Поризованная керамика

В жилищном и промышленном строительстве широко используются как плотные, так и пористые материалы. Например, наряду с плотными керамогранитами разработаны и применяются ячеистые керамограниты, наряду с плотными гипсовыми изделиями — пеногипсовые. В производстве же стеновых керамических плиток производится только плитка плотной структуры с тем или иным количеством крупных пустот, которая, безусловно, сохранит свою актуальность на протяжении еще долгих лет. Имеется лишь небольшой опыт производства пористо-пустотелых керамических изделий путем введения выгорающих плиток.

Учитывая вышесказанное, уменьшение плотности стеновой керамики именно за счет создания пористой структуры материала является актуальной проблемой, решение которой позволит значительно снизить материалоемкость производства и увеличить теплозащитные свойства стеновых ограждений.

Известны шесть основных способов поризации структуры керамической плитки:

  • вспучивание,
  • удаление порообразователя,
  • неплотная упаковка,
  • контактное омоноличивание,
  • объемное омоноличивание,
  • создание комбинированных структур.

При разработке технологии поризованной стеновой керамики в той или иной мере находят применение все названные способы. Однако на практике для снижения плотности керамических изделий используют совместно, в основном, два из них: способ пустотообразования и способ удаления порообразователя.

Применение в промышленности строительной керамики способа выжигания порообразователя, вводимого в состав исходной керамической массы, позволило частично решить как вышеобозначеные проблемы, так и проблемы, связанные с экономией топлива и утилизацией топливосодержащих отходов. В настоящее время в качестве выгорающих плиток часто используют древесные керамическую плитку, керамогранит, ступени и др.

В 80-е годы прошлого века за рубежом получила распространение технология изготовления пористо-пустотелых изделий, разработанная в Италии и Испании. Патент на изготовление этих изделий был приобретен в 32 странах мира. С 2000 года на применяется технология выжигания порообразователя по выпуску пустотелой керамической плитки большого формата. В качестве выгорающей плитки используются тонкоизмельченные древесные опилки. Средняя плотность камня составляет 790 кг/м3, пустотность — 46 %, коэффициент теплопроводности кладки — 0,195 Вт/(мºС). Камень выпускается с маркой по прочности М75 и М100, по морозостойкости — не ниже F50. Укрупненные пористо-пустотелые керамические изделия средней плотностью 850~960 кг/м3 выпускают также керамический завод «Керамика» и др.

По рекламным данным, применение крупноформатных пористо-пустотелых изделий в кладке в комбинации с керамической плиткой позволяет создавать ограждающие стеновые конструкции толщиной 640 мм, которые удовлетворяют современным требованиям по теплозащите зданий. Однако применение таких изделий ограничено в связи с тем, что предел прочности при сжатии плитки, выполненной даже на весьма прочном растворе, составляет лишь 30-50% и менее от предела прочности изделий.

Такая же технология производства пористо-пустотелых изделий средней плотностью 750~850 кг/м3 предлагается многими зарубежными компаниями. По результатам физико-механических испытаний керамическая плитка относится к стеновым изделиям марки М150. Предел прочности при сжатии отдельных изделий составляет от 19 до 22,5 МПа. А предел прочности при сжатии столба кладки из этих изделий составляет всего 3,5 — 4,2 МПа, то есть только 15,5-22% от прочности изделий.

Основная причина такого снижения прочности заключается в высокой пустотности изделий, размерах и форме пор, а также в расклинивающем действии кладочного раствора, частично затекающего в пустоты и вызывающего растягивающие напряжения в изделиях. Среди других причин снижения прочности кладки из высокопустотных керамических изделий можно назвать следующие:

  • неравномерное распределение давления по поверхности плитки, вызывающее в нем кроме сжатия напряжения изгиба и среза;
  • трещины, возникающие в плоскости вертикальных швов, могут проходить по сечениям кладки, ослабленным пустотами и т. д.

Решить данную проблему можно частично путем подшлифовки оснований изделий, применения современных кладочных клеевых растворов для укладки плитки, а также использования специальных сеток, исключающих попадание раствора в пустоты изделий. Однако в России указанные технологические приемы, несмотря на рекомендации производителей, пока не применяются.

Существенным недостатком способа неплотной упаковки является весьма низкая прочность изделий при соответственно высокой средней плотности. Так, предел прочности при сжатии обожженных изделий средней плотностью 1000-1100 кг/м3 на основе глинистого сырья составляет всего 4-5 МПа.

Способ объемного омоноличивания в технологии стеновой керамики применяется весьма ограниченно. Причина этого заключается в том, что для существенного снижения плотности необходимо использовать высокопористый заполнитель. Как правило, низкая прочность высокопористого заполнителя не позволяет осуществлять интенсивную массопереработку и формование изделий методами пластического формования или полусухого прессования. Недостатком этого способа является также двойной обжиг заполнителя (вспучивание, затем обжиг в кирпиче), а высокая средняя плотность и низкая прочность полученного материала не позволяют ему конкурировать с керамическими материалами, получаемыми традиционным методом пластического формования с применением различных выгорающих плиток.

Способ вспучивания включает следующие модификации: высоко — и низкотемпературное газообразование, пенообразование, аэрирование, сухая минерализация пены.

Материалы, полученные по этому способу, имеют ячеистое строение, которое формируется при высоких (высокотемпературное газообразование) и низких (низкотемпературное газообразование, пенообразование и др.) температурах. Величина пористости зависит от состава исходной шихты и режимов обработки и определяет плотность изделий. С изменением плотности в широких пределах изменяются и другие свойства пористых керамических материалов.

Наиболее важное преимущество способа вспучивания по сравнению с приведенными выше, заключается в возможности значительного снижения плотности керамических стеновых изделий (вплоть до 250-300 кг/м3). Данный способ позволяет отказаться от прессового и другого энергоемкого оборудования, работающего с большими усилиями, имеющего большую мощность и подвергающегося износу. Наиболее существенный недостаток способа -необходимость разработки и изготовления специального промышленного оборудования, что требует привлечения дополнительных инвестиций.

К недостаткам метода высокотемпературного газообразования следует отнести следующие:

  • необходимость использования вспучивающихся глин, которые не распространены повсеместно, или приготовление сложной сырьевой шихты определенного состава;
  • строгие требования к полуфабрикату погранулометрическому составу;
  • высокотемпературный обжиг, который чаще всего осуществляется в две стадии в отдельных тепловых агрегатах, что приводит к повышенному расходу топлива;
  • обжиг в специальных формах требует применения дефицитных жаростойких материалов и использования обмазки.

Однако при всех ее недостатках данная технология может быть реализована на заводах по производству керамической плитки (при условии разработки специального оборудования). Следует отметить также, что метод высокотемпературного газообразования позволяет исключить процесс сушки изделий. Необходима лишь сушка гранул или сырьевых компонентов, которая осуществляется в сушильном барабане.

Важным переделом технологий керамических изделий методами низкотемпературного газообразования, пенообразования и аэрирования является довольно сложная и на первый взгляд энергетически затратная шликерная подготовка сырья. Однако и она имеет весьма значительные преимущества.

Существенным недостатком шликерного способа подготовки сырья часто и в большей степени не обоснованно считают повышенное водозатворение керамических масс, и как следствие, высокие затраты энергии на ее удаление при сушке. Однако этот факт является справедливым только при получении плотных керамических изделий.

Сравним количество испаряемой воды с плотных и пористых изделий одинакового объема.

Примем во внимание тот факт, что абсолютная формовочная влажность пористокерамических изделий (50-70%) в среднем в 3 раза выше влажности изделий пластического формования (17-23%). А плотность абсолютно сухих изделий в среднем составляет: 600 кг/м3 — для газо — и пенокерамического кирпича и 1800 кг/м3 — для полнотелого керамогранита пластического фонтанирования. Таким образом, при сушке изделий одинакового объема масса абсолютно сухого керамогранита в 3 раза меньше массы абсолютно сухого кирпича пластического формования; следовательно, в данном случае, количество испаряемой воды с единицы изделия будет одинаково.

До настоящего времени основной проблемой технологии газо — и пенокерамических изделий являлась стабилизация поризованной массы в формах, которая осуществляется добавкой строительного гипса (от 10 до 20 % по массе сухого вещества). Использование гипса с экологической точки зрения не приемлемо, так как в этом случае при обжиге воздушная среда интенсивно загрязняется сернистыми газами. В противном случае, получение устойчивой и прочной сырцовой структуры материала становится проблематичным из-за значительной осадки пеномассы и, как следствие, разрушения структуры сырца. При этом прочность при сжатии обожженных изделий обычно не превышает 2 МП а для средней плотности 800 кг/м3.

Отличительной особенностью разработанной технологии является формирование устойчивой сырцовой структуры за счет регулирования процессов коагуляции глинистой составляющей в поризованной керамической массе, что позволяет:

  • отказаться от применения гипса в качестве стабилизатора пеномассы;
  • повысить структурную прочность сырца в начальный период сушки;
  • осуществить распалубку изделий через2~3 часа после формования и интенсифицировать процесс сушки;
  • повысить трещиностойкость изделий;
  • снизить воздушную усадку до 6-10 %, в зависимости от глинистого сырья и состава пенокерамических масс.

Предел прочности при сжатии пенокерамических изделий средней плотностью400-700 кг/м3 и размером 250×120 × 65 мм по данной технологии составляет 2,5-7,5 МПа, теплопроводность — 0,11-0,16 Вт/мºС, морозостойкость — не менее50 циклов. Следует отметить, что предел прочности при сжатии кладки из пенокерамических изделий составляет 80~92% отпредела прочности самих изделий, что позволяет эффективно применять пенокерамические материалы в стеновых конструкциях. Что касается разработки специального оборудования, то авторами предложен ряд технических решений способствующих этому. В настоящее время разрабатывается технология производства крупноформатных пенокерамических изделий размером 510×380 × 220 мм.

  1. Керамические материалы
  2. Специальные изделия
  3. Кислотоупорные керамические материалы
  4. Огнеупорные керамические материалы
  5. Санитарно-технические керамические изделия
  6. Фарфоровые, фаянсовые и полуфаянсовые массы
  7. Дорожный кирпич
  8. Глиняная черепица
  9. Фасадная керамика
  10. Малогабаритные плитки
  11. Фасадные плиты
  12. Кирпич и лицевые камни
  13. Керамические трубы
  14. Дренажные трубы
  15. Канализационные трубы
  16. Стеновая керамика
  17. Керамические камни
  18. Керамический кирпич
  19. Производство керамических материалов и изделий
  20. Сортировка и хранение
  21. Обжиг изделий
  22. Процесс сушки
  23. Подготовка массы
  24. Сырье для получения керамических материалов и изделий
  25. Специальные добавки
  26. Выгорающие добавки
  27. Отощающие добавки
  28. Керамические изделия
  29. Статьи
  30. Статьи
  31. Полы из керамической плитки
  32. Материалы для укладки керамической плитки
  33. Резка керамической плитки и керамогранита
  34. Некоторые советы по уходу за керамической плиткой
  35. Облицовка лестниц с использованием керамических ступеней
  36. Керамическая плитка
  37. Поризованная керамика
  38. Справочник
  39. Керамические материалы
  40. Керамический гранит и синтетические камни
  41. Огнеупорные материалы. Часть 3
  42. Огнеупорные материалы. Часть 2
  43. Огнеупорные материалы. Часть 1
  44. Керамические облицовочные изделия. Часть 5
  45. Керамические облицовочные изделия. Часть 4
  46. Керамические облицовочные изделия. Часть 3
  47. Керамические облицовочные изделия. Часть 2
  48. Керамические облицовочные изделия. Часть 1
  49. Стеновые материалы и изделия. Часть 2
  50. Стеновые материалы и изделия. Часть 1
  51. Виды керамических материалов и изделий
  52. Структура и свойства керамических материалов. Часть 2
  53. Структура и свойства керамических материалов. Часть 1
  54. Краткая технология производства керамических изделий. Часть 5
  55. Краткая технология производства керамических изделий. Часть 4
  56. Краткая технология производства керамических изделий. Часть 3
  57. Краткая технология производства керамических изделий. Часть 2
  58. Краткая технология производства керамических изделий. Часть 1
  59. Огнеупорность глины
  60. Водопоглощаемость глины
  61. Пластичность и связующая способность глины
  62. Сырье для строительной керамики
  63. Общие сведения. Часть 2
  64. Общие сведения. Часть 1
  65. Керамические изделия
  66. Керамика из титаната бария
  67. Сегнето- и пьезокерамика
  68. Рутиловая керамика
  69. Кордиеритовая керамика
  70. Форстеритовая керамика
  71. Стеатитовая керамика
  72. Магнезиальная керамика
  73. Высокоглиноземистая керамика. Часть 3
  74. Высокоглиноземистая керамика. Часть 2
  75. Высокоглиноземистая керамика. Часть 1
  76. Специальная техническая керамика
  77. Химически стойкий фарфор
  78. Высоковольтный фарфор. Часть 3
  79. Высоковольтный фарфор. Часть 2
  80. Высоковольтный фарфор. Часть 1
  81. Низковольтный фарфор. Часть 2
  82. Низковольтный фарфор. Часть 1
  83. Электротехнический фарфор
  84. Хозяйственный фарфор. Часть 2
  85. Хозяйственный фарфор. Часть 1
  86. Твердый фарфор
  87. Фарфор и его разновидности
  88. Санитарно-технический фаянс и полуфарфор
  89. Хозяйственный фаянс
  90. Фаянсовые облицовочные плитки. Часть 3
  91. Фаянсовые облицовочные плитки. Часть 2
  92. Фаянсовые облицовочные плитки. Часть 1
  93. Фаянс и полуфарфор
  94. Шлифовка и полировка изделий
  95. Декорирование изделий. Часть 2
  96. Декорирование изделий. Часть 1
  97. Обжиг изделий. Часть 7
  98. Обжиг изделий. Часть 6
  99. Обжиг изделий. Часть 5
  100. Обжиг изделий. Часть 4

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6