Товарознаство будівельної кераміки

     ЗМІСТ

Вступ

1 Історія виникнення будівельної кераміки

2 Комплексна характеристика будівельної кераміки

    2.1 Загальна характеристика будівельної кераміки і її види

    2.2 Сировина для виробництва керамічних будівельних матеріалів

    2.3 Властивості глин як основної сировини для керамічних виробів

3. Особливості виробництва керамічної цегли

    3.1 Загальна  схема виробництва керамічної  цегли

    3.2 Особливості  виробництва стінових керамічних  цегл та їх асортимент

4 Керамічні цегельні вироби спеціального призначення та для облицювання будинків

    4.1 Будівельні  керамічні вироби для облицювання  фасадів

    4.2 Будівельна  керамічна цегла спеціального  призначення та суміжні будівельні вироби

5 Будівельна керамічна цегла в екологічному аспекті

Висновки

Використані джерела 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВСТУП

     Значення  будівельних матеріалів на основі кераміки в Україні величезне. Будівельна кераміка, особливо цегла, у більшості регіонів України є базовим матеріалом для створення житлових, адміністративних і виробничих споруджень всіх рівнів складності й габаритів. Будівельна кераміка застосовується як для створення несучих каркасів будинків, так і для оздоблювальних і комунікаційних будівельних робіт.

     У зв'язку з величезною роллю керамічних виробів у будівельній індустрії  одним з головних напрямків розвитку промисловості будівельних матеріалів України є:

     - створення нових й удосконалювання  існуючих технологічних процесів виробництва будівельної кераміки, що забезпечують одержання продукції з мінімальними витратами енергетичних, матеріальних і трудових ресурсів;

     - одержання нових видів будівельних  керамічних матеріалів і виробів  із заданими властивостями, що  відповідають найвищим вимогам  будівництва; 

     - широке впровадження маловідходних і безвідходних технологій, використання вторинних продуктів виробництва керамічних будматеріалів.

     Різні експлуатаційні умови будинків і  споруджень, параметри технологічних процесів обумовлюють різноманітні вимоги до будівельних матеріалів на основі кераміки, а звідси випливає досить велика номенклатура їхніх властивостей:

     - міцність при нормальній або високій температурі (остання характеризує жаро- або вогнестійкість матеріалу);

     - водостійкість, стійкість проти  дії різних солей, кислот і  лугів, шлакостійкість (має особливе значення в металургійних процесах) і т.п.;

     - проникність (або непроникність) матеріалів для рідин, газів тепла, холоду, електричного й радіоактивного випромінювання;

     - довговічність, міцність і гарний  дизайн матеріалів для обробки  приміщень житлових і суспільних будинків, садів і парків.

     Найважливіші  властивості будівельних матеріалів на основі кераміки визначають області їхнього застосування. Тільки глибоке й всебічне знання властивостей керамічних матеріалів дозволяє раціонально й у технічному, і в економічних відносинах вибрати матеріал для конкретних умов використання.

     Іншим важливим завданням є випереджальний розвиток промисловості будівельних  керамічних матеріалів, неухильне зниження собівартості й питомих капітальних вкладень.

     Метою курсової роботи є комплексне дослідження будівельної кераміки, зокрема, виробництва керамічної будівельної, оздоблювальної й вогнетривкої цегли.

     Для реалізації даної мети нами були поставлені й вирішені наступні завдання:

     1.Дослідження властивості будівельної кераміки.

     2. Аналіз особливості виробництва.

     3. Аналіз екологічних аспектів виробництва й застосування будівельної кераміки.

     Методи  дослідження – вивчення й аналіз виробництва та застосування будівельної кераміки на прикладі українських і закордонних підприємств, почерпнуті зі спеціальної періодики й прес-релізів будівельних компаній, літератури за технологією будматеріалів. Використано матеріали перспективних досліджень в області будівельної кераміки. Вищевказані джерела об'єднані в курсовій роботі методом аналітичного синтезу.  
 
 
 
 
 

     1 ІСТОРІЯ ВИНИКНЕННЯ БУДІВЕЛЬНОЇ КЕРАМІКИ

     Колись люди складали своє житло з тих каменів, які можна було знайти, зібрати або відколоти. Робили стіни трав'яні, солом'яні. Але віх їх треба було не тільки скласти, але й "склеїти". Для цього як не можна більше підходила глина. 

     Із глиняного тесту зі сплетеними прутами ставили глиноплетень. Брали траву або солому, змішували із глиною й робили із цієї маси досить міцні камені (саман), їх сушили на сонці, одержуючи свого роду глинобетон. Будівлі із глинобетону стояли не один десяток років.  Згодом люди навчилися формувати стінові камені із самої глини. Будували з необпаленої, але досить міцної цегли. Особливо широко глиняна архітектура розвивалася в місцях бідних каменем і багатих природними покладами глини. 

     В Єгипті й Месопотамії цеглу навчилися обпалювати за три тисячі років до нашої ери. Поливні фризи Ассирії, Вавилоні й Ахеменидської Персії вражають нас дотепер. Сирцева архітектура широко розвивалася в Середній Азії. Таке будівництво в Бухарі, Хіві, Самарканді було й побутовим, і унікальним - дома, мечеті, фортеці, мавзолеї. У нас цегельне ремесло зародилося в Київській Русі в середині X в. Майстри стінових справ почали будувати з обпаленого "глиняного каменю" князівські палаци й церкви. 

     Сама звичайна цегла може бути не тільки конструктивним елементом у будинку, але й створювати архітектурну гаму: круглий цегельний стовп-колона, арка, звід, ярус, галереї, ніші... Цегельна стіна - це "цегельна архітектура". Її народжують масштабність і сітка швів кладки, чистота її ліній.

     Греки й римляни ще до нашої ери для прикраси стін, колон храмів й інших будинків використали теракоту. Архітектурне, скульптурне облицювання з теракоти любили в епоху європейського Відродження в Італії, Фландрії, Франції. У новий час вона була модною в Англії. Зараз вона прикрашає подекуди американські хмарочоси.[9] 

     У Самарканді, Бухарі вміли різати по висушеній глині; потім її обпалювали. Неповторне облицювання фасадів мавзолею Ішрат-хана в Самарканді: на тлі із правильних теракотових цеглинок розсіяні "зірки" і геометричні візерунки; між цеглами - глазуровані блакитні смужки.

     Зовнішній декор церковних, монастирських й інших споруд у російській державі XVI-XVII ст. був не теракотовим, а кахельним. Це мистецтво розцвіло в Новому Єрусалимі, у Ярославлі, Ростові, Суздалі. Кахельними вставками розбивали одноманітність площини стіни, обрамляли вікна, оперізували вежі. Майстри створювали з окремих елементів панно й фризи. 

     І все-таки самим масовим виробом була цегла. Цеглярі вчилися в колег по ремеслу - у гончарів. Вони були першими "плінфоробами". "Плінфа" - так називали тоді цеглу (грецьке - "плінфос", "плінт"). Спочатку він був квадратною плиткою, потім став прямокутником, товщина його збільшувалася. 

     Для виготовлення цегли використаються жирні, піщанисті й навіть мергелисті глини будь-яких кольорів, легкоплавкі й неглибоко лежачі. Часто - це суглинки, жовтуваті й світло-бурі через гідрати окису заліза; у них половина піску (або навіть більше), вони грубі на дотик. Користуються й лесом - природною нешаруватою сумішшю глин з тонкодисперсним польовим шпатом, кварцовим пилом, лусочками слюди й іншими мінералами. [17]

     У цегельних глинах шкідливі шматки вапняку, щебень, галька, гравій, а також розчинні солі. У такої глини гірше формувальні якості; у готовій, обпаленій цеглі з'являються вибілини - білісуваті, брудні - і бувають руйнування. 

     Технічну революцію в цегельну промисловість приніс мундштук, прикріплений до глином’ялки. Тепер сформований брус глини, що рухається, по виходу з мундштука автоматично розрізався падаючою металевою струною на цегли. Переробка глини й формування стали відтепер безперервні. З'явилися шнекові стрічкові преси й разом з ними вальці - головний глинообробник. Відбулося це на початку XX сторіччя. 

     І хоча зараз із цеглою конкурують новітні будівельні матеріали, в останні роки випуск цегли, наприклад у Західній Європі, має тенденцію до підвищення. 

     Не тільки стіни - дах теж може бути керамічним. Віддавна в будівництві використовується черепиця. Вона буває багатьох форм і розцвічень. Черепичний дах гарний, міцний, довговічний й протистоїть вогню. Особливо широко черепицею користуються в безлісних районах. 

     В формі й "фасоні" глиняної черепиці знаходять висвітлення національні особливості архітектури: марсельська - двожолобчата, голландська - з одним жолобком; антична римська - з напівкруглою покришкою, антична грецька - із гранована; давньоруська городкова для шатрових веж, куполів і крутих дахів - кольорова, глазурована; татарська - лоткова, напівкругла. 

     Будівельна кераміка розвивається зараз бурхливо. Її розмаїтість велика: це стінові, покрівельні, лицювальні, санітарно-технічні матеріали й вироби. У світі не один десяток тисяч підприємств стінової кераміки. Всі вони працюють на місцевих глинах, і продукція їх використається на місці або недалеко. 

     Існує ще одна область застосування кераміки. Більше п'яти тисяч років тому на Середньому Сході плавили й лили мідь, використовуючи жароміцні посудини з кераміки. На неї металурги звернули свою увагу давно. Не можна було обійтися без керамічних вогнетривів. У конструкціях металургійних печей вони незамінні, тому що жаростійкі й інертні хімічно. [9]

     Давно й добре, здавалося б, відомі керамічні матеріали знаходять зараз нове застосування. Особливо великі зміни в науці про кераміку відбулися в останні десятиліття. Відкрито, синтезовані зовсім нові види керамоматеріалів. Створені "кермети" - нові керамічні речовини з металів й окислів. Стекло тепер перетворюють термічною обробкою при особливому режимі в склокераміку. Спеціальна кераміка використається при будівництві споруджень хімічної і ядерної промисловості.

     Таким чином, історія використання глини для виробництва будівельної кераміки людиною ще далека від завершення. Новаторські дослідження в області перспективних будівельних керамічних матеріалів обіцяють якісний прорив у будівельній індустрії, зокрема, в економічному й міцнисному аспекті.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 КОМПЛЕКСНА ХАРАКТЕРИСТИКА БУДІВЕЛЬНОЇ               КЕРАМІКИ

     2.1 Загальна характеристика будівельної кераміки і її види

     Керамічними називають кам'яні вироби, одержувані з мінеральної сировини шляхом його формування й обпалу при високих температурах.

     Термін  «кераміка» походить від слова «керамейя», яким у Древній Греції називали мистецтво виготовлення виробів із глини. І тепер у керамічній технології використають головним чином глини, але поряд з ними застосовують й інші види мінеральної сировини, наприклад чисті оксиди (оксидна технічна кераміка). Керамічні матеріали - найбільш древні із всіх штучних кам'яних матеріалів. Велика міцність, значна довговічність, декоративність багатьох видів кераміки, а також поширеність у природі сировинних матеріалів обумовили широке застосування керамічних матеріалів і виробів у будівництві.

     У сучасному будівництві керамічні  вироби застосовують майже у всіх конструктивних елементах будинків, лицювальні матеріали використають у збірному домобудівництві. Багатство естетичних можливостей кераміки забезпечили їй стабільне місце в обробці фасадів будинків і внутрішніх приміщень. Керамічні пористі заповнювачі - це основа легких бетонів. Санітарно-технічні вироби, а так само посуд з порцеляни й фаянсу широко використають у побуті. Спеціальна кераміка необхідна для хімічної й металургійної промисловості (кислототривкі й вогнетривкі вироби), електротехніці й радіоелектроніці (електроізолятори, напівпровідники й ін.).

     Керамічні будівельні матеріали залежно від  їхньої структури розділяють на дві основні групи: пористі й щільні. Пористі поглинають більше 5% води (по масі), у середньому їхнє водопоглинення становить 8 - 20% по масі або 14 - 36% по об*єму. Пористу структуру мають стінові, покрівельні й лицювальні матеріали, а так само стінки дренажних труб і т.п. Щільні поглинають менш 5% води, найчастіше 1 - 4% по масі або 2 - 8% по об’єму. Щільну структуру мають плитки для підлоги, дорожня цегла, стінки каналізаційних труб й ін.[19]

     По  призначенню керамічні будівельні матеріали й вироби ділять на наступні види:

     - стінові вироби (цегла, пустотілі камені й панелі з них);

     - покрівельні вироби (черепиця);

     - елементи перекриттів; 

     - вироби для облицювання фасадів (лицьова цегла, малогабаритні й інші плитки, набірні панно, архітектурно-художні деталі);

     - вироби для внутрішнього облицювання стін (глазуровані плитки й фасонні деталі до них - карнизи, куточки, паски);

     - заповнювачі для легких бетонів  (керамзит, аглопорит);

     - теплоізоляційні вироби (ячеїста кераміка);

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

     - плитка для підлоги;

     - дорожня цегла; 

     - кислототривкі вироби;

     - вогнетриви;

     - вироби для підземних комунікацій (каналізаційні й дренажні труби).

     Наведена класифікація показує велике поширення керамічних матеріалів і виробів у будівництві.[2] 
 

     2.2 Сировина для виробництва керамічних будівельних матеріалів

     Сировинними матеріалами для виробництва  керамічних виробів є каоліни й глини, застосовувані в чистому виді, а частіше - у суміші з добавками (знежирюючими, пороутворюючими, плавнями, пластифікаторами). Під каолінами й глинами розуміють природні водні алюмосилікати з різними домішками, здатні при замішуванні з водою утворювати пластичне тісто, що після обпалу необратимо переходить у каменеподібний стан.

     Каоліни. Каоліни складаються майже винятково з мінералу Al2 O3 2Si2 2H2 O і містять значну кількість часток менше 0,01мм; після обпалу зберігають білі кольори.

     Глини більш різноманітні по мінеральному складу, вони більш забруднені мінеральними й органічними домішками. Глиниста речовина (із частками менше 0,005мм) складається в основному з каолініту й родинних йому мінералів – монтморилоніту Al2 O3 4Si2 n2O, галуазиту Al2 O3 2Si2 4H2 O.

     Зміст таких часток визначає пластичність й інші властивості глин. Високопластичні глини містять частки розміром менш 0,005мм - 80 - 90 %.

     У глинах можуть бути домішки що знижують, температуру плавлення: карбонат кальцію, польовий шпат, Fe(OH)3, Fe2 O3. Каменеподібні включення CaCO3 є причиною появи «дутиків» і тріщин у керамічних виробах, тому що гідратація Ca, що утворився при випалі керамічних виробів, супроводжується збільшенням його об’єму. Домішка оксиду заліза, що часто зустрічається, надає глині звичне червоне фарбування. Взагалі ж фарбування глин досить різноманітні: від білої, коричневої, зеленої, сірої до чорної. Фарбування глин залежить від домішок як мінерального, так й органічного походження багатих вуглецем.[10]

     Бентонітами називають високодисперсні глинисті породи з переважним вмістом монтморилоніту. Вміст у них часток менше 0,001мм досягає 85 - 90 %.

     Трепели й діатоміти, що складаються в основному з аморфного кремнезему, використають для виготовлення теплоізоляційних виробів, будівельної цегли й каменів.

     Знежирюючі  добавки уводяться до складу керамічної маси для зниження пластичності й зменшення повітряної й вогневої усадки глин. В якості знежирюючих добавок використають шамот, дегидратировану глину, пісок, золу ТЕЦ, гранульований шлак.

     Шамот - зернистий керамічний матеріал (із зернами 0,14 - 2 мм), одержуваний здрібнюванням глини, попередньо обпаленої при тій же температурі, при якій обпалюють виріб. Його можна одержати, подрібнюючи відходи обпаленої цегли. Шамот поліпшує сушильні й випалювальні властивості глин, тому його застосовують для одержання високоякісних виробів - лицьової цегли, вогнетривів і т.п.

     Дегидратирована глина, що додає в кількості 30 – 50 %, при температурі 700 - 750° С поліпшує сушильні властивості сирцю й зовнішній вигляд цегли.

     Пісок (із зернами 0,5 - 2 мм) додають у кількості 10 - 25 %.

     Гранульовані  доменні шлаки (із зернами до 2 мм) - ефективний знежирювач глин при виробництві цегли. Ролі знежирювачів виконують так само зола ТЕЦ і вигоряючі добавки.

     Пороутворюючі матеріали вводять у сировинну масу для одержання легких керамічних виробів з підвищеною пористістю й зниженою теплопровідністю. Для цього використають речовини, які при випалі дисоціюють з виділенням газу, наприклад CO2 (мелена крейда, доломит), або вигорають.

     Вигоряючі добавки - деревні обпилювання, здрібнений буре вугілля, відходи вуглезбагачувальних фабрик, зола ТЕЦ і лігнін - не тільки підвищують пористість керамічних виробів, але також сприяють рівномірному спіканню керамічного черепка.[4]

     Пластифікуючими добавками є високо пластичні глини, бентоніти, а також поверхнево-активні речовини - сульфітно-дріжджова бражка й ін.

     Плавні  додають у глину в тих випадках, коли необхідно понизити температуру її спікання. До них відносять: польові шпати, залізна руда, доломіт, магнезит, тальк і т.п.

     Для додання декоративного вигляду й стійкості до зовнішніх впливів поверхню деяких будівельних керамічних виробів покривають глазур'ю або ангобом. Шар глазурі, нанесений на поверхню керамічного матеріалу, закріплюють на ній обпалом при високій температурі. Глазурі - це скло, яке може бути прозорим і непрозорим (глухим), різних кольорів. Головними сировинними компонентами глазурі є: кварцовий пісок, каолін, польовий шпат, солі лужних і луго-земельних металів, оксиди свинцю, борна кислота, бура й ін. Їх застосовують у сирому виді, або сплавленими - у вигляді фрітти. Оксид свинцю заміняють менш шкідливим оксидом стронцію.

     Ангоб готовлять із білої або кольорової глини й наносять тонким шаром на ще не обпалені будівельні вироби. При обпалі ангоб не плавиться, тому поверхня виходить матовою. Ангоб по своїх властивостях повинен бути близький до основного керамічного виробу.[4] 
 

     2.3 Властивості глин як основної сировини для керамічних виробів

     Пластичність. Глина, замішана в певній кількості води, утворює глиняне тісто, що має связність й пластичність.

     Пластичністю  глини називають її властивість  у вологому стані приймати під впливом зовнішнього повітря бажану форму без утворення розривів і тріщин і зберігати отриману форму при сушінні й випалі.

     Технічним показником пластичності є число  пластичності

     Пл = WT - WP

     де WT й WP - значення вологості, що відповідають границі текучості й межі розкочування глиняного джгута, %.