KAPITOLA 7: KERAMICKÉ MATERIÁLY Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
KAPITOLA 7: KERAMICKÉ MATERIÁLY
KLÍČOVÉ POJMY: keramický střep, ostřivo, lehčivo, cihlářské výrobky, obkladová keramika, kameninové výrobky, zdravotnická keramika, žárovzdorné výrobky
Cíle kapitoly: podat přehled o surovinách pro výrobu keramických materiálů; seznámit s technologií výroby, technickými vlastnostmi výrobků, jejich druhovostí a vhodností užití.
7.1 KERAMICKÉ VÝROBKY Výchozí surovina: plastické zeminy obsahující jílovinu. Vytváření – při různých vlhkostech směsi, dále se výrobky dle potřeby suší a zpevňují vypalováním. Vypálením výrobku vzniká keramický střep. Kromě plastické zeminy obsahující jíloviny patří k základním surovinám pro výrobu cihlářských výrobků též: • Ostřivo k omezení nadměrného smrštění, snižující plastičnost výrobní směsi např. písek, škvára, cihelná drť. • Lehčivo pro zvýšení pórovitosti střepu z důvodu zvýšení tepelně izolačních vlastností zdících prvků nebo snížení energetické náročnosti při jejich výpalu např.: piliny křemelina, • Odpadní látky: elektrárenský nebo teplárenský popílek.
7.2 VLASTNOSTI CIHELNÉHO STŘEPU Pórovitý, Barevný – načervenalý, Hmotnostní nasákavost přes 20%, Střep přijímá a uvolňuje vlhkost, V závislosti na konkrétním provedení jsou cihlářské výrobky mrazuvzdorné a dobře tepelně i zvukově izolační, Nehořlavý, Recyklovatelný, Problémy s vlhkostní roztažností. Fyzikální vlastnosti střepu jsou proměnlivé v závislosti na složení suroviny, způsobu tváření a intenzitě výpalu • Objemová hmotnost v suchém stavu 1600 – 2200 kg/m3 • Hmotnostní nasákavost 20-25% • Součinitel tepelné vodivosti 0,65 – 0,8 W/mK
7.3 CIHLÁŘSKÉ VÝROBKY • Cihlářské výrobky se vyrábějí z červené nebo bílé cihlářské hlíny se značným podílem ostřiv. • Poměr míšení je dán požadovanou tvárností a povoleným smrštěním při výpalu. Po vysušení se cihlářské výrobky pálí na 900-1200°C.
• Vady výrobků vznikají většinou nežádoucími nečistotami v cihlářské hlíně. Nejčastější je pyrit, z něhož oxidací vzniklý síran může ve vlhku vykvétat, a na závadu jsou také větší částice uhličitanu vápenatého, který se vypálí na oxid reagující s vlhkostí za značných objemových změn.
7.3 CIHLÁŘSKÉ VÝROBKY • Cihlářské výrobky by také neměly obsahovat sírany alkalických kovů a další ve vodě rozpustné soli, které ve vlhku tvoří výkvěty a působí objemové změny. • Barva cihel je dána jednak druhem hlíny, jednak způsobem pálení. Červeně zbarvené cihly pocházejí s hlíny s vyšším, obsahem sloučenin železa (nad 2%) a byly páleny v oxidační atmosféře. Hnědé cihly pocházejí z téhož materiálu, ale byly páleny v redukční atmosféře. Cihly z hlíny s vysokým obsahem železa (7-10%) pálené v redukční atmosféře mají barvu zelenavou až modravou a cihly s obsahem sloučenin manganu jsou černé.
7.3 CIHLÁŘSKÉ VÝROBKY Dělení keramických výrobků pro stavební účely • Cihlářské výrobky • Obkladová keramika • Kameninové výrobky • Zdravotnická keramika • Žárovzdorné výrobky Další dělení je dle nasákavosti střepu • Slinutá keramika s hmotnostní nasákavostí E<1,5% • Poloslinutá keramika s hmotnostní nasákavostí E = 1,5 - 3% • Hutná keramika s hmotnostní nasákavostí E = 3 – 6 % • Polohutná keramika s hmotnostní nasákavostí E = 6 - 10 % • Pórovitá keramika s hmotnostní nasákavostí E > 10 %
7.4 TECHNOLOGIE VÝROBY CIHLÁŘSKÝCH VÝROBKŮ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Odtěžení suroviny Odležovací halda Skříňový podavač – přidání přísad – ostřivo, lehčivo Kolový mlýn Pára – propaření směsi Odležovací věž – zvýšení rovnoměrného rozložení vlhkosti Šnekový lis – intenzivní zhomogenizování protlačováním Zahřátí párou na 40 – 45 °C – zlepšení plastičnosti a usnadnění vytváření výrobků 9. Tvarovací pás – odřezává výrobky 10. Sušení – komorové nebo tunelové sušárny – 80°C – 30 hodin 11. Výpal – cca. 900°C – cca 30 hodin.
7.5 VÝROBKY PRO SVISLÉ KONSTRUKCE Zdící cihlářské výrobky tvoří rozhodující podíl cihlářské výroby a podle užití se rozdělují na: • zdící materiály pro vnější obvodové stěny, • cihly pro vnitřní stěny, • cihly pro zvláštní určení (lícové, kanalizační, komínovky).
Jedná se o kusová staviva tzn. důležitý je rozměr: • Skladebný rozměr: rozměr skladebného prostoru zdícího prvku, tedy i se spárami • Jmenovitý rozměr: rozměr zdícího prvku udávaný výrobcem • Skutečný rozměr: rozměr prvku stanovený měřením
7.5 VÝROBKY PRO SVISLÉ KONSTRUKCE Cihly plné – otvory max. 15 % ložné plochy. Běžné ve velkém formátu 290 × 140 × 65 mm. Cihly dutinové – převážná část otvorů je tvořena dutinami Cihly děrované – větší počet děr a štěrbin než dutinové Cihly lehčené – mají sníženou objemovou hmotnost lehčením, ať již dutinami, dírami či štěrbinami, ale hlavně použitím lehčiv ve výrobní směsi, čímž vznikne střepově lehčený výrobek, např. POROTHERM. Lícové cihly – určené pro režné zdivo. Vyznačují se ušlechtilou barvou, přesným rozměrem, nižší nasákavostí a mrazuvzdorností. Mohou být opatřeny engobou na lícní ploše nebo dezénem.
7.5 VÝROBKY PRO SVISLÉ KONSTRUKCE Cihly kanalizační (rovnoběžky a klíny) s malou nasákavostí (do 14 – 16 %) a vysokou pevností v tlaku (až 35 MPa), Komínovky pro zdění továrních komínů s objemovou hmotností až 1990 kg.m-3 a pevností v tlaku až 35 MPa,
Ručně tvarované výrobky pro rekonstrukci kulturních památek Klinkery – mrazuvzdorné cihly s pevností v tlaku větší než 28 MPa, objemovou hmotností nejméně 1900 kg.m-3 a nasákavostí do 7 %.
7.6 VÝROBKY PRO HORIZONTÁLNÍ KONSTRUKCE Cihlářské výrobky pro horizontální konstrukce se vždy uplatňují ve spojení s železobetonem tím, že vytvářejí jednak tzv. ztracené bednění nebo se jedná o žebrovou stopní desku s rovným podhledem. Cihlářské tvarovky se používají jako: • keramické nosníky a překlady nad okenními a dveřními otvory anebo k vytváření věnců v obvodu stropní roviny, • skládané stropy, sestávající se z nosníků (keramické, ocelové, železobetonové nebo z předpjatého betonu) a keramických vložek (typu HURDIS, MIAKO apod.),
• keramické stropní dílce vyskládané ze stropních tvarovek.
7.7 PÁLENÁ KRYTINA Pálená krytina se používá k pokrývání střech s dřevěnou konstrukcí krovu. Je vhodná pro sklony střešních plášťů nad 35° a pro nadmořskou výšku staveb do 400 m. Pálenou krytinou se rozumějí různé druhy tašek, které se vyrábějí buď tažením na šnekových lisech (tažená krytina) nebo ražením na revolverových lisech (ražená krytina). Tažené tašky nemají příčné drážky, pouze je vytvářen ozub pro uchycení na latění. Výhodou taškových střech je jejich rychlá montáž a snadná opravitelnost.
7.8 OBKLADOVÉ MATERIÁLY Používané suroviny: jíly, kaolíny, živce, vápence, dolomity a recyklované střepy. Před použitím jsou suroviny upravovány do suché formy rozdrolováním, drcením, mletím, síťováním, odmagnetováním, sušením a homogenizací. Základem je kvalitní homogenizace. Suroviny se váží dle dané receptury. Pro dlaždice je v recepturách uveden větší podíl živců, pro obkladačky větší podíl vápenců a dolomitů. Pro tvarování základních čtvercových nebo obdélníkových obkladových materiálů se dnes používají automatické hydraulické pístové lisy. Lícová plocha je hladká nebo reliéfní, rubová plocha je opatřena drážkováním.
OTÁZKY A ÚKOLY Popiš suroviny pro výrobu keramických materiálů. Popiš technologii výroby keramických materiálů. Jaké příměsi poškozují keramické výrobky a jak? Jaké druhy zdících cihel znáte?
Jaké výhody má pálená střešní krytina? Jaké znáš druhy obkladů?
