книги / Технология керамических материалов

вынуждает устанавливать в линии пылеулавливающие уст- ройства от сушильного барабана, а стержневую мельницу за- крывать в помещение со звукоизоляцией.

Одной из разновидностей строительной керамики яв- ляется лицевой кирпич для облицовки фасадов зданий, внут- ренних стен, вестибюлей, переходов и т.п. Фасадная керами- ка (лицевой кирпич) от обычного отличается высоким качест- вом внешней поверхности, достигаемым за счет применения естественно - окрашенного сырья и красящих добавок, нане- сения декоративного покрытия, механической декорирующей обработки поверхности.

Наиболее распространено производство лицевого кир- пича пластическим способом из природно-окрашенных свет- ло-желтых и красножгущихся глин, в том числе из смесей глин разной окраски. Для окрашивания сырья применяют ми- неральные добавки: марганцевые, хромовые и железистые ми- нералы, различные известняки. С целью равномерного окра- шивания добавки рекомендуется вводить в виде шликера или тонкомолотого порошка при тщательном перемешивании.

Изготовление кирпича с лицевым окрашиванием осу- ществляют на ленточном вакуум-прессе, при этом лицевой слой толщиной 2–5 мм наносят вторым ленточным слоем, соединенным с первым с помощью переходного устройства. Для основного слоя используют обычную глину, а для лице- вого – беложгущиеся глины с добавками плавней. Для созда- ния лицевого слоя используют также приемы ангобирования и глазурования, в том числе с красителями, методы механи- ческой обработки с помощью накатных рельефных роликов или гребенок.

Поверхность кирпича можно декорировать сыпучими порошками как искусственного (шамот, шлак, бой плиток), так и природного (песок, горные породы) происхождения.

При использовании для производства кирпича глини- стого сырья, содержащего значительное количество желези-

182

стых оксидов, возможно получение цветного кирпича темно- коричневого цвета со стальным оттенком за счет обжига в вос- становительной среде.

В последнее время предложен способ декорирования кирпича созданием блестящей или рельефной оплавленной поверхности с помощью плазменной обработки.

Одним из существенных недостатков кирпича, в пер- вую очередь лицевого, является появление в ходе эксплуата- ции на его поверхности белых налетов (высола), образующе- гося из водных растворов растворимых солей щелочных и щелочноземельных металлов (Na2SO4, K2SO4, MgSO4 и дру- гих), присутствующих в глинистом сырье. Растворяясь в во- де, они в дальнейшем при сушке мигрируют на поверхность.

Для предотвращения образования налета растворимые соли переводят в нерастворимые путем введения добавок, например до 0,5 % карбоната бария, либо кирпич пропиты- вают водоотталкивающими средствами.

3.5.2.Технология керамических панелей

Внастоящее время в промышленно развитых странах произведена коренная модернизация кирпичной промышлен- ности. Главным направлением стало создание полностью ав- томатизированных заводов, в том числе для производства наиболее эффективных крупноразмерных изделий с высокой пустотностью и других строительных материалов повышен- ной заводской готовности. Для этого были изготовлены но- вые виды оборудования практически для всех производст- венных переделов.

Для расширения сырьевой базы прилагаются усилия для переработки низкокачественного сырья в высококачест- венное за счет вылеживания, введения добавок, использова- ния многокомпонентных шихт с пластификаторами и краси- телями. Хранение сырья производят в мощных хранилищах,

втом числе в силосах с автоматической разгрузкой.

183

Большое внимание уделяют измельчению и смешива- нию сырья, для чего созданы автоматы из износостойких ма- териалов, мешалки непрерывного действия, в том числе ваку- умные. Для формования созданы высокопроизводительные ленточные прессы с частотно-модулированным приводом, по- зволяющим применять многострунные дисковые ножи, а так- же лазерные устройства.

Созданы высокоэффективные загрузочные машины, в том числе с оптическими датчиками, позволяющими об- наруживать и изымать перевернутые кирпичи, не прерывая процесса; автоматические укладчики с фотоэлектрической ячейкой, автоматические сортировочные машины для съема кирпича с поддонов и подачи их к загрузочным машинам, разгрузочно-упаковочные автоматы.

Разработаны различные сушильные устройства, в том числе для ускоренной (в течение 2–3 ч) сушки в подвесных клетях, движущихся по замкнутому контуру в каналах общей длиной 240 м, производительностью 20 т/ч.

Для обжига используют преимущественно автоматизи- рованные высокопроизводительные туннельные печи с широ- ким (до 6–7 м) каналом, изготовленные из сборных элементов заводского изготовления, в том числе с автоматическим регу- лированием режима в каждой зоне печи. Осуществлена авто- матизация всего внутрицехового транспорта.

Внедрены запрограммированные запоминающие сис- темы для управления практически всеми производственными процессами.

Кирпичная кладка является в настоящее время единст- венным немеханизированным процессом строительного про- изводства, и возможность его механизации пока бесперспек- тивна. Поэтому возникла необходимость изыскать пути инду- стриального применения кирпича и керамических стеновых камней в строительстве. Эта задача наиболее радикально ре- шается изготовлением в заводских условиях из кирпича и ке-

184

рамических камней, в том числе из пористо-пустотелых, пане- лей, из которых затем на строительной площадке индустри- альными методами монтируют стены (рис. 86).

Рис. 86. Вид кирпичной панели при монтаже

Кирпичные и керамические панели по размерам и внеш- нему виду не отличаются от железобетонных, в силу чего об- ласть их применения по этому признаку не ограничивается. Кирпичная или керамическая панель представляет собой изде- лие заданных размеров, в котором отдельные кирпичи и кера- мические камни сцементированы в монолит цементно-песча- ным раствором.

Технологический процесс изготовления кирпичных и керамических панелей состоит из следующих операций: приготовление раствора, формование панелей на специаль- ных поддонах, окончательная отделка панелей и хранение на отапливаемом складе.

Панели можно формовать двумя способами: горизон- тальным и вертикальным.

Принципиальная схема камнеукладочной машинной установки приведена на рис. 87.

185

3.5.3. Технология пористой керамики

Керамические изделия и материалы данного класса должны обладать повышенной пористостью (обычно бо- лее 30 %), которую, как правило, создают преднамеренно.

В принципе, из любого керамического материала соот- ветствующими приемами можно изготовить изделия с порис- той структурой. В известной мере регулированию поддается также форма, размер создаваемых пор и их связь между со- бой и с окружающей атмосферой, то есть строение получае- мых изделий.

Единой общепринятой классификации пористой кера- мики пока не существует. Обычно подразделяют пористую керамику на отдельные группы по характерным признакам, связанным с их производством, свойствами, строением и при- менением.

По методу порообразования различают керамику, ко-

торая имеет повышенную пористость, полученную:

1)подбором зернового состава узко-фракционирован- ного наполнителя, в том числе с собственной пористостью;

2)введением и последующим удалением добавок, ос- тавляющих после себя поры;

3)введением отдельно приготовленной пены;

4)за счет газообразования при химическом взаимодей- ствии компонентов шихты;

5)формованием волокнистых материалов со связу-

ющими;

6)вспучиванием массы в ходе термообработки;

7)пропиткой керамической суспензией удаляемого при обжиге ячеистого органического носителя.

По строению различают изделия с зернами заполните- ля, ячеистые, включая пенные, и волокнистые.

По внешнему виду различают изделия, формованные штучные (кирпичи, плиты, трубы и т.п.) и неформованные (по- ристые легковесные, бетоны с керамическим заполнителем).

187

По пористости и плотности подразделяют на низко-

плотные с относительно невысокой (30–45 %) пористостью, легковесы (пористость 45–75 %) и ультралегковесы (порис-

тость > 75 %).

По назначению и характеру использования известны изделия:

1)теплоизоляционные, для которых решающим пока- зателем является коэффициент теплопроводности;

2)теплозащитные, показателем эффективности кото- рых применительно к летательным аппаратам принято счи- тать произведение теплопроводности и средней плотности;

3)проницаемые, для которых важнейшим показателем является коэффициент проницаемости, зависящий как от ка- нальной пористости, так и от размера пор.

По месторасположению в кладке тепловых агрегатов

теплоизоляционных изделий различают открытую изоляцию (непосредственно у источника тепла) и защищенную изоля- цию (располагается вторым слоем вслед за плотным огне- упором).

Применительно к строительству различают также хла- доизоляционные материалы, звукоизоляционные и звукопо- глощающие.

3.5.3.1. Методы получения пористой керамики

Для повышения пористости керамических тел приме- няют различные приемы.

Введение и последующее удаление добавки. Метод ос-

нован на том, что после удаления добавки остаются поры. Удалять их в принципе можно испарением, возгонкой, рас- творением или выжиганием. Практическое распространение получил лишь вариант с введением выгорающих добавок.

В качестве выгорающих добавок можно использовать опилки, древесную муку, различные виды углей и продуктов

188

коксования, горючие сланцы, шелуху злаков, полые поли- мерные гранулы, например пенополистирол.

Введение выгорающих добавок является радикальным средством повышения пористости, однако их содержание имеет предел (опилки 25–30 % мас. %, углистые 15–50 %), с превышением которого разрыхляется структура и почти полностью теряется прочность.

Одной из ответственных операций технологического процесса является выжигание добавок, связанное с потерей прочности после выгорания добавок до начала интенсивного спекания керамики.

При установившемся процессе обжига для изделий за- данного размера время выгорания пропорционально квадрату радиуса выжигаемых частиц.

Методом введения выгорающих добавок можно повы- сить пористость керамических изделий примерно до 60–65 %. Они характеризуются, как правило, невысокой прочностью, очень низкой теплопроводностью, повышенной газопрони- цаемостью, удовлетворительной термостойкостью.

Вовлечение в суспензию воздуха (пенометод). Сущ-

ность пенометода заключается в смешивании суспензии ке- рамического материала с пенообразующими добавками или с отдельно приготовленной пеной.

Практическое применение нашли такие пенообразова- тели, как канифольное мыло, алюмосульфонафтеновый и др.

При смешивании керамической суспензии с пеной об- разуются так называемые трехфазные минерализованные пе- ны (пеномассы). Устойчивость двухфазных пен при их мине- рализации резко возрастает.

Технология пенокерамики в известной мере подобна технологии литья из водных суспензий, поэтому внимание следует уделять подбору оптимальных параметров шликера.

189

При образовании трехфазных пен существенное значе- ние имеют следующие факторы: плотность исходного мате- риала, состояние поверхности частиц, дисперсность, количе- ственное соотношение фаз, то есть влажность исходной сус- пензии и содержание пены, а также значение рН. Получение качественной пеномассы возможно только при оптимальном для данного керамического материала значении рН.

Для стабилизации пены и ячеистых масс применяют различные стабилизаторы. Столярный клей увеличивает стой- кость, повышает структурную вязкость, удерживает от стека- ния воду в обкладках пены. Подобным же образом действуют желатин, агар-агар и др. Добавки гипса, опилок, алюмокалие- вых квасцов жадно поглощают воду, способствуя загустению массы и ускорению сушки.

Одним из наиболее сложных этапов пенокерамической технологии является сушка высоковлажной непрочной ячеи- стой массы, в ходе которой наблюдается большая, притом неравномерная по высоте изделия усадка, что вызывает не- равноплотность и расслоение нижней части заготовки.

Одним из методов повышения прочности необожжен- ных заготовок является охлаждение до отрицательных тем- ператур пеномассы, полученной с использованием в качестве пенообразовтеля алкилсульфатов натрия или аммония в со- четании с желатином. При охлаждении происходит быстрое увеличение вязкости за счет структурирования желатинового студня и процесс дубления его формалином, то есть перевод белкового стабилизатора в неплавкое состояние. Что увели- чивает прочность сырца и позволяет осуществить быструю бездефектную сушку.

Соответствующим подбором зернистости используемых керамических порошков и охлаждением пеномассы обеспечи- вается также создание вторичной пористости – направленных и регулируемых по величине отверстий, соединяющих все га-

190