1. Введение
Керамика – это общее понятие, которое объединяет поликристаллические материалы, получаемые спеканием естественных глин и их смесей с минеральными примесями, а также окислов металлов и других тугоплавких соединений. Значительную часть этих материалов составляет строительная керамика.
Керамика известна человечеству из давних времен. Так, при раскопках в Мессопотамии были найдены керамические изделия, которые изготовлены около 15 тыс. лет до нашей эры. В Египте, начиная с 5 тысячелетия до нашей эры, керамика была промышленным изделием.
На территории нашей Отчизны керамика также издавна получила широкое распространение. Значительное количество керамических изделий были обнаружены при раскопках древних поселений возле Киева, которые относятся к периоду образования Киевской Руси.
В Украине есть большие залежи глинистого сырья, поэтому у керамической промышленности страны есть хорошее будущее. Отделочная и стенная керамика – традиционные для строительства в Украине :рядовой кирпич и керамические камни, лицевой кирпич и камни, фасадные плиты, терракотовые изделия, фаянсовые глазированные плитки, плитки для полов. Основное сегодняшнее направление ее развития – реконструкция и расширение действующих предприятий, внедрения высокопродуктивного технологического оборудования с учетом мирового опыта.
Керамические изделия по плотности можно условно разделить на две основные группы: пористые и плотные.
· пористые керамические изделия впитывают более 5% по весу воды. В среднем водопоглощение пористых изделий составляет 8 - 20% по весу или 15 - 35% по объему.
· плотные изделия характеризуются водопоглощением менее 5%. Чаще всего оно составляет 2 - 4% по весу или 4 - 8% по объему.
Сырьевые материалы, используемые для изготовления керамических изделий, можно подразделить на пластичные глинистые (каолины и глины) и отощающие (шамот, кварц, шлаки, выгорающие добавки). Для понижения температуры спекания в глину иногда добавляют плавни. Каолин и глины объединяют общим названием - глинистые материалы.
Глинистые материалы
Каолины. Каолины образовались в природе из полевых шпатов и других алюмосиликатов, не загрязненных окислами железа. Они состоят преимущественно из минерала каолинита. После обжига присущий им белый или почти белый цвет сохраняется.
Глины. Глинами называют осадочные породы, представляющие собой тонкоземлистые минеральные массы, способные независимо от их минералогического и химического состава образовывать с водой пластичное тесто, которое после обжига превращается в водостойкое и прочное камневидное тело.
Состоят глины из тесной смеси различных минералов, среди которых наиболее распространенными являются каолинитовые, монтмориллонитовые и гидрослюдистые. Представителями каолинитовых минералов являются каолинит и галлуазит. В монтмориллонитовую группу входят монтмориллонит, бейделлит и их железистые разновидности. Гидрослюды - в основном продукт разной степени гидратации слюд.
Наряду с этими минералами в глинах встречаются кварц, полевой шпат, серный колчедан, гидраты окислов железа и алюминия, карбонаты кальция и магния, соединения титана, ванадия. Такие примеси влияют как на технологию керамических изделий, так и на их свойства. Например, тонкораспределенный углекислый кальций и окислы железа понижают огнеупорность глин. Если в глине имеются крупные зерна и песчинки углекислого кальция, то при обжиге из них образуются более или менее крупные включения извести, которая на воздухе гидратируется с увеличением объема (дутики), что вызывает образование трещин или разрушение изделий. Соединения ванадия служат причиной появления зеленоватых налетов (выцветов) на кирпиче, что портит внешний вид фасадов.
Глины часто содержат также органические примеси. По отношению к действию высоких температур различают глины трех групп: огнеупорные (огнеупорность выше 1580'С), тугоплавкие (1350 - 1580'С) и легкоплавкие (ниже 1350'С). К огнеупорным относятся большей частью каолинитовые глины, содержащие мало механических примесей. Такие глины используют для производства фарфора, фаянса и огнеупорных изделий. Тугоплавкие глины содержат окислы железа, кварцевый песок и другие примеси в значительно большем количестве, чем огнеупорные, и применяются для производства тугоплавкого, облицовочного и лицевого кирпича, плиток для полов и канализационных труб. Легкоплавкие глины наиболее разнообразны по минералогическому составу, содержат значительное количество примесей (кварцевого песка, окислов железа, известняка, органических веществ). Используют их в кирпичном и черепичном производствах, в производстве легких заполнителей и т. д.
В производстве искусственных обжиговых материалов можно применять также некоторые другие осадочные породы: диатомиты, трепелы и их уплотненные разновидности - опоки, а также сланцы в чистом виде и с примесью глин или парообразующих добавок.
В данной работе мы рассмотрим такие керамические изделия как плитка (кафель), черепица, кирпич, блоки.
2. Керамическая плитка, кафель
Керамические плитки различных типов производства и назначения представляют собой изделия, изготовленные из смеси глины разных сортов, с добавлением других натуральных компонентов, предварительно спрессованные под давлением около 500 кг/см2 и затем обожённые в печах при температуре от 1040 до 1300 ºС в зависимости от типа плитки.
О керамических плитках известно еще с античных времен. Археологи установили, что плитка существовала уже в 13 веке до н.э. в Древнем Египте. Мозаичными плитками были покрыты полы домов зажиточных жителей в Древней Греции и Риме.
Древние зодчие Месопотамии, Египта применяли керамику для украшения своих творений. Вавилонские ворота, построенные во время царя Навуходоносора (605–562 г.г. до н.э.), посвященные богини Иштар были покрыты синей глазурованной плиткой с изображениями львов и драконов. А в начале 17 века (1609 –1616 гг) в Стамбуле пораспоряжению девятнадцатилетнего султана Ахмеда была построена мечеть. Внутри ее стены облицованы плиткой всех оттенков голубого и синего, за что соотечественники называли этот храм «Голубая мечеть». Эта плитка была изготовлена в мастерских Изника, которые славились ее производством на весь мир. На Руси керамика появилась и стала развиваться сравнительно недавно около десяти веков назад. В Европе художественная керамическая плитка стала популярна в XIV-XVII веках. А в середине XVIII века началось ее промышленное производство — открылась первая фабрика по выпуску плитки. Плитка, являясь одним из древнейших материалов, не выходит из моды и сегодня. Новые материалы для облицовки стен и полов не способны вытеснить плитку из наших домов, так как она обладает практически незаменимыми свойствами. Поговорим о них более подробно:
Свойства и характеристики керамической плитки
Разные люди в разных странах на протяжении тысячелетий делали керамическую плитку по неизменной классической технологии — глина, вода, глазурь, огонь. Керамическая плитка — изделие, изготовленное из смеси глины, кварцевого песка и других натуральных компонентов, спрессованное и обожженное при высоких температурах. Керамическая плитка может быть глазурованная, неглазурованная, глянцевая, матовая.
Укладка кафеля на полы и стены продолжает оставаться самым удобным и практичным способом оформления помещений. Это и традиционная отделка ванной или кухни, и все более популярное включение керамической плитки в интерьер жилых помещений - спален или гостиных, - и использование плитки для внешней облицовки стен, и, наконец, оформление керамикой и керамогранитом зданий общественного назначения.
· Плитка, как и все керамические изделия (столовая посуда, сантехника, строительная керамика), производится из раствора глины с добавлением песка и других природных материалов, который формируется и обжигается при высоких температурах. Следовательно, это очень прочный материал. Если плитка правильно уложена, то предел ее прочности в 10–20 раз превосходит аналогичный предел для цемента или железобетона — может достигать 30 тысяч тонн на квадратный метр (!).
· Высокий показатель жесткости позволяет керамической плитке не гнуться и не деформироваться даже при очень высоких нагрузках на разрыв. И чем она толще, тем выше этот показатель.
· Этот материал обладает свойствами огнеупорности и огнестойкости, благодаря чему плитку можно использовать для облицовки печей и каминов. Она не горит, защищает облицованную поверхность, а при нагревании не выделяет ядовитых веществ.
· Этот материал не подвергается разрушению при соприкосновении с химическими веществами (единственный враг — фтористо-водородная кислота).
· При соприкосновении с керамической плиткой не возникает разряда статического электричества, как это бывает с синтетическими поверхностями (кавролин, линолеум).
· Керамическая плитка обладает чрезвычайно низкой электропроводностью, что дополняет ее противопожарные свойства.
· Керамическая плитка изготовлена из натуральных природных компонентов и безопасна для окружающей среды, а благодаря высокотемпературной обработке снижается риск выделения вредных веществ.
· Керамическая плитка быстро вбирает и проводит тепло.
· Это один из самых гигиеничных материалов, на котором не выживают вредные микроорганизмы.
· Декоративные свойства керамической плитки.
Благодаря этим преимуществам керамическая плитка так популярна среди массового потребителя и является практически незаменимым материалом при строительстве или ремонте.
Область применения
Область применения керамической плитки чрезвычайно широка. Рассмотрим возможности применения различных видов керамической плитки
| Облицовочная плитка | наименее устойчива к внешнему воздействию, обычно не классифицируется по классам истираемости, имеет высокое влагопоглощение (около 10 %), имеет преимущественно декоративное назначение. |
| Плитка для пола | эксплуатируется в более жестких условиях, имеет класс истираемости: от 2-ого (минимальный) до 5-ого (максимальный). Напольная плитка бывает глазурованная с нанесенным на поверхность рисунком и неглазурованной. |
| Плитка для облицовки бассейнов. | служит для облицовки бассейновой чаши. Имеет специальную глазурь, способную выдерживать долгий контакт с водой. Бывает двух типов: для закрытых бассейнов и для открытых (имеет малое влагопоглощение и способна выдерживать отрицательную температуру). |
| Фасадная плитка | имеет малое влагопоглощение и способна выдерживать отрицательную температуру. Применяется для оформления фасада и цоколя дома. |
| Тротуарная плитка | обычно неглазурованная с низким водопоглощением. |
Помимо технического аспекта, – какой вид плитки и где применять, немаловажное значение имеет аспект эстетический. Эти две основные характеристики керамической плитки настолько существенны и взаимосвязаны, что часто это вызывает затруднение у заказчика с выбором конкретного материала. Ведь с одной стороны, хочется иметь красивую и оригинальную плитку, которая обладает техническими характеристиками, необходимыми для конкретного случая, и в тоже время вызывает недоумение настенная керамическая плитка для внутренних работ, применённая для облицовки крыльца на улице.