Глиняная мастерская

Санитарно технические изделия не должны иметь отклонений от заданной формы.

В зависимости от вида дефектов изделия оценивают при помощи металлических измерительных инструментов, контрольных шаблонов, мерного увеличительного стекла и визуально.

Гигроскопичность (способность материала в сухом состоянии впитывать из окружающей среды определенное количество влаги). У различных глин бывает неодинаковой.

Адсорбционная способность (свойство глин поглощать различные вещества на своей поверхности) присуща в большей или меньшей степени всем глинам. Наилучшие адсорбционные свойства характерны для мелкозернистых глин вследствие обладания ими большей общей поверхностью, чем это имеет место у крупнозернистых. Высокая адсорбционная способность глин обусловливает их применение для отбеливания жиров, поглощения красящих веществ и т.п.

Технологические свойства глин.

С технологической точки зрения глины разделяют на жирные и тощие. Жирные отличаются от тощих, в первую очередь, более высокой пластичностью. При сушке и обжиге они дают большие усадки (сокращение размеров). Жирные глины сравнительно с тощими содержат меньше примесей. В большинстве случаев они характеризуются высокой огнеупорностью. Эти глины нежны на ощупь, при трении ногтем или другим гладким предметом они легко полируются и полученный при этом блеск сохраняется после обжига. В изломе жирные глины блестящи. Они иногда окрашены в темные тона, обычно вследствие содержания органических примесей.

Тощие глины обладают невысокой пластичностью, и при сушке и обжиге они дают небольшие усадки. Эти глины содержат сравнительно много примесей и, как правило, отличаются невысокой огнеупорностью. На ощупь они шероховаты, а в изломе - матовые. Тощие глины окрашены в желтоватые, красноватые и сероватые тона (в зависимости от вида примесей).

Пластичность глин в керамической технологии понимается как их способность, будучи замешанными с определенным количеством воды, под влиянием внешнего воздействия принимать желаемую форму без образования разрывов и трещин с последующим сохранением этой формы при сушке и обжиге. Такое свойство является одним из важнейших особенностей глин, дающее, в первую очередь, возможность применения лепки при производстве ряда высоко художественных керамических изделий. Пластичность глин можно объяснить тем, что поверхность каолинита гидрофильная, т. е. обладает свойством притягивать к себе влагу. Вследствие этого частички глины способны образовывать вокруг себя прочно адсорбированные водяные оболочки, что облегчает скольжение таких агрегатов относительно друг друга. Этому способствует также пластинчатая форма частиц, так как она обеспечивает большую поверхность их и малое сопротивление скольжению. Под влиянием внешних воздействий, когда происходит изменение формы глины, замешенной с водой, внутреннее скольжение одних слоев относительно других и замещение одних слоев другими не дает образоваться трещинам.

Для проявления пластичности необходимо ввести в глину такое количество воды, чтобы образовалась хотя бы тончайшая пленка вокруг твердых частиц. Увеличение содержания воды (до известного для каждого вида глин предела) ведет к увеличению пластичности вследствие облегчения скольжения. Дальнейшее увеличение количества воды сообщает тесту липкость, а еще большее количество воды затворения ведет к текучему состоянию. При этом оболочки делаются настолько крупными, что расстояние между частичками глины не может обеспечить их притяжение.

Следует отметить, что в производстве керамических изделий приходится повышать или понижать пластичность в зависимости от рода изделий и характера самой керамической массы.

Водосодержание глин характеризуется количеством воды, входящим в массу, состоящую из глины с водой. Масса, образованная из глины с различным количеством воды, показывает различное водосодержание.

При смешивании глины с водой выделяется определенное количество тепла, что говорит о вероятном образовании коллоидного раствора.

При смешивании сухой глины с водой воздух, находящийся между частицами, выделяется и уступает место воде. В результате тщательного перемешивания частицы глины, равномерно распределяясь в воде, образуют глиняное тесто.

Вода адсорбируется частицами глины, вследствие чего происходит набухание, которое связано с гидратацией глинистых частиц и увеличением объема каждой из них. Этот процесс сопровождается выделением тепла. Наличие воды облегчает скольжение частиц глины при деформации, предохраняя глиняное тесто от разрывов в процессе формовки.

При набухании объем глиняного теста меньше суммы объемов глины и воды, что, очевидно, можно объяснить сжатием воды и повышением ее плотности при адсорбировании глинистыми частицами. Следовательно, объем сухой глины всегда больше глиняного теста.

Рабочее тесто - это такое, которое легче всего формуется без прилипания к рукам. Увеличение воды в тесте приводит к липкости, а еще большее увеличение - к состоянию текучести и потере пластичности (так как частички глины уже не в состоянии удерживаться друг около друга).

В керамической практике применяют понятия рабочее водосодержание, полное водосодержание и вода затворения.

Рабочее водосодержание характеризуется количеством воды, содержащимся в глиняном тесте в рабочем состоянии сравнительно с соответствующим ему количеством глины, взятом в суховоздушном состоянии. Отсюда значение рабочего водосодержания можно представить как выраженное в процентах отношение разности массы данного объема образца в рабочем состоянии и ее массы в суховоздушном состоянии к массе данного объема образца в рабочем состоянии.

Полное водосодержание характеризуется количеством воды, содержащимся в глиняном тесте в рабочем состоянии, сравнительно с соответствующим ему количеством глины, взятом в высушенном состоянии при 110°С. Отсюда значение полного водосодержания можно представить как выраженное в процентах отношение разности массы образца в рабочем состоянии и его массы в высушенном виде при 110°С (при этой температуре происходит полное удаление гигроскопической влаги) к массе образца в рабочем состоянии.

Вода затворения характеризуется количеством воды, которое необходимо добавить в глине, высушенной при 110°С для получения рабочего теста, поэтому значение воды затворения можно представить как выраженное в процентах отношение разности массы образца в рабочем состоянии и его массы в высушенном виде при 110°С к массе образца, высушенного при 110°С.

Эти величины являются вполне определенными для каждой глины и колеблются в широких пределах для различных глин, а именно, чем глина пластичнее, тем она требует больше воды для получения нормального теста. Содержание воды затворения обычно колеблется от 50 до 18%.

Каждая глина имеет свои крайние границы пластичности: нижнюю и верхнюю.

Нижняя граница соответствует такому влагосодержанию, при котором нити, раскатанные из глины, не способны соединяться друг с другом; это состояние предельно, так как при еще меньшем влагосодержании пластичность уже не проявляется.

Верхний предел пластичности соответствует такому влагосодержанию, при котором текучесть начинает только проявляться.

Интервал пластичности (интервал между границами пластичности) характеризует степень пластичности глин. Чем глина пластичнее, тем большим интервалом пластичности она обладает; интервал пластичности иногда называют числом пластичности.

Водопроницаемость глин (количество воды, проходящее под давлением через единицу поверхности слоя глинистого вещества) сравнительно невысокая, так как они состоят из частичек, имеющих пластинчатое строение, что дает возможность им тесно соприкасаться друг с другом, затрудняя прохождение воды.

Водоразмываемость глин можно охарактеризовать, пользуясь следующим опытом. Если взять сформованный из глины, а затем высушенный параллелепипед и поместить его в стакан с водой на предварительно установленную в стакане сетку, то спустя некоторое время частички глины начинают отделяться и падать на дно. Этот процесс носит название водоразмывания. Различные глины показывают различное время водоразмывания. Пластичные глины, состоящие из мелких частичек, ввиду больших сил сцепления между ними размываются дольше, чем тощие.

Связность глин характеризует прочность сформованного из глиняного теста высушеного изделия и определяется величиной усилия, которое нужно приложить для разъединения частиц материала такого сырца. Следовательно, форма, приданная глиняному тесту, сохраняется после сушки благодаря сцеплению частиц глины.

Связующая способность глин обычно определяется их свойством связывания частиц непластичных материалов без потери способности формоваться и получением высушенного материала, обладающего достаточной прочностью. Последняя должна обеспечить возможность выдерживания изделиями различных производственных операций, например, транспортировку, нанесение декора на суховоздушный материал, установку сырца печь и т.п.

Пористость обожженных глин - это выраженное в процентах отношение объема пор к общему (кажущемуся) объему.

Различают следующие виды пористости:

действительную (общую), кажущуюся (открытую) и замкнутую.

Действительная или общая пористость характеризуется объемом всех пор керамического изделия. Это выраженное в процентах отношение объема всех пор к общему (кажущемуся) объему.

Кажущаяся или открытая пористость характеризуется объемом открытых пор, т.е. объемом пор керамического изделия, в которые может проникнуть насыщающая жидкость, выражается отношением объема открытых пор к общему (кажущемуся) объему в процентах.

Замкнутая пористость характеризуется объемом пор, заключенных во внутренней части материала керамического изделия (не поверхности изделия), представляет собой разность между действительной и кажущейся пористостью.

Воздушная усадка (усушка) глин - сокращение внешних размеров сформованного из глиняного теста образца (без изменения формы) вследствие удаления воды, заполняющей пространство между частицами.

Чем больше диаметр частиц, тем усадка будет меньше, и наоборот.

Объемную усадку можно достаточно точно определить, если линейную усадку умножить на три.

Для различных глин усушка колеблется в пределах от 2,5 до 11%.

Воду, выделяемую при усушке, называют водой усушки, содержащуюся в порах - порозной.

Вода в порах не играет заметной роли при усадке во время сушки, поскольку открытые поры при сушке в основном заполняются вместо воды воздухом.

Сырые глины сушат при температуре 110-120°С, при этом удается полностью удалить гигроскопическую влагу. При дальнейшем нагреве возникает опасность выделения конституционной воды и возникновения всяких других химических превращений массы с приобретением ею камнеподобной структуры и потерей пластичности.

Масса воды, удаляемой при 110°С (гигроскопической), равна массе воды усушки плюс масса порозной воды. Следовательно, объем пор в смі можно определить как разность объема гигроскопической воды и воды усушки.

Усадка обжига - это характерное сокращение размеров образца (без изменения формы) при обжиге.

Усадка обжига объясняется удалением конституционной воды у каолинита и его примесей (слюды, гипса, гидроокиси и др.), а также выгоранием углерода. Заметная усадка у каолинов наблюдается уже при температуре около 600°С, что является результатом распада каолинита и удаления конституционной воды. Далее, усадка при 900-1000°С связана с распадом каолинита на свободные окислы и образованием силлиманита. При дальнейшем нагреве поры основного вещества заполняются различными расплавленными легкоплавкими примесями, которые стягивают его частицы, что вызывает значительное уплотнение и усадку.

Примеси кварца в связи с различными модификационными изменениями могут вызвать компенсацию усадки и даже сообщить ей противоположный знак (вызвать увеличение объема).

Глина, нагретая до удаления гигроскопической влаги (110°С), замешанная с водой, снова приобретает пластические свойства; глина, нагретая до химического разрушения ее составных частей (например, при обжиге), теряет эти свойства.

Огнеупорность - способность материала противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур (в керамике характеризует плавкость глин). Объясняется это тем, что глина, являясь сложной механической смесью, не показывает определенной точки плавления и плавится в широком интервале температур.

Характеристикой огнеупорности является такая температура, при которой вершина образца в форме тетраэдра в процессе плавления, изгибаясь, касается подставки, где он установлен. При этом к огнеупорным относят такие минеральные материалы, которые способны противостоять плавлению при температурах не ниже 1580°С.

Тетраэдры, с помощью которых определяют огнеупорность, называют пироскопами, причем эти тетраэдры называют конусами, а пироскопы - коническими (ПК).

Стандартный конус представляет собой трехгранную усеченную пирамиду со стороной нижнего основания 8 мм, верхнего - 2 мм и высотой - 30 мм.

В процессе обжига следует выдерживать определенную скорость поднятия температуры, так как продолжительная выдержка конуса пря высоких температурах вызывает его падение раньше, чем при более низких.

Отсюда температура, при которой вершина размягчающегося конуса падает на подставку, является условной.

Условность температуры падения конического пироскопа создает необходимость определять огнеупорность испытуемого материала не непосредственным методами, пользуясь пирометром, а путем сравнения с температурой падения стандартных конусов, огнеупорность которых известна. Такие конуса обычно выполняют из смеси каолина, глинозема я кварца, а в случае низкотемпературных пирометром - с добавлением плавней.

В большинстве случаев ориентировочная огнеупорность испытуемого образца задана, поэтому испытуемые образцы в виде стандартных конусов ставят в печь рядом с конусами высшей и низшей, наперед заданной, огнеупорностью. Последнюю для испытуемого образца определяют огнеупорностью того конуса (с известной огнеупорностью), вместе с которым, частично расплавляясь, упал испытуемый.

Все стандартные конусы (с известной огнеупорностью) пронумерованы соответственно их огнеупорности. Огнеупорность испытуемого материала обозначают номером того конуса, вместе с которым упал конус ее испытуемого материала. Рядом с номером конуса - соответствующая температура, например ПК 177 (1770°С), где ПК - пироскоп конический. Если конус упал между двумя стандартными конусами, то огнеупорность обозначается номерами тех конусов, между которыми он упал, а в скобках - средняя между ними температура.

Спекание - частичное плавление, в результате чего достигается такое уплотнение материала образца (без изменения ее формы), при котором происходит исчезновение открытых пор. Практически в керамике считается спекшимся такой материал, который поглощает не более 2% воды от своей массы.

О степени спекания можно судить по величине водопоглощения обожженного материала. Начало спекания характеризуется низшей из температур, при которой водопоглощение обожженного материала составляет 5%.

Спекание обусловлено частичным плавлением легкоплавких примесей, поэтому у глин, имеющих достаточно флюсующих, т. е. понижающих температуру плавления примесей, происходит спекание, сопровождающееся уплотнением материала за счет закрытия пор. Усадка и механическая прочность материала растет с уменьшением вязкости образующейся расплавленной фазы. При продолжительном нагреве спекание наступает раньше, чем при ускоренном. Различные глины обладают способностью сохранить спекание в различном интервале температур.

Вследствие улетучивания и расширения газов, преимущественно сосредоточенных в закрытых порах, после спекания происходит процесс вспучивания и образования пузырей. дальнейшее повышение температуры приводит к размягчению материала (степень размягчения определяется величиной деформации образца под известной нагрузкой). В этом состоянии наблюдается сравнительно большое количество жидкой фазы при небольшой вязкости, что способствует твердым частицам под влиянием нагрузки легко менять свое взаимное расположение, и возникает деформация.

При небольшом интервале между температурами спекания и огнеупорности (интервал спекания) изделия не могут быть подвергнуты обжигу до состояния спекания, так как при этом наступает деформация изделия.

Влияние примесей на плавкость глин сводится к ее понижению. Например, несмотря на высокую температуру плавления чистого каолина, составляющую 1770°С, плавкость различных природных каолинов и глин значительно ниже.

Кварц в виде принеси в глине, особенно тонкоизмельченный, при высоких температурах является плавнем по отношению к глинистому веществу. Самой низкой огнеупорностью обладает керамическая масса, состоящая из 81% кремнезема и 19% каолинита.

Кроме того, присутствие кремнезема при высоких температурах усиливает влияние плавней на огнеупорность в направлении ее понижения. Таким образом, огнеупорность, при прочих равных условиях, зависит от соотношения глинозема и кремнезема в глине.

Классификация глинистого сырья.

Как уже указывалось, основным сырьем для производства керамических изделий, в частности художественных, являются глины. Ввиду огромного разнообразия природных глин (в физическом, химическом, минералогическом и других отношениях), различного характера их применения и требований, предъявляемых к ним, существует много классификаций глин: по условиям образования в природе, по цвету материала после обжига, по минералогическим, технологическим и химическим свойствам, а также по составу, по роду применения и т.д.

Например, по составу глины подразделяют на мергелистые (рухляки), квасцовые, суглинок (глина, содержащая от 45 до 95% кварцевого песка), лессовые, охристые и т.п. По роду применения - на огнеупорные, фарфоровые, фаянсовые, клинкерные, терракотовые, гончарные, кирпичные и т.п.

Общие принципы технической классификации глинистого сырья для керамической промышленности установлены ГОСТ 9169-75.

Глинистым сырьем для керамической промышленности служат тонкообломочные горные породы различного химико-минералогического состава, встречающиеся в природе в рыхлом и уплотненном состоянии, теряющие при обжиге до соответствующей температуры химически связанную воду и при дальнейшем повышении температуры приобретающие механическую прочность, свойственную камню. В минералогическом отношении эти породы обычно характеризуются содержанием водных алюмосиликатов.

Глинистое сырье классифицируют по огнеупорности; величине интервала спекания; характеру материала и водопоглощаемости; содержанию глинозема и двуокиси титана в прокаленном состоянии; пластичности; содержанию красящих окислов железа и двуокиси титана в прокаленном состоянии и др.

По величине огнеупорности глины подразделяют на огнеупорные (огнеупорность не ниже 1580°С), тугоплавкие (огнеупорность от 1350°С) и легкоплавкие (огнеупорность ниже 1350°С).

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были получены необходимые теоретические знания в области архитектурного проектирования промышленного здания, а в частности, глиняной мастерской.

Для достижения поставленных целей данной курсовой работы, были решены следующие задачи:

- во-первых, разработан генеральный план и рассмотрен вопрос благоустройства территории,

- во-вторых, рассмотрена архитектурно - строительная и инженерная части,

- в-третьих, особое внимание отведено вопросу об охране окружающей среды.

В данной курсовой работе, помимо проектирования промышленного здания (глиняной мастерской), был детально изучен такие материалы, как глина, а также методы обработки этого сырья.

Размещено на Allbest.ru