JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK) 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
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
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
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)
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)
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
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:
cihly plné cihly plné lehčené
zajímavost cihly plné - skleněné ( Vetropieno )
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
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
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
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
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
Taška drážkovaná KERAMIKA
KERAMIKA Prejzy
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
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
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
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)
Fotogalerie z výroby - cihelna HELUZ Dolní Bukovsko http://www.heluz.cz/fotogalerie/ukazky-z-vyroby/cihelna-dolni-bukovsko/
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)