Ceramika - Teoria PDF

3. CERAMIKA BUDOWLANA Ceramika należy do najstarszych materiałów wyrabianych przez człowieka. Ceramika budowlana obejmuje wyroby otrzymane przez formowanie a następnie wypalenie lub spiekanie glin lub mas ceramicznych. Surowce stosowane w ceramice dzieli się na: plastyczne (kaoliny, gliny, i...

3. CERAMIKA BUDOWLANA Ceramika należy do najstarszych materiałów wyrabianych przez człowieka. Ceramika budowlana obejmuje wyroby otrzymane przez formowanie a następnie wypalenie lub spiekanie glin lub mas ceramicznych. Surowce stosowane w ceramice dzieli się na: plastyczne (kaoliny, gliny, iły i margle ilaste), nieplastyczne spełniające rolę surowców schudzających (piasek kwarcowy, kwarc, szamot), topniki (tlenki żelaza, wapniowe, magnezowe i tlenki alkaliczne), szkliwa (tlenki metali np. ołowiu, cynku, cyny lub sól kuchenna, boraks, kwas borny). Masa ceramiczna powstaje przez dodanie do surowców plastycznych surowców schudzających i ewentualnie topników. Przez wypalenie glina traci zdolności do odkształceń plastycznych a wyroby uzyskują odporność na działanie wysokich temperatur i czynników chemicznych oraz dalsze właściwości mechaniczne. 3.1. Klasyfikacja wyrobów ceramicznych Wyroby ceramiczne w zależności od struktury i właściwości technicznych, dzieli się na trzy grupy: 1) wyroby o strukturze porowatej i nasiąkliwości wagowej do 22% do których zalicza się: wyroby ceglarskie (cegły pełne i drążone, pustaki ceramiczne, dachówki ceramiczne, rurki drenarskie, płyty ścienne, - wyroby szkliwione (kafle oraz płytki ścienne szkliwione), wyroby ogniotrwałe (kształtki i cegły szamotowe, kształtki krzemionkowe, magnezytowe i termalitowe), 2) wyroby o strukturze zwartej (spieczonej) i nasiąkliwości wagowej ok. 6%, a maksymalnie do 12%, do których zalicza się cegły i kształtki klinkierowe, płytki podłogowe terakotowe, wyroby kamionkowe, 3) wyroby z ceramiki półszlachetnej i szlachetnej, tj. wyroby fajansowe, porcelanowe i porcelitowe. W zależności od rodzaju użytych surowców wyodrębnia się następujące grupy: ceramika czerwona, która jest tworzywem porowatym, barwy kremowej do ciemnoczerwonej, otrzymywanym z glin ceglarskich z surowcami schudzającymi (cegły pełne i drążone, pustaki ścienne i stropowe, dachówki) , klinkier, który jest tworzywem spieczonym, nienasiąkliwym o dużej wytrzymałości mechanicznej otrzymywanym z glin wapienno-żelazistych z dodatkiem surowców schudzających, kamionka, która jest tworzywem spieczonym o barwie białej lub brązowej o dużej wytrzymałości mechanicznej otrzymywanym z glin kamionkowych z dodatkiem surowców schudzających i topników, ceramika ogniotrwała jest tworzywem charakteryzującym się wysoką ogniotrwałością pod obciążeniem, otrzymywanym z glin ogniotrwałych z dodatkiem mielonego szamotu lub surowców mineralnych (wyroby szamotowe, krzemionkowe, magnezytowe, chromitowe i inne), fajans jest tworzywem ceramicznym o czerepie porowatym barwy białej do jasnokremowej otrzymywanym z mas ceramicznych zawierającym substancje ilaste, kwarc i skalenie, porcelit jest to tworzywo pośrednie między porcelaną i fajansem otrzymywane z mas ceramicznych zawierających substancje ilaste, kwarc, skalenie i węglan wapniowy, porcelana jest tworzywem ceramicznym szlachetnym, spieczonym, barwy białej otrzymywanym z kaolinu, kwarcu i skalenia. Wyroby ceramiczne w zależności od sposobu wykończenia powierzchni dzielą się na: szkliwione nieszkliwione. 1  3.2. Właściwości ceramiki budowlanej 3.2.1. Właściwości fizyczne Właściwości fizyczne ceramiki jako materiału budowlanego są korzystne: o gęstość ceramiki wynosi około 2700 kg/m3, a gęstość pozorna wyrobów pełnych 1600-1900 kg/m3, o nasiąkliwość wagowa jest zróżnicowana i nie przekracza dla większości wyrobów 22%, o przewodność cieplna = 0,76 W/m K dla wyrobów pełnych, o ceramika czerwona charakteryzuje się niską sorpcją wilgoci i stanowi materiał przepuszczalny dla pary wodnej i powietrza. Z tych względów jest dobrym materiałem na izolacyjne przegrody cieplne, o wyroby ceramiczne odznaczają się dużą odpornością na działanie wysokich temperatur i zaliczają się do materiałów ognioodpornych, o ceramika odznacza się dobrymi właściwościami dielektrycznymi. 3.2.2. Właściwości mechaniczne o właściwości mechaniczne ceramiki zależą przede wszystkim od stopnia wypalenia, o ceramika należy do materiałów kruchych o dość dużej wytrzymałości na ściskanie, a niskiej wytrzymałości na rozciąganie. W zależności od wytrzymałości na ściskanie w MPa wyroby ceramiczne dzieli się na odpowiednie klasy. Wyroby budowlane są na ogól produkowane w klasach: 5,0; 7,5; 10; 15 (MPa) oraz 25,0 i 35,0 (MPa) w przypadku wyrobów klinkierowych. Wytrzymałość na rozciąganie jest około 10-krotnie niższa od wytrzymałości na ściskanie, a wytrzymałość na zginanie około 5-krotnie mniejsza, o wyroby spiekane wykazują małą ścieralność i dużą twardość. 3.2.3. Właściwości chemiczne o właściwości chemiczne zależą od rodzaju użytych surowców, o w warunkach suchych wyroby ceramiczne wykazują dużą trwałość, o wyroby ceglarskie o strukturze porowatej są nieodporne na działanie kwasów i zasad. Odporność chemiczna ceramiki wzrasta wraz z zwartością czerepu, niską porowatością i szczelnym wykończeniem powierzchni wyrobu. 3.3. Wyroby ceramiczne Wyroby ceramiczne należą do grupy materiałów budowlanych o niewielkich wymiarach. Wynika to z właściwości użytych surowców i procesu technologicznego. Wyroby ceramiczne w zależności od kształtu i ich przeznaczenia dzielą się na wyroby: Wyroby ścienne i kominowe Cegła pełna Cegła pełna powinna mieć kształt prostopadłościanu o płaskich powierzchniach i prostych krawędziach. Powierzchnia największa nazywa się podstawą, pośrednia wozówką, a najmniejsza główką. Wymiary cegły powinny wynosić: długość 250 7 mm, szerokość 120 5 nim i grubość 65 4 mm. Masa cegły wynosi 3,6 kg, a gęstość pozorna około 1800 kg/m3. Nasiąkliwość wagowa 6-22%. Współczynnik przewodności cieplnej muru = 0,75 W/mK. Cegła pełna jest produkowana w klasach: 20; 15; 10; 7,5 i 5,0. Cegły pełne z wyjątkiem klasy 5,0 powinny być mrozoodporne. Dopuszcza się produkcję cegły z otworami przelotowymi 2 w największych płaszczyznach. Całkowita powierzchnia otworów nie może przekraczać 10% powierzchni drążonej, a wielkość pojedynczego otworu nie powinna być większa niż 2 cm2. Cegłę pełną stosuje się do budowy ścian podziemnych budynków, ścian zewnętrznych i wewnętrznych budynków, sklepień, stropów, pilastrów, kominów, słupów (klasy 20; 15; 10 i 7,5), budynków gospodarczych i tymczasowych oraz ścian działowych (klasy 7,5 i 5,0). Cegła drążoną dziurawka Cegła dziurawka jest to cegła o poziomych otworach przelotowych równoległych do najdłuższych lub średnich krawędzi. W zależności od kierunku otworów przelotowych rozróżnia się dwa rodzaje dziurawek; W - wózkowe (podłużne) i G – główkowe (poprzeczne). Wymiary cegły wynoszą 250x120x65 mm, gęstość pozorna 1300 kg/m3. Współczynnik przewodności cieplnej muru = 0,58 W/mK. Cegła dziurawka jest produkowana w dwóch klasach: 5,0 i 3,5. Cegły klasy 5,0 powinny być mrozoodporne. Cegły dziurawki mają zastosowanie do budowy ścian nośnych dwóch ostatnich kondygnacji (klasa 5,0) oraz do ścian budynków szkieletowych, ścian działowych, stropów (klasy 5,0 i 3,5). Cegła kratówka Kratówka jest to cegła z rombowymi otworami przelotowymi. W zależności od wymiarów rozróżnia się dwa typy kratówek: K1 - o wymiarach 250x120x65, K2 - o wymiarach 250x120x140. Gęstość pozorna nie powinna przekraczać 1400 kg/m3, a współczynnik przewodności cieplnej muru = 0,46 W/mK. Cegły kratówki produkuje się w klasach - 15, 10, 7,5 i 5,0. Powinny być mrozoodporne. Cegły kratówki stosuje się do budowy ścian w budynkach mieszkalnych i przemysłowych. Cegła klinkierowa Produkuje się ją w wymiarach 250x120x65 mm, w klasach 35 i 25, o nasiąkliwości odpowiednio do 6% i 12%. Współczynnik przewodności cieplnej = 0,8 W/mK. Jest odporna na działanie mrozu. Gęstość pozorna wynosi do 2000 kg/m3. Cegły klinkierowe stosuje się do budowy ścian w gruntach nasyconych wodą, do budowli wodnych, licowania ścian budynków, kanalizacji itp. Cegła kominówka Cegły kominówki odznaczają się kształtem stanowiącym wycinek pierścienia kołowego. Są produkowane w dwóch klasach: 25 i 15, o nasiąkliwości odpowiednio do 5% i 10%. Gęstość pozorna wynosi około 1700 kg/m3. Wymaga się całkowitej mrozoodporności tych cegieł. Pustaki ścienne Pustaki ścienne są przeznaczone do budowy ścian osłonowych. Polepszają one właściwości termiczne ścian, dzięki czemu umożliwiają stosowanie cieńszych ścian niż jest to wymagane przy stosowaniu innych materiałów ściennych. Konstrukcje ścienne wykonywane z pustaków są mniej materiało- i pracochłonne. Pustaki o podwyższonej izolacyjności cieplnej (Megaterm, Poroterm, Poroton, Unipor, Kroterm, Poromur i inne) są przeznaczone do budowy ścian zewnętrznych bez dodatkowej izolacji termicznej (tzw. ściany jednowarstwowe). Niski współczynnik przewodzenia ciepła uzyskiwany jest nie tylko poprzez zastosowanie dużej liczby otworów, ale także przez zmniejszenie współczynnika szkieletu. Ściany murowane z tych pustaków nie mają najczęściej pionowej spoiny z zaprawy, ale łączone są na pióro + wpust. Osobną grupę stanowią pustaki kominowe przeznaczone do wznoszenia przewodów dymowych i wentylacyjnych, umożliwiające szybsze wznoszenie murów z odpowiednimi przewodami. Wyroby stropowe Pustaki stropowe są stosowane jako elementy wypełniające stropów gęstożebrowych. Podstawowym zadaniem pustaków stropowych jest obniżenie ciężaru własnego stropu. Obejmują wyroby: pustaki Akermana, pustaki 3 DZ-3 oraz pustaki do stropów typu Fert-40, Fert-45, Fert 60, Cerit i typu F. Pustaki Akermana Pustaki Akermana w zależności od wysokości dzieli się na cztery typy: 15, 18, 20 i 22 cm, a w zależności od długości na dwie odmiany: 200 - 19,5 cm i 300 - 29,5 cm. Powierzchnie zewnętrzne mają rowki. Masa pustaków odmiany 300 wynosi w zależności od typu 8,4-11,5 kg, a odmiany 200 - 5,5-7,6 kg. Nasiąkliwość wynosi 5 do 22%. Wytrzymałość na obciążenie statyczne na całe powierzchnię górną wynosi: dla pustaków odmiany 300 - 2000 N, a dla odmiany 200 - 1500 N Pustaki DZ-3 Pustaki DZ-3 są stosowane jako wypełniacze między żelbetowymi belkami stropów DZ-3. Masa pustaka nie przekracza 18 kg, W stanie powietrzno-suchym powinny wytrzymać obciążenie 1500 N. Pustaki Fert-40, Fert-45 i Fert-60 Pustaki Fert-40, Fert-45 i Fert-60 (osiowy rozstaw belek odpowiednio 40, 45 i 60 cm) są przeznaczone do budowy stropów o rozpiętnści 2,7-6,0 m. Mogą być stosowane bez lub z nadbetonem. Wyroby te powinny być mrozoodporne i przenosić obciążenie 1500 N. Na całość stropu składają się pustaki, belki z ceramicznymi kształtkami oraz beton. Pustaki typu F Pustaki typu F są stosowane do budowy stropów ceramiczno - żelbetowych typu F o wysokości 22 cm i rozpiętości modularnej 2,4-6,0 m. Rozróżnia się dwa rodzaje pustaków: F45 i F60 (osiowy rozstaw belek wynosi odpowiednio 45 i 60 cm). Masa pustaków w stanie powietrzno-suchym nie powinna być większa niż: 11 kg dla typu F 45 i 15 kg dla typu F 60. Powinny też one przenieść obciążenie statyczne 2000 N. Stropy typu F składają się z belek stalowo-ceramicznych, pustaków ceramicznych i betonu. Pustaki Cerit Pustaki Cerit są to cienkościenne bloki ceramiczne z otworami przelotowymi, skierowanymi prostopadle do płaszczyzny cięcia. Pustaki Cerit służą do produkcji prefabrykowanych płyt stropowych Cerit, z których wykonuje się strop o maksymalnej rozpiętości 7,2 m. Pustaki w stanie powietrzno-suchym powinny wytrzymać obciążenie 5 MPa. Wyroby pokryć dachowych Materiały ceramiczne do krycia dachów obejmują dachówki i gąsiory dachowe. Dachówki służą do krycia dachów drewnianych o dużym spadku. Są produkowane dwiema metodami; przez prasowanie w specjalnych formach lub formowanie ze wstęg ciągnionych z pras pasmowych. Wyrabia się następujące typy dachówek: 1) prasowane - dachówka marsylka (DM), dachówki pola (DP), dachówka mniszka (DMS), dachówka mnich (DMC) i gąsiory dachowe (G) 2) ciągnione - dachówka karpiówka (DK), dachówka esówka (DE), dachówka zakładkowa (DZ), dachówka zakładkowa połówkowa prawa (DZP) i lewa (DZL). W zależności od cech zewnętrznych dachówki dzieli się na dwa gatunki 1 i 2, natomiast gąsiory dachowe produkuje się w jednym gatunku. Ważnymi ich cechami są: przesiąkliwość, mrozoodporność odporność na złamanie. 4 Dachówki i gąsiory nie mogą przesiąkać i powinny być odporne na działanie mrozu. Wyroby do budowy pieców Wyroby do budowy pieców są produkowane jako cegły ogniotrwałe (np. szamotowe), z których wykonuje się paleniska pieców oraz kafle pokryte od strony licowej szkliwem, które służą do budowy zewnętrznych ścian pieców grzewczych i kuchennych. Bardzo ważną cechą kafli i cegieł szamotowych jest odporność na szybkie zmiany temperatury Wyroby podłogowe Wyroby podłogowe są produkowane jako płytki posadzkowe klinkierowe i terakotowe. Płytki posadzkowe klinkierowe maję powierzchnię gładką lub profilowaną. Są przeznaczone na posadzki hal fabrycznych. Płytki terakotowe odznaczają się odpornością na działanie kwasów i zasad, mała ścieralnością (1-2 mm) oraz nasiąkliwością poniżej 4%. Są stosowane w łazienkach, kuchniach, korytarzach. Wyroby okładzinowe ścienne Wyroby okładzinowe ścienne występują jako płytki ceramiczne elewacyjne, płytki klinkierowe, płytki kamionkowe szkliwione, płytki kamionkowe kwasoodporne oraz płytki fajansowe szkliwione. Płytki elewacyjne są stosowane do wykładania ścian budynków narażonych na działanie agresywnych czynników zewnętrznych. Mogą być jednobarwne lub wielobarwne, szkliwione lub nieszkliwione, nasiąkliwość 2-8%. Płytki klinkierowe są stosowane do wykładzin cokołowych i elewacyjnych. Barwa płytek jest ciemnobrązowa, są mrozoodporne, o nasiąkliwości do 6%. Płytki kamionkowe szkliwione są przeznaczone do wykładzin ścian w tunelach, na dworcach, w chłodniach, w halach fabrycznych, sanitariatach, sklepach oraz do budowy ścianek działowych w sanitariatach. Płytki kamionkowe kwasoodporne są zbliżone wyglądem zewnętrznym do płytek szkliwionych, a cechy termiczne do płytek terakotowych. Barwa od jasnokremowej do szarej. Są stosowane do wykładania zbiorników narażonych na działanie kwasów. Płytki fajansowe szkliwione (glazura) są przeznaczone do okładania ścian wewnętrznych. Podstawowym wyrobem są płytki kwadratowe 150x150x5 mm i prostokątne - 150x75x15 nim. Pozostałe wyroby z ceramiki obejmują: 1) wyroby sanitarne: umywalki, sedesy, pisuary itp. z fajansu, porcelitu, kamionki, 2) wyroby melioracyjne: sączki (dreny), 3) wyroby instalacji elektrycznych: gniazdka wtykowe, wyłączniki, bezpieczniki, izolatory porcelanowe, 4) wyroby drogowe: cegły klinkierowe drogowe, 5) sztuczne kruszywa ceramiczne: glinoporyt i keramzyt. 5