Керамические материалы и изделия специального назначения

Керамическая черепица (ГОСТ 1808—71) — один из древ­нейших видов кровельного материала. Стиль множества городов неразрывно связан с черепичными крышами, всегда несущими впе­чатление уюта и благородства постройки. На сегодняшний день чере­пичные кровли не только не утратили своей популярности, но и ста­новятся все более привлекательными для строителей.

По сравнению с другими кровельными материалами черепица имеет следующие преимущества: огнестойка, долговечна, устойчива к атмосферным воздействиям, имеет высокие эксплуатационные и де­коративные качества, не требует периодических окрасок. Недостат­ками черепицы являются большая трудоемкость кровельных работ и большая масса, требующая прочной конструкции кровли.

Керамическую черепицу (рис. 4.4) изготовляют путем формова­ния глиняной массы на ленточных и штамповых прессах. Ленту, выходящую из мундштука, разрезают на резательных станках по размеру черепицы. Выпускают черепицу в основном четырех типов: пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную и коньковую. По назначению черепицу подразделяют на рядовую (для покрытия скатов кровли), коньковую (для покрытия коньков и кро­вель), разжелобочную (для покрытия разжелобков). Керамическую черепицу применяют в малоэтажном строительстве.

 

 

Рис. 4.4. Типы черепицы и примеры ее укладки на кровлю:

а — пазовая штампованная; б— пазовая ленточная;

в — плоская ленточная; г — коньковая

 

Канализационные и дренажные трубы. Керамические ка­нализационные трубы широко применяют для строительства канали­зационных сетей, а также для отвода промышленных сточных вод, содержащих большое количество щелочей и кислот.

Основным сырьем для производства канализационных труб служат пластичные огнеупорные и тугоплавкие глины. Формуют их в вертикальных трубных прессах, обжигают при 1250...1300 °С до спе­кания. Поверхность труб снаружи и внутри покрывают кислотостой­кой глазурью, которая увеличивает химическую стойкость труб и соз­дает внутри трубы гладкую поверхность, уменьшает гидравлическое сопротивление при прохождении жидкостей.

Водопоглощение труб не должно превышать 8%, труб высшей категории качества — 7,5%. Выпускают канализационные трубы ци­линдрической формы длиной 1000 мм и диаметром 150, 200, 300, 350 и 400 мм, на одном конце которых имеется раструб для соединения отдельных звеньев трубопровода. Изготовляемые на основе местных материалов канализационные трубы имеют невысокую стоимость сравнительно с трубами других видов.

Дренажные трубы (ГОСТ 8411—74) используют для понижения уровня грунтовых вод, а также для осушения (дренажа) заболочен­ных земель. Изготовляют дренажные трубы двух типов: с цилиндри­ческой и восьмигранной наружной поверхностью. Дренажные трубы формуют из кирпичных высокопластичных глин на горизонтальных ленточных или вертикальных прессах. Промышленность выпускает гладкие неглазурованные трубы без раструбов или глазурованные с раструбом и перфорацией на стенках. Внутренний диаметр труб 50...30, длина 333...500, толщина стенок трубы 8...24 мм, морозостой­кость 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Санитарно-технические изделия изготовляют из фарфоро­вых, полуфарфоровых и фаянсовых масс методом литья в гипсовых формах с последующей сушкой и обжигом. Различают три группы санитарно-технической керамики: изделия из твердого фаянса, отли­чающиеся пористым черепком; из санитарного фарфора, обладающие спекшимся черепком; из полуфарфора, имеющие полуспекшийся черепок.

Ассортимент изделий этой группы весьма разнообразен: ванны, умывальники, унитазы, биде, смывные бачки, пьедесталы, писсуары настенные и др.

Применяют сантехнический фаянс для оборудования кухонь, санузлов и специальных помещений (лабораторий, поликлиник, па­рикмахерских и др.). Из фарфора изготовляют электроизоляционные изделия, химическую и хозяйственную посуду.

Теплоизоляционная керамика. К этой группе могут быть от­несены уже рассмотренные в группе стеновых материалов пустотелые и пористо-пустотелые кирпичи и камни, обладающие почти вдвое меньшей, по сравнению с полнотелым кирпичом, теплопроводностью.

С развитием производства легких бетонов широкое применение находят вспученные керамические материалы — керамзит и аглопорит.

Керамзит — легкий ячеистый материал с закрытой структурой мелких пор, обладающий замечательными качествами: малой плот­ностью и высокими теплоизоляционными свойствами. Сырьем для его производства служат легкоплавкие глины, содержащие 6... 12% окси­дов железа, 2...3% щелочных оксидов и до 3% органических приме­сей — трепелы, глинистые сланцы, золы ТЭС, способные вспучивать­ся в условиях термической обработки.

Обжиг ведется при 1050... 1300 °С. При обжиге глины происхо­дит разрушение органических добавок с выделением газов и водяных паров, которые и вспучивают размягченный материал, образуя в нем поры.

Процесс охлаждения керамзита весьма трудоемкий и продолжи­тельный. От условий охлаждения зависят прочность и водопоглощение керамзита. Охлажденный до температуры 50...70 °С керамзито­вый гравий транспортируют на склад готовой продукции, где его сортируют по размеру гранул на фракции. Качество керамзита харак­теризуется размером зерен, плотностью и прочностью.

 

Рис. 4.5. Керамзитовый гравий

 

По размеру зерен керам­зитовый гравий делят на три фракции (рис. 4.5): 5...10, 10...20 и 20...40 мм. Зерна ме­нее 5 мм относят к керамзи­товому песку. Гранулы ке­рамзитового гравия должны иметь эллипсовидную или округлую форму и оплавлен­ную поверхность.

В зависимости от насыпной плотности керамзитовый гравий подразделяют на марки 150...800 кг/м³. Предел прочности при сжатии (0,4...5,5 МПа для класса А и 0,3...4 МПа для класса Б) зависит от марки керамзитового гравия. Водопоглощение 15...25%, влажность гравия должна быть не более 2%, морозостойкость не ниже Р15. Керамзит атмосферостоек.

Керамзит применяют не только как заполнитель для легких бето­нов, но и в виде теплоизолирующих засыпок в слоистых конструкциях.

Аглопорит (рис. 4.6) — пористый куско­вой материал, получаемый спеканием (агломе­рацией) шихты из глинистых пород, шахтных выработок (угля), шлаков или зол с последую­щим дроблением и рассевом на фракции.

В зависимости от насыпной плотности аглопоритовый щебень подразделяют на марки 300... 1000 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,З...ЗМПа.

Применяют аглопоритовый щебень в качестве заполнителя для легких бетонов.

К теплоизоляционной керамике относят также плиты, камни, кирпичи, скорлупы, сегменты, получаемые из глин, трепелов, диато­митов, перлитов и вермикулитов.

Кислотоупорные изделия применяют в химической и цел­люлозно-бумажной промышленности. Выпускают их в виде прямого и клинообразного кирпича, плиток, труб и фасонных частей к ним. Ки­слотоупорная керамика имеет черепок повышенной плотности, высо­кую механическую прочность и термостойкость, выдерживает дли­тельное воздействие кислот и щелочей.

Кислотоупорный кирпич изготовляют двух видов: прямой с размерами 230x113x65 мм и клинообразный. По свойствам и внеш­нему виду кирпич подразделяют на три сорта: I, II и III.

 

 

Рис. 4.6. Аглопорит

 

Кислотостойкость кирпича 92...96%, водопоглошение не более 8...12%, прочность при сжатии 15, 20, 25 МПа. Применяют его для кладки и футеровки химических аппаратов, настилки полов, футе­ровки варочных котлов.

Кислотоупорные плитки изготовляют трех типов: кислото­упорные (К), термокислотоупорные (ТК) и термокислотоупорные для гидролизной промышленности (ТКГ). По форме они бывают квадрат­ными, прямоугольными и клинообразными со стороной размером от 50 до 200 и толщиной от 10 до 50 мм. Плитки имеют плотный спек­шийся черепок, высокую прочность при сжатии не менее 39 МПа, низкое водопоглощение 6...9% и высокую кислотостойкость 96...98%. Применяют кислотоупорные плитки для футеровки аппаратов и газоходов, облицовки панелей и сточных желобов.

Кислотоупорные трубы и фасонные части к ним имеют плот­ный спекшийся черепок, отличаются высокой плотностью и прочно­стью. Кислотостойкость достигается покрытием кислотостойкой гла­зурью наружной и внутренней поверхности труб и должна быть не менее 98%. Водопоглощение не более 3%, прочность при сжатии 40 МПа и более.

Кислотоупорные трубы и фасонные части к ним применяют для перемещения кислот и газов при разрежении или давлении до 0,3 МПа.

Огнеупорные керамические материалы. К огнеупорной ке­рамике относят материалы, способные при эксплуатации выдержи­вать длительное воздействие высоких температур, — свыше 1580 °С. В зависимости от этого их называют огнеупорными (1580... 1770 °С); высокоогнеупорными (температура 1770...2000 °С) и материалами высшей огнеупорности (свыше 2000 °С).

К основным требованиям, предъявляемым к огнеупорным мате­риалам, относятся: огнеупорность, высокий предел прочности, устойчи­вость при резких колебаниях температур (термостойкость), газонепро­ницаемость, минимальная усадка при различных температурах.

По химико-минералогическому составу огнеупорную керамику делят на кремнеземистую, алюмосиликатную, магнезиальную, хро­мистую и др.

Кремнеземистые (динасовые) материалы содержат не менее 93% SiO₂. Огнеупорность динаса достаточно высокая — 1700...1750 °С.

Однако динас имеет низкую термостойкость, при быстром нагревании или охлаждении он растрескивается, разрушается и, следовательно, теряет прочность. Применяют кремнеземистые огнеупоры для кладки и футеровки сводов, стен и насадок мартеновских печей, стеклова­ренных печей и т.п.

Алюмосиликатные огнеупорные материалы в зависимости от содержания SiO₂ и Аl₂O₃ в обожженном продукте делят на три ви­да: полукислые, содержащие SiO₂более 65% и Аl₂O₃ менее 30%; шамотные, содержащие Аl₂O₃ от 30 до 45%; высокоглиноземистые, содержащие Аl₂O₃ более 45%.

Огнеупорность полукислых изделий 1610...1710 °С. Изготовля­ют их путем обжига глин с большим содержанием кварцевого песка. Полукислые огнеупоры применяют для футеровки коксовых печей, вагонеток и др.

Шамотные огнеупоры имеют огнеупорность 1710..1730 °С. Изго­товляют их путем обжига смеси шамота (дробленой обожженной гли­ны) и огнеупорной глины. Они отличаются термической стойкостью, шлакоустойчивостью и прочностью. Применяют шамотные изделия для кладки и футеровки доменных печей, стен и пола керамических печей, футеровки топок паровых котлов, дымоходов и др.

Высокоглиноземистые изделия имеют огнеупорность 1820...2000 °С. Изготовляют их из материалов с высоким содержанием глинозема (бокситы, корунд и др.). Применяют высокоглиноземистые огнеупоры в стекольной промышленности для кладки печей.

Специальный кирпич. Дорожный клинкерный кирпич пред­ставляет собой искусственный камень, получаемый путем пластиче­ского или полусухого формования и обжига тугоплавких глин до пол­ного спекания, но без остеклования поверхности. Размеры кирпича 220x110x65 мм. Клинкер по прочности изготовляют трех марок: 400, 600 и 1000; морозостойкость ГЗО, Г50, ГЮО; плотность 1900 кг/м3. Кирпич хорошо сопротивляется истиранию. Дорожный клинкерный кирпич применяют для покрытия дорог, мостовых, а также как ки­слотостойкий материал. Для мощения тротуаров выпускается также фигурный кирпич.