Керамикалық материалдар мен бұйымдарды өндіруге арналған шикізат

Қысудан соң  бұйымды тез кептіруге немесе кептіріп күйдіруді қатар жүргізуге болады. Бұл өндірісті жеделдетуге, отын шығынын азайтуға және өнім құнын арзандатуға мүмкіндік береді. Қалыптаудың пластикалық тәсіліне қарағанда өндірістің шикізат базасын кеңейтетін пластикалығы аз сазды пайдалануға да болады.

Қысудың жартылай құрғақ әдісімен тұтас және бос қуысты кірпіш, қаптама пластикалар, ал құрғақ әдіспен тығыз керамикалық бұйымдар (едендік плиталарды, жол кірпіші, фаянс, фарфор материалдарын) жасауға  болады.

Бұйымдарды шликерлік әдіспен жасау үшін бастапқы материалдарды алдын – ала майдалап, біртектес сұйық масса (шликер) алынғанша мол сумен мұқият араластырады (қоспа ылғалдылығы 40-45%). Шликерлік әдісті фарфор, фаянс бұйымдардың, қаптама плиталардың технологиясында қолданады.

Керамикалық массаларды бүркіме кептіргіштерде сусыздандырудың жоғары техника – экономикалық пәрменділігін ескере отырып, шликерлік әдіс басқа да керамикалық бұйымдар технологиясына, соның ішінде бет кірпіш өдірісіне де енгізілуде, алайда ол отынның көп шығының қажет етеді.

Бұйымдарды  кептіру – технологияның өте  жауапты сәті, өйткені жарықшақтар  әдетте осы кезеңде пайда болады. Ол күйдіру кезінде тек біржола  байқалады. Әдетте шикі өнімді күйдіру  алдында 8-10 процент қалдық ылғалға  дейін кептіру жеткілікті.

Кептіру процесінде ылғалдың керамикалық бұйым қалындығынан сыртқы қабаттарға жылжуы, оның сыртқы ылғалының жылжуымен салыстырғанда  елеулі түрде баяу өтеді, әсіресе  бұл бұйымның қырлары мен бұрыштарында анық байқалады. Бұл кезде сыртқы және ішкі қабаттардың түрлі дәрежеде шөгуі байқалады, яғни материалдың шытынап кетуіне соқтыратын қысым пайда болады. Мұны болдырмас үшін әдетте майлы саздарға, сазды бөлшектердің жақындасуына жол бермейтін қатты қаңқа құратын жудеулеткіштер қосады, бұйымның ішкі қабатындағы судың сыртқы қабатына жылжуына ықпал ететін, оның бос қуыстылығын арттырады. Саздың кептіруге сезімталдылығын азайту үшін суқыздырғыш ауасыздандыру әдістерін қолданады, шағын көлемдегі органикалық заттарды (сульфидті – ашытқылы ашыма, дегті және битумдалған заттар, т.б.) пайдаланады.

Ертеректе шикі өнімдер негізінен табиғи жағдайда (кептіргіш сарайларда) кептірілді. Табиғи кептіру шығынын қажет  етпесе де негізінен ауа райына байланысты болып өте ұзаққа созылады (10-20 тәулі). Қазір шикі өнімді әдетте мерзімді немесе тұрақты арнайы кептіргіштерде жүзеге асырады. Жылу көзі ретінде күйдіру пештерінің түтін газын немесе колорифердің ыстық ауасын пайдаланады. Кептіру мерзімі 2-ден 3 тәулікке дейін кейде бірнеше сағатқа дейін қысқарады.

Керамикалық бұйымдардың технологиялық процесіндегі өте маңызды да және соңғы кезең – күйдіру болып табылады. Шикі өнімді күйдіру кезінде, бастапқы сазға қарағанда, суға желінбейтін, салыстырмалы беріктігі жоғары қолтума тас материал түзіледі. Мұны жоғары температура әсерімен сазда жүретін физика-химиялық процестермен түсіндіруге болады.

Шикі керамикалық  бұйымдарды 110⁰С температураға дейін қыздырғанда оның құрамындағы еркін су бөлінеді де, керамикалық масса иілгіштігін жоғалтады, бірақ су қосса массаның иілгіштік қасиеті қалпына келеді. Температураны 500-700⁰С-ға дейін көтергенде органикаық қоспалар күйіп кетеді және сазды минералдар мен керамикалық массаның басқа да құрамындағы химиялық байланыстағы су бөлінеді, оның салдарынан керамикалық масса өзінің иілгіштік қасиетін біржолата жоғалтады, одан кейін сазды минералдардың кристал торларының толық бұзылуына дейін ыдырауы және сазды топырақ (Al₃O₃) пен кремнеземнің (SiO₂) аморфты қоспасы түзілуі жүреді. Одан әрі 1000⁰С-ге дейін қыздырғанда жаңа кристалды  силикаттардың, мәселен,  силлиманиттің (Al₃O₃× SiO₂) түзілуі және  одан әрі 1200-1300⁰С-де  оны муллитке (3Al₃O₃×2SiO₂) айналуы мүмкін. Сонымен бір мезетте керамикалық массаның тез балқитын құрамалары мен минералды балқитындар, балқыманың бірқатар көлемін жасайды (сұйық фаза). Балқыма, ерімеген бөлшектерді  қамтиды, олардың арасындағы  саңылауды  ішінара  толтырады, беттік тартылыс  күшін иелене  отырып, оларды тартады да, олардың  жақындасып, тығыздалуын тудырады. Соның нәтижесінде  суытылғаннан соң  берік монолитті  қаңқа түзіледі. Бұл процесс  пісу деп,  ал отқа  төзімділік пен пісудің кезіндегі  температуралық  аралық -  саздың пісу аралығы деп аталады. Пісу  аралығы саздың құрамына  байланысты: ол кең  диапазонды болған сайын бұйымның күйдіру кезінде ісіну-көбіну қаупі азаяды. Көптеген тез балқитын саздың пісу  аралығы өте тар. Олардан жасалған бұйымдарды  әдетте  900-1000⁰С температура  да жүргізеді. Өтқа төзімді  және баяу  балқитын саздардың пісу аралығы үлкен (100⁰С-ден жоғары) және тығыз  піскен қаңқалы  бұйымдар алу  үшін пайдаланылады. Оларды  1150-1400⁰С температурада  күйдіреді. Керамикалық материалдарды  күйдіру үшін арнайы пештер (шығыршықты, туннельді, сыналы, роликті, т.б.) пайдаланылады.

Күйдірген соң  бұйымды, температураның құрт ауысуына жол берместен (жарықшақтар болдырмау үшін),  салқындату керек.

Күйдірілген бұйымдарды  бір-бірінен күйдірілу дәрежесі бойынша да,  сыртқы ақаулары  бойынша да  ажыратуға  болады. Пештен алған соң оларды  ГОСТ-тарда  келтірілген техникалық шарттарды  ескере отырып, сорттайды.

4. Қабырғалық материалдар

Индустриялық  қабырға материалдары  (ірі блоктар, панельдер), өндірістегі белгілі  жетістіктерге  қарамастан, майда  даналық бұйымдардың (кірпіш пен  майда блоктар) үлесінде әлі де тас  қабырғалы материалдардың жалпы  шығарымының 2/3 бөлігін құрап отыр, бұның ішінде  саз кірпіш шығару барлық қабырғалы материалдардың жартысынан жуығын құрайды.

Сазды  кәдімгі  кірпішпен қатар қабырғалық керамикалық  материалдар тобына  пәрменді  керамикалық материалдардың түрлі  түрлеріне іші  бос кірпіш, бос қуысты іші бос кірпіш, іші бос тастар, сондай-ақ ірі көлемдік  қабырғалық кірпіш блоктары, заводта  жасалған  панельдер кіреді.

Пәрменді керамикалық  материалдардың тұтас  кірпіштерге  қарағанда  аумақтық массасы  аз және жылу өткізгіштігі төмен. Олардың беріктігі  жоғары, ал олардың бірқатарының өлшемі кәдімгі  кірпіштікінен үлкен. Пәрменді  бұйымдарды  қолдану  қоршау  конструкцияларының қалыңдығы мен  массасын, керамикалық материалдар мен қалаулық лайдың шығынын азайтуға,  құрылыстың құнын арзандатуға  мүмкіншілік береді. Мәселен, ІІ климаттық аудандағы  құрылысқа  жеті тесікті  тасты  пайдалану, сыртқы  қабырғаның қалыңдығын 64-тен 51 см-ге дейін, яғни  20%-ке жұқартуға, ал көп  қуысты  тасты  пайдалану  38-см-ге дейін, яғни  40%-ке қысқартуға  мүмкіндік береді. Алайда,  кірпіш соның ішінде  ең пәрмендісі  майда тастар майда даналық материал  болғандықтан қазіргі заманғы  индустриялық құрылыс талаптарына  жауап бермейді. Ал олардан заводтарда  қабырғалылық панельдер мен  ірі блоктар жасау  индустриялық бұйым алуға  ықпал етіп қана қоймайды,  сонымен қатар  керамикалық материалдарды  үнемдеуді, қабырға салмағын  азайтуды қамтамасыз етеді, қалауға  кететін лай  мөлшерімен дайын өнімді  тасымалдауға  жұмсалатын шығынды кемітеді, үй салуды  оңайлатады.

Қабырғалық  керамикалық материалдардың бос  қуысты  қаңқалары бар. Бос қуыстылық  жанама түрде  ең аз көлемді  тиісті ГОСТ-тармен шектелетін (қабырғалық керамикалық  бұйымның түрі мен маркасына қарай 6-8%-тен  кем емес) су сіңіргіштік  көрсеткіші бойынша  бақыланады. Стандарттың  бұл талабы,  көрсетілген мөлшерден аз су  сіңіргіштікке ие,  қабырғалық материал, сондай-ақ  құрылыс лайы онымен нашар  байланысады дегенді білдіреді.

Қабырғалық  керамикалық материалдардың аязға  төзімділігі  10 циклдан кем емес  циклға төтеп беретін, жеңіл құрылыстық кірпіштен басқасы, 15 кезекпе-кезек мұздатып, жібіту циклынан кем болмау керек.

Құрғақ жағдайдағы  аумақтық массасы бойынша  қабырғалық материалдарды  үш топқа бөледі.

Пәрменді  қабырғалардың  жылу техникалық қасиеттерін жақсартады және олардың  қалыңдығын  кәдімгі  кірпіштен жасалған  қабырға  қалыңдығынан жұқартуға  мүмкіндік береді. Пәрменді кірпіштің  аумақтық массасы 1400 кг/м³-тен аспайды, ал керамикалық тастардікі 1450 кг/м³-тан аспайды.

Шартты пәрменді  қоршау конструкцияларының жылу техникалық қасиеттерін жақсартады. Шартты пәрменді   кірпіштің көлемдік массасы  1400-1600кг/м³-тан жоғары  кәдімгі кірпіш.

Сазды кәдімгі  кірпіштің  түрі қырлары түзу, қабырғалары  мен бұрыштары тіп-тік бұрышты  параллепипед өлшемі  250х120х65 (88) мм.

Кірпіште  оның салмағын  азайтып, шикізатты  үнемдеуге  мүмкіндік беретін дөңгелек немесе  саңылаулы  қуыстардың  болуы  міндетті. Кірпішті  көбінесе  пластикалық,  ал сирек  жағдайда  жартылай құрғақ әдіспен  қалыптайды. Аумақтық массасы  1600-1900 кг/м³, ал жылу өткізгіштігі  0,75-0,81 Вт/м×К/ /0,65-0,7 ккал/м×с градус/ аралығында. Бұл қасиеттердің бұдан  жоғары  көрсеткіштері  жартылай құрғақ  әдісі қысуымен алынған кірпіштерге тән. Кірпіштің беріктігі  қысу және  ию кезіндегі  беріктік шегімен  сипатталады және мына  маркалармен  белгіленеді: 75,100,125,150,200,250 және 300 (3.1 кесте). Аязға төзімділігі  жөнінен кірпішті  төрт маркаға  жіктейді – Мрз 15,25,35 және 50.

Кірпіш дұрыс  дәл күйдірілуі тиіс, өйткені жеткілікті күйдірілмегенінің (алау кірпіш) беріктігі төмен, суға төзімсіз, аязға төзімсіз болады, ал қатты күйіп кеткен кірпіш (темір) беріктігінің аумақтық массасының және жылу өткізгіштігінің жоғарлығымен ерекшеленеді, әрі бұрмаланған өлшем мен түрге ие болады. Кріпіш сырт пішіні бойынша да стандарт талабына жауап беруі тиіс. Ол әрі партиядан алынған белгілі бір мөлшердегі кірпіштерді келесі белгілері бойынша қарап шығу және өлшеу бойынша анықталады: белгіленген өлшемнен ауытқу, қисаю, бұрыштары мен қырларының сынуы, кірпішті көктей ететін тұтас жарықшақтардың болуы.

3.1-кесте 

Кірпішті сыртқы және ішкі қабырғаларды қалауға, қабырғалық блоктар мен панельдер жасауға, ауа температурасы кірпішті күйдіру температурасынан аспайтын аймақтарда пеш және түтін мұржаларын салуға пайдаланылады. Жартылай құрғақ қысу кірпішін гидроизоляциялық қабаттан төмендегі ірге тас пен ірге тас үстіндегі үй қабырғасының бөлегін қалау үшін пайдалануға болмайды.

Пластикалық қалыптаудың  іші бос кірпішінің көлденең саңылау  тектес немесе дөңгелек қуыстары, ал жартылай құрғақ қысудыкінде – түрлі формадағы  көктей өткен немесе ондай емес қуыстары бар.

Бос қуысты кірпішті іші бос кеуекті кірпіш сияқты жасайды, бірақ керамикалық масса  құрамына күйіп кететін қоспалар енгізеді. Кірпіштің бұл түрлері  аумақтық массасы бойынша тиімді (ρ_к=1400 кг/м³) және шартты тиімді (ρ_к=1400+1600 кг/м³) болуы мүмкін. Брутто кесіндісі бойынша қысқандағы және игендегі беріктік шегіне байланысты (қуыстың алаңын қосқанда) Іші бос кірпіш ірге тас, қабырғаның жер асты бөлігін, пеш пен түтін жолдарын қалаудан басқасында кәдімгі кірпіштермен бірдей пайдаланады.

Керамикалық қабырғалық тастарды  өндіру,  пластикалық  қалыптаудың іші бос  кірпішті алу технологиясынан айырмашылығы шамалы,  бірақ тастың  өлшемімен  аумағы  кірпішке қарағанда  үлкен. Тастарды  көктей өтетін немесе тұйық қуысты тік бұрышты паралеллепипед  түрінде  жасайды. Тастардың аумақтық массасы (брутто) 1600 кг/м³-тан аспайды. Беріктігі бойынша 75,100,125,150 (7,5-15МПа) маркадағы тастарды  ажыратады.

Іші бос  тастарды ішкі және сыртқы қабырғаларды, негізгі  қабырғамен аралықтарды қалауға, қабырғалық панельдер жасауға пайдаланады.

Сыртқы қабырғаларға  арналған ірі керамикалық панельдерді  бөлмелік өлшеммен екі және  бір  қабатты етіп шығарады. Екі қабатты  панель кірпіштен, жылу ұстағыш (минералдылау жақтылы плита, көбік шыны, фибролит) және үш қабатты  цемент лайынан тұрады. Бет жағы  керамикалық плитамен  әрленуі мүмкін. Бір қабатты  сыртқы  панельдерді  іші бос  керамикалық тастардан, ал ішкі қабырға  панельдерін-кірпіштен жасайды. Беріктікті  қамтамасыз ету  үшін құрастыру  және  тасымалдау  кезінде  панельдерді  сымнан  жасалған  болат каркастармен  терезе  тесігімен панель  периметрі  бойынша  арматуралайды. Монтаждық ілгектерді  панельдің  бүкіл  биіктігіне  орнатады. Қатуын  жеделдету үшін жылу ылғалдық өңдеуді қолданады. Панельдерді құрылыста кранның көмегімен орнатады

5. Қаптама материалдар  мен бұйымдар

Бұзылмай ұзақ пайдалануы,  архитектуралық-эстетикалық  сапалығы, салыстырмалы түрдегі арзан  бағасының арқасында, керамикалық  қаптама  бұйымдар қазіргі  құрылыста  кеңінен қолданыла бастады.