В статье приведена основная сырьевая база строительной керамики, виды ее применения. Рассмотрены основные характеристики добавок. Изучены инновации в современном мире по созданию керамических изделий.
керамические изделия, материалы, производство
На сегодняшний день производительность материалов для строительства имеет тенденцию повышаться с каждым годом. Прогрессивный рост строительства и новые требования к строительным материалам и изделиям представляют главные факторы усовершенствования строительных материалов. В их число входит: минимум затрат для получения продукции высокого качества; новые строительные материалы с определенными свойствами, соответствующих условиям, которые требуются от современных строительных изделий; чистые материалы и технологии производства, которые не несут вреда экологии и окружающей среде.
Керамическое производство разделено на ряд независимых отраслей, которые производят различные строительные, технические, бытовые и художественные изделия.
На данный момент изделия из керамики и материалы на этой основе пользуются большим спросом в современном строительстве [1, с. 496]. Качество, соответствие характеристик различным условиям, многообразие свойств и видов изделий дает возможность применять материалы из керамики в разных сферах строительства.
Существует несколько факторов, из которых состав шихты является основным, а также немаловажными считаются способ переработки, условия обжига, которые у готовых керамических изделий определяют их свойства [2, с. 493].
Легкоплавкие и пластичные глины представляют собой сырье для грубой керамики, при необходимости отощаемые добавкой шамота или песка.
Сырьем для каменного товара считаются тугоплавкие глины с кварцевым песком, как отощающей добавкой.
В состав исходной сырьевой смеси чтобы получить фарфор и фаянс вводят в различных соотношениях пластичные беложгущие глины и каолин, полевой шпат, кварц и шамот.
Глина — представляет собой вторичный продукт земной коры, остатки горных пород, подвергавшихся длительной эрозии, образованной в следствие разрушения горных пород в процессе выветривания. В природе встречается в виде твердых или сыпучих грунтов, немного влажных или сухих, с примесями различных включений, основными из которых обычно являются песок, известь и слюда.
Как правило, глина может быть классифицирована на основе нескольких факторов, таких как геологическое происхождение и при какой температуре глины должны быть обожжены, для того, чтобы достичь своей оптимальной прочности [3, с. 97].
Существует четыре основных типа глины, используемой для производства керамики:
- каолины;
- легкоплавкие;
- огнеупорные и тугоплавкие;
- адсорбционные.
Обычная глина непригодна для тонкой работы. То, что из нее получается, называется глиняной (керамической) посудой [4, с. 11].
Самая чистая глина - это каолин, или «китайская глина». Ее используют для изготовления фарфора. При обжиге она приобретает чистейший белый цвет.
Каолин - разновидность глины, включающая в себя преимущественно каолинит. Он не имеет присущей глинам пластичности, высокой дисперсности и значительной связующей способности. Его отличием от других глин является мелкодисперсный размер частиц и чистая окраска. Способность рассеиваться в воде делает его оптимальным пигментом. Первичной составляющей в каолине является минеральный каолинит, водный силикат алюминия, образованный разложением минералов, таких как полевой шпат.
Легкоплавкие — это полиминеральные глины, темного и серого цвета, после обжига дают красный и темный цвет, показатель огнеупорности не превышает 1350 °С. Применяются для изготовления грубой керамики, строительного кирпича, черепицы и др [5, с. 55].
Огнеупорные и тугоплавкие глины – вид минерального сырья, обладают высокой огнеупорностью, содержат высокий объем глинозёма. Выступают сырьём для производства фаянса, огнеупорных и кислотоупорных изделий [6, с. 16].
Адсорбционные глины – отличаются повышенной связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью. Поглощают пигменты из разных веществ.
Отощающие добавки вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин, а также повышают показатель формовочных свойств массы. В качестве отощающих добавок используют шамот, золу, дегидратированную глину, песок и гранулированный шлак [7, с. 9].
Для того, чтобы получить легкие керамические изделия с уменьшенной теплопроводностью и увеличенной пористостью, в сырьевую массу добавляют парообразующие материалы.
Из-за изменения номенклатуры керамических стеновых материалов и требований к их свойствам, возникла необходимость в разработке новых взглядов к качеству сырьевых материалов и процессам его подготовки. Кроме того, изменились условия организации карьерного хозяйства из-за появления частной собственности на землю.
По этим причинам появилась потребность поиска альтернативных подходов к обеспечению сырьем, так как вести хозяйственную деятельность по производству керамических материалов стало гораздо сложнее.
Применение разнородного и грубозернистого сырья [8, с. 41], а именно золы, шлаков, отсевов обогащения горных пород, в керамических массах, расширяется в современной строительной деятельности. Также, в качестве выгорающих добавок применяют молотый уголь, опилки и торф, в качестве непластичных материалов – крупнозернистый песок, шамот и шлак [9, с. 17; 10, с. 416].
В современном мире керамика менее подвержена механическому воздействию. Свести к минимуму образование трещин стало возможным благодаря повышенной устойчивости микроструктуры материала. После охлаждения с последующим спеканием при высокой температуре завершается процесс создания данного изделия.
Керамика холодного приготовления – керамика, полученная путем смешивания композиционных материалов, без обжига, которая затвердевает при комнатной температуре. Используется в качестве строительного материала, благодаря своим свойствам, которые превышают характеристики некоторых керамических изделий, являющимися аналогами.
Большой ассортимент керамических изделий, которые используются в строительстве может обеспечить комплексное возведение зданий, как внутри, так и на прилегающей территории. Благодаря этому повышается интерес к керамическим материалам. Преимущество керамических изделий – допустимость регулирования свойств продукта, которые зависят от метода производства и состава шихты [11, с. 54; 12, с. 37].
В настоящее время исследователи изучают различные керамические композиты. Например, получена композитная пыль в виде микроячеек, которая обладает особенными свойствами и необычным сочетанием качеств: высокая прочность изделий, не подвергается деформации под давлением до 2000 атмосфер, обладает химической инертностью и гидрофобностью, температура плавления составляет 1800 °С.
Таким образом, в связи с прогрессивным развитием индустрии и научно-технологической сферы, не стоит на месте и расширение видов сырья для производства различных материалов и изделий. Исследуются новые методы изготовления керамики, открывая новые перспективы в сфере строительства.
1. Меньшикова В.К. Состояние и тенденции развития рынка строительной облицовочной керамики в регионе // Проблемы развития рынка товаров и услуг: перспективы и возможности субъектов РФ. материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участие. Сибирский федеральный университет, Торгово-экономический институт. 2019. – С. 495-498.
2. Меньшикова В.К., Демина Л.Н. Потребительские свойства керамической плитки // Материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы развития рынка товаров и услуг: перспективы и возможности субъектов РФ». 2019. – С. 493-494.
3. Фоменко А. И. Водные и минеральные природные ресурсы: учебное пособие / А. И. Фоменко. − Москва: − 2019. – 146 с.
4. Паршикова В. Н. Товароведение и экспертиза силикатных товаров: учебное пособие / В. Н. Паршикова, В. К. Меньшикова, Н. А. Осмоловская. – Красноярск: Красноярский гос. торгово-экономический ин-т, 2009. – 20 с.
5. Полеховский Ю. С. Общераспространенные твердые полезные ископаемые: учебное пособие / Ю. С. Полеховский, С. В. Петров. − Спб: − 2018. – 59 с.
6. Волочко А. Т. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы: учебное пособие / А. Т. Волочко, К. Б. Подболотов, Е. М. Дятлова. − Минск: − 2017. – 15 с.
7. Василовская Н. Г., Енджиевская И. Г., и др. Основы технологии строительной керамики и искуственных пористых заполнителей: учебное пособие / Н. Г. Василовская, И. Г. Енджиевская. − Красноярск: − 2016. – 17 с.
8. Меньшикова В.К., Демина Л.Н. Керамические строительные материалы с использованием нетрадиционного вида сырья Строительные материалы и изделия. 2020. – Т. 3. – № 3. – С. 40-46.
9. Широкий Г. Т. Строительное материаловедение: учебное пособие / Г. Т. Широкий, П. И. Юхневский, М. Г. Бортницкая. − Минск: − 2016. – 102 с.
10. Buruchenko A. E. Low-shrinkage ceramic based on fine-grained dolerite wastes from crushed-stone production / Buruchenko A. E., Men'shikova V. K., Vereshchagin V. I. // Glass and Ceramics. 2020. – Т. 76. – № 11-12. – С. 415-418.
11. Горохова Е.В. Материаловедение и технология керамики: учебное пособие / Е. В. Горохова. − Минск: − 2009. – 219 с.
12. Меньшикова В. К. Ассортимент и качество строительных материалов и изделий / В. К. Меньшикова. – Красноярск: - 2020. – 216 с.
