Введение
Обжиг является завершающей операцией технологии керамических изделий, определяющей качественные и эксплуатационные показатели готовой продукции: прочность, плотность, морозостойкость, цвет и т. п. [1, 2]. Режим обжига, как процесс формирования керамического тела, обуславливается физико-химическими и физическими процессами, происходящими в изделиях, которые, в свою очередь, зависят от минералогического состава сырья, его структуры, характера и количества примесей, максимальной температуры обжига, скорости нагрева и охлаждения) и др. факторов [1, 2]. Совокупность протекающих процессов (выгорание органических примесей, образование расплава и др.), их механизм (твердо- или жидкофазный), длительность определяют свойства, приобретаемые материалом при высокотемпературной обработке [2].
На основании свойств, полученный керамический продукт может относится к различным категориям строительных материалов: декоративный или функциональный; кровельный, стеновой или мостовой и прочие классификации. Для этого существуют определенные нормы стандартизации, основываясь на которых производитель маркирует свою продукцию, а покупатель, исходя из своих потребностей, выбирает необходимый материал.
Любой строительный материал должен удовлетворять определенным требованиям, которые для большинства материалов и изделий устанавливаются государственными стандартами (ГОСТ). В настоящий момент действующим документом, устанавливающим технические требования, правила приемки и методы испытаний для керамического кирпича, является межгосударственный стандарт ГОСТ 530-2012 [3], который введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2013 г.
Данная работа направлена на ознакомление с методиками определения основных эксплуатационно-важных характеристик полученных керамических материалов. Проведение соответствующих измерений и испытаний предполагает последующий анализ полученных данных с целью выявления влияния режима обжига, в частности температуры обжига, на свойства керамики. Работа выполняется на основе результатов, полученных при выполнении работы «Синтез керамических образцов на основе наноструктурированных сырьевых материалов».
свойства керамических материалов
Исторически под керамикой понимали изделия и материалы, получаемые из глин и их смесей с минеральными добавками [7]. По мере технического прогресса человечества, с появлением и развитием промышленности среди керамических материалов формируется класс технической керамики [7]. После Второй мировой войны техническая керамика начинает применяться в радиоэлектронике для производства конденсаторов, подложек микросхем, термисторов и варисторов, в атомной промышленности, ракетной технике [7]. Важнейшими компонентами современной конструкционной и инструментальной керамики являются оксиды алюминия, циркония, нитриды кремния, бора, алюминия, карбиды кремния и бора, их твердые растворы и разнообразные композиты [7].
В мире современных материалов керамике принадлежит заметная роль, обусловленная широким диапазоном ее физических и химических свойств [7]. Перспективность керамики обусловлена исключительным многообразием ее свойств по сравнению с другими типами материалов, доступностью сырья, низкой энергоемкостью технологий, долговечностью керамических конструкций в агрессивных средах [7].
Функциональное назначение керамического материала обусловлено его структурой, механическими, термомеханическими, теплофизическими, термическими, электрофизическими, химическими свойствами [7]. Термические свойства характеризуют способность материала противостоять воздействию высоких температур [7]. Огнеупорность керамических материалов определяется их температурами расплавления [7]. Спеченный керамический материал обычно состоит из двух фаз: кристаллической и аморфной (стекловидной) [7]. Все спеченные керамические материалы содержат поры [7]. В некоторых видах керамики пористость задается и формируется целенаправленно, например, в керамических фильтрах [7]. Последние два показателя (наличие аморфной фазы и характер порового пространства) во многом определяют свойства керамического материала.
К традиционным керамическим материалам относятся строительная керамика, огнеупорные и химически стойкие материалы, тонкая керамика [7]. Исходными материалами для производства данных керамик являются пластичные глинистые материалы – глины и каолины, а также непластичные материалы –кварц, полевой шпат, мел и др. [7]. Непластичные материалы разделяются на так называемые отощители, плавни, органические и специальные добавки [7].