Ф.7.11-19
Алшабекова Э.Н., Ақылбекова А.У.
«Құрылыстық керамика технологиясы»
пәні бойынша практикалық сабақтарға арналған
әдістемелік нұсқаулық
Шымкент, 2010
АЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МинистрЛІГІ
М.әуезов атындағы оңтүстік қазақстан мемлекеттік университеті
Материалтану» кафедрасы
Алшабекова Э.Н., Ақылбекова А.У.
«Құрылыстық керамика технологиясы»
пәні бойынша практикалық сабақтарға арналған
әдістемелік нұсқаулық
050730-«Құрылыс материалдары, бұйымдары және конструкциялар өндірісі» мамандығындағы студенттер үшін
Оқу түрі: күндізгі
Практикалық сабақ №1. Құрылыс керамикасындағы шикізаттық материалдардың минералогиялық құрамын талдау
Сабақ 2 сағатқа есептелген.
Сабақтың мақсаты:керамикалық материалдар шикізатының минералогиялық құрамын білу, құрамның шикізат пен бұйым қасиетіне және өндіру технологиясына әсерін оқып үйрену.
Саздың минералогиялық құрамы кейбір өзіне тән сазды минералдардың болуымен сипатталады. Оларға каолинит, галлуазит, монотермит, гидрослюда, монтмориллонит, бейделит жатады. Сазда бұлардан бөлек басқа да аралас түріндегі жоғарыдисперсті минералдар болады.
Сазды құрайтын минералдарды, өзіне тән қасиеттері бойынша келесі топтарға бөледі:
1-топ - каолинит, накрит, диккит, галлуазит;
2-топ - монотермит;
3-топ- гидромусковит, гидробиотит, вермикулит;
4-топ – монтмориллонит, бейделлит;
5-топ- пеннин, клинохлор;
6-топ - аллофон.
Каолинит – кең тараған сазды минерал, құрамы бойынша сулы алюмосиликат (моноклинді), құрылысы қабатты, табиғатта гексагональды немесе өлшемі 1мк жуық дұрыс емес пішіндегі қабыршақ түрінде кездеседі. Қабыршақ пен пластинкалардың жалтырақтығы перламутр, сипап қарағанда майлы, орташа тығыздығы 1,8-2,2 г/см3, жұғу жылуы 1-2 ккал/г, гидрофильді қасиетке ие, сумен аараласқанда иілімді қамыр түзеді, бірақ ісінуі әлсіз, су мен онда еритін заттарды аз сорып жұтады; қышқыл ортада тұрақты; әр түрлі саздың құрамына кіреді.
Монотермит – қәзіргі кезде жеке сазды минерал болып бөлінбейді. Ю.А. Русько және В.П. Ананьевтің пайымдауынша ол гидрослюда мен каолиниттің жұқа механикалық араласы. Каолинитке қарағанда монотермиттің ісінуі мен жұту сыйымдылығы күштірек болып келеді.
Монотермит иілімді отқа төзімді саздың құрам бөлігі болып табылады. (Часов-Яр, Украина, Бускуль, Уралда және т.б.);
Гидрослюда – сазда көбірек тараған гидрослюдалардың бір түрі. Әр түрлі қалыңдықтағы изометриялық слюдаға ұқсас қабыршақ немесе пластинка пішіндегі, кейде жарықшақтану және уатылу іздері болуымен сипатталады; гидрофильді қасиетке ие. Жеңіл балқитын саздарда гидрослюда тобының минералдары негізінен өлшемі 1мк кіші фракциялардан тұрады.
Монтмориллонит – құрамы, құрылысы және қасиеттері бойынша бірнеше түрде болатын кең тараған жұқақабыршақты, ұзарғанқабыршақты, ірі қабыршақты сазды минерал. Бір – бірінен ісіну дәрежесі бойынша ерекшеленеді – бірінші қатты ісінетін (көлемі 20есе ұлғаюы мүмкін), екінші –ісінбейді немесе нашар ісінеді, ал үшіншісі- ісіну дәрежесі бойынша бірінші мен екіншінің арасындағы аралықты алады. Монтмориллонит иілгіштігі жоғары ағартқыш саздың құрам бөлігі болып табылады. Таза монтмориллонитті саздар Кавказда, Қырымда, және басқа да жерлерде өндіріледі. Монтмориллонит каолинитке қарағанда кремнийлі қышқылға бай. Монтмориллонитті топтағы минералдар жеңіл балқитын гидрослюдалы минералдар сияқты, негізінен өлшемі 1 мк кіші бөлік фракциялардан тұрады.
Саздар сазды минералдардың, кварц, слюда түйірлері, ыдырамаған дала шпатының түйірлері, қанық боялған минералдардың және т.б. механикалық араласы. Сумен тасымалдау процессінде саз бір жағынан, іріктеледі, одан алғашқы түзілімдегі ірі бөгде түйірлер бөлініп шығады, бірақ екінші жағынан жолай оған сол кварц пен дала шпаты, слюда, кальций және магний карбонаты, кейде мөлшері 2-3 % -ға жететін рутил, темір тотығы, цирконий түйірлерінің азғана мөлшері, турмалин, авгит, гранат, роговая обманка, хлориттер, дистен, тальк қосылады. Негізінен бұл араластар саздың сапасын айтарлықтай төмендетпейді. Сонымен қатар, сазға өзгеруді, бұйымның бетінде қара дақтар мен басқа да ақауларды болдыратын зиянды қоспалар: күкіртті колчедан (пирит), гипс, еритін тұздар (сульфаттар, хлориттер, ванадаттар) қосылып кетуі мүмкін. Егер сазда кальций карбонаты конкреция түрінде кездесетін болса (түйір өлшемі 1мм үлкен), онда оны да зиянды қоспалар қатарына жатқызуға болады.
Жоғарыда айтылғандардан бөлек, саз құрамында органикалық материалдардың араласпалары болады.
Саздың қасиетінің өзгеруіне негізінен келесі араласпалар әсер етеді:а) құм (кварцты, далашпатты); б) құрамында темірі бар минералдар (пирит, марказит, гематит, лимонит); в) карбонаттар (әктас, магнезит); г) гипс; д) еритін тұздар; е) органикалық заттар қоспасы; ж) слюда (биотит, мусковит).
Сазды массада құм қаңқа ролін атқарады. Саздың шөгу немесе ісінуге қабілеті құмның болуына байланысты.
Тапсырма:
1. Негізгі сазды минералдарды тізіп, олардың формуласын жазып, сазды шикізатқа беретін қасиеттерін айтыңыз.
2. Сазды шикізатта кездесетін араласпаларды айтыңыз, олардың химиялық формуласын жазыңыз.
3. Сазды шикізаттағы карбонатты қоспалардың химиялық формуласын жазыңыз. Оларды табатын әдістерін және дайын керамикалық бұйымның қасиеті мен технологиясына әсерін жазыңыз.
4. Сазды шикізатта кездесетін құм түрін тізіп, формуласын жазыңыз, олардың керамикалық материалдардың қасиеттері мен технологиясына әсерін жазыңыз.
Бақылау сұрақтары:
1. Минерал дегеніміз не?
2. Саздың түзілуі.
3. Саздың минералогиялық құрамы.
4. Негізгі сазды минералдар, қасиеттері.
5. Саздағы қоспа минералдар, оның саз қасиеттеріне әсері.
Ұсынылатын әдебиеттер:
1. Қаныбеков Ж.К. Керамикалық құрылыс материалдар технологиясы. Оқу құралы, Шымкент, 2004.-75б.
2. Волкова Ф.Н. Общая технология керамических изделий. - М.:Стройиздат, 1989
3. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции.
Справочник. - М: Высш.шк., 2004
4. Сайбулатов С.Ж. Производство керамического кирпича. М.Стройиздат, 1989
5. Августиник А.И. Керамика. Л.: Стройиздат, 1975. 591 с.
6. Кошляк Л.Л., Калиновский В.В. Производство изделий строительной
керамики. -М.: Высшая школа, 1985
Практикалық сабақ №2. Құрылыс керамикасындағы шикізаттық материалдардың химиялық құрамын талдау
Практикалық сабақ №3. Құрылыс керамикасының шикізаттық материалдарының минералогиялық құрамын анықтау үшін рентгенфазалық талдау әдісін пайдалану
Практикалық сабақ №4. Саздың негізгі қасиеттерін анықтау
Практикалық сабақ №5. Құрылыс керамика бұйымдары өндірісі үшін шикізат материалдарының шығынын және масса құрамын есептеу
Жұмыс 2 сағатқа есептелген.
Жұмыстың мақсаты: араластың әр компонентінің бұйымның қасиеттері мен өндіріс технологиясына әсер етуін, құрылыс керамикасы бұйымдары үшін масса құрамын анықтау білу.
Керамикалық масса құрамына кіретін компоненттер – сазды материалдар және түрлі қоспалар. Шикізат араласпасындағы осы компоненттердің салыстырмалы құрамын, араласпа компоненттері және жартылай фабрикаттарды түрлі құрал-жабдықтармен өңдеу тәсілдерін өзгерте отырып, тағайындалуы, қасиеттері, құрылысы және сыртқы түрі бойынша әр түрлі бұйымдар дайындауға болады.
Керамикалық бұйымдар дайындау үшін шикізат араласпасының негізгі компоненті сазды материалдар -дала шпатты тау жыныстарының табиғи желге мүжілген өнімдері болып табылады.
Сазды материалдың белгілі бір түрдегі бұйымдар өндірісіне жарамдылығы, оның химия-минералогиялық және түйіршіктік құрамына тәуелді болатын қасиеттерімен анықталады.
Керамикалық – гончарные саздар негізінен каолиниттен, кварц қоспасы бар гидрослюдалардан, дала шпаттары, темір тотығы, карбонаттар және т.б тұрады. Оларды беттік кірпіш, қасбеттік және едендік плиткалар, жол кірпіштері және плиткалар өндірісінде кеңінен қолданады.
Кірпіштік – екінші ретті шөгінді түзілімдер, минералдық және түйіршіктік құрамы тұрақсыз. Олар каолинит, гидрослюда, аз мөлшерде кварц қоспасы болатын монтмориллонит, карбонаттардан тұрады. Олар черепица, әрлеу плиткалары, керамзит және аглопорит өндірісінде қолданылады. Оларға төмен температурада балқып пісетін отқатөзімділігі 1350ºС және пластикалығы 7-15 саздар мен суглиноктар(саз бен құмнан тұратын тау жынысы) жатады.
Талап етілетін қасиеттерге ие бұйымдар өндірісі үшін жарамсыз бастапқы шикізаттың қасиеттерін реттеу үшін керамикалық массаға түрлі минералды және органикалық қоспалар қосылады.
Жүдедететін қоспалар пластикалығы жоғары саздардан қалыптанған керамикалық бұйымдарды кептіру кезінде ауалық шөгуін төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде бұйымдардың сызатқа төзімділігін арттыруға, кептіру ұзақтығын және шикі бұйымдардың шытынауын азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, жүдедететін қоспалар күйдіру кезіндегі оттық шөгуді де төмендетеді.
Жүдедететін қоспаларға пластикалық дәрежесі 7-ден төмен жүдеу саздар, дегидратацияланған саз, құрамында 60-70%-ға дейін сазды фракция болатын көмір өндірісінің қалдықтары, шамот, кірпіш сынықтары, өлшемдері 0,25-тен 1 мм-ге дейін кварцты құмдар, майдаланған шлак, күл, ұнтақталған құмтастар, кварциттер, маршаллит, диатомит, трепел және т.б. материалдар жатады.
Санитарлық-құрылыс керамикасы өндірісінде жүдеудететін қоспалар ретінде тальк және пирофиллит қолданылады. Қалыптау массасына қосылатын қоспалардың мөлшері: кварцты құм түріндегі массаларға – 10-25%, шамотты – 10-50%, көпшамотты массаларды қолданған жағдайларда – 90% дейін.
Жүдедеткіш әрі жанып кететін қоспалар ретінде көмір, ағаш үгінділері, майдаланған шлактар және отынды қалдықтары бар күлдер, және көмірді байыту қалдықтары қолданылады. Олар күйдіруге қажетті қатты отынның 85%-ға дейінгі массасын ауыстыра алады. Шикі бұйымның денесінде біркелкі таралған бұл қоспалар кеуекті бұйымдардың ішкі бөлігінің біркелкі пісуін қамтамасыз етеді.
Пластификациялаушы қоспалар пластикалығы төмен сазды шикізаттың қасиеттерін арттыру үшін қолданылады. Мысалы, лесстар мен лессті суглиноктарды қолдану кезінде. Оларға жоғары пластикалы («майлы») жеңіл балқитын және бентонитті саздар, түрлі ББЗ-лар (техникалық лигносульфаттар, СДБ, КМЦ және т.б.), электролиттер (кальцийлендірілген сода, сұйық шыны, тұз қышқылы, хларлы темір, т.б.) Жоғары пластикалы және жеңіл балқитын саздарды массаға негізгі саз массасының 50% мөлшері, ал ББЗ-лар шихта массасының 0,2-0,5% мөлшері көлемінде қосылады. Электролиттер құрғақ масса мөлшерінің 0,05-2,5% көлемінде қосылады.
Балқу температурасын төмендететін қоспаларды тығыздық пен беріктікті арттыру, сонымен бірге, төмен температурада күйдіру кезінде балқып пісуін жақсарту үшін қосады. Мұндай қоспаларға сазға қарағанда балқу температурасы төмен болатын материалдар (пегматиттер, сиениттер, дала шпаттары) немесе күйдіру кезінде саз компоненттерімен әрекеттесіп жеңіл балқитын қосылыстар түзетін материалдар (әктастар, доломиттер, перлит, магнезит) жатады.
Керамикалық бұйымдардың аязға төзімділігін арттыру үшін қалыптау массасына 2,5%-ға дейін хлорлы кальций, натрий немесе алюминий қосады.
Түсінің ұзақ сақталуы үшін массадан 0,5% көлемінде көмірқышқылды немесе хлорлы барий, ал зиянды ірі өлшемді әктасты қоспаларды жою үшін массадан 1,5% мөлшерде хлорлы натрий немесе тұз қышқылын қосады.
Құрылыс керамикалық бұйымдардың өндірісінде массаның шихталық құрамына негізгі саздан басқа пластификациялаушы, жанып кететін, жүдеудететін және балқу температурасын төмендететін қоспалар қосады. Шихта құрамын есептеу кезінде негізгі шикізаттың химиялық және минералогиялық құрамы, оның иілгіштігі, кептіруге сезімталдығы және басқа қасиеттері ескеріледі.
Шихтаның құрамын зертханалық зерттеулер, әдебиеттердегі және өндірістік мәліметтерді, патенттік ізденістерді негізге ала отырып таңдайды.
Тапсырма:
1. 3-кестеде берілген түрлі керамикалық бұйымдарға арналған массалар құрамын талдап, әр компоненттің шикізат массасы құрамындағы атқаратын ролін түсіндіріңіз.
Практикалық сабақ №6. Бұйым түрі мен сазды шикізаттың қасиеттеріне байланысты массаны дайындау әдісін таңдау
Сабақ 2 сағатқа есептелген.
Сабақтың мақсаты:Бұйымның түрі мен негізгі шикізаттың қасиеттерін ескере отырып керамикалық массаның дайындау әдісін дұрыс таңдауды меңгеру.
Сазды шикізатты өңдеуде саздың табиғи структурасын (құрылымын) бұзу мақсатында табиғи және механикалық өңдейді. Алдын ала сумен ылғалданған сазды табиғи өңдегенде ұзақ уақыт бойы атмосфералық әсерге ұшыратады, ол саздың босауына, иілгіштігін, байланыстырушылығын, қалыптанушылығын жоғарылатады.
Алайда сазды табиғи өңдеу әдісі көп уақытты, үлкен алаңды қажет етеді және тасты араластардың толығымен бөліп алуды қаматамасыз етеді.
Механикалық өңдеуде сазды шикізаттағы тасты араластарды майдалап немесе бөліп алауға, гомогенді массаны жайғасымды қалыптау үшін қолданады.
Механикалық өңдеу үшін жабдықтарды бастапқы шикізаттың қасиеттеріне (оның тығыздығы, қаттылығы, тұтқырлығы, ылғалдылық) және өндірілетін бұйымның түріне байланысты таңдалады.
Неғұрлым саздың структурасы бұзылып және қалыпталатын масса біртекті болған сайын, бұйымның сапасы жоғары болады.
Жартылай құрғақ әдісте массаны дайындау алғашқы шикізатты бөлшектеп, оны кептіріп, майда ұнтақтап, ірі араластарды елеп, қоспамен араластырып және ылғалдаудан тұрады.
Мұны сазды шикізаттың тас түріндегі қоспалармен ластанған кезде структурасы тығыз және каръерлік ылғалдылығы төмен болғанда қолданады.
Бұл әдіс тас түріндегі қоспаларды мұқият майдалап немесе толығымен ажыратып алады, соның ішінде әкті, қоспаларды біркелкі таратып және бұйымды кептірудің технологиялық циклын қысқартып, тіпті алып тастауға мүмкіндік береді.
Массаны дайындаудағы иілгішті әдісті бос не борпылдақ саз болғанда, сулағанда жақсы ылғалданатын, тасты араластар құрамы шектеулі болғанда қолданады.
Массаны дайындаудағы шикерлі әдісті саздың каръерлік ылғалдылығы жоғары болғанда, көпкомпонентті біртекті емес шикізаттан дайындағанда, гидромонитор көмегімен гидроэкскавация әдісімен қазылған не өндірілген кезде пайдаланады.
Тапсырма:
1.Керамикалық кірпіш өндірісі үшін келесі химиялық және минералогиялық құрамдағы (4-кесте) массаны дайындау әдісін таңдаңдар. Таңдалған өндіріс технологиясын негіздеңдер. Массаны дайындаудағы негізгі технологиялық процесстерді бейнелеңдер.
2.Кілемдімозайкалы плиткалар өндірісі үшін келесі химиялық және минералогиялық құрамдағы (4-кесте) массаны дайындау әдісін таңдаңдар. Таңдалған өндіріс технологиясын негіздеңдер. Массаны дайындаудағы негізгі технологиялық процесстерді суреттеңдер.
3.Черепица өндірісі үшін келесі химиялық және минералогиялық құрамдағы (4-кесте) массаны дайындау әдісін таңдаңдар. Таңдалған өндіру технологиясын негіздеңдер. Массаны дайындаудағы негізгі технологиялық процесстерді суреттеңдер.
4.Қуысденелі кірпіш өндірісі үшін келесі химиялық және минералогиялық құрамдағы (4-кесте) массаны дайындау әдісін таңдаңдар. Таңдалған өндіру технологиясын негіздеңдер. Массаны дайындаудағы негізгі технологиялық процесстерді суреттеңдер.
5.Ванна бөлмесіне арналған плиткалар өндірісі үшін келесі химиялық және
минералогиялық құрамдағы (4-кесте) массаны дайындау әдісін
таңдаңдар. Таңдалған технологияны негіздеңдер. Массаны дайындаудағы
негізгі технологиялық процесстерді бейнелеңдер.
Практикалық сабақ №7. Бұйым түрі мен сазды шикізаттың қасиеттеріне байланысты керамикалық материалдарды
Алыптау әдісін таңдау
Практикалық сабақ №8. Керамикалық құрылыс материалдар өндірісіндегі әр түрлі тәсілдегі өңдейтін жабдықтар жұмысын
Практикалық сабақ №9. Керамикалық құрылыс материалдарын әр түрлі әдіспен өндіру кезіндегі қалыптау қондырғыларының жұмыс істеуін талдау және оларды технологиялық таңдау
Практикалық сабақ №10. Құрылыстық керамика бұйымдарын өндірудегі жабдықтар санын есептеу
Химиялық құрамын талдау
Практикалық сабақ №12. Керамикалық кірпіштің қасиеттерін талдау және олардың мемлекеттік стандарт талаптарына сәйкестігін бағалау
Практикалық сабақ №13.Қасбеттік керамикалық плиткалардың қасиеттерін талдау және оның мемлекеттік стандартқа сәйкестігін бағалау
Практикалық сабақ №14. Еденге арналған фасадтық керамикалық плиткалардың қасиеттерін талдау және оның мемлекеттік
Практикалық сабақ №15. Керамикалық жабын материалдардың қасиеттерін талдау және оның мемлекеттік стандартқа
Сәйкестігін бағалау
Мазмұны
Кіріспе ..................................................................................................................3
1. Тақырып №1.Құрылыс керамикасындағы шикізаттық
материалдардың минералогиялық құрамын талдау ....................................4
2. Тақырып №2.Құрылыс керамикасындағы шикізаттық
материалдардың химиялық құрамын талдау................................................6
3. Тақырып №3.Құрылыс керамикасының шикізаттық
материалдарының минералогиялық құрамын анықтау үшін
рентгенфазалық талдау әдісін пайдалану.......................................................9
4. Тақырып №4.Саздың негізгі қасиеттерін
анықтау..............................................................................................................13
5. Тақырып №5.Құрылыс керамика бұйымдары өндірісі үшін
шикізат материалдарының шығынын және масса құрамын есептеу.......17
6. Тақырып №6.Бұйым түрі мен сазды шикізаттың қасиеттеріне
байланысты массаны дайындау әдісін таңдау...............................................21
7.Тақырып №7.Бұйым түрі мен сазды шикізаттың қасиеттеріне
байланысты керамикалық материалдарды қалыптау әдісін таңдау...........24
8. Тақырып №8.Керамикалық құрылыс материалдар өндірісіндегі
әр түрлі тәсілдегі өңдейтін жабдықтар жұмысын талдау және
технологиялық таңдау .....................................................................................27
9. Тақырып №9.Керамикалық құрылыс материалдарын әр түрлі
әдіспен өндіру кезіндегі қалыптау қондырғыларының жұмыс істеуін
талдау және оларды технологиялық таңдау..................................................29
10. Тақырып №10..Құрылыстық керамика бұйымдарын өндірудегі
жабдықтар санын есептеу..............................................................................43
11. Тақырып №11. Құрылыстық керамика бұйымдар өндірісінде
пайдалану мақсатында өнеркәсіп қалдықтарының химиялық құрамын
талдау...............................................................................................................46
12. Тақырып №12.Керамикалық кірпіштің қасиеттерін талдау
және олардың мемлекеттік стандарт талаптарына сәйкестігін бағалау....49
12. Тақырып №13.Қасбеттік керамикалық плиткалардың қасиеттерін
13. талдау және оның мемлекеттік стандартқа сәйкестігін бағалау.............53
14. Тақырып №14.Еденге арналған фасадтық керамикалық
плиткалардың қасиеттерін талдау және оның мемлекеттік стандартқа
сәйкестігін бағалау .........................................................................................55
15.Тақырып №15.Керамикалық жабын материалдардың қасиеттерін талдау
және оның мемлекеттік стандартқа сәйкестігін бағалау............................57
16. Қолданылған әдебиеттер.............................................................................59
Алшабекова Э.Н., Ақылбекова А.Ү.
«Құрылыстық керамика технологиясы» пәнінен практикалық сабақтарды өткізуге арналған әдістемелік нұсқаулық
050730 - «Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру» мамандығының студенттеріне арналған
Баспаға қол қойылды. Қағаз пішімі 60˟84 1/16
Көлемі 3,5 б.т. Таралымы 100 дана. Тапсырыс № .
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, 160018. Шымкент қаласы
Тәуке хан даңғылы, 5 үй,