Керамические материалы и изделия

    Кровля  из черепицы имеет хорошую долговечность (до 300 лет), недорога, декоративна, огнестойка. Черепицу широко применяют в странах Западной Европы. Однако кровля из нее является тяжелой и неиндустриальной. Кроме того, кровлю необходимо устраивать с большим уклоном (более 30°) для быстрого стока воды. Сырьем для черепицы служат легкоплавкие глины с добавками или без них. Выпускаемая черепица разных типов: пазовая штампованная, пазовая ленточная, плоская ленточная, S-образная, коньковая и др. Отраслевыми стандартами предъявляются требования к внешнему виду, прочности, морозостойкости (не менее 25 циклов), массе в насыщенном водой состоянии и др.

    К санитарно-техническим  керамическим изделиям и трубам относятся умывальники, раковины, унитазы, биде, сливные бачки, трубы и др.

    Сырьем  для изготовления санитарно-технических  изделий служат каолин, пластичная беложгущаяся глина, полевой шпат, песок кварцевый, бой обожженный, жидкое стекло, сода. Санитарно-технические изделия бывают фарфоровыми, полуфарфоровыми и фаянсовыми. Изделия из фаянса имеют пористый черепок с водопоглощением не более 12% и пределом прочности при сжатии не более 10 МПа, из полуфарфора соответственно — не более 5 % и 15 — 20 МПа. Водопоглощение фарфора не превышает 1 %, предел прочности при сжатии составляет 40 — 50 МПа. Сырье для производства санитарно-технических изделий подвергают тщательной переработке: помолу, отмучиванию, просеиванию др. Формуют их из шликеров — сметанообразных масс — методом литья в гипсовых формах. Высушенные изделия покрывают белой и цветной глазурью и обжигают. После обжига глазурь придает изделиям блестящую поверхность и повышает их стойкость к действию агрессивных сред (кислот, щелочей), воды и перепадам температур. Изделия выпускаются трех сортов.

    Трубы керамические канализационные изготовляют из тугоплавких или огнеупорных глин без добавок или с отощающими добавками (тонкомолотым шамотом или кварцевым песком). Формуют их на специальных трубных прессах. На одном конце имеется раструб для соединения отдельных звеньев трубопровода. Трубы должны быть водонепроницаемыми и выдерживать внутреннее давление не менее 0,15 МПа. Длина труб составляет 1000 — 1500 мм, внутренний диаметр — 150 — 600 мм. Водопоглощение труб должно быть не более 8 %, кислостойкость не менее 93 %. Они применяются для отвода сточных вод в агрессивных грунтах и сточных агрессивных жидкостей. Эти трубы должны выдерживать внешнюю нагрузку 20 — 35 кН на 1 м длины ствола.

    Дренажные трубы изготавливают из пластичных глин с добавками или без них на специальных ленточных прессах. Наружная поверхность труб цилиндрическая, шести- и восьмигранная; длина труб 333 мм, внутренний диаметр — 50 — 250 мм. Они должны выдерживать не менее 15 циклов переменного замораживания и оттаивания, разрушающая внешняя нагрузка в зависимости от диаметра труб — 3,5 — 5,0 кН. Их применяют в мелиоративном строительстве, вода в эти трубы поступает через стыки.

    Керамические  материалы и изделия  дорожного и специального назначения включают в себя различные кирпичи и плитки.

    Кирпич  клинкерный имеет размеры 220х 110x65 мм. Сырьем служат тугоплавкие глины. Обжиг сырца — до спекания, но без остекловывания поверхности. Установлены марки кирпича по прочности на сжатие: М400, М700, Ml000 и морозостойкость — 100 — 500 циклов, водопоглощение — 2 —6 %. Клинкерный кирпич применяют для устройства полов промышленных предприятий, обмуровки канализационных коллекторов, при строительстве дорог, в агрессивных кислотных средах.

    Кирпич  керамический лекальный  изготовляют из глин с добавками или без них пластическим прессованием с помощью лекального мундштука с заданным радиусом кривизны. Такие кирпичи применяют для кладки кирпичных и футеровки железобетонных дымовых труб. Температура нагрева кирпича при эксплуатации труб не должна превышать 700 °С; установленные марки по прочности — 100, 125, 150; морозостойкость — не менее 15 циклов; водопоглощение — не менее 8 %.

    Кирпич  керамический для  дымовых труб применяют в тех же целях, что и лекальный, и изготовляют из того же сырья. Его размеры: длина — 120 или 250 мм, ширина — 120 или 250 мм, толщина — 65 или 88 мм. Он выпускается прямоугольной или клинообразной формы. Клинообразный кирпич может выпускаться меньшей длины: 70, 100, 200 и 225 мм; его морозостойкость — 25, 35, 50 циклов, марки по прочности: M125, M150, М200, М250, М300; водопоглощение — не менее 6 %. В сырьевой смеси не допускаются известковые включения, которые могут привести к образованию дутиков и разрушению кирпича. Не допускается недожог кирпича.

    Кислотоупорные  керамические изделия имеют высокую  плотность, водопоглощение — 0,4— 10 %, предел прочности при сжатии 35—150 МПа, кислотостойкость — 95 — 99%, термическую стойкость 2—15 теплосмен.

    Кирпич  кислотоупорный выпускается четырех форм: прямой КП, клиновой (торцовый — КТ и ребровый — КР), радиальный (поперечный КРП и продольный КРПР) и фасонный (слезник — КФ). Изделия должны иметь высшую либо первую категорию качества. Их применяют для устройства фундаментов, футеровки химических аппаратов, кладки колосников, настилки полов, устройства сточных желобов для агрессивных жидкостей.

    Плитки  кислотоупорные и термокислотоупорные керамические предназначаются для футеровки реакционных аппаратов, отбельных башен, целлюлозно-варочных котлов, защиты строительных конструкций от кислотных сред. Плитки выпускаются разных марок и форм, сорт — высший или первый. Марки: кислотоупорные фарфоровые — КФ, термокислотоупорные дунитовые — ТКД, термокислотоупорные для гидролизной промышленности — ТКГ, кислотоупорные шамотные — КШ, термокислотоупорные шамотные - ТКШ.

    Трубы кислотоупорные керамические и фасонные части к ним имеют плотный спекшийся черепок, покрыты глазурью с наружной и внутренней стороны. Они должны выдерживать давление воды на менее 0,5 МПа. Их применяют для устройства кислотоотводов и газопроводов.

    Огнеупорные материалы применяют при строительстве печей, топок и другого оборудования, работающих при высоких температурах. Они выпускаются в виде кирпичей, фасонных или блочных изделий. К ним предъявляются соответствующие требования по прочности, огнеупорности, термостойкости (способности выдерживать без разрушения резкие колебания температуры), химической стойкости против воздействия газов, расплавленных металлов, шлаков, стекломассы. В зависимости от температуры плавления их подразделяют на огнеупорные с температурой плавления 1580— 1770 "С, высокоогнеупорные с температурой плавления — 1770 — 2000 °С и высшей огнеупорности с температурой плавления выше 2000 °С. Пористость их колеблется в широких пределах: от ультрапористых до особо плотных. По способу формования огнеупорные материалы бывают: пластично-формованными, прессованными, сухоформованными, горячепрессованными, плавленолитыми и неформованными (без определенной формы и размеров).

    По  химико-минеральному составу их подразделяют на кремнеземистые, алюмосиликатные, высокомагнезиальные, магнезиально-известковые, магнезиально-силикатные, углеродистые, карбидкремниевые, цирконистые, оксидные, бескислородные и др. Чаще всего применяют в строительстве кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупоры общего назначения и для определенных тепловых агрегатов и устройств.

    Кремнеземистые  огнеупоры подразделяются на динасовые, динасохромитовые и кварцевые. Динасовые изделия изготовляют из кварцитов или песчаников с добавками в количестве 1,5 — 2,5% минерализаторов (извести, железной окалины и др.). Формовочная смесь состоит из кварцита, минерализатора, связующего органического вещества (СДБ) и воды; смешивание сырьевых материалов производится в смесительных бегунах. Далее формуется сырец, после чего он сушится и обжигается. Динасовые огнеупорные изделия применяют для кладки сводов и стен мартеновских, стекловаренных печей и других тепловых агрегатов. Их огнеупорность составляет 1690— 1710 ˚С, пределы прочности при сжатии 17,5 — 30 Н/мм². Кварцевые огнеупоры изготовляют из обогащенного кварцевого песка, который превращается в стекломассу в специальных печах. Из такой стекломассы методом прессования получают изделия — брусья, которые применяют для кладки бассейнов стекловаренных печей.

    Высокоогнеупорные карбидкремниевые изделия  (на кремнеземистой, алюмосиликатной и нитридной связках) выпускаются пяти марок: КК — карбидкремниевые на кремнеземистой связке; ККУ — карбидкремниевые на кремнеземистой связке улучшенные; КА — карбидкремниевые на алюмосиликатной связке; КАУ — те же, улучшенные; КН — карбидкремниевые на нитридной связке. Их предел прочности при сжатии составляет 25—100 Н/мм², температура начала размягчения — 1500— 1700 ˚С.

    Алюмосиликатные {глиноземистые) огнеупоры  изготовляют из измельченных кварцевых пород и шамота (наполнитель), а в качестве связки используют глину или каолин. После формования сырец сушат и обжигают. Изделия применяют для футеровки коксовых печей, вагранок и др. Огнеупорность изделий на каолиновой связке не ниже температуры 1710 °С.

    Шамотные  изделия формуют из керамических масс, изготовленных из огнеупорного шамота и огнеупорной глины (или из смеси глины и каолина), с последующим обжигом. Производство их осуществляется пластическим или полусухим прессованием. Их огнеупорность составляет до 1730 °С, предел прочности при сжатии — 13 — 23 Н/мм². Пористость шамотных изделий зависит в основном от вида применяемого шамота и его количества. Их применяют для футеровки вращающихся цементных печей, керамических печей, обмуровки топок паровых котлов.

    Высокоглиноземистые огнеупоры изготовляют из высокоглиноземистого сырья (бокситов, диаспора, корунда и др.) обжигом до спекания или методом литья из расплава. Их огнеупорность достигает температуры 2000 °С. Применяются они для кладки стекловаренных печей.

    Для получения технической керамики высшей огнеупорности применяют чистые оксиды (BeO, MgO, CaO, A1₂О₃, ZrО₂ и др.). Изделия формуют методами прессования порошков, шликерным литьем, горячим литьем под давлением. Обжиг производят до спекания, поэтому керамический материал имеет плотный черепок. Температура плавления керамики чистых оксидов составляет 2000— 2500 ˚С.

    В последние годы получены некислородные огнеупорные материалы с температурами плавления до 4000 "С. Металлокерамику (керметы) получают путем обжига до спекания изделий из смеси керамического порошка с порошкообразным металлом. Их применяют для изготовления деталей оборудования, работающих при высоких температурах, и для инструментов, обладающих высокой твердостью.

    В тепловых агрегатах для уменьшения расхода топлива применяют керамические теплоизоляционные изделия и огнеупорные легковесы. Для их изготовления используют выгорающие добавки, газообразователи, вспениватели и другие порообразующие вещества. Изделия получают как из керамических масс с введением в них огнеупорных или тугоплавких пористых заполнителей, так и из поризованных керамических или огнеупорных масс без заполнителей. Отформованные из этих масс изделия сушат, а затем обжигают при высоких температурах. Теплоизоляционные изделия применяют при максимальной температуре 900— 1200°С, а огнеупорные легковесы — при температуре 1000— 1650 °С и выше.

    Теплоизоляционные изделия из трепелов (диатомитов) с пенообразующими или выгорающими добавками выпускают в виде кирпича, скорлуп и сегментов марок М350, М400, М500, М600 по средней плотности. Формование массы влажностью 50 % происходит на ленточном прессе, после сушки сырец обжигают. Теплопроводность при температуре 350 °С составляет 0,116— 168 Вт/(м -К), при температуре 25 °С — 0,079 — 0,116 Вт/(м  К).

    Теплоизоляционные перлитокерамические изделия изготовляют из вспученного перлитового песка со средней плотностью до 80 кг/м³ на основе керамофосфатного связующего вещества, легкоплавких или огнеупорных глин.

    Волокнистые теплоизоляционные  материалы получают из кремнеземистого, каолинового, кварцевого сырья, из оксидов металлов (А1₂0₃ и Zr0₂).

    Новым материалом является высокопористый керамический «редоксит», получаемый своеобразным «вспучиванием» сырья при обжиге. Из 1 м³ глины получают до 8 м³ изделий с изотропией свойств по всему объему. Редоксит применяют для отделки стеновых блоков и плит, внутренних перегородок, при устройстве междуэтажных и чердачных перекрытий в целях теплоизоляции, при строительстве складов, гаражей, амбаров и др.

    Керамический  гранит изготовляют из глины, песка, минеральных добавок и пигментов. Смесь из этих сырьевых материалов прессуется под давлением 50 МПа, а затем обжигается при температуре 1220 "С до спекания. Керамический гранит выпускается 10—12 цветовых оттенков, характеризуется высокой прочностью, морозостойкостью, стойкостью к истиранию, не имеет радиационного фона, твердость его по шкале Мооса равна 8. Его поверхность может быть рельефной (под натуральный камень), полуполированной и полированной. Керамический гранит выпускается в виде напольных плит, а также плит для облицовки наружных и внутренних стен промышленных предприятий, торговых центров, аэропортов, банков, гостиниц, бассейнов и др.

    Синтетические камни (сикамы) получают на основе промотходов и недефицитного минерального сырья методом расплава. Сикамы имитируют природный камень. Сырьем служат силикатосодержащие отходы цветной и черной металлургии, суглинки и пески.