние. В интервале температур 550... 800°С идет дегидратация глинис­тых минералов и удаление хими­чески связанной конституционной воды. При этом разрушается кристаллическая решетка минера­ла и глина теряет пластичность, в это время происходит усадка изделий.

При температуре 200...800°С выделяется летучая часть органи­ческих примесей глины и выгораю-ших добавок, введенных в состав шихты при формовании изде­лий, и, кроме того, окисляются органические примеси в пределах температуры их воспламенения. Этот период характерен весьма высокой скоростью подъема температур - 300...350° С/ч, а для эффективных изделий - 400...450°С/ч, что способствует быстро­му выгоранию топлива, запрессованного в сырец. Затем изделия выдерживают при этой температуре в окислительной атмосфере до полного выгорания остатков углерода.

Дальнейший подъем температуры от 800°С до максималь­ной связан с разрушением кристаллической решетки глини­стых минералов и значительным структурным изменением че­репка, поэтому скорость подъема температуры замедляют до 1ОО...15О°С/ч, а для пустотелых изделий - до 200...220°С/ч. По достижении максимальной температуры обжига изделие выдерживают для выравнивания температуры по всей толще его, после чего температуру снижают на 1ОО...15О°С, в результа­те изделие претерпевает усадку и пластические деформации.

Затем интенсивность охлаждения при температуре ниже 800°С увеличивается до 250...300°С/ч и более. Ограничением спада температуры могут служить лишь условия внешнего теплообмена. При таких условиях обжиг кирпича можно осу­ществить за 6...8 ч. Однако в обычных туннельных печах ско­ростные режимы обжига не могут быть реализованы из-за боль­шой неравномерности температурного поля по сечению обжига­тельного канала. Изделия из легкоплавких глин обжигают при температуре 900...1100°С. В результате обжига изделие приобре­тает камневидное состояние, высокие водостойкость, прочность, морозостойкость и другие ценные строительные качества.

) и их смесей с минеральными добавками, изготовляемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.

В узком смысле слово керамика обозначает глину , прошедшую обжиг . Однако современное использование этого термина расширяет его значение до включения всех неорганических неметаллических материалов. Керамические материалы могут иметь прозрачную или частично прозрачную структуру, могут происходить из стекла (см. ситаллы). Самая ранняя керамика использовалась как посуда из глины или из смесей её с другими материалами. В настоящее время керамика применяется как индустриальный материал (машиностроение, приборостроение, авиационной промышленности и др.), как строительный материал, художественный, как материал широко используемый в медицине, науке. В 20-ом столетии новые керамические материалы были созданы для использования в полупроводниковой индустрии и др. областях

Слово «керамический» происходит также от индоевропейского Керри , означая высокую температуру. Откуда «Керамический» может использоваться как прилагательное, описывающее материал, продукт или процесс; или как только существительное во множественном числе «керамика».

История

Исторически керамические изделия были твёрдыми, пористыми и хрупкими. Изучение керамики приводит к разработке все новых и новых методов для решения данных проблем, уделяя особое внимание сильным сторонам материалов, а также и необычному их использованию.

Керамика известна с глубокой древности и является, возможно, первым созданным человеком материалом. Время появления керамики относят к эпохе мезолит и неолита. Различными видами керамики являются терракота , майолика , фаянс , каменная масса, фарфор , ситаллы .

Исходя из происхождения слова керамика понимаются такие изделия, для которых глина (при случае каолин), смешанная с полевым шпатом, кварцем или известью, служит главным сырьем. Эти исходные вещества перемешиваются и перерабатываются в массу, которая либо от руки, либо на поворотном круге формуется и затем обжигается.

Отдельные виды керамики формировались постепенно по мере совершенствования производственных процессов, различаясь в зависимости от образовательных свойств черепка и калильного жара. Большинство из них удерживается и по сей день. Древнейший вид - это обыкновенный горшечный товар с землистым, окрашенным и пористым черепком. Это типичная бытовая керамика или изделия, которые разными способами облагораживались - штампованием и гравировкой (например, Bucchero nero), тонким облицовочным слоем (греческая керамика и римские Terra - sigillata), цветной глазурью («Гафнеркерамика» Ренессанса). Первоначально керамика формовалась от руки. Изобретение гончарного круга в третьем тысячелетии до нашей эры, было большим прогрессом, что позволило изготовлять посуду с более тонкими стенками.

К концу XVI века керамика переходит в Европу майолика . Обладая пористым черепком из содержащей железо и известь, но при этом белой фаянсовой массы или изразцовой глины, она покрыта двумя глазурями: непрозрачной, с содержанием олова, и прозрачной блестящей свинцовой глазурью. Майолика родом из заальпийских стран называется фаянсом. Декор писали на майолике по сырой глазури, прежде чем обжечь изделие при температуре порядка 1000 °C. Краски для росписи брались того же химического состава, что и глазурь , однако их существенной частью были окислы металлов, которые выдерживали большую температуру (так называемые огнеупорные краски - синяя, зеленая, желтая и фиолетовая). Начиная с XVIII века, стали применять так называемым муфельные краски, которые наносились на уже обожженную глазурь. С их помощью особенно на фарфоре, достигают высоких результатов.

В XVI веке в Германии распространяется производство каменной посуды. Белый (например, в Зигбурге) или окрашенный (например, в Ререне) весьма плотный черепок состоит из глины, смешанной с полевым шпатом и другими веществами. Обжигаясь при температуре 1200-1280 °С, каменная посуда очень тверда и практически непориста. В Голландии, по образцу Китайской керамики, ее стали производить красной, и ту же особенность обнаруживает каменная посуда Бётгера.

Каменная посуда также изготовлялась Веджвудом в Англии. Тонкий фаянс как особый сорт керамики рождается в Англии в первой половине XVIII века с белым пористым черепком, покрытым белой же глазурью. Он в зависимости от крепости черепка делится на мягкий тонкий фаянс с высоким содержанием извести, средний - с более низким ее содержанием и твердый - совсем без извести. Этот последний по составу и крепости черепка часто напоминает каменную посуду или фарфор.

В строительстве широко применяется цемент - один из видов керамики, сырьем для которого служат глина и известняк, смешанный с водой.

История появления керамики на Руси

Керамика в России

‎Керамика известна с глубокой древности и является, возможно, первым созданным человеком материалом. Россия в области керамики достойно занимает ведущее место в мире, несмотря на то, что в международной литературе вопрос о возникновении фарфорового и керамического производства часто умаляется. На примере появления чёрной керамики археологически доказано, что уже в 3-ем тысячелетии до н. э. чёрная лощённая керамика использовалась в ритуальных и обрядовых целях. Значительный ущерб развитию керамики в России нанесло только одно монголо-татарское нашествие, которое много уничтожило достижений русских гончаров IX-XII веков. Например, исчезли двуручные корчаги-амфоры, вертикальные светильники, более простым стал орнамент, искусство перегородчатой эмали, глазурь (самая простая - жёлтая, уцелела только в Новгороде).

Лишь в XV веке прдолжалось развитие керамики на Руси. В России и в настоящее время, особенно в сельской местности, каждый керамический сосуд незаменим. Пища в керамических горшках самая ароматная и долго хранящаяся.

Изготовление керамической посуды на гончарном круге представляло и представляет особый интерес. Так называемые квасники (сосуды для кислых щей, браги, пива, дрожжевых или фруктовых квасов) появились в Москве в ХIX веке.

Прозрачная керамика

Исторически керамические материалы непрозрачны из-за особенностей их структуры. Однако спекание частиц нанометровых размеров позволило создать прозрачные керамические материалы, обладающие свойствами (диапазоном рабочих длин волн излучения, дисперсией, показателем преломления), лежащими за пределами стандартного диапазона значений для оптических стёкол .

См. также

• Обварная керамика

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Керамин-Минск
• Керар

Смотреть что такое "Керамические материалы" в других словарях:

Керамические материалы - неметаллические материалы из тугоплавких неорганических соединений, получаемые спеканием, плазмо химическим и другими методами. К. м. обладают высокой температуроустойчивостью, жаропрочностью, твёрдостью, электроизоляционными и другими ценными… … Энциклопедия техники

керамические материалы Энциклопедия «Авиация»

керамические материалы - керамические материалы — неметаллические материалы из тугоплавких неорганических соединений, получаемые спеканием, плазмо химическим и другими методами. К. м. обладают высокой температуроустойчивостью, жаропрочностью, твёрдостью,… … Энциклопедия «Авиация»

Прозрачные керамические материалы - Основная статья: Оптические материалы Волновод на базе прозрачной керамики Прозрачные керамические материалы материалы, прозрачные для электромагнитных … Википедия

Абразивные керамические материалы - (абразивы) – вещества повы­шенной твердости, применяемые в массивном или измельченном со­стоянии для механической обработки (шлифования, резания, истирания, заточки, полирования и т.д.) других материалов. Естественные аб­разивные материалы –… …

Сверхтвердые керамические материалы - – композиционные керамичес­кие материалы, получаемые введением различных легирующих добавок и наполнителей в исходный нитрид бора. Структура таких материалов образо­вана прочно связанными мельчайшими кристаллитами и, следовательно, они являются… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Керамические плитки и плиты - – тонкостенные изделия, изготовленные из керамической массы и/или других неорганических материалов. Примечание 1. Керамические плитки и плиты применяют главным образом для настилки полов и облицовки стен. Как правило, их формуют при… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Материалы строительные керамические - – получают в процессе технологической переработки минерального сырья (в основном глинистого), способного при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое в высушенном состоянии обладает небольшой прочностью, а после обжига приобретает… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Керамические изделия для облицовки - – выпускают глазурованными и неглазурованными. К ним относится лицевой кирпич и ковровые облицовочные плитки. Кирпич и камни лицевые керамические имеют марки по прочности 75,100,125,150; водопоглощение 6…14 %. [Словарь строительных материалов и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов