2010-12-27
Czerwona ceramika
Czerwona ceramika
budowlana
budowlana
Ceramika
šµÁÄ…µÄ…ºżÂ od sÅ‚owa ºµÁÄ…µÅ¼Â (ziemia)
materiał powstały z surowców mineralnych
plastycznych lub proszkowych utrwalony
w procesie wypalania lub spiekania.
1
2010-12-27
Klasyfikacja ceramicznych materiałów budowlanych
ceramika budowlana
wypalana nie wypalana
900-1300oC 150-200oC
porowata
wyroby
spieczona
20% < p < 80%
wapienno-piaskowe
p < 20%
wyroby ceglarskie
klinkier kamionka
zwykłe
cegły, pustaki ścienne
i stropowe, dachówki, - cegła budowlana - rury kanalizacyjne
rurki drenarskie - cegła drogowa - wyroby kwasoodporne
- płytki - płytki
- kształtki - kształtki
wyroby ceglarskie
szkliwione
cegły, dachówki, kafle
piecowe
wyroby
ogniotrwałe
cegły i kształtki
szamotowe
Surowce
plastyczne schudzajÄ…ce poryzujÄ…ce topniki
(ilaste) (drobnoziarniste) (opcjonalnie) (cer. spieczona)
- iły,
- piasek kwarcowy, - trociny, - skalenie,
- gliny,
- \
u\
el, - miał węglowy, - kreda,
- iłołupki, - popioły lotne, - kulki styropian, - nisko topliwe
- lessy, - mÄ…czka ceglana, - itp. zwiÄ…zki sodu
- itp.
- itp.
kilka %
70 do 80% 20 do 30% 15 do 50%
sumy plastycznych
sumy plastycznych
i schudzajÄ…cych
i schudzajÄ…cych
ułatwiają
podstawowy modyfikacja właściwości
zagęszczenie
budulec właściwości termoizolacyjne
masy podczas
reologicznych
wypalania
masy, redukcja
skurczu suszenia
y
ródło: Małolepszy J. i inni: Materiały budowlane, Podstawy technologii i metody badań, AGH, 2008
2
spiekane lub sp
Ä™
czniane
sztuczne kruszywa lekkie
2010-12-27
Charakterystyka surowców plastycznych
(iły, gliny, iłołupki i lessy)
Główne składniki to minerały ilaste:
pAl2O3 ·qSiO2 ·nH2O
- kaolinit Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O (biaÅ‚a glina),
- montmorylonit Al2O3 ·4SiO2 ·5H2O,
- illit,
- chloryt.
Wielkość cząstek:
- gliny: < 0,002 mm
- iły: 0,002 do 0,06 mm
- blaszkowaty pokrój cząstek
- ró\
na powierzchnia właściwa
Charakterystyka surowców plastycznych
(iły, gliny, iłołupki i lessy)
Struktura głównych minerałów gliny
dwuwarstwowy kaolinit trójwarstwowy montmorylonit
y
ródło: Czarnecki L., Broniewski T., Henning O.: Chemia w budownictwie, Arkady, W-wa, 1994
3
2010-12-27
Charakterystyka surowców plastycznych
(iły, gliny, iłołupki i lessy)
Plastyczność i skurcz suszenia
warstewki wody
sucha glina
wilgotna glina
du\
e tarcie wewnętrzne,
małe tarcie wewnętrzne, plastyczność
brak plastyczności
Rola surowca schudzajÄ…cego
woda pakiety minerałów ilastych
suszenie
sucha glina
wilgotna glina bez
du\
y skurcz !
dodatku schudzajÄ…cego
suszenie
wilgotna glina
redukcja skurczu suszenia
ziarna surowca
z dodatkiem schudzajÄ…cym
schudzajÄ…cego
4
2010-12-27
Podstawowe etapy procesu produkcji
- zestawienie surowców
(plastyczny + schudzajÄ…cy + woda),
- homogenizacja masy ceramicznej,
- formowanie surówki (ukształtowanie wyrobu),
- suszenie surówki,
- wypalanie.
Podstawowe etapy procesu produkcji
Zestawienie surowców
- plastyczny: 70 do 80 % m.
- schudzajÄ…cy: 20 do 30% m.
- woda: w ilości niezbędnej do uzyskania
wymaganego stopnia plastyczności
masy ceramicznej (wg sposobu formowania):
- plastyczna: ok. 15-20% m.
- półsucha (prasowanie): < 15% m.
- sucha (prasowanie): ok. 8% m.
Ilość wody zale\
y ponadto od rodzaju stosowanego
surowca plastycznego (uziarnienie, powierzchnia).
5
2010-12-27
Podstawowe etapy procesu produkcji
Homogenizacja masy ceramicznej
surowce + woda
Schemat gniotownika
(+ walce, rozdrabniacze itp.)
korekty składu
y
ródło: Vyberal O.: Keramika, VST Bratyslava, 1997
Podstawowe etapy procesu produkcji
Formowanie surówki - niskociśnieniowe
masa ceramiczna
schemat prasy pasmowej
przykłady ustników
prasy pasmowej
y
ródła: Vyberal O.: Keramika, VST Bratyslava, 1997;
Osiecka E.: Materiały budowlane. Kamień, ceramika, szkło, Pol.Warszawska, 2003;
http://www.owczary.pl/obrazki/proces/duze/8.html
6
2010-12-27
Podstawowe etapy procesu produkcji
Formowanie surówki - wysokociśnieniowe
formy, prasy  ciśnienie do 25 MPa
stosowane do wyrobów o wymaganej małej
porowatości
(płytki posadzkowe, klinkier drogowy, rury)
Podstawowe etapy procesu produkcji
Suszenie surówki
Cel: obni\
enie wilgotności surówki do 5-10% m.
(usunięcie wody wolnej i części kapilarnej)
Ze względu na występujący skurcz (5-12% !) proces
musi przebiegać bardzo wolno
schemat suszarni tunelowej wiaty o a\
urowych
ścianach
7
2010-12-27
Podstawowe etapy procesu produkcji
Wypalanie
(orientacyjny przebieg wypalania ceramiki porowatej)
1200
1  dosuszanie,
1 2 3 4
2  podgrzewanie,
1000
3  wypalanie właściwe,
800 4  studzenie.
ok.
750oC
600
400
ok.
200
250oC
0
0 20 40 60 80 100 120
Czas [h]
Podstawowe etapy procesu produkcji
Wypalanie  rodzaje pieców
wyładunek załadunek
ogrzewanie
piec kręgowy
Hoffmana
( wędrujący ogień )
studzenie wypalanie
piec tunelowy
( wędrujący surówka )
8
o
Temperatura [ C]
2010-12-27
Podstawowe etapy procesu produkcji
Wypalanie
(zmiany objętości surówki i ogólny zarys zachodzących procesów)
µ [%]
pęcznienie
1
T
20 140 250 450 550 750 1000 1100
[oC]
2
1 3
2
4 1  usuwanie reszty wody kapilarnej
oraz wody higroskopijnej,
4
2  utlenianie węgla i siarki,
3  dehydratacja minerałów ilastych,
6
4  dekarbonizacja węglanów
(margiel !),
5
5  powstawanie fazy ciekłej,
µ
skurcz
przemiany fazowe
[%]
Zawartość margla jako wada wyrobów ceramicznych
Margiel - naturalna mieszanina wapnia CaCO3 i minerałów ilastych
Podczas wypalania ceramiki następuję
wypalenie zawartych w masie ziaren CaCO3
(istotne ziarna > 0,5 mm)
temperatura
CaCO3 CaO + CO2 Ä™!
węglan wapnia tlenek wapnia dwutlenek
(wapień) (wapno palone) węgla
Podczas składowania CaO chłonie wodę i ulega hydratacji, której
towarzyszy blisko 2 krotny wzrost objętości
CaO + H2O Ca(OH)2 + Q
tlenek wapnia woda wodorotlenek wapnia
(wapno palone) (wapno gaszone)
9
2010-12-27
Zawartość margla jako wada wyrobów ceramicznych
(głównie cienkościennych)
H2O
ziarno CaO w gotowym ziarno Ca(OH)2 rozsadza
wyrobie ściankę wyrobu
Ró\
nice w produkcji i właściwościach ceramiki
porowatej i spieczonej
Ceramika porowata Ceramika spieczona
Produkcja
formowanie niskociśnieniowe nisko lub wysokociśnieniowe
masa ceramiczna plastyczna, wilgotność ok. plastyczna lub półsucha,
20% lub więcej wilgotność 10 do ok.20%
wypalanie Tmax: 900 do 1000oC Tmax: 1100 do 1200oC
(mniej fazy szklistej) (więcej fazy szklistej)
Właściwości
barwa wyrobów czerwona ciemno bordowa
powierzchnia matowa, mocno chłonie gładka, słabo chłonie wodę
wodÄ™
porowatość [% obj.] do ok. 35 do ok. 20
niemal w całości pory zredukowana zawartość
otwarte porów otwartych
nasiąkliwość [% m.] do ok. 25 do ok. 15
wytrzymałość na 5 do 25 30 do 80
ściskanie [MPa]
10