Керамічні матеріали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Реферат

по предмету: Матеріалознавство

на тему: Керамічні матеріали

Зміст

Вступ

1. Загальна інформація

2. Характеристика керамічних виробів різного призначення

3. Властивості керамічних матеріалів

3.1 Межа міцності при стискуванні

3.2 Межа міцності при вигині

3.3 Морозостійкість

3.4 Теплопровідність

4. Цегла спеціального призначення

5. Технологічні процеси виробництва керамічної цегли та каменів

Висновок

Використана література

Вступ глина цегла кераміка випалювання

Будівельні матеріали - це речовини, різноманітні за складом, будовою, формою, властивостями, що використовуються в будівництві. Окремі елементи виготовленні з будівельних матеріалів називають будівельними виробами. До таких виробів відносять керамічні матеріали.

Керамічними називають матеріали і вироби, отриманні спіканням глиняної сировини, шляхом формування, сушіння та випалювання.

Сучасна промисловість будівельних матеріалів випускає різноманітний асортимент керамічних матеріалів: стінові (цегла, керамічне каміння), для зовнішнього та внутрішнього облицювання (керамічні плити, килимова кераміка), покрівельна (черепиця), санітарно-технічні вироби (раковини, труби, зливні бачки та ін.), спеціальні (вогнетривкі,кислототривкі).

1. Загальна інформація

Керамічними називають матеріали і вироби, виготовлені формуванням і випалюванням глин. «Керамос»- старогрецькою мові означало гончарну глину, і навіть вироби з обпаленої глини. У давнину з глин шляхом випалу отримували посуд, а пізніше (близько 5000 років як розв'язано) стали виготовляти цеглу та черепицю.

Велика міцність, значна довговічність, декоративність багатьох видів кераміки, і навіть поширеність у природі сировинних матеріалів зумовили широке застосування керамічних матеріалів і виробів на будівництві. У довговічності керамічних матеріалів можна переконатися з прикладу Московського Кремля, стіни якого складено майже 500 років тому.

Серед сировинних порошкоподібних матеріалів - глина, має переважне застосування під час виробництва будівельної кераміки. Вона здебільшого містить домішки, що впливають на її колір і термічні властивості.

Для технічної кераміки (частіше що називається спеціальної) використовують штучні одержувачі спеціального очищення порошки чистих оксидів, наприклад оксиди алюмінію, магнію, кальцію, діоксиди цирконію, торію та інших. Вони дають змогу одержувати вироби з високими температурами плавлення (до2500-3000В°С), що є важливим значенням в реактивній техніці, радіотехнічній кераміці. Матеріали вищої вогнетривкості виготовляють з урахуванням карбідів, борідов, силіцидів, сульфідів та інших сполук металів, як без глинястих сировинних речовин. Деякі мають температуру плавлення до 3500 -4000В°С, особливо із групи карбідів.

Великий практичний інтерес мають кермети, котрі перебувають зазвичай з металевої і керамічної частин з відповідними властивостями. У цих матеріалів одна поверхня представлена чистим тугоплавким металом, наприклад, вольфрам, інша - вогнетривким керамічним матеріалом, наприклад оксидом берилію. Між поверхнями в поперечному перетині склад поступово змінюється, що підвищує стійкість матеріалу до теплового удару.

За структурною ознакою всі вироби поділяють на дві групи: пористі і щільні. Пористі керамічні вироби всмоктують понад 5% на вагу води (цегла звичайний, черепиця, дренажні труби). У середньому водопоглинення пористих виробів становить 8 - 20% на вагу чи 15 - 35% за обсягом. Щільними приймають вироби з водопоглиненням менше 5% щодо маси, і вони водонепроникні, наприклад плитки для статі, каналізаційні труби, кислототривкі цегли та плитки, дорожня цегла. Найчастіше вона становить 2 - 4% на вагу чи 4 - 8% за обсягом. Абсолютно щільних керамічних виробів немає.

По температурі плавлення керамічні вироби і вихідні глини поділяються на:

- легкоплавкі (з температурою плавлення нижче1350В°С),

- тугоплавкі (з температурою плавлення1350-1580В°С) ,

- вогнетривкі (понад1580В°С).

2. Характеристика керамічних виробів різного призначення

2.1 Стінові вироби

До дрібнорозмірних виробів належать керамічна цегла й камені, до великорозмірних - стінові блоки й панелі.

Стінові камені за щільністю поділяються на три групи:

1) Звичайні стінові матеріали

До цих виробів відносять цеглу звичайну. Розмір: 250*120*65

2. Умовно - ефективні стінові матеріали. Розмір: 250*120*65

- порожниста цегла

- керамічні камені

Розмір: 250*120*138

- цегла пориста

Розмір:250*120*65

2) Ефективні стінові вироби

До них відносять пористо-порожнисту цеглу

Розмір: 250*120*65

3. Властивості керамічних матеріалів

До керамічних матеріалів пред'являються особисті вимоги відповідно до тих дій, які вони випробовують при використанні їх в будівництві. У зв'язку з цим необхідно знати основні властивості керамічного матеріалу і шляху їх регулювання в процесі виготовлення різних керамічних виробів.

Водопоглинання керамічних матеріалів характеризує кількісну величину їх пористості і відповідно міру спікання, яка у свою чергу впливає на багато робочих властивостей виробів будівельної кераміки, : морозостійкість, паро- і повітропроникність , зчеплення з розчином та ін. Діапазон цього показника для виробів будівельної кераміки залежно від їх виду і призначення досить великий-от 1-30%.

3.1 Межа міцності при стискуванні

Межа міцності при стискуванні керамічних матеріалів залежить від їх складу і структури, і зменшується із збільшенням розміру зразка. Найбільш важливе значення має для виробів стінної кераміки, які сприймають великі навантаження в будівлях і спорудах. По цьому показнику стінні вироби маркірують, приймаючи за марку середню величину за результатами випробування п'яти зразків.

3.2 Межа міцності при вигині

Межа міцності при вигині керамічних матеріалів залежить від тих же чинників, що і межа міцності при стискуванні, з тією лише різницею, що тут структура матеріалу проявляє різкіший вплив на його опірність вигину. Так, наприклад, цеглина напівсухого пресування має меншу величину межі міцності при вигині, ніж цеглина пластичного формування, виготовлена з тих же глин, хоча міцність стискання останнього нижче, ніж у цегли напівсухого формування.

Межа міцності при вигині регламентується Гостами для цеглини, оскільки в стіні він випробовує не лише стискуючі, але і вигинаючі навантаження, в наслідок нерівностей своєї поверхні. Цей показник регламентується і для деяких інших керамічних виробів. По йому також судять про відносну міцність випробовуваного матеріалу і використовують його як кількісний показник для характеристики деяких других властивостей глинистої сировини і обпалених виробів (зв'язність, єднальна здатність термостійкість).

3.3 Морозостійкість

Морозостійкістю називають здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазові поперемінні заморожування і відтаювання без признаків руйнування і без значного пониження міцності. Показником морозостійкості є кількість теплозмін, які витримує матеріал без ознак руйнування.

Усі пори в керамічних матеріалах поділяються на :

- небезпечні пори заповнюються водою при насиченні на холоді. У них вона утримується при витяганні матеріалу з води і замерзає при температурі від - 15 до - 20° С. Діаметр цих пір від 200 до 1 мк. для глиняної цеглини пластичного пресування, від 200 до 0,1 мк. для глиняної цеглини напівсухого пресування;

- безпечні пори при насиченні на холоді водою не заповнюються, або вода, що заповнила їх, не замерзає при вказаних температурах. Вода, що заповнює їх, стає по суті пристіночно адсорбованою вологою, що має властивості майже твердого тіла і температуру замерзання значно нижче (- 20° С);

- резервні пори при насиченні на холоді повністю заповнюються водою, але з них при витяганні з посудини, що насичує, вода частково витікає внаслідок малих капілярних сил. Це великі пори діаметром більше 200 мк.

Згідно з цими дослідженнями, керамічний матеріал буде морозостійким якщо в нім об'єм резервних пір достатній для компенсації приросту об'єму замерзлої води в небезпечних порах.

3.4 Теплопровідність

Теплопровідність керамічних матеріалів залежить від їх об'ємної маси , складу, виду і розміру пір і різко зростає із збільшенням їх вологості , оскільки теплопровідність води вище за теплопровідність повітря

у 20 разів. Замерзання води в порах матеріалу веде до подальшого різкого збільшенню його теплопровідності, оскільки теплопровідність льоду більше теплопровідності абсолютно щільного керамічного черепка приблизно в 2 рази, більше теплопровідності води в 4 рази і більше теплопровідності повітря в 80 разів.

4. Цегла спеціального призначення

Поділяється на такі види:

1) лекальна - будівельна цегла, штучний камінь, який виготовляється клиноподібної, дугоподібної чи ускладненої форми з криволінійними ділянками зовнішнього контуру, напр. у вигляді вирізки кільцевого тіла.

Лекальну цеглу випускають довжиною 80-225 мм з радіусом кривизни 850-1500 мм.

2) трапецеїдальна - використовують при споруджені арок, димових труб, підземних колекторів тощо.

5. Технологічні процеси виробництва керамічної цегли та каменів

Керамічна цегла і камені виробляють пластичним пресуванням шляхом екструзії (видавлювання) маси у вигляді суцільного бруса з наступним розрізанням його на окремі вироби і методом напівсухого пресування сипкої маси в прес-формах.

До основних технологічних процесів виробництва керамічної цегли та каменів належать: видобуток сировини та її усереднення, підготовка добавок, коригувальних властивості вихідної сировини, складання маси (шихти) шляхом дозування компонентів в необхідному співвідношенні, обробка та підготовка маси для отримання напівфабрикату сирцю, екструзійне або напівсухе пресування напівфабрикату, сушка і випалення.

Залежно від виду і властивостей вихідної сировини окремі технологічні процеси та обладнання, що можуть бути різними. Якщо сировина знаходиться в перезволоженому стані, з нього попередньо видаляють зайву вологу, підсушуючи в природних умовах або в сушильних барабанах, піддають грубої обробки з видаленням каменів, вводять при необхідності різні добавки, змішують їх з вихідною сировиною і передають на гліноперерабативающее обладнання

Значно засмічене карбонатними (вапняковими) включеннями або тверде і важко розмокає сировину обробляють сухим способом шляхом висушування до залишкової вологості 4 ... 8% з наступним подрібненням в тонкий порошок і потім вводять добавки, зволожують до формувальної вологості при одночасному змішуванні і промінаніі.

При напівсухому способі пресування сировину висушують до вологості 8. . . 10%, подрібнюють до потрібного зернового складу, змішують для усереднення вологості і у вигляді сипкої маси пресують з нього цегла.

Нижче наведені технологічні схеми підготовки і обробки сировини в залежності від його властивостей.

Глини з підвищеною вологістю кар'єрних, що перевищує формувальну вологість на 5 ... 8% і більше, рекомендується готувати за такою схемою:

Глинорозпушник > ящиковий живильник > стрічковий конвеєр з магнітним сепаратором > камневиделітельние вальці (ребристі) > стрічковий конвеєр > сушильний барабан (зневоднення до формувальної вологості) > ящиковий живильник з бункером > змішувач лопатевої з пароводяних зрошенням > подальша переробка залежить те властивостей сировини.

У результаті такої підготовки отримують глину з усередненою необхідної формувальної відносною вологістю 19 ... 20% при температурі 40 ... 45 ° С і температурі газів, що відходять 90 ... 100 ° С.

Високопластичних щільні, або алевролітовие, трудноразмокаемие у воді глини переробляють за такою схемою: Глинорозпушник > ящиковий живильник > зубчаста дробарка > лопатевий змішувач з паропрогрівом і зволоженням водою-> бігуни мокрого помелу > вальці тонкого помелу із зазором 3 ... 4 мм > шихтозапасник з багатоковшевим екскаватором на 7 ... 10-добове вилежування > ящиковий живильник з бункером > вальці тонкого помелу із зазором не більше 2 ... 2,5 мм > вальці тонкого помелу із зазором не більше 1 мм (Рекомендуються при наявності карбонатних домішок в сировині) > змішувач з фільтруючою гратами > вакуумний прес.

Глинисті сланці, аргіліти в природному вигляді або у вигляді відходів збагачення вугілля з наявністю підвищеного вмісту карбонатних включень(напівсухий спосіб підготовки сировини з пластичним способом формування сирцю) переробляють за наступною схемою: прийомний бункер > стрічковий конвеєр з шириною стрічки 1м. > зубчасті вальці > стрічковий конвеєр з шириною стрічки 1м. > ящиковий живильник > сушильний барабан з кульової млином (або шахтна млин) > лопатевий змішувач з пароводяних зрошенням > лопатевий змішувач з пароводяних зрошенням > глінозапаснік баштового типу > вальці тонкого помелу із зазором не більше 2 ... 2,5мм. > вакуумний прес.

Теплова обробка матеріалів або виробів за технологічними вимогами виробництва завершується при цілком певних кінцевих температурах нагріву. При цьому вимоги до швидкості підйому температур можуть бути самі різні.

У більшості випадків у випалювальних печах безперервної дії відбувається поступовий нагрів матеріалів із збільшеною зоною підігріву (з метою використання тепла продуктів горіння палива). У кожному перетині печі встановлюються певні температури, тому піч умовно можна розділити на зони: сушіння, дегідратації, декарбонізації, спікання, охолодження і т. д.

Основною вимогою випалу матеріалів є нагрівання матеріалу до кінцевої температури випалу з максимальною швидкістю підйому температур.

Тепловий режим печі характеризується наступними показниками:

- тепловим навантаженням печі, тобто кількістю підводиться тепла в одиницю часу;

- температурами в робочому просторі чи в окремих зонах печі, що забезпечують необхідну швидкість нагрівання матеріалу або виробів за заданим графіком;

- газової атмосферою в залежності від вимог окисної або відновної середовища на різних стадіях процесів нагріву або випалення.

Висновок

На закінчення сказаного можна підбити підсумки, сформулювати висновки:

- керамічними називають матеріали і вироби, отримані з порошкоподібних речовин в різний спосіб в технологічний період обов'язкової термічній обробці при високих температур для зміцнення й отримання камневидного стану. Така обробка називається випалу;

- крім глини до застосовуваним порошкоподібним матеріалам, можуть бути головними компонентами керамічних виробів, ставляться також деякі інші мінеральні речовини природного походження - кварцити,магнезити, хромисті железняки;

- по структурному ознакою всі вироби поділяють на дві групи: пористі і щільні;

- сировинні матеріали, використовувані виготовлення керамічних виробів, можна підрозділити на пластичні глинисті (каоліни і глини, шамот, кварц, шлаки, вигоряючі добавки). Для зниження температури печення в глину іноді додають плавні. Каолін і глини об'єднують загальним назвою - глинисті матеріали.

Найважливіше, що потрібно знати те, що якість, довговічність та вартість будівельних матеріалів залежить від правильного вибору. Для того, щоб зробити правильний вибір потрібно знати властивості та призначення матеріалу.

Список використаної літератури

1. Короткий хімічний довідник / В.А. Рабинович,З.Я.Хазов, - Л.: Хімія, 1978. -356с.

2. Основи матеріалознавства /Сажин В.Б. - М.:Теис, 2005. -155с.,Кашкаев І.Я Шейнман Є. Ш. Виробництво глиняного цегли. Вид. 2-ге,испр. ідоп. М., «>Висш. школа», 1974. 288 з, з мул.

3. Методические указания к учебно-исследовательской работе «Кирпич и камни керамические»для студентов строительных специальностей стационарной и заочной формы обучения/Н.В.Шпирько, П.В.Савелова - Днепропетровск, ПГАСА, 2003г.,14с.

Размещено на Allbest.ru