Ceramika budowlana. Rodzaje, właściwości, zastosowanie.

Opracowano na podstawie: Materiały Budowlane – Małolepszy

Ceramiczne materiały budowlane to wyroby, których wymagane właściwości użytkowe uzyskuje się w wyniku obróbki cieplnej kształtek uformowanych z odpowiednio przygotowanych mas ceramicznych. Sposób i warunki realizacji poszczególnych elementów cyklu produkcyjnego są różne w wypadku poszczególnych rodzajów materiałów. W technologii ceramicznych materiałów budowlanych są stosowane dwa rodzaje procesów termicznych:

• Wypalanie (w temperaturze 900-1300˚C)

• Autoklawizacja ( w temperaturze 150-200˚C)

Podział ceramicznych materiałów budowlanych w zależności od rodzaju technologii wytwarzania i funkcji użytkowych wyrobu:

Niewypalane:

• Wyroby wapienno - piaskowe (silikaty)

Wypalane:

• o czerepie spieczonym (P < 20%)

• kamionka

- kanalizacyjna

- kwasoodporna

- płytki ceramiczne (szkliwione i nieszkliwione)

• klinkier

- drogowy

- budowlany

• o czerepie porowatym (P=20-80%)

• ceramika budowlana

- wyroby ścienne (drążone i grubościenne)

- wyroby stropowe (cienkościenne)

- pokrycia dachowe (cienkościenne)

- rurki drenarskie (cienkościenne)

• sztuczne kruszywa lekkie

- spieniane (np. żużel granulowany, pumeks hutniczy)

- spiekane (np. łupkoporyt, glinoporyt)

- spęczniane (keramzyt)

Wyroby wypalane i niewypalane, choć należą do wspólnej grupy konstrukcyjnych materiałów budowlanych, to jednak zasadniczo się różnią. Różnice dotyczą zarówno rodzaju surowców wykorzystywanych do ich otrzymywania, jak i sposobu ich produkcji, a następnie właściwości.

Ceramika wypalana:

Podstawowymi surowcami w produkcji tych materiałów są surowce ilaste do których wprowadza się różne dodatki, spełniające określone funkcje technologiczne (np. schudzające, porykujące, topniki). Sposób i warunki realizacji cyklu produkcyjnego są różne w wypadku poszczególnych rodzajów materiałów. Dominująca jest metoda plastycznego formowania, natomiast metoda półsuchego formowania stosowana bywa tylko do wytwarzania wyrobów o czerepie spieczonym z surowców niewykazujących wystarczających właściwości plastycznych.

Zastosowanie ceramicznych wyrobów wypalanych w konstrukcjach betonowych:

• Materiały ścienne o czerepie porowatym (cegły budowlane, pustaki ścienne) i o czerepie spieczonym (cegły budowlane klinkierowe)

• Materiały stropowe (pustaki i belki stropowe)

• Materiały dekarskie (dachówki i gąsiory ceramiczne)

• Klinkier drogowy

• Rurki drenarskie

• Kamionka kanalizacyjna

Podstawowymi właściwościami użytkowymi, które określają przydatność większości asortymentów ceramicznych materiałów budowlanych wypalanych są:

• wytrzymałość mechaniczna:

• na ściskanie -dla materiałów ściennych

• na działanie siły łamiącej - dla dachówek i płytek

• na obciążenia statyczne - dla pustaków stropowych

• na działanie siły zgniatającej - dla rurek drenarskich i rur kamionkowych)

• nasiąkliwość

• nasiąkliwość moczenia - dla wyrobów o czerepie porowatym

• nasiąkliwość gotowania - dla wyrobów o czerepie spieczonym

• przesiąkliwość - dla wyrobów drenarskich

• gęstość objętościowa wyrobu

• mrozoodporność

• obecność szkodliwej zawartości marglu (ziaren CaO)

• obecność szkodliwej zawartości soli rozpuszczalnych (wykwity siarczanowe)

• stężenie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych

Ponadto, w przypadku wyrobów klinkierowych, istotnymi właściwościami są ścieralność i odporność na uderzenia, a w przypadku wyrobów kamionkowych – odporność na działanie substancji chemicznych (tzw. kwasoodporność i ługoodporność)

Ceramika niewypalana - autoklawizowana (wyroby silikatowe):

Produkowane z trzech podstawowych surowców:

• piasku (kruszywo) o minimalnej zawartości krzemionki 80%

• wapna palonego (spoiwo) o zawartości CaO+MgO 70-80%, przy czym MgO < 5%

• wody

Odważone porcje piasku i wapna są mieszane ze sobą na sucho, a następnie z odpowiednią ilością wody. Potem kierowane są do reaktorów (na 4h), gdzie następuje proces gaszenia wapna (hydratacja CaO i MgO z utworzeniem wodorotlenków). Następnie masa trafia na stanowisko pras, gdzie nadawane są kształty półfabrykatom. Kolejnym etapem jest zasadnicza obróbka hydrotermalna wyrobów w autoklawach. W wyniku reakcji chemicznych zachodzących podczas autoklawizacji pomiędzy składnikami masy następuje synteza uwodnionych krzemianów wapnia, głownie fazy C-S-H i tobermorytu, stanowiących materiał spajający ziarna piasku i wapna.

Zastosowanie ceramicznych wyrobów autoklawizowanych w konstrukcjach betonowych:

• ściany nośne w budynkach

• ściany zewnętrzne warstwowe

• warstwy licowe ścian zewnętrznych

• ściany wewnętrzne tzw. międzymieszkaniowe i działowe w budynkach mieszkalnych oraz użyteczności publicznej

• ściany miedzy budynkami w budownictwie jednorodzinnym

• przewody wentylacyjne do odprowadzania zużytego powietrza

• barwne okładziny zewnętrzne i wewnętrzne ścian budynków

• ażurowe ściany, mury i ogrodzenia oraz elementy wystroju architektonicznego

Podstawowe właściwości wyrobów wapienno-piaskowych:

• Duża wytrzymałość mechaniczna (do 75 MPa)

• Znaczna odporność na działanie mrozu i innych czynników atmosferycznych

• Bardzo dobra izolacyjność akustyczna

• Duża dokładność wymiarowa

• Wysoka odporność na korozję chemiczną i biologiczną

• Duża trwałość (porównywalna do piaskowca naturalnego)

• Duża zdolność do akumulacji ciepła

• Stosunkowo dobra podatność na kształtowanie cech i właściwości (odnośnie kształtu, wymiarów, gęstości)

• Dobra przyczepność do zapraw budowlanych

• Wysoka odporność ogniowa

• Średnia nasiąkliwość

• Stosukowo duża wartość współczynnika przewodności cieplnej (0,8-1,0 W/(mK))