JČU-ZF,
KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU
STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)
KERAMIKA
KERAMIKA • • •
soudržný materiál z přírodních anorganických surovin s podílem skelné fáze získává se „vymodelováním“ požadovaného tvaru a následným vypálením v žáru při vypálení dochází ke slinutí materiálu (zpevnění vnitřní struktury)
• •
typický postup je tvarování výrobku za studena, poté vypálení v peci - keramický způsob méně časté je přímé odlévání roztavené suroviny do forem - hutnický způsob
•
vysušené nevypálené výrobky se po styku s vodou mění zpět na tvarovatelnou surovinu
KERAMIKA 1. TECHNOLOGIE VÝROBY Úprava surovin • za účelem získání stejnorodé směsi • suchá cesta - drcení, mletí, třídění • mokrá cesta - rozplavování suroviny vodou (vznik kalu z něhož se odstraní hrubší zrna) Vytváření • vlastnosti směsi musí být vhodné k ručnímu nebo strojnímu zpracování do požadovaného tvaru (formy) • konečným produktem je tzv. výtvorek • obsah vody ve směsi rozhoduje o způsobu vytváření: • vytváření z drolenky - suchý způsob - obsah vody cca 10% - vytváření lisováním • vytváření z plastického těsta - obsah vody cca 25% - vytváření tažením, lisováním, na hrnčířském kruhu • vytváření z břečky - obsah vody cca 40% - vytváření litím do sádrových tlustostěnných forem
KERAMIKA 1. TECHNOLOGIE VÝROBY Sušení • výtvorek nesmí před vypálením obsahovat více než 2% vody (hrozí poškození unikající parou) • sušení pod přístřešky, kolem vypalovací pece, nebo ve speciálních sušárnách Výpal • tepelné zpracování výrobků v pecích se děje při teplotách 900-1400°C - dochází ke slinování (zpevňování) • získané vlastnosti: stálost tvaru, pevnost, barva, odolnost proti povětrnosti, … • výsledným produktem je keramický střep • při výpalu vzniká keramická vazba - částečný vznik sklovité taveniny umožňující vzájemné spojení zrn Rozdělení pecí: • periodická - s přetržitým provozem (pro malé výrobny) • kontinuální - s nepřetržitým provozem • tunelové - výrobky na vozících • kruhové - výrobky na místě, pohybuje se teplotní zdroj • •
šachtové rotační
KERAMIKA 2. SUROVINY Dle chování po smísení s vodou dělíme suroviny na: Tvárlivé • po zpracování s vodou vytváří plastické těsto, po výpalu charakterizují vlastnosti keramiky • jedná se o hlíny, jíly, prachy a písky • dle frakce je dále můžeme dělit: • jílovina - zrna menší než 0,002 mm • prachovina - zrna velikosti 0,002 - 0,050 mm • pískovina - zrna velikosti 0,050 - 2 mm • jíly jsou považovány za kvalitnější suroviny (jemnozrnější, stejnorodější, plastičtější, mohou se vypalovat i bíle)
KERAMIKA Netvárlivé • kromě plastické složky obsahuje směs ještě neplastické přísady (ty samy nejsou schopny vytvořit tvárlivou hmotu) • dle funkce přísady dělíme: • ostřiva - snižují plastičnost - nebezpečí trhlin při sušení - pomáhají ke vzniku hutného střepu - používá se křemičitý písek, šamot, popílek, škvára, struska •
taviva - ovlivňují tavitelnost směsi (při relativně nízkém žáru dojde ke zhutnění a slinutí střepu) - používá se živec sodný, draselný a vápenatý
•
lehčiva - zmenšují objemovou hmotnost (např. tvorbou pórů) - používá se uhelný prach, dřevěné piliny, rašelina (při výpalu vyhoří a vytvoří tak póry) - dále se používají lehká kameniva (křemelina, perlit)
KERAMIKA 3. CIHLÁŘSKÉ VÝROBKY • •
pórovitý, barevný, většinou načervenalý střep - cihelný střep zcela či povrchově slinutý hutný střep - kabřinec (větší objemová hmotnost, menší nasákavost)
•
fyzikální vlastnosti cihlářských výrobků jsou proměnlivé v závislosti na složení, způsobu tváření a intenzitě výpalu
reprezentativní hodnoty cihelného střepu
KERAMIKA 3.1. CIHLÁŘSKÉ VÝROBKY PRO SVISLÉ KONSTRUKCE •
konstrukce namáhané především tlakem (stěny a pilíře)
Cihly plné (CP) • použití pro nosné i nenosné, vnitřní i vnější zdivo, pro přizdívky, cihelné klenby • nelehčené - označení CP • lehčené - označení CPL - buď přímo vylehčení střepu (póry, piliny, …) - nebo vylehčení dutinami (do 15% ložné plochy) - nebo kombinací obou charakteristiky cihly plné:
KERAMIKA
cihly plné
cihly plné lehčené
KERAMIKA •
zajímavost
cihly plné - skleněné („Vetropieno“)
KERAMIKA Cihly děrované (CD) • soustava svislých děr • děrování zajišťuje jednak odlehčení tvarovky ale i lepší tepelně technické vlastnosti • použití pro nosné i nenosné, vnitřní i vnější zdivo 1 - cihla děrovaná CD - dnes výroba v omezeném množství 2 - cihla děrovaná metrického formátu CDm - dnes výroba v omezeném množství (pro potřeby rekonstrukcí) 3 - cihla děrovaná CD TÝN - dnes výroba v omezeném množství 4 - děrované cihly typu THERM - moderní použití, P+D, alternativní vyplnění dutin polystyrenem, perlitem, vlnou
KERAMIKA
cihly děrované (POROTHERM)
KERAMIKA Lícovky • lícové cihly určené pro režné neomítané zdivo (pohledové zdivo)
Příčkovky • pro vyzdívání vnitřních nenosných příček
příčkovka dutinová
příčkovka P+D
KERAMIKA Komínovky • určeny pro stavbu vysokých průmyslových komínů • plné nebo příčně děrované • půdorys má tvar kruhové výseče
Komínové keramické vložky • dnes hojně rozšířeno • šamot jako přísada - větší hutnost střepu
Nevypálené cihly plné („vepřovice“) • neodolávají vlhkosti • populární v pouštních podnebích
KERAMIKA 3.2. CIHLÁŘSKÉ VÝROBKY PRO VODOROVNÉ KONSTRUKCE • • •
konstrukce namáhané převážně ohybem (stropní a střešní konstrukce) většinou se jedná o tenkostěnné dutinové prvky základní rozdělení: • stropní desky • stropní vložky • stropní tvarovky
Stropní desky HURDIS • keramické desky s 3mi nebo 4mi dutinami, s rovným nebo šikmým čelem • ukládání buď do keramických patek, nebo přímo na ocelové „I“ nosníky • problematika odpadávání desek (vnitřní pnutí) - nutnost separační vrstvy
KERAMIKA Stropní vložky MIAKO • keramické dutinové vložky se vkládají většinou mezi keramobetonové nosníky • vložky nemají primárně nosnou funkci • plní funkci ztraceného bednění pro následné vylití stropní desky betonem
KERAMIKA Stropní tvarovky ARMO U • keramické tvarovky určené pro výrobu předpjatých i nepředpjatých stropních panelů či nosníků • do drážek se vkládají výztužné ocelové pruty s následným zalitím betonem • výsledným výrobkem jsou tedy keramobetonové panely, nebo nosníky
KERAMIKA 3.3. PÁLENÁ STŘEŠNÍ KRYTINA • • • •
pálené střešní tašky se používají pro krytí šikmých střech se sklony už od 20° tašky musejí být mrazuvzdorné, neprosákavé, bez trhlin tašky mohou být opatřeny drážkami (zámky) po jedné nebo po dvou stranách řada tvarových a barevných variací
Taška obyčejná - bobrovka
KERAMIKA Taška drážkovaná
KERAMIKA Prejzy
KERAMIKA Hřebenáče
KERAMIKA 4. ZDRAVOTNÍ KERAMIKA • • • •
výrobky pro hygienická zařízení vytváření většinou litím z břečky do tlustostěnných sádrových forem většinou jsou z kameniny následně vypalované až na mez slinutí na konci procesu se výrobky opatřují bílou nebo barevnou glazurou
KERAMIKA 5. PORCELÁN • • • •
bílý slinutý střep zcela nepropustný pro plyny a vodu v tenké vrstvě je průsvitný pevnost v tahu 25-30 MPa, v tlaku až 500 MPa, v ohybu 70-90 MPa
•
podle obsahu použitých surovin rozlišujeme: • tvrdý porcelán - vypalovací teplota 1400°C - větší obsah kaolínu - vyšší pevnost - vysoká mechanická a tepelná odolnost - pro výrobu elektrických izolátorů, laboratorních pomůcek, vysoce kvalitního nádobí - zastoupení především v Evropě •
měkký porcelán - vysoká průsvitnost - menší pevnost - vyšší obsah taviv - nižší slinovací teplota - výroba ozdobných a bytových doplňků - zastoupení ve východní Asii
KERAMIKA 6. KAMENINA • • • •
hutná keramika s hutným střepem malá nasákavost, velká pevnost většinou oboustranně glazované výrobky výroba z kameninových jílů, které slinují při nižších teplotách (1150 - 1350°C)
•
stavební kamenina - kameninové dlaždice a cihly
•
kanalizační kamenina - hrdlové kanalizační trouby a tvarovky - vysoká odolnost proti kyselinám a louhům
•
hospodářská kamenina - v zemědělství při výstavbě objektů pro chov zvířat - koryta, žlaby a podobně
KERAMIKA 7. KERAMICKÉ OBKLADAČKY A DLAŽDICE • • • • •
slinuté obkladové prvky se vyrábějí z jílu, kaolinu, křemenného písku a většího obsahu živce střep je odolnější, nepropustný, sklovitý u glazovaných výrobků následuje po sušení samotné glazování a pak teprve výpal někdy se používá dvojího vypalování (hned po vysušení, pak glazura, poté hned výpal) vypalovací proces trvá díky moderní technologii pouze 60 min. (dříve 72 hodin)
KERAMIKA Fotogalerie z výroby - cihelna HELUZ Dolní Bukovsko http://www.heluz.cz/fotogalerie/ukazky-z-vyroby/cihelna-dolni-bukovsko/
KERAMIKA Speciální použití keramiky • • •
vesmírné inženýrství - díky schopnosti keramiky odolávat vysokým teplotám, byl tento materiál vybrán jako vhodná tepelná ochrana pláště raketoplánů, na které při vstupu do atmosféry působí teploty až 1500°C povrch raketoplánu je pokryt až 30 000 keramickými destičkami 20x20 cm destičky se po každém přistání vyměňují za nové (ubývání opalem)
