Керамічні матеріали та вогнетриви

Кераміка – це матеріали і вироби які виготовляються зпіканням глин та їх сумішей з мінеральними та органічними добавками.

Керамічні вироби характеризуються достатньо високими фізико-технічними властивостями: водо-, термо-, кислотостійкістю, високою міцністю, довговічністю, низькими затратами при експлуатації будівель та споруд.

Але на ряду з цим для них характерні і негативні характеристики: мають високу вагу, високу теплопровідність, крихкість та тривалість технологічного циклу (3-4 доби).

Кераміку поділяють на слідуючи групи:

1. Будівельна кераміка (будівельна цегла, керамічні блоки, покрівельна черепиця).

2. Облицювальні матеріали (лицева цегла, керамічні плити і плитки для стін і підлог).

3. Санітарно-технічні вироби (унітази, умивальники, ванни, керамічні каналізаційні та дренажні труби).

Основною сировиною для виробництва керамічних виробів є різноманітні глини, шамот, кварцовий пісок, шлак, органічні добавки (дерев’яні опилки, вугільний та торфовий пил).

Виготовлення керамічних виробів складається з слідуючих стадій:

1. Підготовка сировини – заклечається у тонкому подрібненні, точному дозуванні, старанному перемішуванні з необхідною кількістю води.

2. Формування виробів в механічних та гідравлічних пресах.

3. Висушування – у сушилах різних типів: камерних, тунельних.

4. Випалювання – у печах періодичної та неперервної дії.

Температурний режим випалювання суворо контролюється (цегла 1050-1100°С, цегла шляхова – до 1300°С, черепиця – 950-1000°С).

Важливими будівельними матеріалами є вогнетриви. Це матеріали придатні для кладки різних частин промислових печей і топок, які нагріваються шляхом спалювання палива. Вони витримують високі температури не розплавляючись.

За ступенем вогнетривкості вони поділяються на слідуючи групи: вогнетривкі (1580-1700°С), високо тривкі (1700-2000°С), найвищої вогнетривкості (вище 2000°С).

Вогнетривкі матеріали виготовляються головним чином на основі мінеральної сировини і застосовуються у вигляді цегли, фасонних виробів і порошків.

Цегла і фасонні вироби застосовуються для кладки стін і сводів печей, а також для генераторів, димових труб, конвертерів, ковшів та ін.. Вогнетривким порошком набивають подини та відкоси сталеплавильних печей, на них замішують вогнетривкі бетони.

За хімічними властивостями вогнетриви ділять на три групи: кислі, основні та нейтральні.

Кислі вогнетриви складаються в основному з кремнезему (SiO₂) вони стійкі до кислих шлаків. До них відноситься дінас (дінасова цегла), складається на 93-96% з SiO₂, 2-3% СаО (як в’яжуче), вогнетривкість 1690-1730°С.

Основні вогнетриви. До них відноситься магнезит (магнезитова цегла і магнезитовий порошок (складається на 91-94% з MgO, 1-2% - СаО, 2-3% Fe₂O₃, біля 2% SiO₂, біля 1% Al₂O₃.

Вогнетривкість магнезиту вище 2000°С, але під навантаженням він розм’якшується при 1500°С, застосовується для футерування подів і стін основних мартенівських і електричних сталеплавильних печей.

Хромомагнезит і магнезитохроміт вмішують 30-70% MgO і 10-30% Cr₂O₃, їх властивості приблизно такі ж як у магнезиту, але відрізняються кращою стійкістю при перепадах температур.

Доломіт – застосовується у вигляді порошку сирої (необпаленої) породи, що складається головним чином з СаСО₃ та MgСO₃. такий сирий доломіт випалюється при розігріванні печі. Цегла з випаленого доломіту формується на зв’язці з обезвоженої кам’яновугільної смоли (7-9%) пресуванням на гідравлічних пресах, при цьому одержується смолодоломіт, який застосовують для футерування конвертерів. Його вогнетривкість 1800-1900°С.

Глиноземисті вогнетриви. Ці вогнетриви являють собою суміш обпаленого шамоту та подрібненої глини (менше 65% SiO₂ і 30-45% Al₂O₃).

Вони діляться на шамотні, склад указаний вище, та високо глиноземні (більше 45% Al₂O₃).

Шамотна цегла та фасонні вироби – найбільш поширені вогнетривкі матеріали. Їх вогнетривкість досягає 1770°С, вони достатньо стійкі проти кислих і основних шлаків. Цією цеглою викладають шахти доменних печей, газогенератори, вагранки, розливні ковші та ін..

Нейтральні вогнетриви. До них відносяться хромові та вуглецеві вогнетриви. Хромові вміщують не менше 25% Cr₂O₃ і мають вогнетривкість біля 1800°С.

Вуглецеві вогнетриви вміщують до 90% вуглецю і діляться на графітові та вугільні. З графітових виготовляють тиглі для плавлення різних металів, а з вугільних – окремі частини металургійних печей. Це вогнетриви найвищої вогнетривкості, тобто вище 2000°С.

Запитання для самоперевірки:

1. На які групи поділяються будівельні матеріали?

2. Основні властивості будівельних матеріалів.

3. Застосування природних кам’яних матеріалів.

4. Позитивні та негативні властивості деревини.

5. Види деревини, та її застосування.

6. Поділ кераміки на групи.

7. Технологічний процес виготовлення кераміки.

8. Як поділяються вогнетриви за ступенем вогнетривкості?

9. Як поділяються вогнетриви за хімічними властивостями?

[1.2.4.7]

Тема 17. Мінеральні в’яжучі речовини та будівельні матеріали на їх основі.

План.

1. Загальна характеристика мінеральних в’яжучих речовин, класифікація та властивості.

2. Бетони, залізобетони та будівельні розчини.

3. Силікатні матеріали.

4. Техніко-економічні показники та шляхи вдосконалення виробництва будівельних матеріалів.