Технология керамических материалов и искусственных пористых заполнителей : в 2 частях. Часть 2

УДК 691.4 (075.8)
ББК 35.41я73

Т38

Рецензент

канд. техн. наук Е.С Корнев

(Министерство строительства Омской области, г. Омск, Россия)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве 

лабораторного практикума.

Т38

Технология керамических материалов и искусственных пористых 
заполнителей : лабораторный практикум : в 2 частях. Часть 2 / сост. : 
М.А Ращупкина, П.П. Дерябин. – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2022. 
– Режим доступа: http://bek.sibadi.org/MegaPro, для авторизованных пользователей. – 
Загл. с экрана.

Изложены необходимые теоретические сведения о керамических материа-

лах, даны методические рекомендации по выполнению лабораторных работ, в том 
числе научно-исследовательских, связанных с изучением основных свойств глинистого 
сырья, добавок и изделий на их основе. Систематизированы и представлены 
методики определения физико-технических свойств глинистого сырья и изделий 
на основе керамики.

Направлен на выработку умения использовать основные законы естествен-

нонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического 
анализа и моделирования, теоретического и экспериментального 
исследования, на овладение технологией, методами доводки и освоения технологических 
процессов строительного производства, производства строительных материалов, 
изделий и конструкций, машин и оборудования, а также на формирование 
способности составлять отчеты по выполненным работам, участвовать во 
внедрении результатов исследований и практических разработок.

Предназначен студентам, обучающимся по направлению 08.04.01 «Строи-

тельство» (магистратура).

Текстовое (символьное) издание (1,46 МБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 МБ; Windows XP/Visa/7/10

1 ГБ свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader / Foxit Reader

Редактор Н.И. Косенкова
Верстка – Е.В. Садиной

Издание первое. Дата подписания к использованию 02.08.2022

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ 
644080, г. Омск, пр. Мира, 5
РИО ИПК СибАДИ
644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2022

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от
информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» 
данная продукция маркировке не подлежит.

~ 3 ~

Технология керамики является наукой о методах изготовления 

керамических изделий с заданными свойствами.

Керамические изделия и материалы обладают различными свой-

ствами, которые определяются химическим составом исходного сырья, 
методами его переработки, а также условиями обжига – газовой средой, 
температурой и длительностью. 

Керамические изделия изготовляются из природных глин с отоща-

ющими добавками и плавнями путем формования из пластичных масс с 
последующей сушкой и обжигом при высоких температурах. При этом в 
результате спекания образуется прочный каменный материал, называемый 
керамическим черепком. Достоинства керамических изделий: высокая 
прочность и  химическая стойкость к кислотам и щелочам, к  истиранию, 
гигиеничность. Недостатки: хрупкость, невысокая термостойкость, 
энергоемкость, высокая стоимость.

Классификация керамики производится по плотности, прочности  

и по назначению. 

По плотности изделия делят: на плотные с водопоглощением ме-

нее 5%  и пористые – более 5%. Пористые материалы – кирпич глиняный, 
стеновые камни, черепица, облицовочные плитки и трубы керамические. 
Плотными являются керамические плитки для полов и дорожный 
кирпич. Санитарно-технические изделия: ванны, унитазы, 
умывальники – бывают пористыми (фаянс) и плотными (фарфор). Вы-
сокопористые: керамзит и аглопорит.

По прочности и морозостойкости керамические изделия делят 

на марки.

По назначению изделия строительной керамики подразделяются на:
– стеновые: кирпич глиняный и керамические камни пустотелые;
– отделочные: плитки керамические глазурованные для внутрен-

ней облицовки и фасадные облицовочные плитки, а также плитки для 
полов; 

– санитарно-технические: ванны, умывальники, унитазы трубы

канализационные и дренажные;

– кровельные: черепица ленточная, пазовая и коньковая;
– теплоизоляционные: диатомитовый кирпич, керамзит, аглопо-

рит;

– огнеупорные: шамот, динас, окисная керамика;

~ 4 ~

– кислотоупорные: плиты, резервуары и их детали, трубы.
По качеству переработки сырья керамику делят на грубую и тон-

кую:

– грубая: кирпич, черепица, плитки фаянсовые и для полов;
– тонкая: фарфор и полуфарфор.
Грубая керамика изготовляется чаще из одних глин или из глин с 

небольшим количеством добавок грубого помола. Обычно она пористая 
с высоким водопоглощением, за исключением плиток для полов, 
которые обжигают почти до полного спекания. Тонкую керамику изготовляют 
из глин с добавлением до 50–60% отощающих материалов и 
плавней, которые измельчают до полного прохода через сито 0,08 мм 
(остаток не превышает 5–6%).

Свойства керамики специфичны для пластичных масс и для го-

товых изделий. Основные свойства изделий: прочность при изгибе и 
при сжатии, водопоглощение и морозостойкость, истираемость. 

Предел прочности при изгибе, МПа, керамических материалов Rиз

зависит прежде всего от их структуры. Например, кирпич полусухого 
прессования имеет меньшую величину Rиз, чем кирпич пластического 
формования, изготовленный из тех же глин, даже при равной прочности 
при сжатии. Предел прочности при изгибе регламентируется ГОСТами 
для кирпича, поскольку в стене он испытывает не только сжимающие, 
но и изгибающие нагрузки из-за деформаций поверхности. Этот 
показатель регламентируется и для некоторых других керамических 
изделий. Обычно он находится в пределах 0,7–5 МПа.

Прочность при сжатии, МПа, характеризует сопротивление 

сжимающим нагрузкам вышележащих слоев кладки. Она зависит от 
пористости, структуры и водопоглощения. По ее величине определяют 
марку стеновой керамики, по отношению прочности насыщенных 
и сухих образцов – коэффициент водостойкости Кв или размягчения. 
Материал считается водостойким, если Кв больше 0,7.

Морозостойкость – это способность материала в насыщенном 

водой состоянии выдерживать попеременное замораживание и оттаивание 
без признаков разрушения и понижения прочности. Марки по 
морозостойкости характеризуются количеством теплосмен от – 15…–
20°С до + 18 ± 2°С, которое выдерживает материал без признаков разрушения. 
Существуют марки F15, F25, F35, F50.

~ 5 ~ 

Общая классификация керамических материалов и изделий

Назначение
Основные
изделия

Основное исходное 

сырье

Способ

производства

изделий

Температура
обжига, ºС
Вид черепка
Вид керамики

1
2
3
4
5
6
7

Конструкционная 

керамика

Керамический 
кирпич и камни, 
панели из них, 
кирпич для ды-

мовых труб

Глина легкоплавкая, 

кварцевый песок, 
промышленные отходы 
угледобычи и 

углеобогащения, 

кремнеземистые оса-

дочные породы

Пластический, 
жесткий, по-

лусухой

950–1100

Пористый, грубозернистого 
стро-

ения

Грубая

(грубозернистая 

терракота)

Облицовочная 

керамика

Кирпич и камни 

лицевые

Глина легкоплавкая и 

тугоплавкая крас-
ножгущаяся и свет-
ложгущаяся, кварце-

вый песок, шамот

Пластический, 
жесткий, по-

лусухой

950–1100

Пористый, грубозернистого 
стро-

ения

Грубая

(грубозернистая 

терракота)

Плитки облицо-

вочные

Глина тугоплавкая и 

огнеупорная свет-

ложгущаяся, кварцевый 
песок, полевой 

шпат, каолин

Полусухой со 

шликерной 
подготовкой 
массы, пластический


1000–1200

Пористый или 
спекшийся, мак-
рооднородного 

строения

Тонкая

(терракота,

фаянс),

«каменная»

Кровельная
керамика
Черепица

Глина легкоплавкая, 
кварцевый песок, ша-

мот

Пластический, 

полусухой
950–1100

Пористый, однородный, 
зернистого 
строения

Грубая

(терракота)

Санитарно-тех-

ническая
керамика

Умывальники, 
раковины, сливные 
бачки и др.

Глина беложгущаяся 
огнеупорная, каолин, 
кварцевый песок, ша-

мот, полевой шпат

Литьем в гипсовых 
формах
1150–1300
Пористый или 

спекшийся

Тонкая (фаянс, 
полуфарфор, 

фарфор)

~ 6 ~ 

Окончание таблицы

1
2
3
4
5
6
7

Трубы

Дренажные
Глина легкоплавкая, 

кварцевый песок
Пластический
1000–1050
Пористый
Грубая

(терракота)

Канализацион-

ные

Глины огнеупорные 
или тугоплавкие, шамот, 
каолин, кварце-

вый песок

Пластический
1250–1300
Пористый и 
спекшийся
Грубая

Дорожные мате-

риалы

Клинкерный 

кирпич, плитка

Тугоплавкие глины, 

шамот, песок

Пластический, 

полусухой
1250–1300
Спекшийся

«Каменная»

(керамогранит)

Специальная кера-

мика

кислотоупорная

Кирпич, плитка

Глина беложгущаяся 
огнеупорная, каолин, 
кварц, полевой шпат, 
шамот, тугоплавкая 

глина

Пластический
1200–1300
Спекшийся

«Каменная»,

кислотоупорный 

фарфор

огнеупорная

Кирпич, камни, 
фасонные изде-

лия

Огнеупорная глина, 

каолин, шамот

Пластический, 

полусухой, 

трамбование из 

порошковых 

масс

1350–2000
Пористый и 
спекшийся
Алюмосиликатная

теплоизоляционная Кирпич, плиты, 

скорлупы

Трепел, диатомит, 
пенообразователи, 

опилки, перлит

Пластический, 

литьевой
850–100
Высокопористый, 

ячеистый

Грубая

высокопористая

огнеупорная
теплоизоляционная

Плиты, войлок, 
рулонный мате-

риал, бумага, 
картон, фетр

Муллито-кремнеземистая 
вата, бентонито-

вая, каолинитовая 

глины, пенообразова-

тель, каолин

Вибропрессование, 
прессование, 
литье

1200–2000

Высокопористый, 
ячеистый, волокни-

стый

Огнеупорная

высокопористая

Декоративно-

художественная 

керамика

Изразцы, декоративные 
детали, 
скульп-

тура, вазы

Глина легкоплавкая и 
тугоплавкая, кварце-

вый песок, шамот

Пластический, 

полусухой, 
трамбование, 

литье

950–1100

Пористый, грубо 
или тонкозерни-

стый

Грубая

(терракота)

~ 7 ~

Исследования влияния характера пор на морозостойкость кера-

мики выявили, что все поры делятся на три вида: опасные, безопасные 
и резервные.

Опасные поры заполняются холодной водой при насыщении. В 

них она удерживается при извлечении материала из воды и замерзает 
при температуре – 15…– 20 °С. Диаметр этих пор от 200 до 0,1 мкм. 

Безопасные поры при насыщении водой не заполняются либо за-

полнившая их вода не замерзает при указанных температурах, так как 
они очень мелкие. Заполняющая их вода становится пристеночной адсорбированной 
влагой с растворенными в ней солями. Она замерзает 
при температуре значительно ниже – 20 °С.

Резервные поры при насыщении полностью заполняются холод-

ной водой, но при извлечении образца из воды она частично вытекает, 
вследствие малых капиллярных сил и поры остаются незаполненными, 
оставляя резерв для расширения при замораживании. Это крупные 
поры диаметром более 200 мкм.

Вода при замерзании расширяется всего на 9%, но давление при 

этом может достигать 280 МПа. Керамика будет морозостойкой, если  
объем резервных пор достаточен для компенсации прироста объема замерзающей 
воды в опасных порах. Это условие называют структурной 
характеристикой С и выражают в процентах:

C = Vр / (Vоп – Vр),

где Vp и Voп – объем пор соответственно резервных и опасных.

Морозостойкость определяет долговечность керамических мате-

риалов в условиях воздействия на них внешней среды. Поэтому марки 
по морозостойкости регламентированы ГОСТами для стеновых фасадных, 
кровельных изделий.

Теплопроводность керамики зависит от ее плотности, состава, 

вида и размера пор. Она резко возрастает с увеличением влажности. 

Паропроницаемость действующими ГОСТами и ТУ не регла-

ментирована. Однако в некоторых случаях она влияет на долговечность 
строительных конструкций. Низкая паропроницаемость стеновых 
материалов может явиться причиной потения внутренней поверхности 
стен, особенно в зданиях с повышенной влажностью воздуха. 

Сырьевые материалы, используемые при изготовлении керами-

ческих изделий, можно разделить на две основные группы: 

~ 8 ~

1. Глинистые
Это глины и каолины. Согласно ГОСТ 9169–2021 глинистое сы-

рье представляет собой горные породы, состоящие в основном из глинистых 
минералов (каолинит, монтмориллонит, гидрослюда).

В техническом понимании глинами называют горные землистые 

породы, способные при затворении водой образовывать пластичное тесто, 
которое в высушенном состоянии обладает некоторой прочностью 
(связностью), а после обжига приобретает камнеподобные свойства.

Согласно ГОСТ 9169–2021 глинистое сырье классифицируют:
– по огнеупорности;
– содержанию А12О3;
– содержанию красящих оксидов (Fe2О3, ТiO2);
– содержанию водорастворимых солей;
– минеральному составу;
– содержанию тонкодисперсных фракций;
– содержанию крупнозернистых включений;
– пластичности;
– механической прочности на изгиб в сухом состоянии;
– спекаемости;
– содержанию свободного кремнезема.

2. Непластичные материалы и добавки
Добавки к глинам вводятся для регулирования свойств керамики 

и снижения расхода дефицитных глин. По влиянию на свойства они 
делятся на отощающие, выгорающие, флюсующие, химические и специального 
назначения.

Отощающие добавки – это материалы, снижающие пластичность 

и усадку глин в сушке и обжиге. К ним относятся: кварц, шамот, золы, 
шлаки и др.

Флюсующиеся добавки (плавни) – это материалы, взаимодейству-

ющие в обжиге с глинистыми минералами с образованием более легкоплавких 
соединений. Поэтому введение в состав массы плавней 
улучшает степень спекания и снижает температуру обжига. Плавни делят 
на две группы: флюсующие, имеющие низкую температуру плавления, – 
полевые шпаты, пегматиты, сиениты – и материалы с высокой 
температурой плавления, но дающие при обжиге легкоплавкие соединения 
с компонентами массы – мел, доломит, тальк.

~ 9 ~

Выгорающие добавки выгорают в обжиге почти целиком (за ис-

ключением зольной части). В технологии керамики они чаще применяются 
при производстве стеновых материалов. К ним относятся опилки, 
уголь, золы ТЭЦ.

Процесс изготовления керамических изделий в основном состоит 

из следующих операций.

1. Добыча сырьевых материалов, изучение их состава и свойств,

очистка от примесей и подготовка к производству. Подготовка к производству 
заключается в дроблении, помоле, просеивании, подсушке и 
т.д. в зависимости от принятой технологической схемы производства 
изделий.

2. Составление керамических масс. Этому предшествует лабора-

торное опробирование сырьевых материалов, расчет или подбор состава 
масс и лабораторное испытание их для  изготовления изделий. 
Составление производственных масс состоит из весовой дозировки сырьевых 
материалов, смешивания их, домола, увлажнения, тщательного 
перемешивания для придания массе полной однородности.

3. Формование керамических изделий одним из следующих спо-

собов – пластическим формованием, прессованием (полусухим или сухим), 
литьем из шликеров.

4. Сушка полуфабриката и дополнительная отделка изделий в су-

хом состоянии.

5. Глазурование изделий.
6. Обжиг полуфабриката и превращение его в камень.
7. Декорирование, раскраска, окраска и другие виды отделки из-

делий.

~ 10 ~

Приборы и оборудование:
− сушильный шкаф;
− весы технические;
− набор стандартных сит с диаметрами отверстий 20, 15, 10, 5 мм;
− мерный сосуд объемом 1, 2 и 5 л.;
− составной цилиндр;
− пресс гидравлический;
− эксикатор;
− установка для определения водопоглощения под вакуумом.

Заполнители занимают в бетоне 70−80% объема, поэтому от их свойств 

во многом зависят важнейшие показатели качества производимых строительных 
изделий и конструкций. Отличительные свойства разнообразных 
заполнителей обусловливают область и технико-экономические показатели 
их возможного применения. От свойств легких заполнителей зависят прочность 
бетона на сжатие, растяжение, изгиб, плотность, пористость, водопо-
глощение, теплопроводность, морозостойкость и другие важнейшие показатели 
качества легких бетонов. Применяя заполнители с теми или иными 
свойствами, можно управлять качеством легкого бетона.

Основными техническими свойствами, характерными для пористых за-

полнителей, являются:

−
плотность;

−
насыпная плотность;

−
плотность зерен;

−
объем межзерновых пустот;

−
пористость зерен;

−
влажность;

−
водопоглощение;

−
зерновой состав;

−
прочность при сдавливании в цилиндре (дробимость).

~ 11 ~

Все виды крупных пористых заполнителей (керамзит, аглопорит, шла-

ковую пемзу, шунгизит и др.) испытывают по методике ГОСТ 9758−86.

После отбора и объединения частичных проб полученную среднюю 

пробу тщательно перемешивают. Пробы для испытания отбирают от средней 
методом квартования или при помощи желобчатого делителя. 

Насыпная плотность зависит от крупности пористого заполнителя. С 

увеличением размера зерен насыпная плотность уменьшается.

По насыпной плотности крупные пористые заполнители бетонов (ще-

бень, гравий) делятся на следующие марки: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 
500, 550, 600, 700, 800, 900 и 1000.

Равномерно обожженный керамзитовый гравий не должен содержать 

зерна с оплавленной поверхностью. Допускается содержание расколотых 
зерен не более 15%.

Количество расколотых зерен определяют следующим образом:

пробу гравия помещают в предварительно взвешенный цилиндр объемом 
2 л. Определяют массу гравия в цилиндре. Внешним осмотром выделяют 
расколотые зерна, к которым относят зерна, расколотые пополам; зерна,
имеющие повреждение поверхности (сколы, потертости) более чем наполовину. 
Расколотые зерна взвешивают.

Содержание расколотых зерен К в пробе с точностью до 1% вычис-

ляют по формуле

К =

𝑚2
m1 ∙ 100%,
(22)

где m1 – масса пробы, кг;

m2 – масса поврежденных зерен, кг.

Насыпной
плотностью
заполнителя
называют
отношение
его 

массы ко всему занимаемому объему, включая пространство между 
зернами.

Определяют насыпную плотность следующим образом. Высушенный 

до постоянной массы заполнитель насыпают с высоты 100 мм в предварительно 
взвешенный мерный сосуд до образования над верхом сосуда конуса. 
Затем, не сдвигая сосуд (во избежание уплотнения заполнителя), линейкой 
срезают конус и сосуд с заполнителем взвешивают.