ЛЕКЦИЯ № 3

технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах.

Название “керамика” происходит от греческого слова Keramos - глина. ( Поэтому под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий из глинистого сырья и смесей его с органическими и минеральными добавками. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют керамическим черепком.

В последнее время получило распространение производство специальной керамики с уникальными свойствами для нужд ядерной энергетики, машиностроения, электронной, ракетной и других отраслей промышленности. Большой практический интерес имеют керметы, состоящие из металлической и керамической частей.

на следующие виды: стеновые, отделочные, кровельные, для полов, для перекрытий,

дорожные, санитарно-технические, кислотоупорные, теплоизоляционные, огнеупорные и заполнители для бетонов.
По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком. Пористыми считают изделия с водопоглощением по массе более 5%. К ним относятся изделия как грубой (керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые) керамики. К плотным относят изделия с водопоглощением по массе менее 5%. К ним принадлежат также изделия и грубой (клинкерный кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты), и тонкой (фаянс, полуфарфор, фарфор) керамики.

(с температурой плавления ниже 1350°С), тугоплавкие (с Температурой плавления 1350°С-1580°С),

огнеупорные (1580°С-2000°С), высшей огнеупорности (более 2000° С)

Возможность получения любых заданных свойств, широкая номенклатура, большие запасы повсеместно распространенного сырья, сравнительная простота технологии, высокая долговечность и экологическая безвредность керамических материалов обеспечивают им одно их первых мест по значимости и объемам производства среди других строительных материалов. Так выпуск керамического кирпича составляет около половины объема всех стеновых материалов.

керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а

чаще в смеси с добавками - отощающими, породообразующими, плавнями, пластификаторами и др.
Глинистое сырье (глины и каолины) - продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород, содержащий примеси других горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня.
Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определенное содержание пылевидных частиц с размерами зерен 0,005-0,16 мм и песчаных частиц с размерами зерен 0,16-2 мм.

по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в

глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные, малопластичные и непластичные.

Высокопластичные глины имеют в своем составе до 80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28% и воздушную усадку 10-15%.

Средне- и умеренно-пластичные глины имеют в своем составе 30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28% и воздушную усадку 7-10%.

Малопластичные глины имеют в своем составе от 5% до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20%, число пластичности 7-15 и воздушную усадку 5-7%.

Непластичные глины не образуют пластичное удобоформуемое тесто.

высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют «отощающие» добавки.

Глины с содержанием глинистых частиц менее 10-15% - “тощие” глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.

Различное сочетании химического, минералогического и гранулометрического состава компонентов обуславливает различные свойства глинистого сырья и пригодность его для получения керамических изделий тех или иных свойств и назначения.
Гранулометрический состав глин тесно связан с минералогическим составом.
Песчаные и пылевидные фракции представлены главным образом в виде остатков первичных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.).

Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита Al2О3•2SiО2•2Н2О, монтмориллонита Al2О3•4SiО2•4Н2О, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетаниях.

при взаймодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к

сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания. Высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита называют бентонитами. Содержание в них частиц размером менее 0,001 мм достигает 85-90%. Образцы с преобладанием в глинистой части гидрослюдистых минералов характеризуются промежуточными показателями пластичности, усадки и чувствительности к сушке.

Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов. В керамическом сырье содержание важнейших оксидов колеблется в широких пределах: SiО2 - 40-80%; АI2О3 - 8-50% Fе2О3 – 0-15%; СаО - 0,5-25%; МgО - 0-4%; R2O - 3-5%. С увеличением содержания АI2О3 повышается пластичность и огнеупорность глин, а с повышением содержания Si02 - пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий.

окраску и понижает огнеупорность глин,
Камневидные включения его являются причинами

появления “дутиков” и трещин в керамических изделиях. Оксиды щелочных металлов (Nа2O и К2O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности. Наличие в глинистом сырье растворимых солей сульфатов и хлоридов натрия, кальция, магния и железа вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий.

Добавки к глинам
Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях.

Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических пыль.

Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий.

Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды.

(материаловедение и технология). М.- : ИАСВ,

2004
2. Материаловедение в строительстве, под ред. И.А.Рыбьева –
М.: Издательский центр «Академия», 2006
3. Кошляк Л.Л., Калиновский В.В. Производство изделий
строительной керамики. -М.: Высшая школа, 1985

Дополнительная литература:
1. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы: - М.:
Стройиздат,1986
2. Бурлаков Г.С. Основы технологии керамики и искусственных
пористых заполнителей. -М.:, Высш.школа, 1972
3. Журналы «Строительные материалы», «Строительные
материалы, технология и оборудование ХХ1 века»,
«Стекло и керамика»