PRODUSE CERAMICE

2.1. Definitii. Generalitati.

Produsele ceramice sunt materiale sub forma de bucati de diferite forme si dimensiuni, obtinute prin fasonarea, uscarea si arderea la temperaturi inalte, a maselor argilose.

Materiale ce au la baza pamanturile argiloase, pentru a corespunde unor exigente privind rezistenta la solicitari mecanice precum si la actiunea agentilor atmosferici, sunt arse in cuptoare la temperaturi inalte. In urma arderii, intervin in masa pamanturilor transformari fizice si chimice, ce ii confera acestuia o rezistenta marita, obtinand caracteristici asemanatoare pietrei naturale.

Dezvoltarea in timp a tehnologiilor de fabricatie a materialelor ceramice a condus la ameliorarea calitatilor naturale ale argilelor si pamanturilor argiloase utilizate ca materii prime, de asemenea a condus la inlaturarea unor dificultati de fabricatie si nu in ultimul rand a condus prin perfectionarea tehnologiilor, la largirea sortimentelor de produse ceramice.

2.2. Materia prima

Materia prima de baza utilizata la fabricarea produselor ceramice o constituie argila (de tip caolinitic).

Amestecul plastic cuprinde in compozitie si alte materiale in cantitati mici cum ar fi:

degresanti sau aglomeranti;

fondanti;

eventual, adaosuri refractare.

2.2.1. Argila, structura si proprietati

Din punct de vedere mineralogic, argilele sunt alcatuite din compusi aluminosilicatici cu formula chimica:

(2SiO₂ Al₂O₃ 2H₂O)

sub forma de particule lamelare cu dimensiuni de maxim 5µ, cu structura cristalina si caracter puternic hidrofil (vezi cap.IV).

In amestec cu apa argila formeaza paste plastice, moleculele de apa adsorbite de particulele de argila formeaza mai multe straturi suprapuse, straturi care la randul lor influenteaza prin grosime o serie de caracteristici, mai ales plasticitatea. In acest sens se poate aprecia ca primul strat (si cel mai strans legat) il formeaza apa de higroscopicitate. Straturile urmatoare, pe masura ce se departeaza de particulele solide, sunt din ce in ce mai slab atrase de acestea si formeaza apa peliculara. Apa care nu este legata in nici un fel de particulele solide formeaza apa libera. Variatiile de volum ale apei libere sau peliculare (prin evaporarea respectiv aditie de apa din exterior) produc variatiile de volum ale argilei.

Variatia de volum a argilei prin pierderea apei libere si peliculare datorata evaporarii, consta in reducerea dimensiunilor (a volumului) materialului argilos si este cunoscuta sub denumirea de contractie la uscare.

Contractia la argile este insotita de obicei de fisuri si crapaturi.

Procesul de fisurare este determinat de uscarea neuniforma in masa argilei. Astfel, cand incepe uscarea argilei, se formeaza un strat superficial uscat, cu tensiuni interioare (intindere) datorate contractiei la uscare ce provoaca tendinta de micsorare a dimensiunilor stratului superficial pe de o parte si impiedicarii acestei deformatii de catre stratul imediat urmator dupa stratul superficial, care neintrand in proces de uscare nu-si modifica dimensiunile. In conditiile deformatiei impiedicate, eforturile provocate de contractie depasesc rezistenta la intindere a stratului superficial de argila si acesta fisureaza. Fisura odata formata se dezvolta accentuat, antrenand straturile urmatoare si degenerand in crapatura.

Plasticitatea argilelor este determinata de forma lamelara a particulelor de argila si prezenta peliculelor de apa pe suprafata lor. In aceste conditii, cand asupra particulelor de argila se actioneaza cu o forta exterioara, peliculele de apa actioneaza ca un lubrifiant, astfel incat permit alunecarea particulelor de argila, ceea ce favorizeaza o deformatie permanenta.

2.2.2. Comportarea argilei la incalzire

Comportarea la incalzire si temperatura la care are loc arderea argilelor sunt caracteristici ce intereseaza in vederea utilizarii acestora in constructii.

La incalzirea argilelor se disting mai multe etape:

la temperaturi cuprinse intre 0 - 110 ^oC; se poate aprecia ca pana la temperatura de 110⁰C are loc pierderea apei peliculare si libere, ce are ca efect o reducere de volum - contragere sau contractie la uscare. La umezire, argila redevine plastica, deci pierderea apei pana la aceasta temperatura constituie o transformare reversibila;

la temperaturi de 110⁰C - 460⁰C se constata o noua pierdere de greutate, fara contragere, datorita pierderii apei de higroscopicitate. Argila devine poroasa, sfaramicioasa si nu contine decat apa legata chimic in moleculele de caolinita;

la temperaturi de cca. 460⁰C, are loc pierderea apei legate chimic (de cristalizare) cat si proprietatea argilei de a da amestecuri plastice. Bioxidul de siliciu si trioxidul de aluminiu devin active din punct de vedere chimic. Aceasta transformare se mentine pana la 750⁰C si este ireversibila;

intre 750⁰C si 900⁰C masa de argila (care dupa pierderea totala a apei se transforma intr-o masa poroasa si sfaramicioasa) capata si rezistenta. Aceasta se datoreaza reactiei care are loc intre cei doi oxizi activi in jurul temperaturii de 860⁰C, cand se recombina:

3(Al₂O₃ . 2SiO₂) --> 2SiO₂ . 3Al₂O₃ + 4SiO₂ (2.1)

Se formeaza un nou compus numit mulit (2SiO₂ . 3 Al₂ O₃), care este insotit de o noua micsorare de volum (contractia la ardere) si ramane libera o importanta cantitate de SiO₂;

la temperaturi peste 900⁰C, odata cu cresterea temperaturii se constata si o scadere a porozitatii, concomitent cu cresterea rezistentei mecanice, chimice si a stabilitatii la apa a materialului (procesul este accelerat de prezenta impuritatilor).

Acest fenomen - se datoreaza reactiei dioxidulu 737b17h i de siliciu ramas liber la formarea mulitului cu diversi oxizi metalici (impuritatile argilei), in urma careia se formeaza substante sticloase cu punct de topire coborat, care se topesc, patrund in porii argilei - poarta denumirea de clincherizare cand porozitatea scade sub 8% sau vitrificare cand porozitatea scade sub 2%, iar temperaturile la care se produc aceste fenomene purtand denumirea de temperatura de clincherizare, respectiv de vitrificare;

la cresterea in continuare a temperaturii, argila se deformeaza sub greutate proprie (temperatura de refractaritate) si apoi se topeste devenind un lichid vascos.

2.2.3. Caracteristici tehnice ale argilei, incercari si conditii de calitate

Utilizarea argilelor la fabricarea produselor ceramice are la baza proprietatea acestora, ca in amestec cu apa sa dea o masa plastica usor de modelat. Aprecierea plasticitatii argilei se face prin determinarea indicelui de plasticitate (Ip). Avand in vedere faptul ca marimea contractiei argilei la uscare, respectiv la ardere, au implicatii deosebite in procesul tehnologic de fabricatie al produselor ceramice, acestea se pun in evidenta in conditii de laborator, prin masuratori facute pe epruvete in conditii standardizate.

2.2.3.a. Determinarea indicelui de plasticitate (Ip) presupune determinarea umiditatii corespunzatoare unei deformatii standard (raport de turtire r = 3,5) suferita de o proba cilindrica de argila, sub actiunea unei greutati standardizate.

Din punct de vedere al indicelui de plasticitate (Ip) argilele se clasifica in:

argilele cu plasticitate superioara cand

Ip > 30%;

2. argile cu plasticitate medie cand Ip = 15 - 30%;

3. argile cu plasticitate scazuta cand Ip = 7 - 15%;

4. argile neplastice cand

Ip < 7%.

2.2.3.b. Determinarea contractiei argilei

Determinarea contractiei la uscare (Cu%), respectiv la ardere (Ca%) se face pe epruvete de forma cubica cu latura de 5 cm, pe una din fete trasandu-se diagonalele. Marcand lungimea initiala a celor doua diagonale la 25 mm de punctul de intersectie si masurand valoarea celor doua segmente dupa uscare, respectiv dupa ardere, se poate calcula contractia cu relatiile urmatoare:

  _(2.2)

  _(2.3.)

(2.4.)

unde:  L_{o = lungimea initiala;}

L_{u = lungimea dupa uscare;}

L_{a = lungimea dupa ardere;}

C_{t % = contractia totala.}

_{Uscarea se realizeaza in conditii de laborator, in etuve, la temperaturi standardizate, arderea efectuandu-se in cuptoare de laborator , in conditiile tehnologice de ardere ale produselor ceramice.}

2.2.4. Clasificarea argilelor in functie de refractaritate

In functie de temperatura de refractaritate argilele se clasifica astfel:

a. argile fuzibile, cu punct de refractaritate sub 1100⁰C ^;

b. argile vitrifiabile, cu punct de refractaritate pana la 1580⁰C;

c. argile refractare, cu punct de refractaritate peste 1580⁰C^.

Aceasta caracteristica tehnica a argilelor este foarte importanta, deoarece functie de aceasta se alege domeniul de utilizare al argilei respective, astfel:

- argilele cu punct de refractaritate < 1100⁰C se folosesc la obtinerea produselor ceramice brute poroase;

- argilele cu punct de refractaritate pana la 1580⁰C se folosesc la obtinerea produselor ceramice clincherizate si vitrificate;

- argilele cu punct de refractaritate peste 1580⁰C se folosesc la obtinerea produselor refractare.

Ca mod de raspandire in natura, argilele fuzibile sunt cele mai raspandite, cele refractare fiind mai rare.

2.2.5. Materiale de adaos

In vederea imbunatatirii proprietatilor maselor argiloase pentru obtinerea masei ceramice se folosesc o serie de materiale de adaos, ca:

- degresanti;

- aglomeranti;

- fondanti;

- adaosuri refractare.

2.2.5.a. Degresantii sunt materiale de adaos ce au rolul de a micsora plasticitatea argilelor si totodata contractia ei la uscare.

Aceste materiale au rolul de a reduce volumul fisurilor ce apar la uscare. Din aceasta categorie fac parte urmatoarele materiale: nisipul silicios, praful de samota (argila refractara arsa si macinata), cenusi, zgura macinata etc.

2.2.5.b. Aglomerantii sunt materiale de adaos ce au rolul de a mari plasticitatea argilelor slab plastice, in vederea reducerii manoperei de fasonare a formelor crude.

Din categoria materialelor de aglomerare fac parte: varul, dextrina, melasa, gudroanele etc.

2.2.5.c. Fondantii (topitori) sunt materialele de adaos ce au rolul de a cobori temperatura de clincherizare si vitrificare a masei argiloase, in scopul reducerii consumului de combustibil necesar arderii produselor ceramice. Din aceasta categorie fac parte urmatoarele materiale: feldspat, calcar, dolomita etc.

2.2.5.d. Adaosuri refractare sunt materiale care introduse in masa ceramica ii maresc punctul de refractaritate, deci favorizeaza obtinerea unor produse refractare(cu temperatura de topire mai mare). Din aceasta categorie fac parte urmatoarele materiale: samota, cuartul etc.

2.3. Procesul tehnologic de obtinere a produselor ceramice

Fazele tehnologice de obtinere a produselor ceramice, in ordinea executarii lor, sunt:

1. pregatirea masei plastice;

2. fasonarea formelor crude;

3. uscarea formelor crude;

4. arderea produselor uscate;

5. decorarea produselor arse.

2.3.1. Pregatirea masei plastice - consta in dozarea si realizarea amestecului intre argila, apa si materialele de adaos.

Operatiile de pregatire a masei plastice in ordinea executarii lor sunt:

1. spalarea materiei prime: operatie specifica procesului tehnologic de obtinere a produselor ceramice fine;

2. macerarea materiilor prime: este un proces natural, ce consta in pastrarea argilelor in depozite descoperite unde sub actiunea factorilor externi se produce putrezirea materialelor organice, iar pe de alta parte, sub actiunea inghet-dezghetului se produce o sfaramare naturala a argilelor, urmata de operatia de indepartare a materialelor nedorite cum ar fi silicea (prin transformari polimorfe da mariri de volum ce produc fisurarea masei ceramice) si calcarul (prin ardere formeaza CaO, care prin hidratare isi mareste volumul producand fisurari in produsul finit). In afara de macerarea naturala se face si o maruntire a masei argiloase in instalatii speciale (colerganguri), ce au si rolul de a nu lasa sa treaca bucati de calcar mai mari de 2mm si agregat silicios mai mare de 7 mm, ce au efectele prezentate mai sus.

3. amestecarea argilei macerate cu materialele de adaos si omogenizarea lor, dupa care se adauga apa si se continua amestecarea, pana la obtinerea unei anumite plasticitati dinainte cunoscute.

2.3.2. Fasonarea formelor crude este operatia prin care se da forma definitiva produsului ceramic, usor marita, avand in vedere contractia la uscare, respectiv la ardere, a masei ceramice.

Fasonarea se poate face manual sau mecanic.

2.3.2.a. Fasonarea manuala: se face pentru produse ceramice cu forma deosebita, ce nu pot fi executate de masini, sau la produse pentru zidarii mai putin pretentioase. Consistenta masei argiloase este plastica, fasonarea produselor executandu-se prin presare manuala in tipare (forme).

2.3.2.b. Fasonarea mecanica: functie de consistenta amestecului se poate face prin urmatoarele procedee:

turnarea masei ceramice fluide in tipare absorbante de ipsos;

turnarea si presarea usoara (prin intermediul unui piston) a masei ceramice plastice in tipare;

3. presare energica a masei ceramice vartoase ( extrudere).

Ultimul procedeu si cel mai utilizat in fasonarea mecanica a caramizilor pentru constructii se realizeaza cu ajutorul presei cu melc si filiera din figura 2.2.

Masa argiloasa introdusa in corpul presei, ajunge presata de la valturi la cutite, de unde taiata, maruntita, este preluata si adusa spre filiera de surubul melc. Forma obtinuta prin filiera este taiata la dimensiunile dorite de dispozitivul de taiere.

2.3.3. Uscarea formelor crude este operatia care se efectueaza pentru a preveni fisurarea si craparea produselor ceramice datorita evaporarii rapide a apei care  s-ar produce in timpul arderii formelor crude.

Uscarea se poate face in doua moduri:

- natural;

- artificial.

2.3.3.a. Uscarea naturala are loc in spatii deschise, acoperite (soproane). Produsele se aseaza cu interspatii intre ele, pentru a permite ventilarea naturala. Procedeul de uscare prin ventilare naturala prezinta dezavantajul unei durate mari de uscare (15 - 20 zile).

2.3.3.b. Uscarea artificiala (cu aer cald) rezolva problema duratei mari necesare uscarii naturale si in plus, realizeaza un deziderat major si anume recuperarea energiei calorice puse in libertate la arderea produselor ceramice. Uscarea artificiala se realizeaza in uscatorii, special construite sub forma de tuneluri sau camere si incalzite cu aer cald rezultat din camerele de ardere, sau in uscatorii montate deasupra cuptoarelor, care folosesc caldura radiata de cuptoare.

2.3.4. Arderea formelor uscate este operatia prin care forma uscata prin incalzire progresiva la temperaturi inalte se transforma intr-un material dur, rezistent mecanic si chimic si stabil la actiunea apei.

Acest proces se desfasoara in cuptoare ce pot avea functionare continua sau intermitenta.

2.3.4.a. Cuptoarele cu functionare intermitenta - sunt alcatuite din camere de ardere, in care arderea este oprita pentru incarcarea si descarcarea produselor. Aceste cuptoare prezinta dezavantajul unui mare consum de combustibil, nerecuperindu-se nici caldura gazelor de ardere, nici cea a produselor arse.

Un astfel de cuptor este cuptorul de camp, utilizat la obtinerea unor produse ceramice putin pretentioase. Din formele crude se realizeaza o zidarie cu interspatii in care se aseaza combustibilul solid (lemn, carbune). Se acopera zidaria cu un strat de argila, pentru mentinerea temperaturii in masivul de caramida astfel arsa. Se obtin produse la care arderea completa se produce doar la 70% din materialul ars. In astfel de cuptoare se ard caramizile manuale.

2.3.4.b. Cuptoarele cu functionare continua - sunt de doua tipuri:

a. cuptoare circulare (Hoffman);

b. cuptoare tunel.

a. Cuptoarele circulare - au zona circulara ocupata de un cos de fum, care asigura tirajul. Aceste cuptoare sunt alcatuite dintr-un numar par de camere dispuse circular, ca in fig.2.3.

Compartimentele sunt despartite intre ele printr-un panou de hartie care arde odata cu arderea produselor. In aceste cuptoare produsele stau pe loc si se dirijeaza arderea de la o camera la alta, principiul de functionare pentru un ciclu de ardere fiind urmatorul:

- in situatia din fig.2.3 dupa cum se poate vedea, in compartimentul 14 se introduc caramizi crude, in continuare din compartimentul 1 se scoate sarja de caramizi arse si racite de curentul de aer proaspat care circula in cuptor in sensul indicat de sageti. Acest curent de aer patrunde in compartimentele 2, 3, 4 si raceste sarjele de caramida arsa anterior si astfel preincalzit constituie aerul necesar arderii combustibilului.

Gazele de ardere rezultate din camera 5 (unde este focarul in situatia data) contribuie la preincalzirea si uscarea formelor crude pana la evacuarea spre cosul de fum prin gura de evacuare de la camera 13. In momentul in care arderea este terminata in camera 5, focul porneste in camera 6, evacuarea gazelor de ardere se face prin gura de evacuare de la camera 14, alimentarea cu forme crude se face prin camera 1, descarcarea caramizilor arse se face prin camera 2 pe unde aerul proaspat patrunde spre formele arse din camerele 3, 4, 5 si le raceste preincalzindu-se si constituind astfel aerul necesar arderii in camera 6, unde este focul s.a.m.d.

b. Cuptoarele tunel: spre deosebire de cuptoarele circulare au zona de ardere

fixa. Produsele fasonate, crude, strabat cuptorul asezate pe vagoneti (fig.2.4), trecand pe

rand prin cele trei zone: preincalzire, ardere, racire.

Miscarea carucioarelor are loc in sens invers miscarii aerului si gazelor de ardere. Deci cele doua tipuri de cuptoare au acelasi principiu de functionare cu mentiunea ca, la cuptorul circular se dirijeaza zona de ardere de la un compartiment la altul in ordine, iar la cuptorul tunel se misca formele fasonate asezate pe vagoneti, parcurgand in ordine cele trei zone. Aceste cuptoare prezinta avantajul recuperarii asa cum s-a vazut atat a gazelor de ardere, cat si a caldurii produselor arse.

2.3.5. Decorarea produselor ceramice - este operatia prin care se realizeaza (prin tratamente de suprafata) imbunatatirea calitatii suprafetei produselor ceramice (impermeabilitatea) si a esteticii acestora.

2.3.5.a. Angobarea consta in aplicarea de suspensii apoase de caolin pe produsele uscate, prin suflare sau scufundare si arderea odata cu acestea.

Se obtine o suprafata compacta, lucioasa, cu aspect de sticla. Prin acest procedeu se realizeaza innobilarea faiantei, a teracotei etc.

2.3.5.b. Glazurarea (smaltuirea) consta in aplicarea de diferite suspensii apoase pe formele crude si uscate (sau arse pana la structura poroasa), care in timpul arderii se topesc, formand sticle transparente sau opace.

Prin adaugarea de pigmenti minerali se obtin diverse culori.

Cea mai simpla glazura se realizeaza cu sare de bucatarie, care se transforma succesiv sub actiunea caldurii in oxizi de sodiu, aluminosilicati de sodiu si prin topire, acestia dau aspectul sticlos al smaltului.

2.4. Clasificarea produselor ceramice

Criteriile de clasificare uzuale sunt:

1. dupa culoare si structura:

- colorate:

- poroase - caramizi, tigle, tuburi de drenaj;

- clincherizate - gresie ceramica, caramizi de clincher, tuburi de bazalt;

- albe:

- poroase - faianta, majolica;

- vitrificate - portelanul, semiportelanul;

2. dupa marimea particulelor constituente ale structurii:

- brute - F_max < 5 mm, clasa A - caramizi, materiale pentru invelitori, materiale refractare, gresie ceramica bruta;

- semifine - F_max < 1,5 mm, clasa B - teracote, gresie ceramica semifina, abrazivi;

- fine - F_max < 0,06 mm, clasa C - faianta, semiportelan, portelan, gresie ceramica fina.

2.4.1. Produse ceramice brute poroase folosite in constructii. Produse pentru zidarii.

2.4.1.a. Caramizi pentru zidarii

Caramizile pentru zidarii sunt produse ceramice brute, colorate, cu structura poroasa, obtinute prin arderea la 900-1050⁰C a formelor fasonate din argile fuzibile.

Caramizile pentru zidarii sunt produse ceramice brute, colorate, cu structura poroasa, obtinute prin arderea la 900-1050⁰C a formelor fasonate din argile fuzibile.

Caramizile pentru zidarii sunt produse ceramice brute, colorate, cu structura poroasa, obtinute prin arderea la 900-1050⁰C a formelor fasonate din argile fuzibile.

Caramizi de mana (fasonate manual) - au forma paralelipipedica, formate prin presare manuala, cu suprafata plina si dimensiunile 240x115x63.

Se prezinta in doua sortimente, functie de rezistenta la compresiune(marca)determinata pe probe pregatite ca in fig. 2.5:

- 50, cu R_c = 50-74 daN/cm²;

75, cu Rc = 75-200 daN/cm².

2.4.1.b. Caramizi pline presate pe cale umeda

Au forma paralelipipedica, fete plane si muchii drepte, cu suprafata plina sau cu goluri si dimensiunile 240 x 115 x 63 mm si 240 x 115 x 88 mm. Cand volumul de goluri reprezinta mai putin de 15% din volumul unei caramizi, acestea se includ in categoria caramizilor pline. Golurile create au rolul de a mari suprafata de uscare si de micsorare a greutatii produselor.

Functie de densitatea aparenta, aceste produse se clasifica in:

- clasa C₁ - cu r_a < 1,3 kg/dm³;

- clasa C₂ - cu 1,3 < r_a < 1,6 kg/dm³;

- clasa C₃ - cu 1,6 <r_a < 1,9 kg/dm³.

Functie de rezistenta la compresiune distingem urmatoarele marci: 50; 75; 100; 125; 150; 200 si 250.

Dupa dimensiunea maxima a defectelor si numarul acestora, precum si dupa marimea altor caracteristici aceste produse se impart pe categorii de calitate, astfel:

- calitatea A - produse utilizate la zidarii aparente;

- calitatea I si calitatea II - produse utilizate la zidarii tencuite.

In aceste conditii, la livrare aceste produse sunt notate astfel:

P - A - C3/100 - tip 63

_{unde: P = caramida presata;}

A = calitate functie de defecte;

C3 = clasa data de densitate;

100 = marca;

tip 63 = grosimea caramizii.

2.4.1.c. Caramizi si blocuri cu goluri verticale (GV) - se obtin prin extrudere

pe cale umeda. Golurile au forma cilindrica sau prismatica si sunt perpendiculare pe fata

de asezare a caramizilor (fig.2.6).

Golurile pot fi:

- modulate: (G.V.M.) astfel:

- cele dreptunghiulare cu suprafata 6 cm²;

- cele circulare cu 18 mm diametrul;

- combinatii de forme.

- nemodulate sau partial modulate (G.V.P.) in care forma si dimensiunile golurilor nu sunt impuse. Volumul maxim al golurilor in ambele situatii nu va fi mai mic de 15%, dar nu va depasi 40% din volumul caramizii / blocului ceramic.

Se livreaza in trei clase de calitate (A, I, II), cu densitate medie de 1000-1500 kg/m³ si cu marci de la 50 la 250.

2.4.1.d. Caramizi si blocuri ceramice cu goluri orizontale (G.O) - se obtin prin extrudere pe cale umeda. Forma golurilor este poligonala (fig.2.7a,b,c), iar volumul de goluri nu depaseste 30% din volumul caramizii.

Caramizile cu goluri orizontale se prezinta in trei clase de calitate (A, I, II), cu

densitatea aparenta medie de 700 - 1300 kg/m³ si cu marca de la 25 la 50. Caramizile de marca 50 se folosesc la zidarii portante, iar cele de marca 25 se folosesc pentru zidarii de umplutura, sau ca material termoizolator.

2.4.1.e. Caramizi gaurite cu lamba si uluc (L.U) se obtin prin extrudere pe

cale umeda si au pe cele doua muchii lamba si uluc, care le asigura buna lor imbinare.

Dupa grosimea caramizii, acestea se fabrica in trei tipuri: LU 90; LU 60; LU 45, fig. 2.8.

Se utilizeaza la executarea zidurilor interioare neportante.

Utilizarea tuturor caramizilor cu goluri conduce la reducerea consumului de material si a greutatii proprii a zidurilor, la cresterea productivitatii muncii.

2.4.1.f. Caramizi pentru placaj - se aplica pe zidarie de beton sau caramida, la exterior sau interior si au rol de protectie sau estetic. Se fabrica intr-o singura calitate, ce trebuie sa corespunda acelorasi conditii ca si caramida plina presata, de calitatea A.

Avand in vedere necesitatea acoperirii atat a suprafetelor drepte, cat si a colturilor, pentru aceste caramizi se fabrica doua tipuri, (fig.2.9).

Caramizile pentru suprafete curente se caracterizeaza printr-o forma alungita si in sectiune au un gol interior. Au fetele si muchiile drepte, astfel incat se realizeaza o zidarie cu rosturi verticale foarte mici si rosturi orizontale umplute cu mortar.

Inaintea utilizarii, caramida se sparge prin lovire (in doua jumatati) si acestea se prind pe stratul suport (mortar).

Caramizile pentru colturi spre deosebire de cele curente, se fabrica sub forma de jumatati de caramida.

Produsele pot fi cu fata glazurata sau neglazurata, iar pe spatele lor sunt prevazute cu striuri sau reliefuri care servesc pentru asigurarea unei bune adeziuni a mortarului pentru fixarea lor.

2.4.1.g. Placi ceramice pentru pereti si pardoseli

Se fabrica din argila de calitate superioara. Au o fata neteda si cealalta cu nervuri, pentru a putea fi prinse de pereti sau pardoseli.

Se utilizeaza la pardosirea holurilor, a birourilor, a coridoarelor, a vestiarelor, la placarea peretilor interiori si exteriori.

2.4.1.h. Caramizi radiale pentru cosuri de fum (CR) au forma in plan de sector radial, permitand ca la zidurile curbe sa se mentina constanta dimensiunea rosturilor dintre caramizi.

Se fabrica numai la comanda cu latimea variabila functie de diametrul cosului.

2.4.2. Produse pentru invelitori

Din categoria materialelor ceramice utilizate pentru invelitori fac parte: tiglele, olanele si coamele.

Aceste produse se obtin din argile fuzibile, prelucrate prin presate in tipare sau prin tragere prin filiera presei cu melc.

Dupa uscare se ard la 900 - 1000⁰C. Tiglele si coamele pot fi impregnate, colorate in masa, sau glazurate cu glazuri transparente sau opace, incolore sau divers colorate.

Tiglele, dupa forma si modul de obtinere pot fi:

- tigle-solzi trase prin filiera;

- tigle cu jgheab trase;

- tigle cu jgheab presate.

Tiglele cu jgheab trase si presate sunt tigle profilate.

2.4.2.a. Tigle solz, trase prin filiera - (fig.2.10.) sunt prevazute pe fata de asezare cu unul sau doua ciocuri (tip A sau tip B), care servesc la prinderea de sipcile acoperisului.

Asezarea tiglelor se face in sistem solzi, adica randul superior se suprapune peste cel inferior in vederea etansarii fata de apa. Datorita acestui sistem de asezare suprafata utila a tiglei (adica raportul dintre suprafata acoperisului si cea desfasurata a tiglelor) este de 45%. Totodata si greutatea acoperisului este mai mare si in concluzie sunt neeconomice.

2.4.2.b. Tigle cu jgheab trase, au forma dreptunghiulara si sunt prevazute de-a lungul laturilor lungi pe o parte cu un uluc si pe cealalta parte cu profile ce permit imbinarea

etansa a tiglelor.

Pe partea posterioara a tiglei se afla un cioc prevazut cu un orificiu pentru legarea

tiglelor cu sarma de sipcile sarpantei. Masa maxima a unei tigle uscate este 2,400 kg.

2.4.2.c. Tiglele cu jgheab presate, au forma dreptunghiulara si se fabrica prin presarea masei ceramice crude in tipare la o presa speciala, in urmatoarele sortimente:

- tigla cu doua jgheaburi laterale si patru ciocuri;

- tigla cu doua jgheaburi laterale si la doua capete si patru ciocuri;

- tigla cu dublu falt.

Tiglele presate cu dublu falt se deosebesc de cele trase, prin faptul ca imbinarea longitudinala este prevazuta cu doua randuri de profile de etansare (pe ambele parti sunt cate doua santuri si cate doua pene). Tiglele presate sunt prevazute cu cate doua ciocuri sus si jos care servesc atat la imbinarea lor cat si la prinderea pe sipcile acoperisului. Masa unei tigle in stare uscata este de 2,600 kg.

Datorita jgheaburilor si falturilor se mareste rigiditatea tiglei si se ofera o rezemare etansa pe o suprafata mica. Ca atare si suprafata utila creste fiind mai mare de 75% si rezulta un acoperis usor.

2.4.2.d. Coamele - servesc pentru inchiderea crestelor si coamelor (muchiilor) acoperisului. Se realizeaza numai prin presare in forme.

In productie se intalnesc doua tipuri:

a - coame mici - cu lungimea egala cu 320 mm, utilizate la invelitori realizate din tigle solz si se imbina prin suprapunere si chituire.

b. coame mari - cu lungimea egala cu 350 mm, pentru invelitori din tigle profilate, care se imbina la capete prin profile ce asigura etansarea.

2.4.2.e. Olanele - se prezinta sub forma de jgheaburi tronconice (fig.2.15) si sunt prevazute cu gauri la distanta de 1 cm de margine

Se fabrica din argila fuzibila, prin presare.

Asezarea pe acoperis prin suprapunere a doua straturi de olane, conduce la realizarea unui acoperis foarte greu. Imbinarea celor doua straturi se face prin intermediul unui strat de ciment. Pe un rand astfel realizat se suprapune un altul, ce se fixeaza de acesta cu ajutorul unor cleme metalice. La coame, se folosesc olane normale sau speciale, asezate pe un pat de mortar de ciment.

Acest tip de acoperis se recomanda in regiuni cu vanturi puternice si necesita manopera specializata.

2.4.3. Corpuri ceramice cu goluri pentru plansee si acoperisuri

Se folosesc pentru executarea fasiilor prefabricate pentru plansee si acoperisuri. Se fabrica prin tragere. Dupa domeniul de utilizare se disting:

a. corpuri ceramice cu goluri pentru plansee, tip CC I si CC II cu dimensiunile 160 x 200 x 300 si 200 x 300 x 200 mm (fig.2.16);

b. corpuri ceramice cu goluri pentru acoperis, tip CC IV si CC XII (fig.2.17) cu dimensiunile 120 x 360 x 295 mm si 200 x 310 x 295 m.

Planseele cu corpuri ceramice se pot realiza prefabricat sau monolit, cand aceste corpuri se pun cap la cap, iar in spatiile dintre ele se monteaza armatura si apoi se monolitizeaza cu un beton fin.

2.4.4. Corpuri ceramice cu goluri pentru pardoseli la grajduri si padocuri.

Se obtin prin presare.

Pe fetele fara goluri sunt prevazute cu striuri pentru a evita alunecarea animalelor, precum si pentru marirea adeziunii mortarului la montarea lor.

In productie se utilizeaza urmatoarele sortimente (tipuri):

a) cu lamba si uluc;

b) cu striuri;

c) cu uluc.

2.4.5. Tuburi ceramice pentru drenaj - se obtin prin presare pe cale umeda. Au forma interioara cilindrica si cea exterioara cilindrica sau prismatica (fig.2.18). Dimensiunile lor sunt L= 330 - 10 mm, D_i = 40250 mm, g = 8 - 30 mm.

Se folosesc la lucrari hidrotehnice de colectarea si evacuarea apelor.

2.5. Produse ceramice fine poroase

Produsele de ceramica fina se obtin din masele de argila curate, cu granule de diametre de maxim 0,06 mm, cu adaosurile necesare, iar finisarea suprafetelor este in general mai ingrijita. In categoria produselor fine poroase intra: faianta, majolica, teracota.

2.5.1. Faianta

Placile de faianta se obtin din argile de culoare alb pana la galbui, opace, cu spartura poroasa si acoperite cu glazura. Amestecul necesar de materiale cuprinde cca.50% caolin sau argila refractara, 40% nisip cuartos si 10% feldspat ca fondant. Acestea se ard la 1150 - 1250⁰C. O a doua etapa de ardere este necesara pentru obtinerea smaltului (850-900⁰C)

Placile rezista bine la soc termic, agenti chimici, incovoiere etc. si se folosesc la placarea peretilor interiori in bai, bucatarii, laboratoare, grupuri sanitare, sali de operatii, sau la acoperirea meselor de laborator.

Pe fata neglazurata placile sunt prevazute cu striuri pentru a imbunatati aderenta mortarului cu care se fixeaza de stratul suport. Se produc sub forma patrata sau dreptunghiulara si dimensiuni diferite, toate muchiile drepte sau cu una sau doua muchii rotunjite.

Se mai fabrica brausori lati sau ingusti, piese pentru scafe, piese pentru colt

2.5.2. Majolica

Placile de majolica se obtin ca si faianta, dar din argila obisnuita, care dupa ardere capata culoare galbuie roscata. Una din fete este glazurata, iar fata opusa este striata pentru imbunatatirea aderentei la stratul suport. Se fabrica in forme patrate cu latura 20 - 90 mm si grosimea 5 - 14 mm, livrate in panouri de 32 x 32 cm, lipite cu fata glazurata pe hartie (CESAROM). Fixarea se face cu mortar de ciment cu adaos de var, hartia indepartandu-se dupa fixare, prin frecare umeda.

Se folosesc la placari la peretii exteriori si interiori.

Teracota (cahle)

Sunt produse ceramice fabricate din argile obisnuite, arse, glazurate si servesc la placarea exterioara a sobelor de incalzit sau gatit. Cahlele pot fi albe sau colorate, cu fata glazurata neteda sau prevazuta cu reliefuri ornamentale, iar pe spate au un profil puternic reliefat, care serveste la legarea lor cu sarma sau cu scoabe atunci cand se monteaza. Functie de locul pe care il ocupa in alcatuirea unei sobe, cahlele au denumiri si forme deosebite (fig.2.19): placi de fata, coltare pentru fata si pentru soclu etc.

2.6. Produse ceramice brute compacte

Aceste produse au o structura compacta (clincherizata sau vitrificata) obtinuta in urma arderii amestecului de argila vitrifiabila (cu sau fara adaos de feldspat si nisip), la temperaturi cuprinse intre 1200⁰C si 1300⁰C. Culoarea acestui material cunoscut sub numele de gresie ceramica poate fi bruna, rosie, galbena, cenusie sau alba, functie de natura fondantilor si de conditiile de ardere. In anumite situatii, gresia poate fi glazurata. Datorita compacitatii mari, gresia ceramica are rezistenta la compresiune mare, rezista la agenti corozivi, are o comportare foarte buna la inghet-dezghet. Singurul inconvenient il reprezinta rezistenta scazuta la soc mecanic.

Din categoria produselor ceramice brute compacte fac parte: placile din gresie ceramica, caramizile de clincher, tuburi (si piese de legatura) din gresie ceramica.

2.6.1. Placile din gresie ceramica - se fabrica prin presare semiuscata in forme patrate (25 x 25; 50 x 50; 150 x 150; 200 x 200; 300 x 300 mm) dreptunghiulare ( 100 x 50; 150 x 75; 150 x 100; 200 x 100; 300 x 150 mm) cu grosimi de 4 - 28 mm, sub forma de piscoturi si elemente de racordare (coltari, scafe, socluri). Suprafata placilor poate fi neteda sau reliefata, glazurata sau neglazurata. Se fabrica doua tipuri de astfel de placi: tip S (placi de gresie natur) si tip F (placi de gresie fina) si functie de aspect se impart in doua clase de calitate. Se utilizeaza la pardoseli in incaperi nelocuite permanent (laboratoare, bucatarii, bai, coridoare, magazii etc.) si la placarea peretilor (in special in industrii cu medii agresive).

2.6.2. Caramizile de clincher - se fabrica din gresie ceramica si se utilizeaza la zidarii aparente, pardoseli in diferite industrii, la captusirea canalelor colectoare, a pilelor si culeelor la poduri. Aceste caramizi se fabrica in doua sortimente dupa dimensiuni: 220 x 110 x 75 si 240 x 110 x 65 mm.

Pentru placarea suprafetelor plane sau circulare din incaperi supuse la agenti corozivi acizi, se utilizeaza gresia antiacida sub forma de caramizi normale si pene.

2.6.3. Tuburi (si piese de legatura) din gresie ceramica - se utilizeaza pentru canalizari si instalatii industriale prin care circula lichide agresive, precum si la constructii obisnuite, pentru canalizari interioare. Sunt prevazute cu mufe pentru imbinare si sunt glazurate atat la interior, cat si la exterior, pentru marirea impermeabilitatii si reducerea frecarii la scurgerea lichidelor. Tuburile pot fi drepte, curbe sau ramificate, cu diametre pana la 1000 mm, lungimea de 1000 si 1500 mm si grosimea peretilor de la 14,5 la 51 mm.

2.7. Produse ceramice fine compacte - se obtin prin arderea materiei prime curate (caolin) in amestec cu nisip (degresant) si feldspat (fondant), care se incalzesc pana la 1100-1250⁰C. Din aceasta categorie fac parte semiportelanul si portelanul.

2.7.1. Portelanul - este un produs alb, translucid, vitrificat, cu spartura compacta. Se deosebeste de gresia ceramica fina prin luciu, care nu este dat de smalt, ci este caracteristic intregii mase a produsului. Portelanul se foloseste putin in constructii. Se utilizeaza la instalatii electrice interioare (izolatoare, prize, intrerupatoare, sigurante) si la liniile de inalta tensiune.

2.7.2. Semiportelanul - este un produs ceramic fin, semivitrificat, care se obtine din aceleasi materii prime ca si faianta, dar folosind o cantitate mai mare de fondant. Are spartura compacta, lucioasa. Se utilizeaza in procesul tehnologic de obtinere a obiectelor tehnico-sanitare.

2.8. Produse refractare - sunt acele produse care rezista fara a se deforma sub greutate proprie la temperaturi mai mari de 1580⁰C si au rezistente mecanice si chimice mari. Se folosesc la captusirea cuptoarelor, focarelor, reactoarelor din instalatii industriale cu temperaturi mari de lucru. Functie de materia prima din care se obtin, se deosebesc mai multe tipuri de produse refractare fasonate: caramizi silico-aluminoase, caramizi silicioase, caramizi magneziene, caramizi dolomitice.

Produsele ceramice refractare au compozitia chimica si mineralogica variata si pot avea un caracter acid, bazic sau neutru.

2.8.1. Caramizile silico-aluminoase - sunt caramizi refractare neutre din punct de vedere chimic; din aceasta grupa fac parte caramizile de samota.

Caramizile de samota se obtin prin arderea argilei refractare (la care se adauga degresanti) in doua etape:

- in prima etapa se arde argila la 1300⁰C, produsul se macina si se cerne, obtinand 2 - 3 sorturi granulare, care apoi se combina astfel incat sa rezulte un amestec cu volum de goluri mic (samota);

- in a doua etapa se face aglomerarea samotei cu argila refractara si se fasoneaza prin presare caramizi, care se ard la 1450⁰C.

Aceste caramizi rezista bine la soc termic, fiind utilizate la vetre, pereti si canalele cuptoarelor si instalatiilor termice, a cosurilor de fum etc.

2.8.2. Caramizile silicioase - se obtin din nisip cu un continut de 95% SiO₂ sau din gresii curate. Materia prima se macina, se sorteaza si se reamesteca in vederea obtinerii unui volum de goluri cat mai mic. Amestecul se aglomereaza cu lapte de var si se preseaza in forme, apoi se arde la 1500⁰C (in timpul arderii se dilata).

Caramizile refractare silicioase sunt produse refractare acide, cu stabilitate redusa la soc termic si se recomanda a fi folosite pentru instalatii cu foc continuu, unde se ard materiale acide (cuptoare pentru fabricarea sticlei, cuptoare Simens-Martin).

2.8.3. Caramizi magneziene - se obtin din materii prime bogate in oxid de magneziu sau silicat de magneziu. Functie de materia prima folosita se pot obtine urmatoarele produse: din MgCO₃ (magnezit) se fabrica produse refractare magnezitice, din MgCa(CO₃)₂ (dolomit) se fabrica produse dolomitice si din roci cu continut ridicat de magneziu (forsterit, talc etc.) se fabrica produse forsteritice.

Caramizile refractare magneziene sunt produse bazice cu refractaritate ridicata. Procesul tehnologic de obtinere este asemanator cu al caramizilor de samota.

Se utilizeaza la cuptoare unde se ard produse bazice (cuptoare unde se elaboreaza oteluri fosforoase, cuptoare pentru ciment etc.).

2.9. Agregate de tip ceramic

Utilizarea agregatelor usoare a fost generata de necesitatea obtinerii unor betoane si mortare usoare (cu densitate aparenta mica) si cu proprietati termoizolatoare superioare.

In acest sens agregatele de tip ceramic confera prin porozitatea lor conditiile necesare obtinerii unor astfel de betoane si mortare.

2.9.1. Granulitul - este un agregat realizat din argila expandata intr-un cuptor rotativ special si se prezinta sub forma de granule sferice sau ovoidale, cu aspect neted-compact la exterior, cu structura interioara poroasa, de culoare galben-roscata. Granulitul este un material usor, cu densitatea aparenta de 350 - 600 kg/m³, cu rezistenta la compresiune si proprietati de izolare termica ridicate.

2.9.2. Agregate din deseuri ceramice - deseurile provenite de la fabricile de caramida si tigla precum si deseurile ceramice provenite din demolari, se sorteaza indepartandu-se eventualele impuritati si se concaseaza pana la dimensiuni comparabile cu cele ale agregatelor naturale. Se utilizeaza pentru realizarea de betoane usoare, pentru straturi izolatoare etc.

2.10. Caracteristici tehnice, incercari si conditii de calitate

Utilizarea pe santier a produselor ceramice se face in concordanta cu

caracteristicile lor tehnice si de calitate, ceea ce se stabileste in conditii de laborator.

Incercarile curente care se efectueaza in laboratoare autorizate se refera la: verificarea dimensiunilor, masurarea defectelor, influenta granulelor de var, densitatea aparenta, absorbtia de apa, rezistentele mecanice.

Verificarea dimensiunilor se efectueaza pe un lot de 10 caramizi care formeaza proba de incercare recoltata in conditii normate.

Lungimea se verifica masurand lungimea a doua siruri formate din cate 5 caramizi puse cap la cap, iar suma lungimilor se imparte la 10.

Latimea se verifica masurand lungimea sirului format din 10 caramizi asezate pe lat una langa alta si impartind lungimea la 10.

Grosimea se verifica masurand lungimea sirului format din 10 caramizi asezate pe cant una langa alta si impartind lungimea obtinuta la 10.

Valorile astfel obtinute se compara cu valorile normate.

Determinarea stirbiturilor la muchii si la colturi se realizeaza pe proba prelevata conform normelor si consta in masurarea directa in lungul muchiilor, iar pentru colturi se face diferenta intre dimensiunea muchiei si lungimea partii ramasa intreaga. Se noteaza numarul de defecte si dimensiunea maxima.

Determinarea sagetii (deformatia muchiilor si a fetelor) se executa tot pe proba medie si consta in pozitionarea unei rigle metalice in lungul muchiei sau a fetei ce se verifica si introducand spioni (tole din tabla de grosimi diferite) se poate aprecia in mm dimensiunea sagetilor.

Crapaturi (fisuri) pe fetele vazute se considera cele ce apar pe intreaga inaltime a caramizii, dupa montare in zid.

Se noteaza numarul crapaturilor sau fisurilor ce apar, dimensiunea lor maxima si modul de raspandire, pentru a stabili cauza aparitiei acestora.

Influenta granulelor de var este determinata de granulele de calcar cu dimensiuni mai mari de 2mm, existente in materia prima. Prin ardere se formeaza varul care in prezenta umiditatii se stinge cu marire de volum, iar aceasta poate provoca fisurarea si ruperi de bucati din caramida.

Se determina astfel:

- pe gratarul unui vas metalic se aseaza caramizile de incercat, se introduce apa care se incalzeste pana la fierbere. Se mentine timp de 1 ora la temperatura de fierbere, 4 ore dupa fierbere in vasul inchis si 5 zile in atmosfera de laborator, dupa care se examineaza eventualele deteriorari provocate de granulele de var tratate ca mai sus.

Determinarea densitatii aparente (r_a se face pe proba medie de caramizi, la care se determina dimensiunile medii (L_m, l_m, g_m) prin masurarea fiecarei muchii, se calculeaza volumul mediu (V_m), dupa care se cantaresc probele (m_i) si se calculeaza densitatea cu relatia cunoscuta:

[ kg/m³] ( 2.5 )

unde : - m = masa unei probe, in kg;

V_a = volumul aparent al probei respective, in m³.

Determinarea absorbtiei de apa (A%) se realizeaza pe caramizile din proba medie care se usuca la masa constanta intr-o etuva, dupa care se cantaresc (m₁). Probele uscate se aseaza pe gratarul vasului de incercare, se introduce apa fara a depasi nivelul caramizii si se lasa 24 ore. Se scot caramizile din vas, se sterg cu o carpa umezita si se cantaresc (m₂). Se calculeaza absorbtia pentru fiecare proba, cu relatia:

x 100 (2.6)

in care termenii din relatie au semnificatiile enuntate anterior.

Impermeabilitatea se determina la tigle si presupune montarea pe suprafata unei tigle a unui guler de tabla pe un strat de bitum, introducerea in interiorul cutiei formate a unei cantitati de apa fara a depasi nivelul gulerului de tabla. Se considera ca tigla satisface conditia de impermeabilitate, daca dupa 4 ore nu apare picatura de apa la partea inferioara a cutiei formate.

Determinarea rezistentelor mecanice

Normativele prevad obligativitatea determinarii rezistentei la compresiune (R_c) si a rezistentei la intindere din incovoiere (R_ti) la caramizi si capacitatea portanta (R_i) la tigla.

Pentru determinarea rezistentei la compresiune proba prezentata in fig. 2.5, se pregateste astfel:

se taie fiecare din caramizile din proba medie, la jumatate, se prind intre ele prin intermediul unui strat de mortar cu anumite caracteristici;

la 24 ore de la realizarea primului strat de legatura, se realizeaza cate un strat de egalizare pe fiecare din fetele ce vin in contact cu platanele presei.

Straturile de egalizare au rolul de a prelua neuniformitatile provocate de contractie, iar pentru o intarire corespunzatoare probele astfel pregatite se pastreaza 4 zile, dupa care se supune la incercare la presa hidraulica. Cunoscind dimensiunile (B si H) suprafetelor in contact cu platanele presei si citind forta de rupere (P_max), se poate calcula rezistenta la compresiune cu relatia:

R_c = [N/mm²]  (2.7)

in care termenii din relatie au semnificatiile enuntate anterior.

Determinarea rezistentei la incovoiere se realizeaza pe probe pregatite in modul urmator:

pe fiecare caramida din proba medie se aplica trei benzi de egalizare din pasta de ciment P40 sau din pasta de ipsos;

benzile trebuie sa aiba 2-3 cm latime si 3mm grosime si se dispun o banda pe fata exterioara a probei si pe mijlocul acesteia, iar doua benzi se dispun pe partea posterioara la capetele fetei de rezemare.

Dispozitivul de incercare va fi prevazut cu role semicilindrice situate la 200 mm distanta intre ele, directia de aplicare a fortei de rupere fiind la mijlocul distantei dintre role si avand o anumita viteza de incarcare. Rezistenta la incovoiere se calculeaza cu relatia:

R_i =   [N/mm²]  ( 2.8 )

in care:-   P = forta de rupere;

L = distanta dintre reazeme;

B = latimea caramizii;

H = grosimea caramizii.

Rezultatul este media aritmetica a mai multor incercari.

Pentru tigle se determina capacitatea portanta care reprezinta de fapt forta necesara ruperii unei tigle prin incovoiere, forta a carei valoare trebuie sa se incadreze in valorile normate.