Особливості фізико-хімічних процесів формування структури керамічних матеріалів. Матеріали для декорування (глазур, ангоби, керамічні фарби). Стінові вироби, вироби для облицювання фасадів, плитки для внутрішнього облицювання та плитки для підлог.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Міністерство освіти і науки України

Київський національний університет будівництва і архітектури

Кафедра товарознавства та комерційної діяльності

Курсова робота

З дисципліни “ Будівельні матеріали”

на тему:

Асортимент сучасних керамічних матеріалів та виробів

Виконала

Студентка будівельно-технологічного

факультету, групи ТКД-41

Базалійська Іоланта

Перевірив професор

Купрієнко Петро Йосипович

Київ 2009

Зміст

Вступ

1. Особливості фізико-хімічних процесів формування структури керамічних матеріалів

2. Головні критерії класифікації керамічних матеріалів

3. Сировина для виробництва керамічних матеріалів

3.1 Пластична сировина

3.2 Непластична сировина (добавки)

4. Матеріали для декорування (глазур, ангоби, керамічні фарби)

5. Особливості технології виготовлення керамічних виробів

6. Асортимент керамічних виробів різного призначення

6.1 Стінові вироби

6.2 Вироби для облицювання фасадів

6.3 Плитки для внутрішнього облицювання

6.4 Плитки для підлог

6.5 Вироби спеціального призначення

7. Використання техногенної сировини для виробництва керамічних матеріалів

8. Довговічність кераміки та способи її підвищення

9. Визначення технічних характеристик керамічних матеріалів

Висновок

Література

Вступ

Керамічними називають матеріали й вироби, які одержують формуванням і подальшим випалюванням глинистої та інших видів мінеральної сировини з різними добавками або без них.

Керамічні матеріали - найдавніші з усіх штучних кам'яних матеріалів. Вік керамічної цегли становить понад 5000 років. Залишки будівель та споруд з керамічної цегли знайдені археологами на території Стародавнього Єгипту (ІІІ...І тисячоліття до н.е.). Керамічна цегла була відома також в Індії. У Китаї для покрівель використовували керамічну черепицю, а для оздоблення будівель - глазуровану кераміку, фарфор. У Стародавній Греції перший храм Гери в Олімпії (VI ст. до н.е.) мав дах з черепиці та прикраси з теракоти. З керамічної цегли у Стародавньому Римі будували 3...4-поверхові житлові будинки, а також арки і мости, деякі з них збереглися до нашого часу (на території Іспанії, Франції, Великої Британії) і вражають гармонійністю та красою архітектурних вирішень.

На території України знайдені вироби з кераміки, що датуються 3...2 тис. р. до н.е. (трипільська культура), а також збереглися історичні пам'ятники Київської Русі Х...ХІ ст. (залишки Десятинної церкви, Золотих воріт, Софійський Собор), які були збудовані з використанням керамічної цегли та керамічних плиток для підлоги. В Київській Русі та Візантії основним матеріалом для зведення стін, арок, бань, склепінь (Софійський собор і церква Спаса на Берестові у Києві) була плінфа. Це - плоска випалена великорозмірна цегла, яка мала ширину 30...40 см, товщину 2,5...5 см.

1. Особливості фізико-хімічних процесів формування структури керамічних матеріалів

Утворення штучного каменю відбувається не тільки за рахунок протікання реакцій за участю рідких компонентів (як це має місце при твердненні бетону), але й з використанням реакцій між речовинами у твердій фазі, що відбуваються при випалюванні штучного каменю.

Структура керамічних виробів, яку в загальному випадку можна визначити як взаєморозташування окремих елементів (кристалічна фаза, склофаза, пори) з урахуванням характеру взаємодії та взаємозв'язку між ними, формується на всіх етапах технологічного процесу, але остаточно виявляється і закріплюється при сушінні і випалюванні.

Реакції у твердих фазах часто супроводжуються спіканням - складним фізико-хімічним процесом, який відбувається при високих температурах і полягає у заповненні розплавом пор у керамічній масі, що приводить до підвищення щільності матеріалу без деформації його структури. Процес спікання твердих тіл є основою технології керамічних матеріалів і виробів.

Керамічні матеріали є композиційними, в яких на макрорівні матриця (безперервна фаза) представлена охолодженим розплавом з дрібнокристалічними включеннями новоутворень, а дисперсна фаза - залишками глинистих, піщаних та органічних частинок, що не прореагували, а також порами та пустотами, заповненими повітрям. В свою чергу, на мікрорівні матриця може бути розглянута як мікрокомпозиційний матеріал, який складається з безперервної склоподібної фази, утвореної внаслідок охолодження розплаву, та дисперсної фази - кристалічних новоутворень типу силіманіту, муліту, різних модифікацій кремнезему та інших речовин переважно алюмосилікатного складу.

У загальному випадку структура керамічного черепка складається з кристалічної, склоподібної та газової фаз, наявність та співвідношення між якими визначають фізико-технічні властивості керамічних виробів і галузі їхнього використання.

Наприклад, специфічні властивості багатьох видів технічної кераміки можна забезпечити тільки при відсутності в структурі матеріалу склоподібної фази, в той же час одержання виробів з високою щільністю і мінімальною пористістю досягається за рахунок реалізації процесу спікання з утворенням обмеженої кількості рідкої фази.

Співвідношення між фазами суттєво залежить від режиму випалювання, керуючи яким можна одержувати керамічні вироби зі щільним спіклим або пористим черепком.

У грубокерамічних виробах, випалених в інтервалі температур 950…1050^оС, кількість склофази становить лише 8…10%, а кількість кварцу майже не змінюється порівняно з його вмістом у керамічній масі. З підвищенням температури і тривалості випалювання інтенсифікується процес утворення склофази та збільшується її кількість. У спіклому фарфоровому черепку вона є основною (45…85%), інші фази дисперговані у ній, а кількість залишкового кварцу становить 8…24%. У фаянсовому черепку переважає кристалічна фаза, а склоподібна розподілена у вигляді найтонших плівок між кристалами, зв'язуючи їх між собою.

Наявність склофази знижує термостійкість виробів і підвищує їх крихкість. Кристалічна фаза, яка представлена переважно кварцом (в кількості 22…28%), сприяє підвищенню міцності керамічних виробів. При подальшому збільшенні вмісту кварцу має місце різке зниження їхньої термічної стійкості, що обумовлено різницею температурного коефіцієнта лінійного розширення між кварцом та склоподібною фазою.

При випалюванні виробів з керамічних мас, починаючи з температур вище 600^оС, відбуваються твердофазові реакції за участю рідкої фази, яка зазвичай представлена силікатами заліза, лужних та лужноземельних оксидів.

В результаті спікання утворюються муліт (3Al₂O₃2SiO₂) та тверді розчини алюмосилікатного складу. Одночасно можуть відбуватися поліморфні перетворення кварцу та його різновидів.

Основний мінерал глин - каолініт - втрачає хімічно зв'язану воду в інтервалі температур 500…550^оС. Процеси, що відбуваються при дегідратації каолініту, - складні, супроводжуються утворенням проміжних продуктів і, за даними деяких дослідників, можуть бути представлені такою схемою:

2[Al₂O₃2SiO₂2H₂O] (400...600^оС) (Al₂O₃2SiO₂)

метакаолініт

(Al₂O₃·2SiO₂) (925^оС) 2Al₂O₃3SiO₂

фази типу шпінелі

2Al₂O₃3SiO₂ (1100^оС) 2(Al₂O₃SiO₂) + SiO₂

псевдомуліт

3(Al₂O₃SiO₂) (1100...1400^оС) 3Al₂O₃2SiO₂ + SiO₂

муліт кристобаліт

Стійкою фазою у цьому ряду перетворень слід вважати мулітову. Муліт - кристалічне новоутворення, яке істотно впливає на міцність та термостійкість керамічних виробів.

У гідрослюдистих та монтморилонітових глинах поряд з мулітом при випалюванні в інтервалі температур 850…1200^оС утворюються шпінелі, які при 1300^оС розчинюються у скляному розплаві.

При підвищенні температури до 1200…1240^оС з аморфного кремнезему, що залишився після утворення муліту, кристалізується -кристобаліт (кубічна сингонія діоксиду кремнію). Цей процес супроводжується інтенсивною усадкою матеріалу і появою невеликого екзотермічного ефекту.

Кристобаліт перешкоджає спіканню керамічної маси, розрихлює утворюваний черепок, знижує термічну стійкість і підвищує водопоглинання готових виробів. Негативний вплив кристобаліту можна послабити за рахунок добавок до керамічної маси польових шпатів або нефелінового сієніту, які збільш...