Керамические материалы

1. Керамические материалы

2. Керамическими называют материалы и изделия, изготавливаемые путем формования и обжига глинистого сырья.

3. Классификация керамических материалов.

4. По назначению керамические изделия и материалы подразделяют:

5.

1. Стеновые – кирпич рядовой
полнотелый , кирпич рядовой
пустотелый, камень пустотелый.

6.

2. Фасадные изделия – кирпич
лицевой (с гладкой и рельефной
поверхностью) камни лицевые,
керамические плиты и плитки, ковровая
керамика.

7.

3. Изделия для внутренней
облицовки стен – глазурованные
плитки и фасонные детали к ним
(карнизы, уголки и др).
4. Кровельные изделия – черепица.

8.

5. Санитарно-технические изделия
– унитазы, умывальные столы.
6. Дорожные изделия – дорожный
кирпич.

9.

7. Изделия для подземных
коммуникаций – канализационные и
дренажные трубы.
8. Огнеупорные изделия.
9. Теплоизоляционные материалы.
10. Заполнители для бетонов –
керамзит, аглопорит.

10.

11. Химически стойкая керамика –
кирпич и плитки для футеровки
химической аппаратуры.
12. Плитки для пола.

11. По технологическим видам на:

- терракоту - неглазурованную однотонную
естественно окрашенную керамику с пористым
черепком, которая применяется в качестве стеновых
материалов, облицовочных плиток, архитектурных
деталей, декоративных ваз и т.д;
- майолику - керамику из цветной обожженной
глины с крупнопористым черепком, покрытым
глазурью, применялась которая на Руси уже в Х1
веке в виде оконных наличников, порталов и др;

12.

- фаянс - твердый мелкопористый керамический
материал, обычно белого цвета, отличающийся от
фарфора большими пористостью и водопоглащением,
покрытый глазурью, который применяется для
санитарно-технических изделий, облицовочной плитки,
посуды;
- фарфор - плотный водонепроницаемый материал
белого цвета, применяется аналогично фаянсу;
- каменная масса - водонепроницаемый
керамический материал от серого до черного цвета,
может быть глазурованным и неглазурованным;
применяется для дорожных покрытий, и в виде
облицовочных плиток для химическистойкой
облицовки.

13. Сырье для производства керамических материалов.

14. 1.Глинистые материалы

осадочные горные породы,
продукты выветривания
полевошпатовых горных пород,
имеющие тонкодисперсное строение
(частицы размером менее 0,01 0,001мм),

15.

КАОЛИН - состоит преимущественно из
минерала каолинита ( Al2O3 2SiO2 2H2O ) cо
значительным количеством частиц менее
0,001мм; при обжиге сохраняет белый или
почти белый цвет.
ГЛИНЫ - состоят из следующих минералов:
монтмориллонита – Al2O3 4SiO2 nH2O
бейделлита – Al2O3 3SiO2 nH2O
галлуазита – Al2O3 2SiO2 4H2O,
каолинита - Al2O3 2SiO2 2H2O,
гидрослюд - водных алюмосиликатов
сложного состава различной степени
гидратации.
Кроме того, глины содержат минеральные и
органические примеси.

16.

БЕНТОНИТЫ - высокодисперсные
глинистые породы с преобладающим
содержанием монтмориллонита.
Содержание в них частиц менее 0,001мм
достигает 85...90 %.
ТРЕПЕЛЫ И ДИАТОМИТЫ состоят из
тонкодисперсного аморфного кремнезема
с глинистыми примесями.

17. Свойства глин как сырья для керамических изделий

18.

1. Пластичность – способность влажной глины под
действием внешних сил принимать заданную форму и
сохранять ее после сушки и обжига.
Технический показатель: число пластичности
Пл = W т – Wр
W т – влажность, соответствующая пределу
текучести;
Wр – влажность, соответствующая пределу
раскатывания жгута.
По этому показателю глины делятся на:
на малопластичные - Пл < 7%;
умереннопластичные - Пл = 7...15%;
высокопластичные - Пл > 15%.
Чем выше пластичность глины, тем больше
опасность растрескивания изделий при сушке и
обжиге.

19.

2 СВЯЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ - свойство глин
связывать зерна непластичных материалов, образуя при
высыхании достаточно прочное изделие - сырец.
3 УСАДКА ГЛИН - уменьшение линейных размеров и
объема глиняного сырца при сушке (воздушная усадка) и
обжиге (огневая усадка).
Усадка при сушке обусловлена уменьшением толщины
водных прослоек вокруг частиц глины, в результате
возникающие силы капиллярного давления стремятся
сблизить частицы сырца между собой. Воздушная линейная
усадка колеблется для различных глин от 3...2% до
12...10%. Уменьшают ее, добавляя отощители.
Огневая усадка обусловлена сближением частиц глины
в результате появления при обжиге в черепке расплава.
Ее величина составляет 2...8%.

20.

4 СПЕКАЕМОСТЬ ГЛИН - свойство глин
уплотняться при обжиге с образованием
камнеподобного черепка.
5 ОГНЕУПОРНОСТЬ ГЛИН - свойство глин
противостоять действию высоких температур, не
расплавляясь. По этому показателю глины
делятся на: огнеупорные, огнеупорность выше
1580˚С, тугоплавкие, огнеупорность 1350..1580˚С
и легкоплавкие с огнеупорностью ниже 1350˚С.
ЦВЕТ ГЛИН ПОСЛЕ ОБЖИГА чаще красный
или желтый благодаря наличию в черепке Fe2O3
.Для получения черепка белого цвета обжиг
необходимо вести в восстановительной среде,
чтобы Fe2O3 полностью перешла в FeO. Наличие
в глине оксидов титана придают черепку
глубокий синий цвет.

21.

2.Непластичные материалы.
ОТОЩАЮЩИЕ ДОБАВКИ - шамот, песок,
золы ТЭЦ, вводятся для снижения
пластичности глин, их воздушной и огневой
усадки.
ВЫГОРАЮЩИЕ ДОБАВКИ - древесные
опилки, бурые угли, отходы углеобогащения,
повышают пористость стеновых материалов,
способствуют равномерному спеканию
черепка.
ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ высокопластичные глины, поверхностноактивные вещества (СДБ и
др.),увеличивают пластичность тощих глин.

22.

ПЛАВНИ - полевые шпаты, железная
руда, доломит, магнезит и другие,
понижают температуру спекания глин.
ГЛАЗУРИ - это стекла, покрывающие
поверхность керамических изделий,
придающие им водонепроницаемость,
химическую стойкость, улучшающие их
внешний вид.
АНГОБЫ - тонкий слой белой или
цветной глины, нанесенный на
поверхность изделия. Стекла они не
образуют, поверхность получается
матовой. Цель нанесения ангоба повысить декоративную ценность
изделий.

23. Общая схема производства керамических изделий.

24. Технологическая схема производства керамического кирпича:

1 - карьер глины; 2 - экскаватор; 3 - глинозапасник; 4 - вагонетка; 5 - ящичный
подаватель; 6 - добавки; 7 - бегуны; 8 - вальцы; 9 -ленточный пресс; 10 резак; 11 - укладчик; 12 - тележка; 13 - сушильные камеры; 14 - туннельная
печь; 15 - самоходная тележка;16 - склад

25.

- Карьерные работы – добыча, транспортировка,
хранение промежуточного запаса (вылеживание
замоченной глины, ее вымораживание в течении
годичного срока – диспергирует на элементарные
частицы, что повышает пластичность и
деформационные свойства).
- Подготовка сырьевых материалов – измельчение
глины, удаление и измельчение крупных включений,
смешение глины с добавками и увлажнение до
получения удобоукладываемой массы.
- Формование осуществляют:
Полусухим (W=8-12%)
Пластическим (W=18-25%)
Шликерным (мокрым) (Wдо 40%)

26. Ленточный вакуумный пресс

1 - шнековый
вал;
2 - прессовая
головка;
3 - мундштук;
4 - глиняный
брус;
5 - крыльчатка;
6 - вакуумкамера;
7 - решетка;
8 - глиномялка

27.

- Сушка (для полусухого способа
отсутствует). Сушка сырца
производится до 5% влажности в
сушилках различных конструкций:
камерных, туннельных, роликовых.

28.

- Обжиг.
ОСНОВНЫЕ СТАДИИ:
t=110˚C - удаляется свободная влага, керамическая масса
теряет пластичность, но при вторичном увлажнении
пластичность восстанавливается; t= 500...700˚С удаляется химически связанная вода глинистых
минералов и выгорают органические примеси пластичность теряется безвозвратно; t = 900˚С - начинает
появляться расплав легкоплавких соединений, количество
которого увеличивается с ростом температуры.
Образовавшийся расплав обволакивает зерна тугоплавких
соединений, способствуя их частичному растворению,
сближая их, вызывая стягивание и уплотнения изделия,
т.е. идет процесс спекания, сопровождающийся
уменьшением пористости и нарастанием прочности.
Обжиг ведут в печах непрерывного действия различной
конструкции ( туннельные, щелевые, роликовые и др ).
Печь - это канал, выложенный огнеупорным кирпичом, в
котором изделия на вагонетках или по конвейеру
движутся противотоком топочным газам. После обжига
изделия охлаждают постепенно, чтобы предотвратить
образование трещин.

29. Классификация, размеры и условные обозначения керамического кирпича.

30. Классификация

31.

Изделия подразделяют на рядовые и
лицевые.
Лицевые кирпич и камень по виду
лицевой поверхности изготавливают:
- с гладкой и рельефной поверхностью;
- с поверхностью, офактуренной
ангобированием, глазурованием и т.д.
Лицевые изделия могут быть
естественного цвета или объемно
окрашенными.

32.

Кирпич изготавливают полнотелыми и
пустотелыми, камень – только
пустотелыми.
Пустоты в изделиях могут
располагаться перпендикулярно
(вертикальные) или параллельно
постели (горизонтальные)

33.

По прочности изделия (кроме
крупноформатного камня и кирпича и
камня с горизонтальными пустотами)
подразделяют на марки:
М 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300
Крупноформатные камни: М 35, 50,
75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300
Кирпич и камень с горизонтальными
пустотами- М 25, 35, 50, 75, 100

34.

По морозостойкости изделия
подразделяют на марки: F 25, 35, 50, 75,
100
По показателю средней плотности
изделия подразделяют на классы: 0,7;
0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 2,0; 2,4.

35.

По теплотехническим характеристикам
изделия в зависимости от класса средней
плотности подразделяют на группы в
соответствии с таблицей 1.
Класс средней плотности
изделия
Группы изделий по
теплотехническим
характеристикам
0,7 -0,8
Высокой эффективности
1,0
Повышенной эффективности
1,2
Эффективные
1,4
Условно-эффективные
2,0 – 2,4
Малоэффективные
(обыкновенные)

36. Основные размеры

37.

Примечание:
Обозначение размера (формат) изделий
определяется как :
Vизделия (длина х ширина х толщина)(м3)/
Vкирпича нормального формата 0,00195 м3.
В скобках приведены обозначения размеров
для шлифованных камней.

38.

2. Кирпич утолщенный
Обозначение вида: КУ
Размеры: 250х120х88 мм;
Обозначение размера 1,4 НФ.

39. 3. Условные обозначения

Кирпич рядовой (лицевой), полнотелый,
размерами 250х120х65 мм, формата 1 НФ, марки по
прочности М200, класса средней плотности 2,0,
марки по морозостойкости F50:
КР-р-по (КР-л-по) 250х120х65/
1 НФ/200/2,0/50/ГОСТ 530-2012

40.

Кирпич клинкерный, полнотелый
(пустотелый), размерами 250х120х65 мм, формата
1 НФ, марки по прочности М500, класса средней
плотности 2,0, марки по морозостойкости F100:
КР-кл-по(КР-кл-пу)
250х120х65/1НФ/500/2,0/100/ГОСТ 530-2012

41.

Кирпич с горизонтальными расположением
пустот рядовой (лицевой), размерами
250х120х88 мм, формата 1,4 НФ, марки по
прочности М75, класса средней плотности 1,4,
марки по морозостойкости F50:
КРГ-р (КРГ-л) 250х120х88/
1,4 НФ/75/1,4/50/ГОСТ 530-2012

42.

Камень рядовой (лицевой), размерами
250х120х140 мм, формата 2,1 НФ, марки по
прочности М200, класса средней плотности 1,4,
марки по морозостойкости F50:
КМ-р (КМ-л) 250х120х140/
2,1 НФ/200/1,4/50/ГОСТ 530-2012

43. Характеристики

44.

1.
Средняя плотность кирпича и камня в
зависимости от класса средней
плотности должны соответствовать:
Класс средней плотности изделий
Средняя плотность, кг/м3
0,7
0,8
1,0
До 700
710 - 800
801 – 1000
1,2
1001 – 1200
1,4
1201 – 1400
2,0
2,4
1410 - 2000
2010 - 2400

45.

2. Теплотехнические характеристики
изделий оценивают по коэффициенту
теплопроводности кладки в сухом
состоянии:
Группы изделий по
теплотехническим
характеристикам
Коэффициент
теплопроводности кладки в
сухом состоянии λ Вт/мК
Высокой эффективности
До 0,2
Повышенной эффективности
Св 0,2 до 0,24
Эффективные
Св 0,24 до 0,36
Условно-эффективные
Св 0,36 до 0,46
Малоэффективные
Св 0,46

46. Специальные керамические изделия.

47.

- Кирпич глиняный для дымовых труб
Изготовляют из глин с добавками или без
них пластическим прессованием. Он может
быть полнотелым и пустотелым.
Водопоглощение по массе не менее 6%.
М 125; 150, 200, 250, 300.
F 25, 35, 50.
Предназначен для кладки кирпичных и
футеровки железобетонных промышленных
дымовых труб при температуре нагрева
кирпича не более 700оС.

48.

Кислотоупорный кирпич
Изготавливают высшей и первой категории качества
трех классов А, Б, В и четырех форм: прямой,
клиновой (торцовый и ребровый), радиальный
(поперечный и продольный) и фасонный (слезник)
Размеры кирпича 230х113х65 и 230х113х55 мм.
Прочность при сжатии 60-35 МПа; термическая
стойкость 5-25 теплосмен; кислотостойкость 98,596%.
Применяется для защиты аппаратов и строительных
конструкций, работающих в условиях кислых
агрессивных сред, и при футеровке дымовых труб,
которые служат для отвода дымовых газов,
содержащих агрессивные среды.

49. Теплоизоляционная керамика.

50.

Используют для утепления ограждающих
конструкций зданий и для тепловой изоляции
печей, топок, трубопроводов и другого
теплотехнического оборудования, работающего
при температуре до 900оС.
Диатомитовые (трепельные) – сырье:
диатомит (трепел), опилки.
Д 500, Д600 плотность 500-600 кг/м3, прочность
при сжатии 0,6-0,8 МПа, теплопроводность при
(25оС) -0,098-0,116 Вт/мК при (300оС) – 0,1500,168 Вт/мК, линейная температурная усадка
при 900оС – не более 1,5-2%.

51.

Пенодиатомитовые – сырье: диатомит
(трепел), пенообразователь.
ПД 350, ПД400 плотность 350-400 кг/м3,
прочность при сжатии 0,6-0,9 МПа,
теплопроводность при (25оС) -0,078-0,095
Вт/мК при (300оС) – 0,116-0,133 Вт/мК,
линейная температурная усадка при 900оС –
не более 1,5-2%.
Перлитокерамические - вспученный
перлитовый песок, легкоплавкие глины.
Плотность 200-400 кг/м3, прочность при
сжатии 0,3-0,5 МПа, теплопроводность при
(25оС) -0,07 Вт/мК при (300оС) – 0,087 Вт/мК

52.

Теплоизоляционные пенодиатомитовые
и диатомитовые изделия изготавливают в
виде кирпича, полуцилиндров (скорлуп) и
сегментов
Кирпич 250х123(113)х65 мм.
Полуцилиндры длина -330-500 мм
внутренний диаметр 57,76, 89, 108 мм
толщина от 40 до 80 мм.
Сегменты длина -330-500 мм
внутренний диаметр 133, 159, 219 мм
толщина от 40 до 80 мм.

53. Огнеупорная керамика.

54.

Огнеупорными называются материалы,
применяемые для сооружения различных
печей, топок и аппаратов, работающих в
условиях высокотемпературного (выше
1000оС) нагрева. К ним предъявляются
требования по прочности, огнеупорности,
термостойкости, химической стойкости
против воздействия различных газов,
расплавленных металлов, шлаков,
стекломассы.
Подразделяются:

55.

I. По огнеупорности:
- огнеупорные - 1580-1770оС
- высокоогнеупорные – 1770-2000оС
- высшей огнеупорности – более
2000оС;
II. По степени пористости:
- особо плотные – пористость менее 3%
- высоко плотные – пористость 3-10%
- плотные – пористость 10-20%
- обычные – пористость 20-30%
- легковесные – пористость 40-85%..

56.

III. По химико-минеральному составу:
Кремнеземистые огнеупоры:
А) кварцевое стекло – отливка из
расплавленного кварца. Содержание SiО2 не
менее 99% - для футеровки котлов большой
мощности, для труб для передачи
расплавленного AL, для кладки бассейнов
сталеваренных печей. При температуре
1100оС растрескиваются и крошатся.
Б) динасовые – обжигом кварцевого сырья на
известковой связке. SiО2 не менее 93%.
Применяют для кладки сводов и стен
мартеновских, стекловаренных печей и др.
тепловых агрегатов.

57.

2. Алюмосиликатные огнеупоры.
А) полукислые –обжигом кварцевых пород на
глинистой или каолиновой связке SiО2 >65%
Аl 2О3<28%. Для футеровки шахтных и
туннельных печей.
Б) шамотные – обжигом смеси шамота Al2O3
30-45%. Для футеровки вращающихся
цементных печей, керамических печей,
облицовки топок паровых котлов.
В) высокоглиноземистые – из боксита, корунда
Al2O3 более 45%. Для кладки стекловаренных
печей.