Керамические стеновые материалы

1. Классификация, назначение и основные требования к керамическим стеновым материалам.

2. Основное сырье для производства керамических материалов. Выбор и обоснование необходимости введения добавок.

3. Технологические процессы и оборудование для производства изделий строительной керамики.

4. Особенности работы сушильных и печных агрегатов.

5. Технико-экономическая эффективность производства и применения керамических материалов.

1. Классификация, назначение и основные требования к керам.стеновым материалам.

Треб-я к мат-ам по ГОСТ 530-95. Сущ-т кирпичи и камни. Кирпич и камни применяют для кладки каменных и армокаменных наружных и внутренних стен зданий и сооружений, а также для кладки фундаментов из полнотелого кирпича. По способу форм-я разл-ют кирпич полусухого и пласт-го прес-я. При произв-ве кипича методом полусух-го прес-я кирпич поштучно прес-ся из сыпучей глиняной массы влаж-тью 8-10%. Для сниж-я массы кирпич всегда вып-ся с пустотами. Отлич-ой способ-ю кирпича полусух-го прес-я явл-ся конич-я форма несквозных пустот. Кирпич плусух-го прес-я имеет гладкие грани, знач-но меньше деф-ов, чем при пласт-ом прес-и, но в то же время менее морозост-ек. Кирпич пласт-го прес-я полу-т из пласт-ой массы влаж-тью 15-25%. На лент-х прессах, экструдерах в виде непрер-го бруса, нарез-го на кирпич. Пласт-м формов-ем получ-т: пустотелый и полнотелый. Роль пустот: снизить массу, снизить теплопров-ть, ускорить сушку изд-й и снизить напряж-е от усадки во время сушки, ускорить прогрев изд-й пи обжиге, создать равномер-ть распред-я темпер-р объему изд-я. Пустотелый кирпич и камни нельзя исп-ть для кладки фунд-в и подвалов, цоколей и др. частей зд-я, где они могут контакт-ть с водой.

Характеристики 1) Внешний вид

- Поверхность граней изделий должна быть плоской, ребра — прямолинейными.

Допускается выпускать изделия с закругленными вертикальными ребрами с радиусом закругления не более 15 мм. По фактуре поверхности (ложковой, тычковой) изделия могут быть гладкими или рифлеными.

- Известковые включения, вызывающие после пропаривания изделий разрушение поверхностей и отколы глубиной более 6 мм, не допускаются. На поверхности изделий допускается наличие отколов по наибольшему измерению от 3 до 10 мм числом не более 3 шт.

- Количество половняка в партии не должно быть более 5 %.

- Не допускается поставка потребителю недожженных и пережженных изделий.

2) Марку камня по прочности устанавливают по значению пре­дела прочности при сжатии, а кирпича — по значению пределов прочности при сжатии и изгибе, укачанных в таблице 3.

3) Водопоглощение не должно быть для полнотелого кирпича менее 8 %, для пустотелых изделий — менее 6 %.

4) Масса кирпича в высушенном состоянии не должна быть более 4,3 кг, камней — не более 16 кг.

Допускается по согласованию предприятия-изготовителя с потребителем, отраженном в договоре на поставку, изготовление укрупненных камней массой более 16 кг.

Требования к сырью и материалам Глинистое сырье, применяемое для изготовления изделий, должно соответствовать требованиям действующих нормативных документов.

Материалы, применяемые для изготовления изделий, должны соответствовать требованиям действующих нормативных и технических документов на эти материалы, а также технологической документа­ции и обеспечивать получение изделий заданных технических характеристик.

2. Основное сырье для производства керамических материалов. Выбор и обоснование необходимости введения добавок.

Для произ-ва керам-го кир-ча исп-ся легкоплав-е глины (Т_пл <1380⁰C). Для лиц-го кирпича – туголп-е (Т_пл =1380-1580⁰С). Виды глин и их хар-ка: 1. Аллювиальные. Это легкоплав-е глины и суглинки, довольно однор-е, без камен-ых включ-й. Залегают пластообрз-но и линзооб-нов поймах рек мощ-ю до 10м. 2. Деллювиальные. Это легкопл-е глины и суглинки, часто неоднор-е с включ-ми извест-ка. Залег-е: пластообр-е небольшой мощ-ю по склонам возвыш-й. 3. Озерноледниковые. Это тонкие наслоения, высокая влаж-ть и зыбкость. Залег-т вблизи от повер-й в поймах рек мощ-ю 12-16 м. 4. Моренные. Это глины и суглинки с камен-ми включ-ми. Залегние – пласты мощ-ю 10-15м. 5. Морские. Это первич-е пласт-е глины, дают высолы. Залегание – пласты мощ-ю до 100м. 6. Лёсс. Это пылеватые или облож-е суглинки, сод-т известняк. Залегание: большая мощ-ть на больших простр-ах. 7. Сланцевые. Это динамометаморфизованные, плотные, нуждающ-ся в первичном помоле. Залегание: средней мощ-ти на больших площадях. 8. Кембрийские. Это весьма однородные, пластич-е, без камней. Залегают на весьма больших площадях и на большой глубине. Имеют выходы на поверхность. 9. Спондиловые. Это мергелистые глины, однор-е, сод-т мелкий известняк. Залег-ют: пласты средней мощ-ти на больших площадях. Минералог-й сос-в глин: Каолинит: Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O ; Монтмориллонит: Al₂O₃*4SiO₂*nH₂O ; Галлуазит: Al₂O₃*2SiO₂*4H₂O. Глины с преобл-ем каолинита имеют светлую окраску и прочную неподв-ю крист-ю стр-ру. Слабо набух-ют при взаимод-и с водой, характер-ся тугоплавк-ю, малопластич-ю и малочувств-ны к сушке. Глины, содерж-е монтмор-т имеют подвиж-ю крист-ю реш-ку, расшир-ся при увл-ии, весьма пласт-ны, сильно набух-т при формовке склонны к свилеобраз-ю, чувств-ны к сушке и к обжигу. Глины с преобл-ем гидрослюд-х минер-в характер-ся промеж-ми показ-ми подвиж-ти, чувств-ю к сушке и обжигу.В глине могут присут-ть примеси: 1.Кварцевые(песок, пыль). 2. Карбонатные(известняк, магнезит, доломит). 3.Гипс. 4. Железистые соедин-я (лимонит, пирит, Fe(OH)₃). 5. Щелочесод-е соед-я(полевые шпаты, раствор-е соли). 6. Сульфаты (причина солевых выцветов на поверх-ти керам-х изд-й). Усредн-й хим-й сос-в глин: SiO₂: 50-80%, Al₂O₃+TiO₂: 5-30%, Fe₂O₃: 3-15%, CaO: 0-2,5%, MgO: 0-3%, SO₃: 0-3%, Na₂O+K₂O: 1-5%, ппп.: до 15%. Роль хим-х сост-х в структурооб-и . Знач-е сод-е кремнезема в гилне говорит об ее запесоч-ти. Коемнезем сниж-ет усад-е дефо-и. При большом сод-и кремнезема сниж-ся проч-ть черепка, т.к. при обжиге не связки и сцепеления частичек. При большом кол-ве тонкодисп-х и пылевид-х частиц увел-ся водопотреб-ть смеси, а также усадка при сужшке и обжиге. Глинозем Al₂O₃ нах-ся в сос-ве слюд. Он увел-ет пласт-ть смеси, проч-ть сырца и обжж-го черепка и огнеуп-ть. Оксид титана прид-т черепку светлый цвет с зеленов-м оттенком. Железистые окислы входят в сос-в слюд и нах-ся в своб-м сост-и. Прид-т черепку желтовато-красный оттенок, при сод-и их более 3% сниж-ся темпер-ра обжига. При суммар-м сод-и желез-х окислов и TiO₂>15% цвет черепка приобр-т темную окраску. CaO, MgO – сод-ся в сос-ве частчек извест-ка и доломита. При обжиге обр-ся CaO_св , MgO_св. При эксплуат-и изд-й эти соед-я могут гасится с увел-ем темпер-ры и объема и разрыв-т стр-ру черепка. Поэтому в большом кол-ве эти оксдиы нежел-ны. СаО может нах-ся в сос-ве гипса CaSO₄, при этом спосб-т возник-ю белых налетов на пов-ти изд-й. Щелоч-е оксдиы Na, K нах-ся в сос-ве полевых шпатов и слюд, кот-е явл-ся плавными. При обжиге обр-ют стекловид-ю стр-ру и спос-ют увел-ю проч-ти черепка. Орган-е примеси(ппп) – гуминовые к-ты в коллоид-м сос-и. Увел-т водопотр-ть смеси, увел-т пластич-ть смеси, возд-ю усадку и риск трещинообр-я. При обжиге за счет сгор-я прид-т черепку темную окраску. Гранулометрич-й сос-в глин: 1) >0,25 мм: 0,2-2%. 2) 0,25-0,05 мм: 2-26%. 3) 0,05-0,01 мм: 12-46%. 4) 0,01-0,005 мм: 10-55%. 5) 0,005-0,002 мм: 6-25%. :6) 0,002-0,0002 мм: 9-38%. По круп-ти зерен глины раздел-ся на 3 гр.: 1-0,5 мм – песок, 0,05-0,005 – пыль, <0,005 мм – глинистое вещ-во. По сод-ю мелких фр-й гилны дел-ся на: высокодиспр-е (фр.<0.01 мм >85%, <0,001 мм >60%), дисппер-е(фр.<0.01 мм 40-85%, <0,001 мм 20-60%),, грубодисп-е(фр.<0.01 мм <40%, <0,001 мм <20%). По сод-ю грубых крупнодип-х частчек размером > 0,5 мм разл-ют: низкое сод-е(<1%), сред-е сод-е (1-5%), высокое сод-е (>5%). Зерна, вел-й >2 мм явл-ся включ-ми.

1. Добавки-отощители. Их прим-ют для сниж-я пластич-ти, огневой и возд-й усадки и улуч-я сушильных св-в (дегидр-я глина(30-50%), шамот(его измельч-т, d=0,14-2мм. В осн-м исп-ют для получ-я лицевого кирпича и огнеупоров), шлаки, золы ТЭЦ, песок(d=0,5-2мм, 20-25%)).2. Пластифицир-е добавки – ввод-ся для увел-я пластич-ти формов-й массы (СДБ, ЛСТ, мылонафт, высокопластич-е глины (0,1-1%)). 3. Порообраз-е добавки. Их исп-ют для получ-я легких КИ с повыш-й порист-тью и пониж-й теплопров-ю. Для этого исп-ют вещ-ва, кот при обжиге диссоц-ют с выдел-ем СО₂ (молотый мел, доломит) или выгорают (древ-й уголь, торф-я или полистирол-я крошка, отходы углеообагащ-я, золы ТЭЦ). Кроме того, для увел-я пористости кирпича исп-ют легкий запол-ль. Порообраз-е добавки – отощители. 4. Плавни. Вводят для сниж-я темпер-ры обжига, увел-я проч-ти и морозост-ти (полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчанник, стеклобой). 5. Окрашивающие добавки (оксиды металлов: Fe, Co, Cr, Mn, Ti). 6. Спец-е доб-ки. Для повыш-я кислот-ти доб-ют песчан-е смеси, затвор-е ЖС. Сульфатсод-е глины для ослабл-я и устран-я высолов на пов-ти изд-й вводят BaCO₃: Na₂SO₄+BaCO₃=Na₂CO₃+BaSO₄, NaSO₄, MgSO₄ – раствор-е соли.

3. Технологические процессы и оборудование для производства изделий строит. керамики.

1. Получ-е из керам-й массы бруса треб-го попер-го сечения с влаж-ю 15-25%. 2. Резка сплошного глиняного бруса на части. 3. Перекладка отформ-го кирпича сырца на трансп-е уср-во для направ-я в сушилку. Этот процесс полностью механизир-н и осущ-ся в лент-х вакуумпрес-х. Осн-й частью лент-го пресса явл-ся шнековый вал. Осн-я ф-ция пресса – уплот-ть и формов-ть глиняную массу. Шнек явл-ся транспор-й машиной для подачи глиняной массы в прессовую головку и мундштук. За счет вакуумир-я улучш-ся пласт-ть глиняной массы, повыш-ся плот-ть. Резка глиняного бруса. С помощью автоматов-резчиков лучкового типа марок СМ295 и СМ678А и резчиков ротац-го типа СМ39А. Произв-ся нарезка кирпичей и камней толщиной 65,130 и 260 мм. С произв-ю 9 тыс. шт./ч. М/ду приемным и передат-м транспор-ми имеются салазки, кот. перемещ-ся одновр-но со смычком и помогают передавать отрез-е загот-ки и одного трансп-ра на другой. Укладка кирпича-сырца на трансп-е сред-во. Для трансп-я кирпича-сырца в суш-ку его укл-ют на трансп-е средство при пом-ща автомата-укладчикаСМК41. Выход-й из мундштука брус разрез-ся на кирпичи, кот-е передв-ся на мех-м укл-ки. Изд-я перед-ся на устр-ва, затем укл-ся на подъемник. Набранный пакет рамок перегруж-ся на вагонетки. В подъемник рамки под-ся передат-й кареткой. Все операции автоматиз-ны.

4. Особенности работы сушильных и печных агрегатов.

Бывают: 1.туннельные; 2.камерные; 3.конвейерные. Туннельные(30-36х1,4-1,7х1,15-1,40 длительность 20-72 часа.) могут быть прямоточные и противоточные. По мере движения изделия к выходу уменьшается относительная влажность теплоносителя, а температура увеличивается. Сушилка имеет каналы для подачи и отвода теплоносителя. Для большей производительности туннельные камеры объединяют в блоки по 10-20 шт. подвод теплоносителя может быть верхним или нижним или в определенные зоны (уменьшается время сушки в 2 раза). Темпер вход теплоносит 90-120⁰, выход 30-35⁰. расход топлива 3-10 тыс м³/ч, относит влажность 75-90%, скорость теплоносит 0,8-2 м/с. Камерные представляют собой ряд камер периодического действия с1 или 2 выходами. Теплоноситель подается через боковые под подовые каналы. Струи теплоносителя поднимаются вверх омывая сырец и отбирая у него влагу. Охлажденный теплоноситель опускается вниз к находящемуся в центре камеры подподовому каналу Темпер вход теплоносит 90-150⁰, выход 25-30⁰. скорость теплоносит 2,5-3,5 м/с. Применяется на предприятиях с небольшой мощностью и позволяет организовать работу формовочного цеха в 1-2 смены в отличие от туннельных и конвейерных 3 смены. Конвейерныеизделия сушат на конвейере с движ сеткой шириной 1,1 м. в открытой части конв сетка передвигается на роликах, в закрытой на чугунных плитах явл подом сушилки. На сводах установлены горелки и трубопровод для отбора горячего воздуха. Конв сушилки используются для изделий большой пустотности или изд сформ из шихт обладающих малой чувствит к сушке.

Кольцевые- сооружения в виде овала, внутри обжиговый канал включающий следующие зоны: зона сатки (состоит из 2-3 камер через открытые ходы которых производят отгрузку и выгрузку сырца); зона досушки (2-3 камеры темпер 100-200⁰ подводится при подаче газов из зоны охлаждения); зона подогрева (темпер 700-800 подогрев за счет газов поступающих из зоны обжига); зона обжига ( темпер 900-1000 горение топлива); зона закалки (выдержка кирпича при маким темпер); зона охлажд (примыкает к зоне сатки кирпич обдувается наружным воздухом). Такие печи работают на любом виде топлива. Туннельные-включает зоны подогрева, закала, обжига и охлаждения. (60-160х1,7-4,7х1,26-1,85м) длит обжига 24-48ч, пр-ть 10-60 млн шт/год.печи с двух сторон оборудованы горелками либо форсунками. Воздух для горения подается вентиляторами, крайние горелки открыты на ¼-1/2, центральные полностью. Печи работают по принципу противотока. В печи создается рециркуляция газа и воздуха для выравнивания температурного поля по всей печи. Теплоноситель подается в зону обжига, гор возд отбирается из зоны охлаждения и вентиляторами направляется частично в сушилки и частично для создания воздушных завес. Возд завесы разделяют зоны, и состоят из горячего воздуха и холодного. Минусом печи явл то что в верхних горизонтах печи температура более высокая чем в нижних. Печи сушилки- вней совмещ процессы сушки и обжига. Применяются на заводах которые работают на сырье малочувствительном к сушке влажностью 18-20%. Печи могут работать на твердом и газообразном топливе. Пр-ть 6-14 млн шт/год, 90-110х2,9х0,93 м. Зоны: 1.сушки 20-90⁰, 48м, 28ч; 2.подготовки 90-600⁰, 15м, 9ч; 3.обжига 600-1000⁰, 21м, 12ч; 4.охлаждения 1000-50, 25м, 14ч. Принцип работы- противоток. Минус печи- сложность создания в зоне сушки рационального влажного режима.

5. Технико-экономическая эффективность производства и применения керам. материалов.

Крупноразмерные керамические ТИМ имеют преимущества при монтаже,т.к. не требуют дополнительных связующих растворов при изготовлении изоляции. Сложность изготовления к.к.ТИМ – сохранность структуры при сушке и обжиге отформов изд. Особенности применения:применяется согласно ГОСТ, максимальн осторожность при транспортиров и монтаже, соблюдение заданного режима эксплуатации.

Керамич плитка. Плитка с завалами и без завалов. Неглазурованная (метлахская) - цвет плитки обусловлен после обжига смеси, глазурованная, с рисунком под или над глазурью. Над глазурью выполняют методом печати. Плитка гладкая, с рельефным рисунком, плитка под отделку. Требования к плитке определяются условиями ее эксплуатации: плитка для фасадов, внутренних стен, полов, для каминов.