Materiale ceramice - Generalitati

Materiale ceramice - Generalitati

Materialele ceramice sunt, in general, materiale oxidice, intarirea lor fiind rezultatul unor reactii in stare solida sau in faza lichida, la temperaturi ridicate, coerenta sistemului fiind asigurata de forte de natura fizica sau chimica.

Materialele ceramice pentru constructii se obtin prin arderea unor corpuri fasonate din mase argiloase sau din amestecuri de silicati, oxizi metalici si alte materiale.

Au rezistente mecanice si chimice bune, durabilitate mare.

Materialele ceramice se utilizeaza pentru zidirea si finisarea peretilor, pentru realizarea acoperisurilor, pentru zidirea cuptoarelor, captuselilor refractare, cosurilor de fum, pentru executarea canalizarii, drenaje, pavaje, protectii anticorozive etc.

Dupa compozitia chimica si structura lor, materialele ceramice utilizate in constructii, pot fi principial impartite in;

produse din ceramica bruta (caramizi, blocuri, tigle, cahle, teracote),    produse din ceramica fina (faianta, gresie, portelan) si produse refractare (pentru captusirea cuptoarelor, focarelor etc.).

Ceramica bruta de constructie se caracterizeaza prin structura poroasa, textura grosiera si este de regula colorata.

Produsele din ceramica fina pot avea structura de la poroasa pana la compacta, textura de la grosiera la fina si pot fi albe sau colorate (in ciob).

Materialele ceramice utilizate in constructii folosesc drept materie prima argila mai mult sau mai putin pura. Astfel, pentru ceramica bruta se utilizeaza argila comuna, impurificata cu nisip, calcar, oxizi de fier, saruri solubile, resturi organice, ceramica fina necesitand o argila caolinitica cu puritate avansata.

Realizarea produselor ceramice presupune mai multe etape si anume:

dozarea amestecului de materii prime: argila, degresant - adaugat in scopul reducerii contractiiilor la uscare: nisip, rumegus, zgura de furnal, etc, si eventual fondanti - adaugati pentru reducerea temperaturii de aparitie a fazei lichide in sistem: oxizi de fier, alcalii;

omogenizarea in prezenta apei, cu obtinerea unei paste ce poate fi fasonata;

fasonarea prin presare, extrudere sau turnare;

uscarea in incaperi speciale, insotita de contractia la uscare;

arderea in cuptoare industriale, la temperaturi de peste 900^oC;

racirea lenta a produselor;

eventuale tratamente de finisare.

Pe parcursul procesului tehnologic au loc diverse procese:

pierderea apei de umiditate si de higroscopicitate, avand drept rezultat contractia la uscare;

pierderea apei legate chimic la 450^oC, cu transformarea caolinitului in metacaolinit conform reactiei:

(7.1)

formarea fazei lichide, ce va constitui dupa solidificare liantul materialului ceramic rezultat, la temperaturi de peste 900^oC, fapt ce conduce la o apropiere a granulelor ca urmare a actiunii fortelor capilare si aparitia contractiei la ardere; temperatura de ardere depinde de refractaritatea argilei;

inceperea si desavarsirea la temperaturi inalte, a unor reactii chimice, ai caror produsi au bune proprietati de rezistenta mecanica, cum este mulitul:

    (7.2)

Finisarea produselor ceramice se realizeaza prin angobare sau glazurare.

Angobarea consta in imersarea produsului intr-o suspensie apoasa de argila curata sau colorata cu diversi pigmenti anorganici, urmata de ardere.

Glazurarea consta in aplicarea unui strat subtire dintr-un amestec de oxizi divers colorat si cu punct scazut de topire. Dupa tratamentul termic se formeaza la suprafata un strat sticlos, frumos colorat.   

Materialele refractare se obtin din materii prime alcatuite in functie de natura produsului ce urmeaza a fi obtinut. Materiile prime au temperaturi de topire intre 1580 . 2000°C, iar produsele sunt diferit colorate si au textura grosiera sau medie. Ele se clasifica dupa caracterul lor chimic (acide, bazice) si dupa refractaritate (temperatura de inmuiere sub greutate proprie - t _ref °C).

Dupa refractaritate (t _ref) argilele se impart in usor fuzibile cu t_ref <1350^oC, greu fuzibile cu 1350^oC<t_ref <1580^oC, refractare cu 1580^oC<t_ref <2000^oC si superrefractare cu t_ref >2000^oC.

Rezistentele mecanice ale produselor ceramice sunt determinate in principal de structura componentilor cristalini si de porozitate; produsele ceramice pot fi poroase (absorbtie de apa 8 - 20 %), clincherizate (porozitate sub 8 %) si vitrificate (porozitate sub 2 %).

Porozitatea produsului ceramic este determinata de compozitia chimica si refractaritatea argilei, precum si de temperatura de ardere. Prezenta unor compusi usor fuzibili (fondanti: oxizi metalici etc.) duce la reducerea porozitatii prin formarea de topitura in timpul arderii, ce colmateaza porii materialului ceramic (clincherizare, vitrificare).

Prin ardere la temperaturi sub 1000° C argilele fuzibile dau produse poroase, iar prin ardere la peste 1000° C dau produse clincherizate sau vitrificate.

Argilele refractare pure (fara fondanti) dau produse refractare prin ardere la temperaturi mai mari de 1300° C.