Основи матеріалознавства

Декоративна склодрібка застосовується замість керамічних скляних плиток і дає істотний економічний ефект. Склодрібка - це гранули розмірами від 0,4 до 1,0 мм із глушеного пофарбованого або незабарвленого скла. Скляна дрібка застосовується для декоративної обробки фасадних поверхонь стін й оформлення інтер'єрів.

Пінодекор - плити розміром 450х450 мм і товщиною до 40 мм, лицьова поверхня яких вкрита суцільною склоподібною кольоровою плівкою. Сировиною для виготовлення пінодекору служить склобій.

Сигран - склокристалічний матеріал, що імітує граніт, мармур. Одержують його методом пресування скла з шлакових розплавів. До цього різновиду належать і плити з авантюринового скла (природний авантюрин - це дрібнозернистий кварцит). Масове застосування знаходять хромові авантюринові стекла, які одержують на основі мінеральної сировини й металургійних шлаків з добавками оксидів хрому. Авантюринові стекла використовують і для покриття керамічних плиток як глазур. Застосовуються для внутрішньої й зовнішньої обробки інтер'єрів і вітражів, які працюють у відбитому світлі.

Склокристаліт - випускається у вигляді плит, одержуваних сплавкою гранул з безбарвного або пофарбованого скла. Розміри плит 300х300 й 300х150 мм. Застосовується для облицювання стін будинків і улаштування підлог.

Склокремнезит - облицювально-декоративний плитковий матеріал, одержуваний спіканням маси зі скляних гранул і наповнювачів (піску, глини, шамоту).

Склокераміт - оздоблювальний матеріал, одержуваний спіканням маси на основі відходів скла, глини й кварцового піску.

Піноскло - це штучний матеріал, подібний до пемзи. Процес виробництва піноскла полягає в спучуванні розмеленого скла, змішаного з невеликою кількістю (1-3 %) деревного вугілля, вапняку або інших матеріалів, що виділяють газ при температурі розм'якшення скла. Піноскло добре обробляється, склеюється, гвоздиться, повітропроникне й негігроскопічне. Виготовляють у вигляді блоків і гранул. Густина піноскла - 100-700 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності - 0,04-0,15 Вт/(м·оС), межа міцності при стиску - 0,1-15 МПа. Широко використовується в конструкціях як теплоізоляційний й звукопоглинаючий матеріал.

Блоки з піноскла застосовують для теплової ізоляції будівельних конструкцій, промислового устаткування, холодильників (в інтервалі робочих температур від -260 до +430 оС і відносній вологості до 97 %. Максимальні розміри виробів 475х400х120 мм.

Гранульоване піноскло застосовується як особливо легкий заповнювач у виробництві легкого й конструкційного або теплоізоляційного бетону; виготовляється шляхом спінювання в обертових печах гранул сирцю, отриманих з порошку скла, подрібненого в кульових млинах. Насипна густина гранульованого піноскла - 100-150 кг/м3.

Скляне волокно застосовується у виробництві композиційних будівельних матеріалів у вигляді безперервних ниток, тканин, полотна, рубаного скловолокна й скловати. Діаметр скловолокон 5-15 мкм. Міцність їх при розтяганні досягає 4000 МПа. Безперервне скловолокно одержують із розплаву методами механічного витягування з філ'єр плавильних ванн і намотування. Коротковолокнисті матеріали одержують відцентровим або дут'євим способами. Безперервне скловолокно використовують для виготовлення склониток і склотканини. Склонитки застосовують для виготовлення склопластикових труб і резервуарів методом намотування на відповідні оправлення.

Скловолокнисте полотно являє собою тонкий листовий матеріал з переплетених безперервних волокон, скріплених синтетичним в'яжучим. Застосовується як напівфабрикат для виготовлення гідроізоляційних і покрівельних матеріалів, зокрема склорубероїда.

Склотканини застосовують для виготовлення склотекстолітів на полімерному в'яжучому, а також у будівництві при теплоізоляції трубопроводів. Рубане скловолокно одержують різанням безперервного скловолокна, застосовують для підвищення міцності різних виробів на основі мінеральних в'яжучих й у виробництві склопластикових світлопрозорих плоских і хвилястих листів для покрівлі й обшивань тришарових панелей. Ситали, шлакоситали й ситалопласти

Ситали - це склокристалічні матеріали, отримані зі скляних розплавів шляхом їх повної або часткової кристалізації. За структурою ситали являють собою композиційні матеріали зі склоподібної аморфної безперервної фазоматриці, наповненої дрібними кристалами скла. Середній розмір кристалів у ситалах 1-2 мкм, а товщина прошарків склофази не перевищує десятих часток мікрона. Об'єм кристалічної фази в ситалах досягає 90-95 %. Сировиною для виробництва ситалів є ті ж природні матеріали, що й для скла, але до чистоти сировини пред'являються дуже високі вимоги. Крім того, у розплав уводять добавки, каталізуючі кристалізацію при наступній термообробці. Як каталізатори кристалізації застосовують сполуки фторидів або фосфатів лужних і лугоземельних металів. Технологія виробництва виробів із ситалів не відрізняється від технології виробництва виробів зі скла, потрібна лише додаткова термічна обробка скла в кристалізаторі. Маючи полікристалічну будову, ситали, зберігаючи позитивні властивості скла, позбавлені його недоліків: крихкості, малої міцності при вигині, низької теплостійкості. За фізико-технічними властивостями ситали витримують порівняння з металами. Твердість ситалів наближається до твердості загартованої сталі. Термостійкість виробів із ситалів досягає 1100 оС. Ситали мають високу стійкість до впливу сильних кислот (крім плавикової) і лугів. Окремі види ситалів відрізняються жаростійкістю і здатністю паятися зі сталлю. Міцність ситалів при стиску - до 500 МПа.

У будівництві ситали використовують для влаштування підлог промислових цехів, у яких можуть бути протоки кислот, лугів, розплавів металів, а також рух важких машин. Високу техніко-економічну ефективність дає застосування ситалів для виготовлення хімічних апаратур і труб для транспортування високоагресивних середовищ і теплообмінників. За зовнішнім виглядом ситали бувають темних, сірих, коричневих, кремових, світлих кольорів, глухі й прозорі.

Шлакоситали є різновидом ситалів, виробництво яких одержало широкий розвиток. Це склокристалічні матеріали, одержувані шляхом керованої кристалізації скла, отриманого на основі металургійних шлаків, кварцового піску й деяких добавок. За зовнішнім виглядом шлакоситали - щільні, тонкозернисті й непрозорі матеріали. Густина шлакоситалів - 2500-2700 кг/м3, межа міцності при стиску - до 650 МПа, термічна стійкість - до 750 оС. Можливе одержання також піношлакоситалу густиною 300-600 кг/м3, міцністю при стиску 6-14 МПа й термічною стійкістю до 750 оС, який може застосовуватися для теплової ізоляції трубопроводів теплотрас і промислових печей.

Ситалопласти - матеріали, виготовлені на основі фторопластів і ситалів, відрізняються більше високою хімічною стійкістю і зносостійкістю, ніж кожний з компонентів окремо. Застосовуються для виготовлення виробів, що працюють в умовах, де ні ситали, ні фторопласт не задовольняють за зносостійкістю до хімічного опору.

6. Полімерні матеріали

Полімер (рос. полимеры, англ. polymers, нім. Polymere n pl, Polymerisate n pl) -- грецьк. polimeres -- «складається з багатьох частин» -- природні та штучні сполуки, молекули яких складаються з великого числа повторюваних однакових або різних за будовою атомних угруповань, з'єднаних між собою хімічними або координаційними зв'язками в довгі лінійні або розгалужені ланцюги. Структурні одиниці, з яких складаються полімери називаються мономерами. Розмір молекули полімеру визначається ступенем полімеризації n, тобто числом ланок у ланцюзі. Якщо n = 10…20, речовина відноситься до легких масел. Зі зростанням n збільшується в'язкість, речовина стає воскоподібною, нарешті, при n = 1000 утворюється твердий полімер. Ступінь полімеризації необмежений: він може бути 104, і тоді довжина молекул досягає мікрометрів. Молекулярна маса полімеру дорівнює добутку молекулярної маси мономера та ступеня полімеризації. Зазвичай молекулярна маса перебуває в межах 103 … 3*105. Більша довжина молекул перешкоджає їхньому правильному впакуванню, і структура полімерів варіює від аморфної до частково кристалічної. Частка кристалічності значною мірою визначається геометрією ланцюгів. Чим ближче укладаються ланцюги, тим більш кристалічним полімер стає. Кристалічність, зазвичай, навіть у найкращому разі виявляється недосконала.

Аморфні полімери плавляться в діапазоні температур, яка залежить не тільки від їхньої природи, але й від довжини ланцюгів; кристалічні мають точку плавлення.

В основу класифікації полімерів закладені різні ознаки: походження, склад, методи утворення, структура, галузі використання. Так за походженням полімери поділяються на:

природні або натуральні, до яких відноситься велика група (білки, крохмаль, целюлоза, натуральний каучук, природний графіт та ін.).

синтетичні -- утворені синтезом з низькомолекулярних речовин -- мономерів (поліетилен з етилену, полістирол із стиролу). Це ведуча група, тому що синтез дозволяє цілеспрямовано регулювати склад і властивості.

штучні -- утворюються з природних полімерів шляхом їхньої хімічної модифікації (наприклад, при взаємодії целюлози з азотною кислотою утворюється нітроцелюлоза).

Природні полімери утворюються в результаті життєдіяльності рослин і тварин й утримуються в деревині, вовні, шкірі. До природних полімерів відносять протеїн, целюлоза, крохмаль, шелак, лігнін, латекс.

Зазвичай природні полімери піддаються операціям виділення очищення, модифікації, при яких структура основних ланцюгів залишається незмінною. Продуктом такої переробки є штучні полімери. Прикладами є натуральний каучук, виготовлений з латексу, целулоїд, що представляє собою нітроцелюлозу, пластифіковану камфорою для підвищення еластичності.

Природні та штучні полімери відіграють велику роль у сучасній техніці. Різке зростання виробництва та споживання органічних матеріалів відбулося за рахунок синтетичних полімерів -- матеріалів, отриманих синтезом з низькомолекулярних речовин не природній аналогів. Без полімерів уже не може обійтися жодна галузь техніки, тим більше нової. За хімічною структурою полімери поділяються на лінійні, розгалужені, сітчасті та просторові. Молекули лінійних полімерів хімічно інертні відносно одна одної і зв'язані між собою лишесилами Ван-дер-Ваальса. При нагріванні в'язкість таких полімерів зменшується і тоді вони здатні зворотно переходити спочатку у високоеластичний, а потім й у в'язкотекучий стан. Оскільки єдиним наслідком нагрівання є зміна пластичності, лінійні полімери називають термопластичними. Не слід уважати, що термін «лінійні» позначає прямолінійні, навпаки, для них більше характерна зубаста або спіральна конфігурація, що надає таким полімерам механічну міцність.

Термопластичні полімери можна не лише плавити, але й розчиняти, тому що зв'язки Ван-дер-Ваальса легко руйнуються під дією реагентів.

Розгалужені (щеплені) полімери більше міцні, ніж лінійні. Контрольоване розгалуження ланцюгів служить одним з головних промислових методів модифікації властивостей термопластичних полімерів. Сітчаста структура характерна тим, що ланцюги зв'язані один з одним, а це сильно обмежує рух і приводить до зміни як механічних, так і хімічних властивостей. Звичайна гума м'яка, але при вулканізації сіркою утворяться ковалентні зв'язки типу S-О, і міцність зростає. Полімер може отримати сітчасту структуру й спонтанно, наприклад, під дією світла, або кисню відбудеться старіння із втратою еластичності та працездатності. Нарешті, якщо молекули полімеру містять реакційні групи, то при нагріванні вони з'єднуються безліччю поперечних міцних зв'язків, полімер виявляється зшитим, тобто здобуває просторову структуру. Таким чином, нагрівання викликає реакції, різко та незворотно, що змінюють властивості, матеріалу, що здобуває міцність і високу в'язкість, стає нерозчинним і неплавким. Внаслідок великої реакційної здатності молекул, яка проявляється при підвищенні температури, такі полімери називають термореактивними. Неважко уявити, що їхні молекули активні не тільки відносно одна одної, але й до поверхонь сторонніх тіл. Тому термореактивні полімери, на відміну від термопластичних, мають високу адгезовану здатність навіть при низьких температурах, що дозволяє використовувати їх як захисні покриття, клеїв і сполучного в композиційних матеріалах.

Термопластичні полімери отримують за реакцією полімеризації. При ланцюговій полімеризації молекулярна маса наростає майже миттєво, проміжні продукти нестійкі, реакція чутлива до присутності домішок і вимагає, як правило, високих тисків. Не дивно, що такий процес у природних умовах неможливий, і всі природні полімери утворилися іншим шляхом. Сучасна хімія створила новий інструмент -- реакцію полімеризації, а завдяки йому великий клас термопластичних полімерів. Реакція полімеризації реалізується лише в складних апаратурах спеціалізованих виробництв, і термопластичні полімери споживач одержує в готовому вигляді.

Реакційність молекули термореактивних полімерів можуть утворитися більше простим і природним шляхом-- поступово від мономера до димеру, потім до тримеру, тетрамеру і т. д. Таке об'єднання мономерів, їхню «конденсацію», називають реакцією поліконденсації; вона не вимагає ні високої чистоти, ні тисків, але супроводжується зміною хімічного складу, а часто й виділенням побічних продуктів (звичайно водяної пари). Саме ця реакція реалізується в природі; вона може бути легко здійснена за рахунок лише невеликого нагрівання в найпростіших умовах, аж до домашніх. Така висока технологічність термореактивних полімерів надає широкі можливості виготовляти різні вироби на нехімічних підприємствах, у тому числі на радіозаводах.

Незалежно від виду та складу вихідних речовин і способів одержання матеріали на основі полімерів можна класифікувати в такий спосіб: пластмаси, волокніти, шаруваті пластики, лівки, покриття, клеї.

Полімери здебільшого аморфні речовини. Довгі ланцюжки та велика молекулярна маса не дозволяють полімерам переходити до рідкого стану (швидше наступає хімічний розпад). Проте при підвищенні температури з полімерами відбуваються зміни -- вони розм'якають і стають дуже пластичними. Температура переходу від крихкого стану до пластичного називається температурою склування. Температура склування не є чітко визначеною температурою фазового переходу, а радше вказує на температурний діапазон, у якому відбуваються зміни. При низьких температурах полімери є досить крихкими матеріалами.

Здебільшого використовуються механічні властивості полімерів. При температурі вищій за температуру склування їх неважко пресувати в довільну форму, при застиганні вони зберігають форму й можуть слугувати для інкапсуляції та інших цілей. Проте спряжені полімери дедалі частіше використовуються як органічні напівпровідники.

Структурні елементи полімерів -- макромолекули. Структура макромолекули -- це складне поняття, яке включає хімічну будову, довжину і розподіл за довжинами та молекулярними масами, просторове розташування ланок, форму макромолекули. Знання основних параметрів структури дає можливість її регулювати і впливати на властивості.

При розгляді структури полімеру потрібно враховувати:

будову кінцевих груп, які відрізняються від будови основної ланки, яка повторюється (це суттєво для олігомерів);

неоднорідність хімічного складу (результат побічних реакцій при утворенні);

неоднорідність за числом складових ланок, обумовлену статистичним характером протікання реакцій утворення;

різне просторове розміщення ланок у макромолекулі;

надмолекулярну структуру.

Хімічна будова складової ланки характеризує хімічну будову макромолекули. В залежності від цього полімери поділяються на:

органічні -- головний ланцюг містить атоми C, O, N, S. У бокові групи можуть входити Н, галогени, які безпосередньо з'єднані з вуглецем або атоми інших елементів безпосередньо не з'єднані з вуглецем головного ланцюга.

неорганічні -- складаються з неорганічних атомів і не містять органічних бокових радикалів.

елементоорганічні -- їхні макромолекули поряд з атомами вуглецю містять неорганічні фрагменти. За складом головних ланцюгів їх поділяють:

з'єднання з неорганічними ланцюгами, обрамлені боковими органічними групами;

з'єднання, в головному ланцюгу яких знаходяться атоми вуглецю, а бокові групи містять будь-які інші атоми за виключенням азоту, сірки, кисню і галогенів, з'єднаних безпосередньо з атомами вуглецю;

з'єднання з органонеорганічними ланцюгами.

За будовою, тобто, формою макромолекули полімерів поділяються на: лінійні, розгалужені, стрічкові (драбинкові) і просторові (трьохмірні).

Якщо кожну елементарну ланку позначити через А, то макромолекула лінійної будови матиме вигляд: .

У цьому випадку кожна елементарна ланка пов'язана лише з двома сусідніми і утворюють нерозгалужений ланцюг. Лінійні макромолекули можуть мати зиґзаґоподібну форму або бути закрученими у спіраль. На фізико-механічні властивості лінійного полімеру впливає щільність упаковки макромолекул в одиниці обсягу. При щільнішій упаковці сильніша взаємодія макромолекул сприяє збільшенню міцності та зменшенню розчинності полімеру. Лінійні полімери використовують переважно для виготовлення плівок та волокон (поліетилен, поліаміди).

Розгалужені відрізняються від лінійних тим, що їхні макромолекули мають бокові відгалуження.

Драбинкові полімери складаються з двох ланцюгів поєднаних хімічними зв'язками. Ці полімери мають жорсткіший головний ланцюг -- підвищену теплостійкість, більшу жорсткість, нерозчинні в органічних розчинниках (кремнійорганічні полімери).

Просторові або сітчасті полімери утворюються при з'єднанні («зшиванні») макромолекул між собою в поперечному напрямку міцними хімічними зв'язками безпосередньо або через хімічні елементи чи радикали.

За структурою молекулярних ланцюгів в залежності від густоти сітки розрізняють: рідкосітчасті (сітчасті) полімери, які мають пружність (м'які гуми); густосітчасті (просторові) полімери -- характерні властивості твердість, підвищена теплостійкість, нерозчинність іноді крихкість (смоли). Просторові полімери лежать в основі створення конструкційних неметалевих матеріалів. До сітчастих відносяться пластинчасті, які мають площинну двомірну будову (наприклад, графіт).

Чому поліетилен застосовують у найрізноманітнішіх галузях? Абі Відповісти на Це аж ніяк НЕ риторичність Запитання, розгляньмо склад и структуру молекул поліетилену - саме смороду зумовлюють унікальній комплекс Його властивостей.

Поліетилен за властивостями и структура докорінно відрізняється від етилену й радше подібній до вищих насічених вуглеводнів. І зовнішнім виглядах, и на дотик цю полімер нагадує парафін. Так саме Як парафін, поліетилен розм'якшується й плавитися за порівняно невисоких температур. Аби пересвідчіться в цьому, нагріймо виріб з поліетилену (трубочку, пробку від пляшки ТОЩО) над полум'ям пальника. Поліетилен Швидко розм'якшується, тож можна Зменшить Його форму-вона збережеться й після охолодження вироб. Накладімо одну поліетиленову плівку на край іншої Такої самої плівки ї накріймо їх Аркуша паперу. Проведімо по ньому над місцем стікання плівок НЕ Дуже нагрітім паяльником або іншім металева предметом: плівки виявляться міцно «зваренімі». Ця властивість поліетилену зумови Його Використання для ламінування документів, друкованих наочно посібників. Унаслідок багаторазове нагрівання и охолодження поліетилен зберігає Свої Властивості, ВІН термопластичних.

ЯКЩО поліетилен нагріті сильніше, ВІН плавитися, горить неї полімер синюватім полум'ям без кіптяві. Поліетилен НЕ втрачає стійкості навіть за температури -70 ° С, тому; нього виготовляють судки для Зберігання харчових продуктів у морозильній камері. ВІН нетоксичні, не розчиняється у воді й не змочується нею (пригадайте, Як називають Цю властивість), стійкій до дії розчинів кислот, лугів, калій перманганату, органічних розчинників ТОЩО.

У молекулах поліетилену відсутні ділянки з підвищеною чи зниження и електронною густин. Під дією змінного електричного поля молекулі поліетилену НЕ коливаються, тобто НЕ поглинають І не розсіюють енергію поля, тому поліетилен - Чудовий діелектрик. Недолік цього полімеру-його нестійкість до сонячної радіації, особливо УФ-променів.

Хімічні, фізичні ї експлуатаційні Властивості поліетилену залежався віх густин ї молекулярної Масі полімеру. Того смороду Різні для різних внески поліетилену. Приміром, поліетилен з розгалуженім ланцюг м'якше за поліетилен з нерозгалуженім молекулами. Плівки з поліетилену низько лещатах твердіші й щільніші, Ніж з поліетилену високого тисків. Смороду більш міцні, а їхня проникність однозначно нижча. Надвисокомолекулярній поліетилен Із відносною молекулярною масою перед 1000000 має підвищені експлуатаційні Властивості. Температурний інтервал Його Використання от -260 до +120 ° С. ВІН має низько коефіцієнт тертий, скроню зносостійкість, стійкість до розтріскування, хімічно стійкій у найагресивніших середовища.

Поліетилен - чи не найвідоміша ї найпоширеніша полімерна сполуці, Якові добувають полімеризацією етилену. Його застосовують у найрізноманітніших галузях. Склад и структура молекул поліетилену зумовлюють унікальній комплекс Його властивостей.

Поліетилен за властивостями и структура докорінно відрізняється етилену й радше подібній до вищих насічених вуглеводнів, зокрема парафіну. ВІН Масний на дотик, розм'якшується и плавитися за порівняно невисоких температур, не втрачає стійкості за низької температури. Поліетилен нетоксичні, не розчиняється у воді, гідрофобній, стійкій до дії розчинів кислот, лугів, калій перманганату, органічних розчинників ТОЩО. Поліетилен - діелектрик, Його недолік - нестійкість до сонячної радіації, особливо УФ-променів.

Цей матеріал легко формувати, механічно обробляти ТОЩО. Хімічні, фізичні ї експлуатаційні Властивості поліетилену залежався от густин молекулярної Масі полімеру. Унікальній комплекс фізичних и хімічних властивостей зумови застосування поліетилену Як одного з найважливіших сучасності матеріалів.

Поліетилен - синтетичний полімер, Який НЕ має природніх аналогів. Того мікроорганізмами в природніх умів ВІН НЕ утилізується. Один із Шляхів розв'язання цієї екологічної проблеми - багаторазове переробка (реціклізація) поліетиленових виробів.

На початку розвитку галузі основною сировиною були продукти переробки вугілля (продукти коксування і газифікації кам'яного вугілля). Сучасне виробництво полімерів базується на вуглеводнях -- продуктах переробки нафти, попутного і природного газу. Доля цього виду сировини становить близько 90 %, доля продуктів переробки вугілля -- 9-10 %, а доля рослинної сировини -- лише 1 %. Вартість сировини в собівартості виробництва полімерів становить 70-80 %.

Основною сировиною для виробництва полімерів є мономери -- вуглеводневі гази різних джерел (природні та попутні нафтові гази, гази нафтопереробки). Вони є продуктами основного органічного синтезу і відносяться до різних гомологічних рядів:

парафінів -- метана, етана, пропана, бутана і пентанів; вуглеводні цієї групи зустрічаються у природному і попутному нафтовому газі, а також утворюються при термічних і каталітичних процесах переробки нафти, вугілля та інших горючих копалин;

олефінів -- етилена, пропілена, бутилена -- утворюються при термічних і каталітичних процесах переробки нафти, а також при піролізі і гідруванні вуглеводневих газів групи парафінів;

діолефінів; головними представниками цього ряду, які мають велике практичне значення, є бутадієн і ізопрен. Вони найбільш економічно утворюються при дегідруванні вуглеводнів групи А і Б;

ацетилена -- одержують крекінгом або піролізом вуглеводнів парафінового ряду.

Мономери використовують для синтезу проміжних продуктів (напівпродуктів), наприклад фенолу, аніліну, метанолу, етилового спирту, бутадієну, стиролу, вінілацетилену, формальдегіду та ін. Далі відповідною переробкою напівпродуктів з них одержують складніші органічні речовини -- синтетичні смоли, пластмаси, каучуки та ін.

Основний органічний синтез базується на обмеженому числі вихідних з'єднань -- продуктів переробки нафти і газу. Це в першу чергу етилен, пропілен, бутилен. Приблизно половина етилену, що виготовляється, використовується на одержання поліетилену; з решти виробляють етиленоксид, стирол, вінілхлорид, вінілацетат -- мономери великотоннажних полімерів. З пропілена одержують поліпропілен (20 %), пропіленоксид (15 %), акрілонітріл (20 %), ізопропілбензол, спирти, в тому числі фенол (40 %), епіхлоргідрін, метакрілати.

Ароматичні вуглеводні до 50-х років одержували з коксохімічної сировини. Зараз такі продукти, як бензол, толуол, ксилол, одержують з нафтової сировини шляхом крекінгу, дегідрогенізації нафтенових вуглеводнів або циклізацією парафінових вуглеводнів. Далі з них одержують цілий ряд мономерів, наприклад, з бензола фенол, малеіновий ангідрид, істирол, із ксилола шляхом окислення терефталеву кислоту, із нафталіна -фталевий ангідрид і т. д.

7. Облицьовувальні матеріали

Керамічними називають штучні кам'яні матеріали й вироби, отримані в процесі технологічної обробки мінеральної сировини й наступного випалу при високих температурах. Назва "кераміка" походить від грецького слова "keramos" - глина. Тому під технологією кераміки завжди мали на увазі виробництво матеріалів і виробів із глинистої сировини й сумішей її з органічними й мінеральними добавками. Матеріал, з якого складаються керамічні вироби після випалу, у технології кераміки називають керамічним черепком.

Глини завжди в історії людства були і є одним з основних видів будівельних матеріалів. Спочатку - 8000 років до н.е. - глини застосовували в необпаленому вигляді для глинобитного будівництва й виготовлення саманної й сирцової цегли, 3500 років до н.е. відзначається початок застосування керамічної цегли, а 1000 років до н.е. - глазурованої цегли й черепиці. Із середини першого тисячоріччя в Китаї починається виготовлення виробів з порцеляни. У Росії перший цегельний завод був побудований у Москві в 1475 р., а в 1744 р. в Петербурзі почав працювати перший порцеляновий завод. Наприкінці XVIII - середині XIX ст. мав місце бурхливий розвиток металургійної, хімічної і електротехнічної промисловості, що призвело до розвитку виробництва вогнетривкої, кислототривкої, електроізоляційної кераміки й плиток для підлог. З початку ХХ ст. одержало розвиток виробництво ефективної цегли й пустотілих каменів для зведення стін і перекриттів, а також керамічних плиток для внутрішнього й зовнішнього оздоблення й санітарно-технічних виробів. Останнім часом одержало поширення виробництво спеціальної кераміки з унікальними властивостями для потреб ядерної енергетики, машинобудування, електронної, ракетної та інших галузей промисловості. Великий практичний інтерес мають кермети, що складаються з металевої й керамічної частин. У поняття керамічні матеріали й вироби входить широке коло матеріалів з різними властивостями. Їх класифікують за рядом ознак.

За призначенням керамічні вироби підрозділяють на такі види: стінові, оздоблювальні, покрівельні, для підлог, перекриттів, шляхові, санітарно-технічні, кислототривкі теплоізоляційні, вогнетривкі й заповнювачі для бетонів.

За структурою розрізняють керамічні вироби з пористим спеченим (щільним) черепком. Пористими вважають вироби з водопоглинанням по масі більше 5 %. До них належать вироби як грубої кераміки (керамічна стінова цегла й камінь, вироби для покрівлі й перекриттів, дренажні труби), так і тонкої кераміки (оздоблювальні плитки, фаянсові вироби тощо). До щільних відносять вироби з водопоглинанням за масою менше 5 %. До них належать також вироби грубої (клінкерна цегла, великорозмірні оздоблювальні плити), і тонкої (фаянс, напівпорцеляна, порцеляна) кераміки.

За температурою плавлення керамічні матеріали й вироби підрозділяються на:

- легкоплавкі (нижче 1350 °С);

- тугоплавкі (1350-1580 °С);

- вогнетривкі (1580-2000 °С);

- вищої вогнетривкості (більше 2000 оС).

Можливість одержання будь-яких заданих властивостей, широка номенклатура, великі запаси повсюдно розповсюдженої сировини, порівняна простота технології, висока довговічність й екологічна нешкідливість керамічних матеріалів забезпечують їм одне з перших місць за значимістю й обсягом виробництва серед інших будівельних матеріалів. Так, випуск керамічної цегли становить біля половини об'єму всіх стінових матеріалів.

Основним сировинним матеріалом для виробництва будівельних керамічних виробів є глиниста сировина, застосовувана в чистому вигляді, а частіше в суміші з добавками (для зниження усадки - спіснювальні, пороутворювальні, плавнями, пластифікаторами та ін.).

Глиниста сировина (глини й каоліни) - продукт вивітрювання вивержених польовошпатних гірських порід, що містить домішки інших гірських порід. Глинисті мінеральні частки діаметром 0,005 мм і менше забезпечують здатність при замішуванні водою утворювати пластичне тісто, що зберігає при висиханні додану форму, а після випалу набуває водостійкість і міцність каменю.

Крім глинистих часток у складі сировини є пилоподібні частки з розмірами зерен 0,005-0,16 мм і піщаних часток з розмірами зерен 0,16-2 мм. Глинисті частки мають пластинчасту форму, між якими при змочуванні утворюються тонкі шари води, викликаючи набрякання часток і здатність їх до ковзання відносно одна одної без втрати зв'язності. Тому глина, змішана з водою перетворюється у легко формовану пластичну масу.

При сушінні глиняне тісто втрачає воду й зменшується в об'ємі. Цей процес називається повітряною усадкою. Чим більше в глинистій сировині глинистих часток, тим вище пластичність і повітряна усадка глин. Залежно від цього глини підрозділяються на високопластичні, середньопластичні, помірно-пластичні, малопластичні й непластичні. Високопластичні глини мають у своєму складі до 80-90 % глинистих часток, число пластичності 6-25, водопотреба складає більше 28 %, повітряна усадка - 10-15. Середньо - помірно-пластичні глини мають у своєму складі 60 % глинистих часток, число пластичності 15-25, водо потреба - 20-28 % і повітряна усадка 7-10 %. Малопластичні глини мають відповідно 5-30 % глинистих часток, водопотребу менше 20 %, число пластичності 7-15 і повітряну усадку 5-7 %. Непластичні глини не утворюють пластичне тісто, яке легко формується.

Глини з вмістом глинистих часток більше 60 % називають "жирними". Вони відрізняються високою усадкою, для зниження якої в глини додають спіснювальні добавки. Глини з вмістом глинистих часток менше 10-15 % - "худі" глини, до них при виготовленні виробів додають тонкодисперсні добавки, наприклад, бентонітову глину.

Різне сполучення хімічного, мінералогічного, гранулометричного складу компонентів визначає різні властивості глинистої сировини й придатність її для одержання керамічних виробів з тими або іншими властивостями та призначенням. Гранулометричний склад глин тісно пов'язаний з їх мінералогічним складом. Піщані й пилоподібні фракції представлені головним чином у вигляді залишків первинних мінералів (кварцу, польового шпату, слюди та ін.). Глинисті частки здебільшого складаються із вторинних мінералів: каолініту Аl2Oз·2SiО2·2Н2О, монтморилоніту А12О3·4SiO2·4Н2О, гідрослюдистих та їх сумішей у різних варіаціях.

Глини з переважним вмістом каолініту мають світле забарвлення, слабко набухають при взаємодії з водою, характеризуються тугоплавкістю, малою пластичністю, малочутливі до сушіння.

Глини, що містять монтморилоніт, досить пластичні, сильно набухають, при формуванні схильні до завихрення, чутливі до сушіння і випалу з проявом скривлення виробів і розтріскування. Високодисперсні глинисті породи з переважним вмістом монтморилоніту називають бентонітами. Вміст у них часток розміром менше 0,001 мм досягає 85-90 %. Зразки, в яких знаходяться в глинистій частині переважно гідрослюдисті мінерали, характеризуються проміжними показниками пластичності, усадки й чутливості до сушіння.

Хімічний склад глин виражається вмістом і співвідношенням різних оксидів. У керамічній сировині вміст найважливіших оксидів коливається в широких межах: SiО2 - 40-80 %; Аl2О3 - 8-50 %; Fе2О3 - 0- 15 %; СаО - 0,5-25 %; MgО - 0-4 %; R2O - 0,3-5 %. Зі збільшенням вмісту Аl2О3 підвищується пластичність й вогнетривкість глин, з підвищенням вмісту SiО2 -пластичність глин знижується, збільшується пористість, знижується міцність обпалених виробів, Присутність оксидів заліза знижує вогнетривкість глин, наявність тонкодисперсного вапняку надає світле забарвлення й знижує вогнетривкість глин, а значні включення його є причиною появи "дутиків" і тріщин у керамічних виробах. Оксиди лужних металів Nа2О и К2О є сильними плавнями, що сприяють підвищенню усадки, ущільненню черепка й підвищенню його міцності. Наявність у глинистій сировині розчинних солей сульфатів і хлоридів натрію, кальцію, магнію й заліза викликає появу білиx плям на поверхні виробів.

Для виготовлення окремих видів вогнетривких теплоізоляційних виробів застосовують глинисту сировину із трепелів і діатомітів, що складаються в основному з аморфного кремнезему, а для виробництва легких заповнювачів використають перліт, пемзу й вермикуліт.

У наш час природні глини в чистому вигляді рідко є кондиційною сировиною для виробництва, керамічних виробів. У зв'язку з цим застосовують введення добавок різного призначення:

- спіснювальні додають у високопластичні глини для зменшення усадки при сушінні й випалі й запобігання деформаціям і тріщинам у виробах. До них належать: дегідратована глина, шамот, шлаки, золи, кварцовий пісок;

- пороутворювальні застосовують для підвищення пористості черепка й поліпшення теплоізоляційних властивостей керамічних виробів. До них належать: деревна тирса, вугільний порошок, торф'яний пил;

- плавні вводять з метою зниження температури випалу керамічних виробів. До них належать: польові шпати, залізна руда, доломіт, магнезит, тальк, піщаник, пегматит, склобій, перліт;

- пластифікуючі додають підвищення пластичності сировинних сумішей при меншій витраті води. До них належать високопластичні глини, бентоніти, поверхнево-активні речовини;

- спеціальні добавки використовують для підвищення кислотостійкості керамічних виробів. Наприклад, у сировинні суміші додають піщані суміші, змішані з рідким склом. Для одержання деяких видів кольорової кераміки в сировинну суміш додають оксиди металів (заліза, кобальту, хрому, титану тощо).

Деякі види керамічних виробів для підвищення санітарно-гігієнічних властивостей, водонепроникності, поліпшення зовнішнього вигляду покривають декоративним шаром - глазур'ю або ангобом.

Глазур (полива) - склоподібне покриття товщиною 0,1-0,2 мм, нанесене на виріб і закріплене випалом. Глазурі можуть бути прозорими й глухими (непрозорими) різних кольорів. Для виготовлення глазурі використовують: кварцовий пісок, каолін, польовий шпат, солі лужних і лугоземельних металів Сировинні суміші розмелюють у порошок і наносять на поверхню виробів у вигляді порошку або суспензії перед випалом.

Ангобом називається нанесений на виріб тонкий шар білові пальної або кольорової глини, що утворює кольорове покриття з матовою поверхнею. За властивостями ангоб повинен бути близький до основного черепка.

У технологічному процесі одержання кераміки випал є найважливішим і завершальним процесом. Цей процес можна розділити на три періоди: прогрів сирцю, власне випал і регульоване охолодження. При нагріванні сирцю до 120 °С видаляється фізично зв'язана вода й керамічна маса стає непластичною. Але якщо додати воду, пластичні властивості маси зберігаються. У температурному інтервалі 450-600 °С відбувається видалення хімічно зв'язаної води, руйнування глинистих мінералів і глина переходить у аморфний стан. При цьому й при подальшому підвищенні температури вигорають органічні домішки й добавки, а керамічна маса безповоротно втрачає свої пластичні властивості. При 800 °С починається підвищення міцності виробів завдяки протіканню реакцій у твердій фазі на границях поверхонь часток компонентів. У процесі нагрівання до 1000 °С можливо утворення нових кристалічних силікатів, наприклад силіманіту Al2O3·SiО2, a при нагріванні до 1200 оС - муліту 3Al2O3·SiО2. Одночасно з цим легкоплавкі сполуки керамічної маси й мінерали плавнів створюють деяку кількість розплаву, що заповнює порожнечі між частками, стягає їх і призводить до ущільнення й усадки маси в цілому. Ця усадка називається вогневою. Залежно від виду глини вона становить 2-8 %. Після остигання виріб набуває каменеподібний стан, водостійкість і міцність. Властивість глин ущільнюватися при випалі й утворювати каменеподібний черепок називається спіканням.

Залежно від призначення випал виробів ведуть до різного ступеня спікання. Спеченим вважається черепок з водопоглинанням менше 5 %. Більшість будівельних виробів випалююь до одержання черепка з неповним спіканням у певному температурному інтервалі від температури вогнетривкості до початку спікання, що називається інтервалом спікання.

Інтервал спікання для легкоплавких глин становить 50-100 °С, а вогнетривких - до 400 °С. Чим ширше інтервал спікання, тим менше небезпека деформацій і розтріскування виробів при випалі.

Інтервал температур випалу знаходиться у межах: для цегли, каменю, керамзиту - 900-1100 °С, для клінкерної цегли, плиток для підлог, гончарних виробів, фаянсу - від 1100 °С до 1300 °С; для порцелянових виробів - від 1300 °С до 1450 °С, для вогнетривкої кераміки - 1300-1800°С.

Керамічні матеріали є композиційними матеріалами, в яких матриця або безперервна фаза представлена застиглим розплавом, а дисперсна фаза представлена нерозплавленими частками глинистих, пилоподібних і піщаних фракцій, а також порами й порожнечами, заповненими повітрям. Матеріал матриці, у свою чергу, являє собою мікрокомпозиційний матеріал, що складається з матриці - безперервної склоподібної фази застиглого розплаву й дисперсної фази - кристалічних зерен силіманиту, муліту, кремнезему різних фракцій та інших речовин (в основному алюмосилікатів), що кристалізуються при остиганні. Склоподібна, аморфна фаза (переохолоджена рідина) представлена в мікроструктурі легкоплавкими компонентами, які не встигли викристалізуватися при заданій швидкості остигання розплаву.

Істинна густина керамічних матеріалів 2,5 - 2,7 г/см3; середня густина - 2000-2300 кг/м3; теплопровідність абсолютно щільного черепка становить 1,16 Вт/м·°С. Теплоємкість керамічних матеріалів - 0,75-0,92 кДж/(кг·°С). Межа міцності при стиску керамічних виробів коливається в інтервалі від 0,05 до 1000 МПа. Водопоглинання залежно від пористості, змінюється від 0 до 70 %. Керамічні матеріали мають марки з морозостійкості 10; 25; 35; 50; 75 и 100.

Види будівельних виробів з кераміки

Стінові вироби

До стінових виробів належать: цегла керамічна звичайна, ефективні керамічні матеріали (цегла пустотіла, пористо-пустотіла, легка, пустотілі камені, блоки й плити), а також великорозмірні блоки й панелі із цегли й керамічних каменів (рис. 4.1.1).

Керамічна цегла й камені

Керамічна цегла й камені виготовляють із легкоплавких глин з добавками або без них і застосовують для кладки зовнішніх і внутрішніх стін та інших елементів будинків і споруд, а також для виготовлення стінових панелей і блоків. Залежно від розмірів цегла й камені підрозділяються на види: цегла звичайна (рис. 4.1.1, а), стовщена (рис. 4.1.1, б), модульна (рис. 4.1.1, в), камінь звичайний (рис. 4.1.1, г), укрупнений (рис. 4.1.1, д), модульний (рис. 4.1.1, е) і з горизонтальним розташуванням порожнеч (рис. 4.1.1, ж, з).



Рис. 4.1.1 - Типи керамічної цегли й каменю: цегла: а) звичайна; б) стовщена; в) модульна; камінь: г) звичайний; д) укрупнений; е) модульний; ж), з) з горизонтальним розташуванням порожнеч

Цегла може бути повнотіла й з пустотами, а камені тільки пустотілими. Стовщена й модульна цегла повинна бути також тільки з круглими або щілинними порожнечами, щоб маса однієї цеглини не перевищувала 4 кг. Поверхня граней може бути гладкою й рифленою. Цегла й камінь повинні бути нормально обпаленими, тому що недопал (світло-червоні кольори) має недостатню міцність, малу водостійкість й морозостійкість, а перепалена цегла (залізняк) відрізняється підвищеною щільністю, теплопровідністю й, як правило, має перекручену форму.

За зовнішнім виглядом цегла й камінь повинні задовольняти певним вимогам. Це встановлюється шляхом огляду й обмірювання певної кількості цегли від кожної партії (0,5 %, але не менше 100 шт.) за відхиленнями від установлених розмірів, непрямолінійності ребер і граней, відбитості кутів і ребер, наявності наскрізних тріщин, що проходять по постелі цегли. Загальна кількість виробів з відхиленнями вище допустимих повинна бути не більше 5 %. Залежно від цих показників визначають марку виробів за міцністю.

Морозостійкість цегли й каменів складає 15, 25, 35 й 50. Водопоглинання для повнотілої цегли повинне бути для марки 150 не менше 8 %, а для повнотілої цегли більш високих марок і пустотілих виробів не менше 6 %. За густиною в сухому стані цегла й камені підрозділяються на три групи:

- звичайні, з густиною більше 1600 кг/м3;

- умовно-ефективні, з густиною більше 1400-1600 кг/м3;

- ефективні, з густиною не більше 1400-1450 кг/м3.

До ефективних стінових матеріалів належать також пористі суцільні й пустотілі цегла й камені, виготовлені з діатомітів і трепелів з густиною: клас А - 700-1000 кг/м3, клас Б - 1001- 1300 кг/м3, клас В > 1301 кг/м3.

Застосування ефективних стінових керамічних матеріалів дозволяє зменшити товщину зовнішніх стін, знизити матеріалоємкість конструкції, що обгороджує, до 40 %, скоротити транспортні витрати й навантаження на підвалини.

У закордонній практиці існує виробництво цегли пазогребневої конструкції для безрозчинної кладки, великорозмірних керамічних стінових елементів, звукоізоляційної цегли та інших стінових виробів.

Панелі й блоки стінові із цегли й керамічного каменя

Панелі й блоки стінові із цегли й керамічних каменів виготовляють для підвищення індустріальності будівництва. Їх випускають трьох-, двох- і одношарові довжиною на один або два планувальних кроки й висотою на 1 й 2 поверхи товщина панелей для внутрішніх стін і перегородок 80, 140, 180 й 280 мм. Одношарові панелі виготовляють з керамічних каменів. Двошарова панель складається з одного шару утеплювача товщиною до 100 мм, тришарова панель - із двох цегельних зовнішніх шарів кожен товщиною 65 мм і шару утеплювача товщиною 100 мм між ними. Для забезпечення міцності панелі при транспортуванні й монтажі армують сталевими каркасами з дроту по периметру панелі й прорізів.

Оздоблювальні вироби

Керамічні оздоблювальні вироби застосовують для зовнішнього й внутрішнього облицювання конструкції будинків і споруд з метою декоративно-художньої обробки, а також підвищення їхньої довговічності.

Керамічні вироби для зовнішнього опорядження будинків підрозділяють на цеглу й камені лицьові, великорозмірні плити, плитки керамічні фасадні й килими з них. Цегла й камені лицьові є не тільки опоряджувальними виробами. Вони укладаються разом із кладкою стіни й одночасно служать конструктивним несучим елементом разом зі звичайною цеглою. Лицьову цеглу й камені випускають тих же розмірів і форм, що й звичайні, відрізняються від останніх більш високою щільністю й однорідністю кольору. Виробляють за міцністю марок 75, 100, 125 й 150, а за морозостійкістю не менше 25. Регулюючи склад сировини й режим випалу, одержують вироби різних кольорів: від білого, кремового до ясно-червоного й коричневого. При відсутності високоякісної сировини виготовляють з лицьовою поверхнею, яка офактурена ангобами, двошаровим формуванням, поливанням і торкретуванням кольоровою мінеральною крихтою. Двошарові вироби виготовляють формуванням із двох мас: основної частини - місцевих червоновипальних глин і лицьового шару товщиною 3-5 мм зі світловипальних пофарбованих або незабарвлених глин. Застосовується і рельєфне офактурення, яке робиться шляхом обробки ще вологих сирцевих виробів спеціальними металевими йоржами, гребінками, рифленими валиками. Для цегельних будинків лицьові цегли є найбільш економічним видом опорядження будинків.

Великорозмірні облицювальні керамічні плити типу «плінк» універсального призначення випускають глазуровані й неглазуровані із гладкою, шорсткуватою, рельєфною, одне- або багатокольоровою поверхнею. Плити мають водопопоглинання менше 1 % і морозостійкість 50 циклів і більше. Виготовляють квадратної або прямокутної форми довжиною 490, 990, 1190 мм, шириною 490 й 990 мм і товщиною 9-10 мм. Застосовують для облицювання фасадів і цоколів будинків, підземних переходів.

Плитки керамічні фасадні й килими з них випускають методом пластичного й напівсухого пресування. Застосовують для облицювання зовнішніх стін цегельних будинків, зовнішніх поверхонь залізобетонних стінових панелей, цоколів, підземних переходів та оформлення інших елементів будинків. Плитки випускають глазуровані й неглазуровані, рядові й спеціального призначення із гладкою й рельєфною поверхнею 26 типів з розмірами від 292x192x9 до 21x21х4 мм. Стандартом допускається випуск плиток й інших типорозмірів. Водопоглинання рядових плиток 7-10 %, а спеціальних - не більше 5 %. Морозостійкість повинна бути для рядових плиток і менше 35 циклів, а спеціальних не менш 50 циклів. Плитки можуть поставлятися в килимах. Заводи випускають килими з наклейкою плитки лицьовою стороною на крафт-папір.

Плитки керамічні для внутрішнього оздоблення підрозділяються на дві групи - для облицювання стін і для покриття підлог. Ці вироби не піддаються в умовах експлуатації дії низьких температур, тому вимог по морозостійкості до них немає. Плитки для облицювання стін застосовують двох видів - майоліка й фаянсова. Фаянсові плитки виготовляють із сировинної суміші каоліну, польового шпату й кварцового піску, а майолікові - із червоновипальних глин з наступним покриттям глазур'ю. Плитки класифікують: за характером поверхні - на пласкі, рельєфно-орнаментовані, фактурні; за видом поливного покриття - прозорими й глухими, блискучими й матовими, одноколірними й декоровані багатобарвними малюнками. За формою, призначенням і характером крайок плитки виробляють наступних видів: квадратні, прямокутні, фасонні кутові, фасонні карнизні прямі, для обробки зовнішніх і внутрішніх кутів; фасонні плінтусні - прямі, для обробки зовнішніх і внутрішніх кутів.

Плитки для внутрішнього опорядження мають розміри (150+200)х(50+200)х(5+8) мм, їх водопоглинання складає до 16 %, межа міцності при вигині - 12 МПа. Плитки повинні витримувати перепади температур без появи дефектів від 25±5 °С до 15-20 °С.

Плитки керамічні для підлог (метлахські) виробляють з тугоплавких і вогнетривких глин з добавками й без них. Їх застосовують для настилу підлог у будинках, до чистоти яких ставляться високі вимоги, де можливі впливи жирів та інших хімічних реагентів, інтенсивний рух, а також у випадках, коли матеріал для підлог служить декоративним елементом в архітектурному оформленні приміщення. Плитки можуть бути квадратними, прямокутними, чотирьох-, п'яти-, шести- і восьмигранними. За видом лицьової поверхні плитки випускають гладкими, з рельєфом і тисненням, одноколірні й багатобарвні, матові й глазуровані, з малюнком і без нього. Випускають і великорозмірні універсальні керамічні плитки розмірами (1200-1500)х500 мм, які застосовують для облицювання й стін і підлог. Для підлог також застосовують і мозаїчні плитки квадратної або прямокутної форми розміром 23 й 48 мм при товщині 6-8 мм, зібрані в "килими" на крафт-папері розміром 398х598мм. Типи керамічних плиток для внутрішнього оздоблення надані на рис. 4.1.2.

Рис. 4.1.2 - Типи керамічних плиток для внутрішнього оздоблення:

7-5 - квадратні; 6-10- прямокутні; 11, 12 - фасонні кутові; 13-16 - фасонні карнизні; 17-20 - фасонні плінтусні

Світовим лідером у виробництві керамічної плитки є Італія. ЇЇ продукція складає близько 30 % світового виробництва.

Керамічні вироби для покрівлі й перекриттів

Найбільше застосування керамічні вироби для покрівлі знайшли в західноєвропейських країнах, у деяких з них покрівля 100 % житлових будинків вирішується за рахунок застосування черепиці. Черепиця має довговічність до 300 років. За цим показником вона значно перевищує будь-які інші покрівельні матеріали, а за текстурними якостями і вартістю не поступається їм. До недоліків черепиці належать необхідність великого ухилу покрівлі (не менше 30 %) й значна вага покрівлі, що вимагає особливої міцності конструкції крокв, і висока трудомісткість покрівельних робіт. Однак висока довговічність, вогнестійкість, стійкість до атмосферних впливів і поширеність сировини роблять керамічну черепицю одним з найефективніших покрівельних матеріалів. Відома черепиця різних типів. За призначенням черепицю підрозділяють на рядову, конькову, розжелобочну, кінцеву для замикання рядів і черепицю спеціального призначення. Черепицю виробляють з легкоплавких глин. При випробуванні черепиця повинна витримувати не менше 70 кг при відстані між опорами в плоскої - 180 мм, у стрічкової пазової й штампованої - 300 мм. Вага штампованої і стрічкової пазової, покладеної в покрівлю й насиченої водою, повинна бути не більше 50 кг/м2, плоскої - не більше 65 кг/м2. Морозостійкість черепиці повинна складати не менше 25 циклів.

Камені й плити для перекриттів

Перекриття з пустотілих каменів і плит вогнестійкі, довговічні, мають хороші тепло- й звукоізоляційні властивості. Для їх укладання потрібні невеликі витрати цементу й сталі, не потрібне додаткове засипання. Керамічні камені для перекриттів за призначенням поділяються для збірних елементів настилів, часторебристих збірних або монолітних перекриттів, накатів (заповнення між балками). Пустотність керамічних каменів для перекриттів складає 50-75 %.

Керамічна черепиця - це довговічний і вогнестійкий покрівельний матеріал. Вона буває стрічковою -- пазовою, плоскою, хвилястою, S-подібною, пазовою штампованою та коньковою жолобчастою. Сировиною для черепиці є легкоплавкі цегельні глини з добавками або без них. Стрічкову черепицю виготовляють пластичним формуванням на стрічкових пресах, а штамповану пазову -- напівсухим пресуванням у металевих або гіпсових формах, а потім сушать. Випалюють черепицю при температурі 950... 1000 °С. Вона має бути морозостійкою (Мрз 25), досить міцною і водонепроникною.

Дорожня цегла. Цегла для дорожніх покриттів (клінкерна) -- це штучне каміння розмірами 220 ґ 110 ґ 25 мм і 220 ґ 110 ґ 78 мм, яке виготовляють формуванням і наступним випалюванням до повного спікання. Як сировину застосовують тугоплавкі глини з великим інтервалом температур між початком спікання й початком деформування (80... 100 °С). Марки цегли 1000, 600 і 400, відповідно морозостійкість Мрз 103, Мрз 50 і Мрз 30, водопоглинання не більш як 2, 4, 6 %, опір стиранню (коефіцієнт зношування) не менш як 18, 16 і 14 %, випробування на удар (кількість ударів) не менше ніж 16, 12, 8. Її застосовують для влаштування підлог промислових будівель, облицювання каналізаційних колекторів, мостових опор.

...