ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 1. Θεωρητικό μέρος 2. Προϊόντα 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Τα αργιλικά δομικά στοιχεία παράγονται από τον πηλό μετά από προεργασία, μόρφωση με τα χέρια ή με μηχανικά μέσα, σε κατάλληλα καλούπια, ξήρανση του υλικού στον αέρα ή σε ρεύματα θερμού αέρα, όπτηση και ψύξη. Η προεργασία του πηλού ανάλογα με τις ιδιότητές του, περιλαμβάνει απίσχναση ή εμπλουτισμό ισχνών αργίλων, ανάμιξη με νερό, φύραση, έλαση και κοπή. Η απίσχναση εφαρμόζεται όταν ο πηλός είναι παχύς, δηλαδή όταν περιέχει πολύ άργιλο. Όταν περιέχει πολύ άμμο ονομάζεται ισχνός. Οι ισχνοί πηλοί έχουν μειωμένη πλαστικότητα και συνεκτικότητα. Η απίσχναση επιτυγχάνεται με την προσθήκη χαλαζιακής άμμου, αλεύρων πετρωμάτων, τέφρας, λιγνίτη, πριονιδίων ξύλου κ.λ.π. Όταν η απίσχναση γίνεται με οργανικά υλικά, π.χ. πριονίδι, τότε τα προϊόντα της όπτησης μετατρέπονται σε πορώδη υλικά, λόγω της πλήρους καύσης του οργανικού υλικού. Ο εμπλουτισμός των ισχνών πηλών γίνεται με την απομάκρυνση των απισχναντικών συστατικών, με πλύσιμο μέσα σε δεξαμενές ανάδευσης. Για την παραγωγή θερμομονωτικών αργιλικών προϊόντων και κυρίως οπτόπλινθων δόμησης ή επένδυσης χρησιμοποιούνται κατά την πρόσμιξη διογκωμένη πολυστερίνη ή άλλα υλικά, τα οποία όταν καίονται κατά την όπτηση, δίνουν πορώδεις οπτόπλινθους με μικρή φαινόμενη πυκνότητα. Η μόρφωση των προϊόντων, ώστε να αποκτήσουν το επιθυμητό σχήμα, γίνεται με την εφαρμογή πίεσης χειρωνακτικά ή με κατάλληλες συσκευές. Υπάρχουν τρείς μέθοδοι μόρφωσης, η υγρή, η ύφυγρη και η ξηρή ανάλογα με το ποσοστό του νερού που θα αναμιχθεί με το πηλώδες χώμα (60, 23 και 10% περίπου αντίστοιχα). Η επιλογή της μεθόδου που θα χρησιμοποιηθεί εξαρτάται από την ποιότητα του πηλού και από το προϊόν που θα κατασκευαστεί. Η ξήρανση γίνεται με φυσικό ή τεχνητό τρόπο. Η φυσική ξήρανση πλεονεκτεί της τεχνητής ως προς την ομοιομορφία και την ομαλότητα ξήρανσης. Παρουσιάζει, όμως, τα μειονεκτήματα ότι χρειάζεται μεγάλους χώρους και σημαντικό χρόνο για την ολοκλήρωσή της. Η όπτηση δίδει στα προϊόντα σταθερή μορφή και ικανές μηχανικές αντοχές. Πραγματοποιείται σε καμίνους και καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία παρατηρείται: 1
στους 100 0 C εξάτμιση του νερού, στους 500 600 0 C απομάκρυνση του κρυσταλλικού νερού. στους 950 1050 0 C εξυάλωση, όπου τήγμα προσμίξεων στην περιοχή αυτή συγκολλά τους κόκκους του υλικού, με αποτέλεσμα το προϊόν να αποκτά μηχανικές αντοχές. Η τελευταία φάση της παραγωγής είναι η ψύξη του προϊόντος που πρέπει να γίνεται με βραδύ ρυθμό, ώστε να αποφευχθούν μικρορηγματώσεις. Η χημική σύσταση του πηλού και η θερμοκρασία όπτησης καθορίζουν το χρώμα του προϊόντος. Η παρουσία επιβλαβών προσμίξεων στα προϊόντα αργίλου, όπως και η κακή όπτηση δημιουργούν προβλήματα στα προϊόντα που παρασκευάζονται, (εξανθήματα, τριχοειδείς ρωγμές, κηλίδες, διαρρήξεις, κ.ά.). 2. ΠΡΟΪΟΝΤΑ Τα προϊόντα αργίλου, τούβλα, κεραμίδια κ.λ.π., τα οποία είναι καλής ποιότητας παρουσιάζουν ανθεκτικότητα στη θλίψη, στις καιρικές συνθήκες, στη φωτιά και στις χημικές επιδράσεις. Έχουν μικρό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, διαπερατότητα από τον αέρα και ικανοποιούν τους όρους υγιεινής. Επίσης, έχουν ωραίους χρωματισμούς, επιθυμητές διαστάσεις και είναι εύχρηστα σε κάθε έργο. Τα τούβλα είναι μικρά τεχνητά δομικά στοιχεία με κανονικό πρισματικό σχήμα, τα οποία χρησιμοποιούνται εύκολα στη δόμηση τοιχοποιίας ή επιφάνειας. Τα τούβλα, ως δομικά στοιχεία τοιχοποιίας, πρέπει να ικανοποιούν μια σειρά από επιθυμητές ιδιότητες και λειτουργικές απαιτήσεις, όπως υψηλές μηχανικές αντοχές, μικρή υδροαπορρόφηση και υδατοπερατότητα, καλή θερμομονωτική και ηχομονωτική συμπεριφορά, μικρές μεταβολές όγκου λόγω μεταβολής της υγρασίας και θερμοκρασίας, αντοχή στον παγετό και στη διάβρωση, ικανή αντίσταση στη φωτιά και ανθεκτικότητα στη χρήση και στο χρόνο. Ένας πρόχειρος έλεγχος της «υγείας» των τούβλων είναι το είδος του ήχου από την κρούση με άλλο τούβλο ή σφυρί. Μεταλλικός ήχος και διαυγής μαρτυρεί τούβλο υγιές με μεγάλες μηχανικές αντοχές. Αντίθετα βαρύς ήχος και υπόκωφος μαρτυρεί τούβλο κακής όπτησης με μικρές μηχανικές αντοχές. Ο έλεγχος των τούβλων αναφέρεται σε μετρήσεις ιδιοτήτων, οι οποίες ενδιαφέρουν τη χρησιμοποίηση του τούβλου. Σύμφωνα με τους επί μέρους κανονισμούς ελέγχονται η κανονικότητα της όπτησης, η κανονικότητα του σχήματος και των διαστάσεων, η ομοιογένεια του χρώματος, η υδροαπορρόφηση, η σκληρότητα και οι μηχανικές αντοχές του τούβλου. Τα κεραμίδια είναι αργιλικά προϊόντα, τα οποία χρησιμοποιούνται για την κάλυψη στεγών με κλίση (κεραμοσκεπές). Παράγονται από πηλό καλής ποιότητας χωρίς κόκκους λίθων και αποτελούνται από αμμώδη υλικά κατά 40 80 % κατά βάρος, οξείδιο του αργιλίου κατά 10 40 %, οξείδιο του σιδήρου μέχρι 7 %, ανθρακικό ασβέστιο μέχρι 10 %, ανθρακικό μαγνήσιο μέχρι 1 % και αλκάλια μέχρι 10 %. Για την παρασκευή τους ο πηλός απλώνεται σε φύλλα με πάχος 10 mm, τα οποία τοποθετούνται στα κατάλληλα καλούπια. Ακολουθεί η ξήρανση που διαρκεί 10 60 h ή όταν γίνεται σε περιστρεφόμενα ξηραντήρια 1 48 h και μετά υποβάλλονται σε όπτηση. Για τη βελτίωση της στεγανότητας των κεραμιδιών γίνεται 2
εφυάλωση ή διαφανής επικάλυψη. Αυτή επιτυγχάνεται με την προσθήκη στην αργιλική μάζα, κατά τη διάρκεια της όπτησης,εύτηκτων υλικών, όπως χλωριούχο νάτριο ή τα δαπανηρότερα και μεγαλύτερης αντοχής οξείδια του πυριτίου, μολύβδου, κασσίτερου ή βαρίου. Για τον έλεγχο και τη χρησιμοποίηση των κεραμιδιών ισχύουν τα παρακάτω: α. Να μην υπάρχουν ρωγμές, λευκοί κόκκοι και σπασίματα. β. Ακρίβεια στη μορφή και στις διαστάσεις, οι οποίες δεν πρέπει να παρουσιάζουν αποκλίσεις πάνω από 2 %. γ. Να έχουν ομοιομορφία χρωματισμού. δ. Το ειδικό βάρος να κυμαίνεται από 19000 2600 N/m 3. ε. Όταν κρούονται με μεταλλικό αντικείμενο ο παραγόμενος ήχος να είναι οξύς και διαυγής. στ. Κατά τη θραύση τους να μη γίνεται συντριβή και να προκύπτουν γωνιώδεις ακμές. ζ. Ο ιστός στην επιφάνεια θραύσης να είναι κοκκώδης και οι κόκκοι στερεά συγκολλημένοι με το τηγμένο υλικό. η. Η σκληρότητα σε εγχάραξη να είναι λίγο μικρότερη από εκείνη του χάλυβα. θ. Η τιμή του πορώδους να είναι μικρή, ώστε τα κεραμίδια να μην είναι υδατοπερατά. Ο έλεγχος της υδατοπερατότητας γίνεται σε 10 κεραμίδια σύμφωνα με τους κανονισμούς, με την επιβολή στήλης νερού ύψους 5 cm στην πάνω επιφάνεια. Για να μην είναι υδατοπερατά πρέπει στα 8 δοκίμια να εμφανίζεται σταγόνα νερού στην κάτω επιφάνεια μετά από 2,5 h, ενώ στα υπόλοιπα 2 τουλάχιστον μετά 2 h. ι. Να παρουσιάζουν σταθερότητα όγκου. Όταν υποβάλλονται σε βρασμό για 2 h να μην εμφανίζουν αλλοιώσεις και να διατηρούν τη σκληρότητα και τη συνοχή τους. ια. Να παρουσιάζουν αντοχή στον παγετό. Τα κεραμίδια με επιφάνεια θραύσης σχιστής δομής δεν έχουν μεγάλη ανθεκτικότητα στον παγετό. ιβ. Οι αντοχές τους σε θραύση πρέπει να ικανοποιούν τις απαιτήσεις του κανονισμού. Σε πρόχειρη δοκιμασία πρέπει το κεραμίδι, όταν φορτίζεται με μέτριο βάρος άντρα, περίπου 75 Kg σε άνοιγμα 250 mm, να μη θραύεται. Τα κεραμικά πλακίδια και οι κεραμικές πλάκες παράγονται από πηλό, άμμο και άλλα πετρώδη υλικά. Αυτά συμπιέζονται με μεγάλη πίεση σε μεταλλικές φόρμες και υποβάλλονται σε όπτηση σε θερμοκρασίες 900 1200 0 C. Διακρίνονται σε πλακίδια τοίχου και πλακίδια δαπέδου. α. Πλακίδια τοίχου. Είναι πλακίδια κεραμικού υλικού με χρώμα λευκό μέχρι κίτρινο, με λεπτόκοκκο και πορώδη ιστό. Παρουσιάζουν μεγάλη υδροαπορρόφηση και γι αυτό υποβάλλονται σε δεύτερη όπτηση και εφυάλωση, η οποία είναι διαφανής ή έγχρωμη. Παράγονται διάφοροι τύποι πλακιδίων, όπως λεία, ματ, ανάγλυφης επιφάνειας, έγχρωμα με μεγάλη αντοχή στον παγετό και οξύμαχα με μεγάλη αντίσταση στα οξέα και με μικρό πορώδες. β. Πλακίδια δαπέδου. Είναι πλακίδια κεραμικά με λεπτόκοκκο ιστό, τα οποία υποβάλλονται σε όπτηση μέχρι να επέλθει επίτηξη. Παρουσιάζουν μεγάλη σκληρότητα, αντοχή στην τριβή, στον παγετό και στα οξέα, μικρή 3
υδροαπορρόφηση και καλή στεγανότητα. Παράγονται εφυαλωμένα και μη και διακρίνονται σε λεία μονόχρωμα ή πολύχρωμα, αγιορείτικου τύπου cotto, αντιολισθητικά, μικρά λεία, τα οποία είναι οι ψηφίδες και επιμήκη για χρήση σε σοβατεπί. Οι πηλοσωλήνες παράγονται από μίγμα πυρίμαχων πηλών και αργιλικών μαργών με την προσθήκη ειδικών ουσιών, που σχηματίζουν υαλώδες στρώμα και βελτιώνουν τις ιδιότητες της επιφάνειας, όπως την αντοχή σε τριβή κ.λ.π. Είναι οξύμαχοι και αλκαλίμαχοι και λόγω της όπτησης μέχρι επίτηξης παρουσιάζουν μεγάλη στεγανότητα και καλές αντοχές. Η παρασκευή τους γίνεται με μηχανές αντίστοιχες με εκείνες για την παραγωγή τούβλων, με κατακόρυφη διάταξη εκβολής σε τεμάχια μήκους συνήθως 1m και με διατομή κυκλική, τετραγωνική ή ορθογώνια, με μικρή διαφορά διατομής των άκρων, που αποσκοπεί στην καλύτερη μεταξύ τους προσαρμογή και πρόσφυση. Παράλληλα, με τους πηλοσωλήνες κατασκευάζονται και ειδικά τεμάχια και εξαρτήματα, όπως κελύφη, γωνίες, ταυ, συστολές κ.λ.π. Σήμερα, επειδή οι πηλοσωλήνες είναι εύθραυστοι έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από άλλα υλικά, όπως χυτοσίδηρο, σκυρόδεμα και P.V.C. 4
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Α. Γ. Κορωναίος, Γ. Ι. Πουλάκος Τεχνικά Υλικά, ΕΜΠ, Αθήνα, 2006 2. Α. Μπότη, Εργαστηριακοί Έλεγχοι Τεχνολογία Υλικών, ΟΕΔΒ, Αθήνα 1991 3. Γ. Καλκάνη, Ι. Χατήρη, Χ. Σταθουλόπουλου, Εργαστήριο των δομικών υλικών, Δεύτερη έκδοση, Εκδόσεις ΙΩΝ 4. Δ. Πατσαβούδη, Τεχνολογία Δομικών Υλικών, ΟΕΔΒ, Αθήνα 1997. 5. Α. Τριανταφύλλου, Δομικά Υλικά, Πάτρα 2005, 7 η Έκδοση. 6. Γ. Βιάζης (1995). Τεχνολογία Δομικών Υλικών, Αθήνα 7. Α. Λεγάκις (1992). Δομικά Υλικά, τόμος 1, Ίδρυμα Ευγενίδου, Βιβλιοθήκη του Τεχνικού, Αθήνα. 5