Классификация керамических строительных материалов и изделий. Свойства, применение
Керамические строительные материалы и изделия по их назначению в отделке зданий и отдельных элементах подразделяются на:
ü фасадные изделия – лицевой кирпич, разного рода плитки;
ü изделия для внутренней отделки – глазурованные и неглазурованные плитки, фасонные изделия, ковровая и мозаичная керамика;
ü 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:
Ø стойкость к агрессивным воздействиям;
Ø высокая экологичность;
Ø простота технологических приёмов изготовления;
Ø разнообразие сырьевых материалов;
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:
Санитарно-техническая керамика может быть пористой (фаянс) и плотной(санитарный фарфор).
Сырье для производства керамических материалов и изделий. Классификация, технологические свойства
Изделия из керамики и их применение в строительстве.
Художественная керамика.
Древнейший материал керамика появился на заре цивилизации – середине каменного века. Сначала он использовался для бытовых изделий, в дальнейшем становился строительным материалом, а затем – одним из основных материалов для нужд многих отраслей промышленности, науки и техники. Особенно значительно его место в строительстве, архитектуре, монументально-декоративном и декоративно-прикладном искусстве.
Древнюю керамику археологи находят в Европе, Азии, Африке и Америке. Высокого развития искусство «глины и огня» (как называют иногда керамику)
Достигло в Древнем Египте, Мессопотамии, в Древней Греции, на Крите.
Вавилоняне умели покрывать кирпичи цветной глазурью и использовали глиняные плитки для написания текстов и создания рисунков. Большое внимание керамике уделяли в древних Индии, Японии, Китае, Корее.
Искусство декорирования и облагораживания глиняного черепка достигло здесь совершенства.
Керамические изделия применялись также в архитектуре Владимира, Суздаля, Углича. Шедеврами русского кирпичного зодчества стала церковь в селе Коломенском под Москвой и Покровский собор (храм Василия Блаженного) в Москве, возведенные из кирпича.
Керамическими плитками, покрытыми глазурью и узорами, гладкими и рельефными, так называемыми кахлями (в России – изразцами), еще в XI-XII вв.
Облицовывали внутренние стены и полы. Позднее они изготовлялись в украинском местечке Опишня, называемым « Афинами украинской керамики ».
Богатство форм, обогащение декора орнаментом, использование глазурей и ангобов, применение штампов, освоение ножного гончарного круга – таков путь развития украинской керамики. Традиции народного искусства являются неиссякаемым источником совершенствования художественной керамики по сей день.
В России, на Украине, в Прибалтике при возведении кремлей, крепостных стен, церквей и жилых домов кирпич часто применялся в сочетании с отделочной керамикой (изразцы, майолики, терракота).
Появление высококачественных видов керамики – фарфора и фаянса – расширило возможности прикладного искусства. В 1744 г. В России был основан первый фарфоровый завод. Честь создания отечественного фарфора принадлежит талантливому русскому ученому-керамику Д. И. Виноградову.
Керамика сегодня – это не только строительные и отделочные материалы, но и огнеупоры для обжиговых печей, сопла ракетных двигателей, топливные стержни ядерных реакторов, изоляторы линий электропередач и т.д. Производство керамики превратилось в одну из развитых механизированных отраслей промышленности. Созданы поточно-автоматизированные конвейерные линии, осуществлен переход основных предприятий керамической промышленности на прогрессивный шликерный способ изготовления сырьевой массы, позволяющей сократить технологический процесс на 50-70 минут (время изготовления керамических плиток 80-100 часов) с переходом на одноразовый обжиг. Условия скоростного обжига предъявили новые требования к качеству керамических масс и глазурей, поставили вопрос о снижении температуры обжига.
Использование местного сырья, освоение новых видов глазурей, сокращение времени технологического цикла – таковы пути повышения экономического эффекта производства керамики.
Керамика прочно вошла в интерьер общественных, промышленных и жилых зданий.
Это наиболее распространенный и дешевый материал для выполнения декоративных работ.
Изделия из керамики и их применение в строительстве.
В интерьере жилых, общественных и промышленных зданий применяется архитектурно-строительная и сантехническая керамика.
Конструкционная архитектурно-строительная керамика – это изделия, служащий для устройства стен, перегородок и декоративных стенок: кирпич глиняный обыкновенный, кирпич строительный легкий, камни керамические, кирпичи и камни лицевые с офактуренной поверхностью, сплошные, пустотелые, гладкие, рифленые и профильные.
Отделочная керамика – это материалы для отделки поверхностей внутренних и наружных: плиты и плитки облицовочные, мозаика, керамические изделия для полов, архитектурно-художественные изделия.
Сравнительно новый вид керамических изделий, получивших распространение в последнее время в архитектуре, в том числе и в интерьерах – объемная декоративная керамика. Это керамическая скульптура, вазы, капшо.
б) Сантехническая керамика по своей форме является продуктом дизайна. Изделия изготавливаются из фарфора и фаянса. Встроенные керамические изделия, вешалки, полочки, крючки, сантехническое оборудование, вентиляционные решетки используют при решении бытового интерьера. Сантехническую керамику обязательно покрывают цветными или белыми глазурями.
Увеличение в последние годы выпуска керамических изделий вызвано их экономическим преимуществом перед другими материалами и распространенностью сырьевой базы. По долговечности и устойчивости цвета керамика фактически не имеет соперников среди других строительных материалов. В отделке интерьеров этот материал позволяет создавать самые разнообразные декоративные композиции. Определен круг помещений, функциональное назначение которых требует применение того или иного вида керамики. Это объекты промышленного и гражданского назначения, к которым предъявляют требования устойчивости к повышенной влажности (прачечные, бани, лечебные помещения), особой гигиеничности (объекты общественного питания, детские учреждения), повышенной огнеустойчивости (промышленные предприятия), повышенной химической устойчивости (лаборатории, научно-исследовательские пункты), повышенной прочности (переходы в метро) и т.д. Выбор вида керамики для интерьера должен соответствовать не только функциональному назначению помещения, но и его архитектурным формам, общему композиционному решению, а также материалам, используемых в данном интерьере. Керамические изделия, применяемые в интерьерах, должны отличаться высоким художественным уровнем решения формы и декора. Недостатком изделий из керамики является их относительная хрупкость.
Применение керамических материалов в строительстве
| Вид материала (изделия) | Область применения |
| Конструкционные материалы | |
| Кирпич полнотелый, рядовой пластического прессования | Столбчатые фундаменты в малоэтажных зданиях, стены подвалов |
| Кирпич пустотелый утолщенный, модульный Камни пустотелые утолщенные, модульные, укрупненные | Наружные и внутренние стены, заводское производство крупноразмерных блоков и стеновых панелей (одно- и многослойных) |
| Кирпич и камни пустотелые крупноформатные из поризованной керамики | Наружные и внутренние стены |
| Окончание табл. 3.3 | |
| Черепица разной формы и назначения | Устройство скатных кровель с уклоном не менее 30 % |
| Трубы: – канализационные, глазурованные – дренажные | Транспортировка и отвод промышленных и хозяйственных стоков Отвод грунтовых вод при строительстве и мелиорации |
| Облицовочные материалы и изделия | |
| Кирпич и камни лицевые, профильные | Облицовка фасадов |
| Плитки фасадные и коврово-мозаичные | Облицовка фасадов и цоколей зданий, подземных переходов |
| Плитки глазурованные и неглазурованные различной формы, цвета и фактуры поверхности | Облицовка помещений с влажным режимом эксплуатации и повышенными гигиеническими требованиями (больницы, магазины, бассейны и т.д.) |
| Плитки одноцветные и многоцветные, разной формы и размеров толщиной 10 – 13 мм | Облицовка полов, к которым предъявляют требования по износостойкости, чистоте, водо- и химической стойкости, декоративности |
| Санитарно-технические изделия | |
| Фаянсовые, полуфарфоровые и фарфоровые изделия сложной конфигурации (умывальники, мойки, ванны, раковины и т.д.) | Оборудование санитарно-технических помещений, химических лабораторий |
| Кислотоупорные изделия | |
| Кирпич класса А, Б, В | Устройство полов повышенной износостойкости на химических предприятиях |
| Плитки фарфоровые, шамотные, дунитовые | Защита от разрушения технологического оборудования и строительных конструкций (стен, полов) |
| Теплоизоляционные материалы | |
| Кирпич пено-, перлитодиатомитовый | Теплоизоляция технологического оборудования, трубопроводов |
| Рыхлые сыпучие материалы: керамзит, аглопорит | Теплоизоляционные засыпки для утепления крыш, полов, стен при выполнении колодезной кладки. Производство стеновых блоков, крупноразмерных ограждающих конструкций. Выполнение теплоизоляционных акустических штукатурок |
| Огнеупорный кирпич, фасонные изделия | Футеровка высокотемпературного технологического оборудования с температурой свыше 1580 °С |
3.3. Материалы и изделия из стеклорасплавов
Стеклом называют твердый аморфный материал, получаемый из переохлажденных жидких минеральных расплавов.
Стеклянные изделия люди изготавливают с древнейших времен. Почти 6 тысяч лет назад стекло делали в Египте и Месопотамии. В Риме первые стекольные мастерские были созданы в 1 веке до н.э. Римляне умели отливать стекло и изобрели стеклодувную трубку. Из Рима в VII – ХII вв. это ремесло распространилось в европейские страны. Наибольшего расцвета оно достигло в Венеции, которая была мировым центром стеклоделия до ХVI – XVII вв. Венецианские стеклянные изделия отличались разнообразием и имели большую художественную ценность. В 1635 году в России около Воскресенска был построен первый стекольный завод, на котором выдували оконное стекло и различные стеклянные изделия. Большую исследовательскую работу по химии и технологии стекла вел М.В. Ломоносов. Он заложил научные основы стеклоделия в России, разработал свыше 2 тысяч составов цветной мозаики. В основном стекло производилось ручным способом, это был тяжелый физический труд. В конце ХIХ – начале ХХ вв. был создан механизированный способ вытягивания листового стекла, построена первая ванная стекловаренная печь непрерывного действия.
В ХХ веке в производстве стекла широко стали применять машинную технику, было создано много новых видов стекла и изделий из него. Сегодня стекло является одним из важнейших искусственных строительных материалов. В Беларуси стеклоизделия в виде листового оконного и закаленного стекла, стеклянных труб, теплоизоляционных блоков из пеностекла и другие изделия выпускают Гродненский стеклозавод и завод им. Ломоносова в Гомельской области. Номенклатура выпускаемой продукции: листовое стекло, конструкционные, облицовочные и теплоизоляционные стеклянные изделия. На основе стекло- и шлакорасплавов созданы микрокристаллические материалы – ситаллы и шлакоситаллы, сочетающие в себе аморфную и кристаллическую структуру.
3.3.1. Общая технология изделий из стекла. Свойства стекол
Основным сырьем для изготовления стекла является чистый кварцевый песок (72 – 75 %), известняк (СаСО3), доломит (СаСО3; MgСО3), кальцинированная сода (Na2CO3), сульфат натрияи полевой шпат. Для придания специальных свойств – повышенной термостойкости, прочности, химической стойкости, светорассеивания, цвета – в состав вводят добавки.
Производство стекла включает следующие технологические процессы:
— подготовку сырьевых материалов, включающую их очистку, дробление, помол до определенного размера и сушку;
— дозирование компонентов и приготовление рабочей увлажненной (для исключения пылеотделения) смеси – шихты;
— подачу шихты в стекловаренные печи, где происходит ее расплавление сначала с образованием непрозрачного расплава, а затем при подъеме температуры до максимальной 1400 – 1500 о С – перемешивания и удаления газообразных продуктов, прозрачной стекломассы;
— охлаждение стеклорасплава на 200 – 300 о С для повышения вязкости;
— формовку изделий и их охлаждение по определенному режиму.
Одна из основных особенностей стекла – способность стекломассы поддаваться разнообразным способам формования. Ее можно заливать в форму, штамповать, прокатывать между вальцами, прессовать, выдувать изделия сложной конфигурации, вытягивать в листы, трубки и нити. Отформованные изделия охлаждают в специальных печах и камерах. Если охлаждать медленно (отжиг), то возникающие при формовке остаточные напряжения ослабевают до нормы, что обеспечивает длительную и надежную эксплуатацию стеклянных изделий. Если повторно нагреть полученное изделие, а затем резко охладить, то можно получить равномерно распределенные остаточные напряжения сжатия во внешних слоях и растяжения во внутренних. Такой режим охлаждения называют закалкой. Его применение обеспечивает стеклу повышенную механическую прочность при ударе (в 5 – 7 раз) и изгибе, термостойкость (в 3 – 5 раз) и твердость
(с 5 до 7 по шкале Мооса). При разрушении закаленного стекла образуются мелкие осколки с тупыми нережущими краями. Если в исходную шихту ввести некоторые добавки (оксиды металлов или соединения фтора), то при повторном нагревании полученных изделий в стекле начинается процесс кристаллизации. Добавки, представляющие собой кристаллические вещества, играют роль катализаторов. В результате образуется сложная структура, содержащая 90 – 95 % беспорядочно ориентированных микрокристаллов (размером менее 1 мк), остальное – стекловидная фаза. По свойствам стеклокристаллические материалы (ситаллы) занимают промежуточное положение между стеклом и керамикой. Они прочнее стекла, тверже высокоуглеродистой стали, легче алюминия, химически и термически устойчивы, обладают хорошими диэлектрическими свойствами, по коэффициенту расширения некоторые из ситаллов близки к кварцевому стеклу. Если в качестве исходного сырья используют шлаки черной металлургии, то получают шлакоситаллы с аналогичными свойствами [20].