книги / Технология строительной керамики

Взависимости от назначения изделия бывают неглазурованные (терракотовые) и глазурованные. Требования, предъявляемые к из­ делиям архитектурной керамики, те же, что и для облицовочных плит.

Ассортимент архитектурной керамики большой, он включает из­ делия сложного профиля и крупных размеров — площадью лицевой поверхности более 0,25 ма. Расход изделий архитектурной керамики для облицовки зданий не превышает 1% общей площади облицовки.

Сырьем в производстве архитектурно-художественной керамики являются глины, обычно используемые в производстве облицовочных плит и плиток. Лучшими считаются пластичные глины, обладающие хорошей связностью и дающие возможность формовать изделия слож­ ной формы. Минимальное сопротивление разрыву глины в пластиче­ ском состоянии должно быть не менее 0,01 МПа. Воздушная усадка (линейная) не должна превышать 5%, а общая — 8,5%, что достигает­ ся добавлением к глине отощающих добавок — шамота, боя терракоты

идр. Температура спекания глин 1100—1200° С. Содержание раство­ римых солей в глинах не должно превышать 1,2%.

Вкачестве красителей используют марганцевую руду, хромистый железняк, различные глины. Для интенсификации цвета поверхности изделия в массу вводят до 3% силикат-глыбы.

Расход глинистого сырья для изготовления 1 ма изделий архи­ тектурной керамики 270—280 кг, гипса 40 кг (при формовании в гипсовых формах).

Впроизводстве используют глину после вылеживания ее от шести месяцев до одного года с момента добычи. В размолотой глине должны содержаться фракции размером менее 0,5 мм (85—90%).

Зерна шамота размером до 3 мм допускаются в массе крупных изделий, изготовляемых способом пластического формования или полусухого прессования. В массе изделий среднего и малого разме­ ров, а также при формовании изделий отливкой в гипсовых формах максимальная крупность зерен шамота не должна превышать 1,5 мм.

Количество вводимого шамота 25—40%.

Красящие материалы после измельчения просеивают через сито 2500—3600 отв/сма, остаток не должен превышать 2%.

Формовать валюшки лучше на вакуумных прессах, что повы­ шает формовочную способность и связность массы. Для формования изделий валюшка вылеживается не менее 6 суток.

Формуют изделия пластическим способом, отливкой в гипсовых формах, реже полусухим прессованием. Изделия с глубоким и слож­ ным рельефом формуют в гипсовых формах вручную («внатир»), изделия с большой массой или сложным профилем — в разъемных фор­ мах, изделия простого профиля — на горизонтальных , вертикаль­ ных шнековых (лучше вакуумных) прессах. Влажность массы пони­ жается до 18— 19%. Освоен способ пластического штампования изделий из массы с влажностью 14—26% под давлением 3,92—4,40 МПа на фрикционных, гидравлических или колено-рычажных прессах.

Сушат изделия сложной формы на стеллажах в обогреваемых помещениях 8—20 суток. Изделия с плоской поверхностью сушат попарно в штабелях или в стопках по 6— 12 шт. (во избежание

доробдения). Изделия-больших размеров сушат.тукладывая их парами и нагружая небольшим грузом.

После подвяливания до влажности 14— 15% изделия оправляют и склеивают, если они формовались из отдельных деталей. Подсушен­ ные изделия загружают в камерную или туннельную сушилку для до­ сушки до влажности 4—5%. При необходимости изделия после суш­ ки покрывают ангобом или глазурью.

Обжигают изделия в печах различных конструкций. В туннель­ ных печах целесообразно обжигать изделия простой формы, в пе­ чах периодического действия — крупные изделия. Плотность сад­ ки на 1м 2 пода печи — до 3 м2 изделий. Продолжительность обжига 20—60*ч. Выгруженные из печи изделия сортируют, при необходимос­ ти шлифуют.

Качественные глины для производства черепицы имеют следующий состав, %: SiOa — 58—71; А1а0 3 — 12— 14; Fe20 3 — 3,5—5; СаО - 1,3— 17,0;MgO — доЗ,5;Я 20 — до4,5; S 0 3— до 1; п. п. п.— 3,5— 14,0.

Рис. 76. Типы черепицы:

а — пазовая штампованная; б — пазовая ленточная; в —• плоская ленточная; г — волнистая ленточная; д — S-образная ленточная; е — коньковая.

Вредными примесями в глинах являются известковые и песча­ ные (кремнистые) включения размером более 1,5 мм в поперечнике, гипс, серный колчедан, крупные органические примеси и др.

Гранулометрический состав глинистого сырья определяет не только особенности производства черепицы, но и качество ее — водопоглощение и водопроницаемость, морозостойкость и др. Тонкие фракции (0,005—0,05) затрудняют сушку и обжиг черепицы, повышают склонность к короблению и трещинообразованию, крупнозернис­ тые — уменьшают механическую прочность, увеличивают водопоглощение и водопроницаемость, чем влияют на ее морозостойкость.

Морозостойкость черепицы повышается, если гранулометриче­ ский состав массы лежит в заштрихованной области, приведенной на рис. 77. Содержание частичек размером меньше или равных 2 мкм в смеси должны быть 23—55%. Желательно, чтобы размер наимень-

Таблица 22. Характеристика черепицы

		Размеры и допускаемые от					них отклонения,			мм	Масса 1 м2	Количе­
											покрытия	ство штук
Тип		кроющие			(полезные)		габаритные				из черепи­	черепицы
											цы о насы­	на 1 м2
черепицы											щенном во­	кровли
											дой состоя­
		длина			ширина		длина		ширина		нии, кг (не
											более)
			а		Ь		с
Пазовая	штампо­	3 1 0 + f			190+ g°		Не нормируется				50	17
ванная
		3 3 3 + g 4			190+ 1°		Не нормируется				50	16
		3 4 7 + g 4			2 0 8 + Q°		Не нордшруется				50	14
Пазовая ленточная		333	±	5	200 ± 3		400 ±	5	220 +	3	50	15
		333 ±		5	180 ±	3	400 +	5	200 +	3	50	17
		333	±	5	140 ±	3	400 +	5	165 ±	3	50	21,4
Плоская	ленточ­	333	±	5	200 ±	3	400 ±	5	220 +	3	50	15
ная		333	±	5	180 ±	3	400 +	5	200 +	3	50	17
		333	±	5	140 ±	3	400 ±	5	165 +	3	50	21,4
Волнистая ленточ­		290	±	5	200 ±	3	350 ±	5	240 +	3	50	17
ная											50	17
5-образная ленточ­		333 ±		5	175 ±	3	390 ±	5	215 +	3
ная		290 +		5	175 ±	3	340 ±	5	225 ±	3	50	20
Коньковая		333 +		4	Не норми­		365 +	4	200 +	3	81	3 шт.
					руется							на 1 м
												конька

1Масса черепицы в насыщенном водой состоянии на 1 м конька.

ших частичек материала был меньше или равен 2 мкм, но содержа­ ние частичек 2—20 мкм не должно превышать 50%. Зерна с диаметром более 20 мкм оказывают большое влияние на структурно-текстурные особенности строения черепка, а следовательно, и на морозоустойчивость изделий. Содержание этой фракции должно быть в пределах 8—50%. Корректируют гранулометрический состав исходной смеси жирными глинами. При этом на морозостойкость влияет не содержание одного какого-либо минерала, а соотношения различных минералов. Содер­ жание каолинита, иллита, монтмориллонита, хлорита в сырье должно составлять около 40%, а кварца 30—50%. Тщательная переработка сырья и подготовка массы повышают морозостойкость черепицы.

Учитывая сложность формы и размеры черепицы, глинистое сырье должно иметь пластичность в пределах 15—25, позволяющую

вводить до 20% отощающих добавок без снижения формовочной способ' ности массы. Воздушная усадка глин должна быть до 8%, а общая усадка при температуре обжига 950— 1080° С не более 12%, глины должны иметь хорошую связность, малую чувствительность к сушке и обжигу.

При использовании высокопластичного сырья в массу вводят, добавки — песок (до 15—25%), шамот (10—20%), дегидратированную

	< 2 ним		глину		(20—40%), каолин
			и др.
			Расход сырья на 1000шт.
			черепицы			составляет: для
			пазовой		прессованной —
			1,75	в	плотном			теле	или
			2,20 м3 в разрыхленном со­
			стоянии, для пазовой						лен­
			точной		—	соответственно
			1,50 и 1,85 м3, для						плос­
			кой	ленточной — 1,00						и
			1,25 м3. Использование ка­
			чественного сырья снижает
	г-гонкм w 2о зо АО so бо п во 90	>20тн себестоимость черепицы на
	Рис. 77. Область гранулометрического состава		2—3%.
			Переработка					сырья		и
	глины для черепицы.
			подготовка масс. Для полу-
	чения качественной черепицы необходима тщательная						переработка
	сырьевых материалов и подготовка	массы с максимально					возможным

разрушением текстуры глинистых материалов. Это достигается вымо­ раживанием и летованием (4—5мес.), замачиванием в бучильных ямах, вылеживанием в теплых, влажных и темных подвалах (15—30 дней) предварительно переработанного и увлажненного сырья и масс.

Переработку сырья и подготовку массы ведут мокрым (пласти­ ческим) способом и реже сухим или шликерным (при наличии в глине известковых включений) по приведенной ниже схеме (см. стр. 177)

Величина зерен массы не должна превышать 0,6 мм в поперечнике. Влажность массы 18—20%. При использовании в производстве свежедобытой глины валюшки подвергают вылеживанию перед формова­ нием 7— 10 суток.

Переработка сырья и подготовка массы связаны со значительным расходом электроэнергии — 35—50 кВт на 1 т обработанной глины, что составляет около 10% общих расходов в производстве черепицы.

Формование. Формуют черепицу пластическим способом на лен­ точных шнековых и реже штамповочных прессах различных типов. Для формования пазовой и плоской ленточной черепицы используют вакуум-, ные и безвакуумные ленточные прессы (СМ-446, СМ-683 и др.). В лен­ точных шнековых прессах для формования черепицы цилиндр имеет диаметр 250—300 мм, а при использовании прессов с цилиндром более 300 мм для формования пакета из двух черепиц, раскалываемых после обжига, применяют расширяющуюся головку. Мундштуки — метал­ лические, неорошаемые, короткие (длина 40—50 мм), с конусностью

Глина

Вода- -^Вылеживание (бурты, глинохранилища)

I

Измельчение (бегуны, камневыделительные

вальцы)

Тонкий помол (вальцы гладкие,

глинорастиратель)
Вода (пар)-— Приготовление массы	ч
(двухвальный смеситель)
Приготовление валюшки
(ленточный пресс)
I
Вылеживание
(камеры, подвалы)
Формование (ленточные и
револьверные прессы)
I
Сушка (камерные или
туннельные сушилки)
I
Обжиг (тунельные или
кольцевые печи)
Сортировка
Хранение (склад готовой
продукции)

Добавки (шамот, дегидратированная глина}

Измельчение (дробилка)

I

Тонкий помол (роторна» мельница)

Рассев (сита, бураты}

!

Хранение (бункер)

[ : 20, Уклон боковых стенок 8°, верхней и нижней — 5°. Для выравшвания движения глиняной ленты мундштуки снабжены тормозными пластинками.

Величина вакуума при формовании черепицы 84,00—86,67 Па. Производительность ленточных прессов 1200—2000 шт. черепицы в час.

Разрезают глиняную ленту на отдельные черепицы при помощи автоматов типа СМ-84, ЧА-1 и АРЧ-2 производительностью до 2000 шт. в час.

При изготовлении черепицы штампованием на салазочных или револьверных прессах предварительно заготовляют на ленточных прессах валюшки. После вылеживания валюшки разрезают на плас­ ты, из которых штампуют черепицу. Прессы снабжены металлически­ ми штампами (формами) (чугунными, стальными или бронзовыми) и реже гипсовыми.

Металлические штампы во время работы систематически смазы­ вают керосином с добавкой 25—30% стеарина. Расход смазки на 1000 шт. черепицы 4—5 кг. Расход гипсовых форм на 1000 шт. чере­ пицы 10— 13 шт.

Сформованную (прессованную) черепицу укладывают на сушиль­ ные рамки (деревянные, пластмассовые и др.), оправляют, прокалы­ вают отверстие и направляют на сушку.

Сушка. Черепицу сушат в естественных (сушильные стеллажные сараи) или искусственных (камерные, туннельные, конвейерные-лю- лечные) сушилках. Длительность сушки черепицы в сушильных стел­

лажных сараях	6— 12 суток. Остаточная влажность 6—7%.
В камерных	и туннельных сушилках сушат черепицу теплоноси­

телем: горячим воздухом, продуктами сжигания топлива из подтоп­ ков или отходящими газами и горячим воздухом обжигательных пе­ чей, имеющим температуру 50—80 °С при относительной влажности •от 20—35% (на входе) до 85—96% (на выходе из сушилки).

Длительность сушки черепицы от 25—70 ч в камерных сушилках до 36 ч и меньше в туннельных. Остаточная влажность черепицы после •сушки 3—4%.

Большая скорость сушки ухудшает морозостойкость черепицы, что объясняется возможностью появления микротрещин. Высушен­ ную черепицу немедленно направляют в обжиг, так как адсорбция

влаги	при длительном хранении снижает качество ее после обжига,
в том	числе и морозостойкость. Для того чтобы не допустить сни­

жения качества черепицы, иногда ее предварительно нагревают в спе­ циальной камере перед подачей в печь (опыт Голландии).

Расход условного топлива на сушку 1000 шт. черепицы зависит от вида черепицы и теплоносителя и составляет 45— 100 кг. Расход топлива на сушку штампованной и пазовой ленточной черепицы на 30—35% больше, чем на сушку плоской ленточной черепицы. При использовании для сушки черепицы щелевых конвейерных сушилок ■с однорядной ставкой изделий срок сушки сокращается до 2 ч, а в ра­ диационных .сушилках — до 20 мин и появляется возможность ав­ томатизировать производство.

Глазурование. Для получения цветной черепицы ее покрывают ангобом, глазурью или придают окраску при обжиге. Глазурование черепицы возможно на двух стадиях производства: после формования и л и после сушки. На свежесформованную черепицу пульверизацией

наносят тонкий слой (0,1—0,2 мм) ангоба в виде шликера. Состав ангоба (примерный), мас.ч: 20 — пластичной глины; 35 — нифелинового сиенита; 10 — кремнезема; 30 — каолина; 5 — талька; 5 — слюды и красителя (соответственного цвета).

Покрытую ангобом черепицу сушат и направляют в обжиг. Для образования блестящего прозрачного глазурного покрытия, через которое хорошо просматривается цветной слой ангоба, в печь (пе­ риодического действия) при обжиге вводится поваренная соль (смотри «Глазурованиетруб»). Если в сырье есть растворимые соли, то ангоб или глазурь лучше наносить на высушенную черепицу. Черепицу покрывают вручную, обливая ее, или с помощью пистолета-распылителя, а также механически — на круговом пластинчатом конвейере пульверизацией.

Глазури для черепицы должны иметь низкий КТР, температуру разлива не выше 980— 1020° С, хорошо окрашиваться красителями, изготовляться из недефицитного сырья.

Окрашивание черепицы в серо-голубой цвет возможно в процессе обжига ее в печах периодического действия. Окрашивание происхо­ дит за счет восстановления Fe20 3, содержащейся в сырье до 3—7%. Для предварительного нагрева и спекания черепка предусматрива­ ются укороченные горелки, которые к началу восстановительного периода заменяются трубками для подвода природного газа, пол­ ностью изолированного от внешнего воздуха. После подачи газа печь закрывается для предотвращения проникновения воздуха и возмож­

ности повторного окисления черепка. Для ускорения охлаждения и снижения избыточного давления за 30 мин до начала восстановитель­ ного периода в печь начинают подавать воду. Экспериментально установлено, что для полного восстановления на 1 т черепицы достаточ­ но 14— 15 м3 природного газа, количество расходуемой воды состав­ ляет 50—80 л/ч.

Обжиг. Черепицу обжигают в кольцевых или туннельных печах по режиму, сходному с режимом обжига кирпича. При обжиге черепицы в кольцевой печи ее укладывают на ребро на подсад из кирпича или ке­ рамических камней на высоту не более 12 рядов. Различают садку рядо­ вую, шахматную, в кассетах и смешанную. Плотность садки зависит от типа черепицы и составляет от 100 до 300 шт. в 1 м3 печного канала.

Длительность обжига 56—90 ч в кольцевых печах и 32—50 ч в туннельных. Кривая обжига в туннельной печи мощностью 6 млн. шт. черепицы в год приведена на рис. 78.

Расход условного топлива составляет 110—150 кг на 1000 шт. черепицы.

Черепица должна быть хорошо обожжена при 900—1050° С и иметь после обжига плотную структуру. Гладкая, немного остеклованная поверхность повышает морозостойкость черепицы. Повышению водо­ отталкивающих свойств, морозостойкости, прочности в 2—3 раза (что позволяет изготавливать черепицу меньшей толщины и массы),

снижению	водопоглощения способствует пропитка черепицы 5%-ным
раствором гидрофобизирующих веществ — водоспиртовым			раствором
метилсиликоната натрия и др. Черепицу обрабатывают,			погружая
в раствор полимеров на 10—20 с,		или пульверизацией.
Расход	полимера 80—95 г на 1	ма поверхности.

ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗДАНИЙ

4 1. ФАЯНСОВЫЕ ГЛАЗУРОВАННЫЕ ПЛИТКИ

Типы изделий и требования к ним. Облицовочные плитки представ­ ляют собой изделия, изготовленные из фаянсовых масс, обожженные

япокрытые с лицевой стороны прозрачной или глухой глазурью. По форме плитки бывают квадратные, прямоугольные и фасон­

ные (рис. 79).					I
Квадратные плитки могут быть с прямыми и закругленными (за­
валом)	кромками. Размеры	квадратных	плиток	150 х	150, 100 х
X 100	мм, а прямоугольных — 75 X 150		мм. Фасонные		плитки в за­
висимости от назначения		подразделяются на		угловые, ,карнизные

и плинтусные. В соответствии с ГОСТ 6141—76 изготовляют 28 типов плиток, не считая встроенных и навесных деталей, часть-из которых •приведена на рис. 80. Размеры встроенных деталей кратные размерам плитки. Выпуск фасонных изделий составляет 1— 1,5% общего вы­ пуска плиток.

Толщина плиток не должна превышать 6 мм, за исключением плин­ тусных, пирамидальных и рифленых (до 10 мм). Плитки делятся на три сорта. Отклонения от размеров не должны превышать 1,2 мм по длине и ширине и rfc 0,5 мм по толщине. В-последнее время ведутся работы по уменьшению толщины плиток до 3—4,5 мм.

Предел прочности плитки при изломе — 14,70—29,4 МПа, при сжатии — 98,0—127,4 МПа, при ударном изгибе — 0,16—0,19 МПа.

Лицевая поверхность плиток должна быть гладкой, плоской и равномерно покрытой глазурью блестящей или матовой, глухой или •прозрачной, одного цвета или многоцветной.

Кроме плиток с гладкой поверхностью, бывают плитки с рельеф­ ной, офактуренной и пирамидальной поверхностью.

Плитки глазурованные газо- и водонепроницаемы.

Оборотная (тыльная) сторона плитки должна иметь рифленую поверхность для лучшей связи с раствором при облицовке.

Требование морозостойкости к плиткам не предъявляется, но они должны быть достаточно термостойкими. Водопоглощение плиток не должно превышать 16%, а объемная масса 1,9— 1,96 г/см3. Масса 1 м2 плиток, толщиной 4,5 мм — 9 кг. Плитки имеют недостаток — длительное время (до трех лет) поглощают влагу из воздуха, увели­ чиваясь при этом в объеме (на 0,02—0,09%).

Сырьевые материалы, составы и подготовка масс. Сы рьевы е м а т е ­ р и а л ы . Основным глинистым сырьем в производстве фаянсовых об-