Загальні відомості. Класифікація.

До будівельної кераміки належать штучні кам’яні матеріали, отримані з мінеральної сировини, головним компонентом якої є глина, шляхом формування, сушіння та подальшого випалювання її при високих температурах. Це найстародавніші з усіх штучних кам’яних матеріалів. Наприклад, вік керамічної цегли становить понад 5000 років.

Будівельні керамічні матеріали класифікують за ступенем спікання та призначенням. Залежно від ступеня спікання розрізняють щільні та пористі матеріали. Щільні керамічні матеріали мають водопоглинання менше як 5%. До цієї групи належать плитки для підлог, клінкерна цегла, керамічні труби. Пористі керамічні матеріали мають водопоглинання більше 5%. До цієї групи належать будівельна цегла, фасадні плитки та вироби, дренажні труби, черепиця тощо.

За призначенням керамічні матеріали й вироби поділяють на такі види:

- стінові (цегла звичайна, цегла й каміння порожнисті й пористі);

- для зовнішнього облицювання (цегла лицьова, плитка фасадна);

- для внутрішнього облицювання (плитка для стін і підлог);

- покрівельні (черепиця);

- труби (дренажні й каналізаційні);

- заповнювачі для легких бетонів (керамзит);

- санітарно-технічні вироби (ванни, умивальні столи);

- кислототривкі (труби, цегла, плитки);

- вогнетривкі матеріали (цегла);

- дорожня цегла.

- спеціального призначення (вогнетривкі, висококислотостійкі та ін.)

За способом формування керамічні матеріали поділяють на матеріали, отримані:

а) пластичним способом (вологість сировини 20...25 %);

б) напівсухим способом (8...12 %);

в) мокрим (шлікерним) способом (45...60 %).

Сировиною для виготовлення керамічних матеріалів є різні глинисті гірські породи (глини). Глини утворились внаслідок вивітрювання вивержених гірських порід. Глини є природними водними алюмосилікатами, здатними при замішуванні з водою утворювати пластичне тісто, яке після випалювання необоротно переходить у каменеподібний стан.

Найчистіші глини складаються переважно з мінералу каолініту Al₂O₃^.2SiO₂^.2H₂O і споріднених із ним мінералів. У глинах можуть бути домішки карбонатів, оксидів заліза, кварцу, вапняку й ін., які суттєво впливають на властивості керамічних матеріалів. Наприклад, колір залежить від наявності в глині оксидів заліза; залізна руда знижує температуру плавлення й ін. CaCO₃ à CaO à Ca(OH)₂.

Для поліпшення технологічних властивостей глин і надання виробам певних фізико-механічних властивостей вводять добавки:

а) спіснювальні, які знижують пластичність і зменшують повітряну й вогневу усадку (зола ТЕС, пісок і т.д.)

б) плавні, які знижують пластичність і спікання глини (польові шпати, залізна руда, тальк і т.д.)

в) пороутворювальні, які підвищують пористість і зменшують масу керамічних виробів (вигоряючі добавки і т.д.)

г) пластифікуючі, які сприяють підвищенню пластичності глинистої маси й поліпшують формування виробів (високопластичні глини, ПАР і т.д.)

Для покращення декоративного вигляду й стійкості до зовнішніх впливів поверхню ряду керамічних виробів покривають:

а) глазур’ю – легкоплавкі стекла прозорі та непрозорі, безбарвні та забарвлені. Основні сировинні компоненти глазурі – кварцовий пісок, каолін, польовий шпат, солі лужних і лужноземельних металів, оксиди. Глазур у вигляді шлікеру наносять на поверхню виробу і випалюють у печах до розплавлення.

б) ангобом – біла або кольорова глина, нанесена на поверхню виробу тонким шаром у вигляді шлікеру і випалена. Ангоб не плавиться і забарвлена поверхня виходить матовою.

Глинисту сировину для керамічних матеріалів характеризують наступними властивостями:

1) Гранулометричний склад глини – найдрібніші мінеральні частинки (глинисті) розміром до 0,005 мм; частинки пилу до 0,16 мм; зерна кварцу, слюди та інших мінералів 0,16...5,0 мм.

2) Пластичність глини – здатність у вологому стані внаслідок зовнішнього впливу набирати будь-якої форми без утворення розривів і тріщин, зберігаючи цю форму при наступному сушінні й випалюванні. Технічним показником пластичності є число пластичності Пл :

Пл = Wт – Wр, (29)

де Wт і Wр – вологості, %, які відповідають границям текучості й розкачування глиняного джгута.

За пластичністю глини поділяють на:

- високопластичні (Пл > 25 %);

- середньопластичні (Пл = 15...25 %);

- помірнопластичні (Пл = 7...15 %);

- малопластичні (Пл < 7 %);

- непластичні.

3) Усадкою називають зменшення лінійних розмірів та об’єму зразка в процесі сушіння (повітряна усадка, 2...12 %) та випалювання (вогнева усадка, 2...8 %). Повна усадка дорівнює сумі цих усадок і становить (4...20 %);

4) За вогнетривкістю глинисту сировину поділяють на класи:

“О” – вогнетривкі з показником вогнетривкості > 1580 С⁰;

“Т” – тугоплавкі, 1350...1580 С⁰;

“Л” – легкоплавкі, < 1350 С⁰;

5) Характерною властивістю глин є їхня здатність переходити в каменеподібний стан. Це процес необоротний і випалювання керамічних виробів закінчується при t = 950...1000 С⁰. При подальшому підвищенні температури глина деформується, плавиться.

Незважаючи на широкий асортимент керамічних виробів, основні етапи виготовлення таких виробів спільні:

- видобування сировинних матеріалів у кар’єрі;

- підготовка сировинної маси (подрібнення, помел, добавки, зволоження);

- формування виробів (сирець);

- сушіння;

- випалювання;

- складування.