ТЕХНОЛГІЯ ДЕЯКИХ ВИДІВ КЕРАМІКИ

Керамічні матеріали, які використовують для будівництва будівель різноманітних споруд називають будівельною керамікою. Цю групу керамічних виробів ділять на:

- стінову (цегла, керамічні камені і панелі з них);

- фасадну (личкувальна цегла, плитки);

- покрівельну (черепиця);

- каналізаційні і дренажні труби;

- керамічні заповнювачі для бетонів (керамзит, перліт. аглопорит).

За ознакою використання до будівельної кераміки часто відносять санітарно-технічні вироби з фаянсу і фарфору (унітази, ванни, умивальники), плитки різного призначення, кислототривкі вироби.

СТІНОВА КЕРАМІКА

Властивості стінової кераміки регламентуються ДСТУ БВ.2.7-61-97 “Цегла та камені керамічні рядові і лицьові”. За призначенням цеглу ділять на два види: рядові (Р) і лицьові (Л) вироби. Рядову цеглу використовують для зовнішніх і внутрішніх стін та інших елементів будинків і споруд, для виготовлення стінових панелей і блоків, а також для кладки фундаментів. Лицьову - для кладки і одночасного личкування стін та інших елементів будинків і споруд. Їх лицьові поверхні можуть бути гладкими, рифленими або офактуреними, природного кольору (кольору випаленого черепка) або забарвленими. Лицьові поверхні офактурених личкувальних виробів можуть бути одержані торкретуванням мінеральним дрібняком, ангобуванням, глазуруванням, двошаровим формуванням або іншими способами. За зовнішнім виглядом і розмірами промисловість випускає декілька видів стінової кераміки:

- цегла звичайних розмірів повнотіла (250х120х65 мм);

- цегла звичайних розмірів порожниста (250х120х65 мм);

- цегла потовщена (250х120х88 мм);

- цегла модульних розмірів (288х138х63);

- цегла модульних розмірів потовщена (288х138х88);

- камінь керамічний звичайних розмірів (250х120х138 мм);

- камінь керамічний модульних розмірів (288х138х138 мм);

- керамічні блоки.

Порожнистість стінової кераміки складає від 2 до 55 %. Пустоти дозволяють зменшити середню густину виробу (кладки) і покращити його теплоізоляційні властивості. В залежності від середньої густини стінової кераміки її ділять на:

- ефективну (менше 1400 кг/м³ для цегли і менше 1450 кг/м³ для каменю, теплопровідність не більше 0,46 Вт/м*К);

- умовно-ефективну (1400-1600 кг/м³ для цегли і 1450-1600 кг/м³ для каменю, теплопровідність від 0,46 до 0,58 Вт/м*К);

- звичайну (більше 1600 кг/м³, теплопровідність більше 0,58 Вт/м*К).

За механічною міцністю випускають наступні марки цегли: 75 (границя міцності на стиск 7,5 МПа або 75 кгс/см²), 100, 125, 150, 175, 200, 250 і 300. Для кожної марки стандарт також визначає міцність на згин. За морозостійкістю випускають цеглу марок F-15 (15 циклів морозостійкості), F-25, F-35, F-50. Водопоглинання виробів повинно бути не менше 8 % для повнотілої цегли і не менше 6 % для порожнистої.

За фізико-механічними властивостями керамічна цегла є кращою від силікатної, проте вона вимагає нанесення на фасад споруд захисного тинькувального шару.

Для виробництва цегли (і черепиці) головним чином використовують широко розповсюджені легкотопкі глини і суглинки. Вони сильно засмічені різноманітними домішками, що визначає їх невисоку вогнетривкість. За хемічним складом ці глини містять невелику кількість Al₂O₃ - 10-16 %. Глини, що використовують для виробництва стінових матеріалів повинні мати помірну пластичність, добру зв’язуючу здатність і невисоку чутливість до сушіння. Температура випалу виробів з легкотопких глин знаходиться в межах 900-1000 ^оС і залежить від властивостей глини і методів її переробки.

Як додатки в склад мас можуть вводити:

- опіснювачі, для зменшення числа пластичності (пісок, шамот, дроблений череп, шлаки і золи та інші);

- вигоряючі компоненти, для зменшення середньої густини і покращення теплоізоляційних властивостей (опилки, тирса, вугілля, зола, відпадки вуглезбагачення та інші);

- пластифікатори, для збільшення числа пластичності і покращення формувальних властивостей (більш пластична глина, бентоніт, с.с.б. та інші).

Технологічна схема виробництва залежить від необхідних експлуатаційних властивостей, виду і якості сировини, наявності певних домішок і їх величини. Існує дві схеми виробництва цегли, які передбачають пластичне (більш поширена) або напівсухе формування. Як правило завод розташовують поблизу кар’єру глини, оскільки її перевезення на значні віддалі є економічно невигідним. Глину добувають одноковшовим (рідше багатоковшовим) екскаватором і автотранспортом перевозять на завод, де складують у буртах. Під час добування і складування глини відбувається її усереднення. Метою переробки сировини є зруйнування природної текстури глин і перемішування їх з технологічними додатками.

Глину подають у глинорозрихлювач і скриньковий живильник звідки вона поступає на помольне обладнання. Початкове грубе подрібнення глини відбувається в розрихлювачі і живильнику. Далі глину пропускають через валки грубого розмелювання (гладкі, дезинтеграторні, каменевидільні з гвинтовою нарізкою на валках, зубчаті, дірчасті). Для щільних глин використовують бігуни. Потім глину подають на валки тонкого розмелювання. Якщо глина містить грубозернисті карбонатні включення її пропускають через каскад валків із щораз меншою щілиною між валками.

Технологічні додатки разом з подрібненою глиною подають у двовальний змішувач, де при необхідності відбувається дозволоження маси. Оскільки природна вологість глин є високою, то маса вимагає незначного дозволоження. Найбільш ефективним є дозволоження парою. При цьому завдяки швидкому і повному набуханню глини підвищується її пластичність і зв’язність, покращують формувальні властивості, а також швидше відбувається сушіння сирівцю (якщо в технологічній схемі не передбачений шихтозапасник) прогрітого до 50-60 ^оС.

Приготовану масу подають у шихтозапасник, де вона вилежується протягом 7-14 діб. Під час вилежування за рахунок набухання і диспергування глинистих частинок збільшується її пластичність і покращуються формувальні властивості, усереднюється вологість. Приготована маса поступає на формування, яке здійснюють на горизонтальних стрічкових пресах різних конструкцій під пресовим тиском 0,2-0,5 МПа. Вакуумування маси покращує якість цегли і дозволяє формувати з пониженою вологістю 18-20 %. Для формування порожнистих виробів використовують глини з більшою пластичністю і зв’язуючою здатністю ніж для звичайних повнотілих виробів.

Відформовані вироби сушать до залишкової вологості 4-6 % при температурі 90-120 ^оС. Тривалість сушіння складає в камерних сушарках - 40-70 год, в тунельних - 15-30 год. Випалюють вироби при максимальній температурі 900-1100 ^оС протягом 20-50 год.

Використання схеми напівсухого пресування дозволяє в більшій мірі механізувати і автоматизувати технологічні процеси, проте готова цегла має меншу морозостійкість і механічну міцність ніж цегла пластичного формування. За цим методом глина, що пройшла через глинорозрихлювач і скриньковий живильник рівномірно поступає на дезинтеграторні валки. Розбита на невеликі куски, вона потрапляє в сушильний барабан, де висушується до вологості 6-7 %. Висушену глину подрібнюють в дезинтеграторі, а потім розсіюють на фракції. Глинистий порошок в двовальному змішувачі або шахтному парозволожувачі водяною парою дозволожують до пресової вологості 8-12 %. Парозволоження сприяє вирівнюванню вологості порошку, покращенню формувальних і сушильних властивостей маси, підвищенню міцності і морозостійкості випаленої цегли. Цеглу пресують на пресах різноманітних конструкцій. Питомий тиск пресування складає 10-15 МПа. Під час пресування порожнистої цегли використовують спеціальні конструкції форм і штампів, які мають металеві чи гумові керни. Відпресовану цеглу вкладають на пічні вагонетки і подають на випал у піч. Якщо сирівець має велику вологість його досушують у тунельних сушарках. Температура випалу виробів залежить від хемічного складу та інших властивостей глини. Практикою встановлено, що для досягнення тієї ж густини і пористості цегла напівсухого пресування повинна бути випалена приблизно на 50-100 ^оС вище, ніж цегла пластичного формування, зроблена з тієї ж глини. Це обумовлено тим, що пористість сирівцю напівсухого пресування більша, ніж в цегли пластичного пресування. Внаслідок цього поверхня контакту окремих частинок зменшується і умови спікання погіршуються.

ФАСАДНА КЕРАМІКА

ЛИЧКУВАЛЬНИ ЦЕГЛА

Технологія отримання фасадної личкувальної цегли в своїй основі аналогічна отриманню звичайної цегли пластичним способом, проте існують свої особливості.

1) Якщо для виробництва личкувальної цегли використовують важкотопкі чи низьковогнетривкі глини в масу необхідно вводити 40-45 % шамоту з тих же чи подібних глин. Для цього окремо готують мелений порошок шамоту і мелений порошок сухої глини, які змішують, зволожують в змішувачах до 18-20 % вологості, формують спочатку заготовки (валюшки), а потім на вакуумному стрічковому пресі пресують вироби заданої форми і розміру (цегла, зливи підвіконників, карнизний камінь, різноманітні деталі). Сушіння і випал личкувальної цегли відбувається аналогічно як і звичайної. Проте оскільки в даному випадку використовують важкотопкіші глини максимальна температура випалу складає 1100-1150 ^оС.

2) У випадку використання забарвлених легкотопких глин технологія отримання личкувальної цегли практично повністю співпадає з технологією отримання звичайної цегли. Особливістю є те, що в даному випадку використовують більш однорідні глини, які не повинні містити шкідливих домішок у вигляді кам’янистих включень і після випалу мати рівномірне забарвлення. До такої цегли висуваються підвищені вимоги за якістю, особливо зовнішньої поверхні. В деяких випадках для надання цеглі чітких граней і правильної форми її після підсушування на повітрі подають на допресовування.

3) Для покращення декоративної поверхні звичайної цегли використовують також:

- нанесення на її поверхню тонкого шару поливи (легкотопких компонентів, які під час випалу повністю розтоплюються, а після охолодження застигають у вигляді склоподібної плівки);

- нанесення на її поверхню тонкого шару ангобу (маси, що складається з глини і легкотопких компонентів, які під час випалу спікаються утворюючи після охолодження суцільне шорстке оскловане покриття);

- формування двошарової цегли, в якої зовнішній декоративний шар товщиною 3-8 мм готують із високоякісних біловипалюваних глин.

Полива, ангоб і другий шар цегли повинні мати термічний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) близький до ТКЛР основної маси. Для двошарової цегли також необхідно щоби величина зсідання маси личкувального шару співпадала з зсіданням основної маси. Декоративний шар може бути білий або кольоровий. Його наносять на одну або декілька сторін цегли. Поливу і ангоб наносять методом пульверизації чи поливування. Двошарові вироби формують на установках, які складаються з двох пресів, що спрямовують потік маси під кутом 90^о в з’єднану з ними перехідну головку.