2010-12-27

1

Czerwona

Czerwona ceramika

ceramika

budowlana

budowlana

Ceramika

Κεραµικος

od słowa

κεραµος

(ziemia)

materiał powstały z surowców mineralnych

plastycznych lub proszkowych utrwalony

w procesie wypalania lub spiekania.

2010-12-27

2

Klasyfikacja ceramicznych materiałów budowlanych

ceramika budowlana

wypalana

900-1300

o

C

nie wypalana

150-200

o

C

porowata

20% < p < 80%

spieczona

p < 20%

wyroby ceglarskie

zwykłe

cegły, pustaki

ś

cienne

i stropowe, dachówki,

rurki drenarskie

kamionka

klinkier

- cegła budowlana
- cegła drogowa
- płytki
- kształtki

wyroby ceglarskie

szkliwione

cegły, dachówki, kafle

piecowe

wyroby

ogniotrwałe

cegły i kształtki

szamotowe

- rury kanalizacyjne
- wyroby kwasoodporne
- płytki
- kształtki

s

z

tu

c

z

n

e

k

ru

s

z

y

w

a

l

e

k

k

ie

s

p

ie

k

a

n

e

l

u

b

s

p

ę

c

z

n

ia

n

e

wyroby

wapienno-piaskowe

Surowce

Ź

ródło: Małolepszy J. i inni: Materiały budowlane, Podstawy technologii i metody bada

ń

, AGH, 2008

plastyczne

(ilaste)

- iły,
- gliny,
- iłołupki,
- lessy,
- itp.

schudzaj

ą

ce

(drobnoziarniste)

- piasek kwarcowy,
-

ż

u

ż

el,

- popioły lotne,
- m

ą

czka ceglana,

- itp.

poryzuj

ą

ce

(opcjonalnie)

- trociny,
- miał w

ę

glowy,

- kulki styropian,
- itp.

topniki

(cer. spieczona)

- skalenie,
- kreda,
- nisko topliwe

zwi

ą

zki sodu

70 do 80%

20 do 30%

15 do 50%

sumy plastycznych

i schudzaj

ą

cych

kilka %

sumy plastycznych

i schudzaj

ą

cych

ułatwiaj

ą

zag

ę

szczenie

masy podczas

wypalania

podstawowy

budulec

modyfikacja

wła

ś

ciwo

ś

ci

reologicznych

masy, redukcja

skurczu suszenia

wła

ś

ciwo

ś

ci

termoizolacyjne

2010-12-27

3

Charakterystyka surowców plastycznych

(iły, gliny, iłołupki i lessy)

Główne składniki to minerały ilaste:

pAl

2

O

3

·qSiO

2

·nH

2

O

- kaolinit Al

2

O

3

·2SiO

2

·2H

2

O (biała glina),

- montmorylonit Al

2

O

3

·4SiO

2

·5H

2

O,

- illit,
- chloryt.

Wielko

ść

cz

ą

stek:

- gliny: < 0,002 mm
- iły: 0,002 do 0,06 mm

- blaszkowaty pokrój cz

ą

stek

- ró

ż

na powierzchnia wła

ś

ciwa

Ź

ródło: Czarnecki L., Broniewski T., Henning O.: Chemia w budownictwie, Arkady, W-wa, 1994

Struktura głównych minerałów gliny

Charakterystyka surowców plastycznych

(iły, gliny, iłołupki i lessy)

dwuwarstwowy kaolinit

trójwarstwowy montmorylonit

2010-12-27

4

Charakterystyka surowców plastycznych

(iły, gliny, iłołupki i lessy)

Plastyczno

ść

i skurcz suszenia

sucha glina

du

ż

e tarcie wewn

ę

trzne,

brak plastyczno

ś

ci

wilgotna glina

małe tarcie wewn

ę

trzne, plastyczno

ść

warstewki wody

Rola surowca schudzaj

ą

cego

wilgotna glina bez

dodatku schudzaj

ą

cego

sucha glina

du

ż

y skurcz !

suszenie

wilgotna glina

z dodatkiem schudzaj

ą

cym

redukcja skurczu suszenia

suszenie

pakiety minerałów ilastych

woda

ziarna surowca
schudzaj

ą

cego

2010-12-27

5

Podstawowe etapy procesu produkcji

- zestawienie surowców

(plastyczny + schudzaj

ą

cy + woda),

- homogenizacja masy ceramicznej,

- formowanie surówki (ukształtowanie wyrobu),

- suszenie surówki,

- wypalanie.

Podstawowe etapy procesu produkcji

Zestawienie surowców

- plastyczny: 70 do 80 % m.

- schudzaj

ą

cy: 20 do 30% m.

- woda: w ilo

ś

ci niezb

ę

dnej do uzyskania

wymaganego stopnia plastyczno

ś

ci

masy ceramicznej (wg sposobu formowania):

- plastyczna: ok. 15-20% m.

- półsucha (prasowanie): < 15% m.

- sucha (prasowanie): ok. 8% m.

Ilo

ść

wody zale

ż

y ponadto od rodzaju stosowanego

surowca plastycznego (uziarnienie, powierzchnia).

2010-12-27

6

Podstawowe etapy procesu produkcji

Homogenizacja masy ceramicznej

surowce + woda

Schemat gniotownika

(+ walce, rozdrabniacze itp.)

Ź

ródło: Vyberal O.: Keramika, VST Bratyslava, 1997

korekty składu

Podstawowe etapy procesu produkcji

Formowanie surówki - niskoci

ś

nieniowe

masa ceramiczna

Ź

ródła: Vyberal O.: Keramika, VST Bratyslava, 1997;

Osiecka E.: Materiały budowlane. Kamie

ń

, ceramika, szkło, Pol.Warszawska, 2003;

http://www.owczary.pl/obrazki/proces/duze/8.html

schemat prasy pasmowej

przykłady ustników

prasy pasmowej

2010-12-27

7

Podstawowe etapy procesu produkcji

Formowanie surówki - wysokoci

ś

nieniowe

formy, prasy – ci

ś

nienie do 25 MPa

stosowane do wyrobów o wymaganej małej

porowato

ś

ci

(płytki posadzkowe, klinkier drogowy, rury)

Podstawowe etapy procesu produkcji

Suszenie surówki

Cel: obni

ż

enie wilgotno

ś

ci surówki do 5-10% m.

(usuni

ę

cie wody wolnej i cz

ęś

ci kapilarnej)

Ze wzgl

ę

du na wyst

ę

puj

ą

cy

skurcz (5-12% !)

proces

musi przebiega

ć

bardzo wolno

schemat suszarni tunelowej

wiaty o a

ż

urowych

ś

cianach

2010-12-27

8

Podstawowe etapy procesu produkcji

Wypalanie

(orientacyjny przebieg wypalania ceramiki porowatej)

1 – dosuszanie,
2 – podgrzewanie,
3 – wypalanie wła

ś

ciwe,

4 – studzenie.

0

20

40

60

80

100

120

Czas [h]

0

200

400

600

800

1000

1200

T

e

m

p

e

ra

tu

ra

[

o

C

]

3

2

1

4

ok.

250

o

C

ok.

750

o

C

Podstawowe etapy procesu produkcji

Wypalanie – rodzaje pieców

piec kr

ę

gowy

Hoffmana

(„w

ę

druj

ą

cy ogie

ń

”)

załadunek

wyładunek

ogrzewanie

wypalanie

studzenie

piec tunelowy

(„w

ę

druj

ą

cy surówka”)

2010-12-27

9

Podstawowe etapy procesu produkcji

Wypalanie

(zmiany obj

ę

to

ś

ci surówki i ogólny zarys zachodz

ą

cych procesów)

20 140 250 450 550 750 1000 1100

ε

p

ę

cznienie

[%]

ε

skurcz

[%]

1

2

4

6

T

[

o

C]

1

2

3

4

5

1 – usuwanie reszty wody kapilarnej

oraz wody higroskopijnej,

2 – utlenianie w

ę

gla i siarki,

3 – dehydratacja minerałów ilastych,
4 – dekarbonizacja w

ę

glanów

(margiel !)

,

5 – powstawanie fazy ciekłej,

przemiany fazowe

Zawarto

ść

margla jako wada wyrobów ceramicznych

Margiel - naturalna mieszanina wapnia CaCO

3

i minerałów ilastych

Podczas wypalania ceramiki nast

ę

puj

ę

wypalenie zawartych w masie ziaren CaCO

3

(istotne ziarna > 0,5 mm)

temperatura

CaCO

3

→

CaO +

CO

2

↑

w

ę

glan wapnia tlenek wapnia dwutlenek

(wapie

ń

) (wapno palone) w

ę

gla

CaO + H

2

O

→

Ca(OH)

2

+

Q

tlenek wapnia woda wodorotlenek wapnia

(wapno palone) (wapno gaszone)

Podczas składowania CaO chłonie wod

ę

i ulega hydratacji, której

towarzyszy blisko 2 krotny wzrost obj

ę

to

ś

ci

2010-12-27

10

Zawarto

ść

margla jako wada wyrobów ceramicznych

(głównie cienko

ś

ciennych)

ziarno CaO w gotowym

wyrobie

H

2

O

ziarno Ca(OH)

2

rozsadza

ś

ciank

ę

wyrobu

Ró

ż

nice w produkcji i wła

ś

ciwo

ś

ciach ceramiki

porowatej i spieczonej

Ceramika

porowata

Ceramika

spieczona

Produkcja

formowanie

niskoci

ś

nieniowe

nisko lub wysokoci

ś

nieniowe

masa ceramiczna

plastyczna, wilgotno

ść

ok.

20% lub wi

ę

cej

plastyczna lub półsucha,

wilgotno

ść

10 do ok.20%

wypalanie

T

max

: 900 do 1000

o

C

(mniej fazy szklistej)

T

max

: 1100 do 1200

o

C

(wi

ę

cej fazy szklistej)

Wła

ś

ciwo

ś

ci

barwa wyrobów

czerwona

ciemno bordowa

powierzchnia

matowa, mocno chłonie

wod

ę

gładka, słabo chłonie wod

ę

porowato

ść

[% obj.]

do ok. 35

niemal w cało

ś

ci pory

otwarte

do ok. 20

zredukowana zawarto

ść

porów otwartych

nasi

ą

kliwo

ść

[% m.]

do ok. 25

do ok. 15

wytrzymało

ść

na

ś

ciskanie [MPa]

5 do 25

30 do 80