Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Книги з будівництва та ремонту

Будівельні матеріали


Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

 

Б. СИРОВИНА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ

 

 

Основною сировиною для виробництва керамічних виробів є різні глини, а також шамот, кварцовий пісок, шлак і органічні добавки (деревна тирса, вугільна і торф'яна пил), вигоряють при випаленні.

 

1. ГЛИНИ

Загальні відомості

Радянський вчений проф. П. А. Земятченский, роботи якого зіграли видну роль у вивченні глин як вихідного продукту для отримання керамічних виробів, дав наступне визначення глини: «Глиною називаються землисті мінеральні маси, або землисті уламкові гірські породи, здатні з водою утворювати пластичне тісто, по висиханні зберігає надану йому форму, а після випалу отримує твердість каменю».

Глини утворилися в результаті вивітрювання вивержених по-левошпатных гірських порід. Процес вивітрювання гірської породи складається з механічного руйнування і хімічного розкладання. Механічне руйнування відбувається в внаслідок впливу змінної температури, води і вітру, хімічне розкладання - в результаті впливу різних реагентів, наприклад води та вуглекислоти на (польовий шпат, коли утворюється мінерал каолініт А12О3 • 2 БЮг • 2 НгО (див. розділ II).

Найбільш чисті глини, що складаються переважно з каолініту, називають каолінами. Звичайні глини відрізняються від каолінів хімічним і мінералогічним складом, так як крім каолініту вони містять кварц, слюду, польові шпати, кальцит, магнезит та ін

Класифікація глин

За умовами утворення глини ділять на залишкові і перенесені.

Залишкові глини первинних відкладень зазвичай засмічені частками гірської породи, з якої вони утворилися.

Перенесені або осадові глини більш дисперсны, вільні від великих фракцій материнських порід, але можуть бути засмічені піском, вапняком, залізистими сполуками і т. п.

Сировина для виробництва керамічних виробів

По відношенню до високих температур розрізняють ' глини трьох груп: вогнетривкі, тугоплавкі і легкоплавкі.

"Вогнетривкі глини володіють високою вогнетривкістю - не нижче 1580° С. Це чисті каолинитовые глини, що містять мало механічних домішок, в тій чи іншій мірі знижують вогнетривкість. Вони мають великий дисперсністю і дуже високою пластичністю. Глини, мають після випалу білий колір, називаються порцеляновими, їх застосовують для виробництва фаянсу і порцеляни.

„Тугоплавкі глини мають вогнетривкість від 1350 до 1580° С. Вони містять невелику кількість домішок кварцу, польового шпату, слюди, карбонатів кальцію і магнію; застосовують їх головним чином для виробництва облицювальної цегли, плиток для підлог, каналізаційних труб і т. д.

л Легкоплавкі глини мають вогнетривкість не нижче 1350° С. Ці глини найбільш різноманітні за складом: вони мають домішки піску, вапняку, окислів заліза, слюди, органічних речовин і т.д. Їх застосовують для виробництва цегли, блоків, черепиці та аналогічних виробів

 


Хімічний склад глин

Глини складаються з різних оксидів, вільної і хімічно зв'язаної води і органічних домішок,; кількість оксидів, що становлять глини, входять: глинозем AI2O3, кремнезем ЭЮг, оксид заліза Fe2O3, оксид кальцію СаО, окис натрію Na2O, оксид магнію MgO і окис калію КгО.цГлинозем надає найбільший вплив на властивості керамічних виробів і є найважливішою складовою частиною глини. Чим вище утриманки глинозему, тим вище пластичність і вогнетривкість глини. Кремнезем є основним (за кількістю) окислом, утворюючим глини - кількість його досягає 60-78%.\

Крім окису заліза до складу глин входять закис заліза FeO, пірит FeS2 і інші модифікації заліза.; Від кількості заліза і його модифікації залежить колір керамічних виробів і температура спікання черепка. Найбільш щільний черепок виходить за наявності, в глині закису заліза.

Вміст окису кальцію (у вигляді карбонатів і сульфатів кальцію) в деяких глинах досягає 25%. Ці сполуки кальцію зменшують період спікання глин, що погіршує умови випалювання керамічних виробів. Таке вплив на випал виробів надає і окис магнію, що знаходиться в глинах у вигляді карбонату MgCO3 і доломіту MgCO3-CaCO3. В незначних кількостях глинах зустрічається у вигляді домішок сірчистий ангідрид SO3. Однак якщо він знаходиться в сполуках з магнієм або натрієм, то він може шкідливо впливати на міцність виробів. (Корисними домішками можна вважати окис калію і окис натрію Кдо і Na2O, які служать плавнями, що зменшують температуру випалу виробів та надають їм більшу міцність. Окисли різних металів, наприклад марганцю, титану та ін, містяться в дуже невеликих кількостях і мало впливають на властивості глин. Взагалі на властивості глин впливає не тільки кількісний вміст тих чи інших оксидів, але і їх співвідношення./'

Домішки мають вплив на властивості глин. Так,/_при підвищеному вмісті вільного кремнезему, не пов'язаного з А12О3 в глинисті мінерали, зменшується єднальна здатність глин, підвищується пористість обпалених виробів і знижується їх міцність. З глин, що містять SiO2 більше 80-85% і А12О3 менше 6-8%, керамічних матеріалів отримати неможливо. З'єднання 4-12 заліза, будучи сильними плавнями, знижують вогнетривкість глини. Вуглекислий кальцій СаСО3 знижує вогнетривкість, зменшує інтервал спікання і збільшує усадку при випаленні, збільшує пористість і цим знижує міцність і морозостійкість виробів.

Вода міститься в глинах як у вигляді вільної, так і хімічно зв'язаною, тобто входить до складу глинообразующих мінералів. Наявність в глині тих чи інших мінералів дає можливість судити про кількість хімічно зв'язаної води і, отже, про ставлення до сушіння і випалу. Від вміст органічних речовин, що знаходяться в глині в вигляді залишків рослин і гумусових речовин, також залежать втрати при випалюванні глин і, отже, усадка виробів. Крім того, підвищена кількість органіки знижує вогнетривкість глин. Знання хімічного складу глин дає можливість визначити ступінь придатності їх для виробництва тих чи інших керамічних виробів.

Основні властивості глин

Важливими властивостями глин є наступні: пластичність, ставлення до сушіння (повітряна усадка) і ставлення до високої температурі.

Пластичність є найважливішим технологічним властивістю глин, що обумовлює можливість формування з них різних керамічних виробів. Ступінь пластичності залежить від мінералогічного і гранулометричного (зернового) складу, форми і харак-тера поверхні зерен (шорстка або окатанная), а також від вмісту розчинних солей, органічних домішок і води.

Є багато методів визначення пластичності. Найбільш широке поширення отримав метод, що характеризує пластичність за величиною повітряної усадки глиняного тесту і кількості води замішування, необхідного для отримання удобоформуемой маси. Глини пластичніші потребують більшої кількості води і дають велику усадку, ніж худі малопластичні глини. З За ступенем пластичності глини розподіляють на високопластичних, що мають колір понад 28% з повітряної усадкою від 10 до 15%, середньої пластичності - водопотреба від 20 до 28%, повітряна усадка від 7 до 10% і малопластичні - водопотреба менше 20%, повітряна усадка від 5 до 7%.

Пластичність глини можна підвищувати додаванням більше пластичної глини, а також шляхом отмучивания, тобто звільненням від глини домішок піску. Механічна обробка і вилежування також підвищують пластичність глин. Зниження пластичності досягається додаванням отощающих добавок.

Пластичність глин залежить від гранулометричного складу: чим більше вміст глинистих частинок (дрібніше 0,001 мм), тим вище пластичність. До складу глини входять різні по крупності частинки: від 5 до 0,14 мм - піщані фракції, від 0,14 до 0,005 мм - пилоподібні фракції і менше 0,005 мм - глинисті фракції. Вогнетривкі глини є високодисперсними - вміст фракцій менше 0,001 мм становить 60-80%. В легкоплавких глинах переважають фракції від 0,01 до 0,001 мм

Г" Повітряної усадкою глини називається зменшення її об'єму, що відбувається при сушінні відформованих виробів в умовах нормальної (кімнатній) температури повітря, внаслідок видалення з неї води і зближення глинистих частинок; величина усадки виражається у відсотках і для цегельних глин коливається в межах від 4 до 15%.

Ставлення глин до високої температури. Поряд з пластичністю характерною властивістю глин є їх здатність перетворюватись при випалюванні в камиевидную масу. Цей процес супроводжується зміною кольору і питомої ваги глин, втратою пластичності і зменшенням об'єму.] При випаленні глин в початковій період підвищення температури видаляється хімічно незв'язана вода, потім вигорають органічні добавки.

Втрата пластичності глини пов'язана з дегідратацією водних алюмосилікатів, наявних у глинах: вона відбувається при температурі 450-750° С. Подальше підвищення температури відповідає власне випалу. При цьому починає плавитися деяка легкоплавка складова частина глини, яка, розтікаючись, обволікає перасплавившиеся частинки глини. При охолодженні розплавлена частина глини твердне і цементує нерасплавившиеся частинки. Так відбувається процес перетворення глини в камневидное стан. Часткове плавлення глини і дію сил поверхневого натягу розплавленої маси викликають зближення її частинок, відбувається скорочення обсягу - вогнева усадка. Сукупність процесів усадки, ущільнення і зміцнення глини при випалюванні називають спіканням глини. При подальшому підвищення температури маса переходить в текучий стан - настає плавлення глини.

На колір обпалених глин впливає головним чином вміст оксидів заліза, які фарбують керамічні вироби у червоний колір при надлишку в газовому середовищі кисню, в темно-коричневий або чорний колір - при нестачі кисню. Якщо глина містить вапняк тонкодисперсному стані, то інтенсивність забарвлення виробів зменшується.

гЛ Властивості глини, не розплавляючись протистояти впливу високих температур, називають вогнетривкістю!. Визначають її керамічними пироскопамиj (конусами Зегера),] що мають форму тригранної піраміди висотою 30 мм і стороною у підстави 8 мм, а у вершини 2 мм і характеризують тією температурою, при якій конус розм'якшується і осідає, торкаючись своєю вершиною підставки, на якій він введений в піч. Для визначення вогнетривкості глини з неї виготовляють зразок,' подібний конусу Зегера, встановлюють його разом із кількома конусами, що мають різні температури вогнетривкості, і конуси нагрівають. Вогнетривкість глини відповідає вогнетривкості того конуса, який торкнувся своєю вершиною підставки одночасно з випробуваним зразком. Різниця між температурою початку спікання і вогнетривкість глини називається інтервалом спікання, він знаходиться в межах 100-150° у чистих каолинитовых глин і 25-50° у глин, використовуються для звичайного глиняного цегли

 

2. ДОБАВКИ ДО ГЛИНАМ

Для надання різноманітних властивостей як глинам, так і одержуваних з них керамічним виробам в глину вводять різні добавки. Коротко розглянемо добавки, що мають найбільш часте застосування.

Охляли добавки

У високопластичних глини, що вимагають для замішування великої кількості води (до 28%) і тому дають велику лінійну усадку при сушці і випаленні (до 15%), необхідно вводити охляли добавки, т. е. непластичные речовини. При цьому значно зменшується кількість води, необхідної для замішування глиняного тесту, що скорочує розмір усадки (до 2-6%).

VB якості отощающих добавок найчастіше застосовують речовини неорганічного походження - кварцовий пісок, шамот (обпалена та подрібнена глина) і бій виробів, мелений шлак і золу. Ці добавки не тільки зменшують усадку виробів, але і покращують формувальні властивості маси, полегшують технологічний процес виробництва і усувають шлюб. У ряді випадків вони покращують фізичні властивості виробів, наприклад термостійкість і теплопровідність.

Вигоряючі добавки

Для отримання виробів з меншою об'ємною вагою і збільшеною пористістю застосовують органічні вигоряючі добавки. Найбільш часто використовуються тирса, вугільна дрібниця і вугільний порошок, торф'яний пил і ін. Застосовують також речовини, що виділяють при високій температурі випалу вуглекислоту, що веде до утворення пір - крейда, доломіт і глинистий мергель (в молотом вигляді). Всі ці добавки мають також і властивостями отощающих добавок.

Спеціальні добавки

Для додання керамічним виробам спеціальних властивостей можуть застосовуватися відповідні добавки. Так, наприклад, при виготовленні кислототривких виробів і облицювальних плиток добавками до глинам є піщані суміші, зачинені рідким склом або лугами. При необхідності зниження температури випалу деяких виробів в глину флюси вводяться (плавні) - мелений польовий шпат, руди, що містять залізо, пісковик та ін. В як добавки, що підвищують пластичність формувальної маси, застосовують невеликих дозах (0,1-0,3%) поЕерхностно-активні речовини, наприклад сульфітно-спиртову барду. Для підвищення якості цегли у ві-де добавки вживають пірофосфати і поліфосфати натрію.

Як спеціальні добавки можна розглядати і оксиди деяких металів, додаються в масу беложгущихся глин' для фарбування її в певний колір.

 

 «Будівельні матеріали» Наступна сторінка >>>

 

Дивіться також:

 

Довідник домашнього майстра Будинок своїми руками Будівництво будинку Гідроізоляція