Ceràmica (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ciencias y Tecnologías de la Edificación - 2º curso
Asignatura Materials 2
Año del apunte 2015
Páginas 5
Fecha de subida 08/04/2015
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

T1. LA CERÀMICA 1. Antecedents històrics Prové del grec kéramos –argila, les primeres ceràmiques daten del 10.000 aC al Japó, també a Babilònia, Roma i l’Espanya àrab.
2. Definició i classificació general Peça formada per la barreja de diferents argiles i components, posteriorment modelades i cuites. Es classifiquen segons: varietat de productes, diferents característiques, tipus d’argiles, dosificació i processos de fabricació.
La classificació general és: porosa/basta –maons, teules o vitrificada/fina –gres, porcellana.
3. Matèries primeres a) Argiles: roca sedimentària composta per silicats d’alumini hidratats i de gra <0,002mm, té impureses de sedimentació i feldespats descompostos.
- Caolinítiques: de 2 capes –bilaminar, poques impureses, color blanc, punt de fusió alt i pastes magres.
- Montmorillonítiques: de 3 capes, molt plàstica, absorbeixen molta aigua, utilitzada en cimentacions i impermeabilitzacions.
- Ilítiques: de 3 capes, molt abundants, tenen impureses de ferro i magnesi, color vermell.
Les característiques són: - Plasticitat: capacitat d’afegir aigua sense convertir-se en líquid degut a la superfície específica gran de les partícules petites. *Índex de plasticitat=LL-LP Segons l’IP es classifiquen en magra –IP baix, difícil de treballar, poca plasticitat, poca adherència i greixosa –IP alta, molt treballable, plasticitat, adherència.
- Porositat: dependrà de l’aigua que conté l’argila i la velocitat amb què s’evapora en la cocció.
- Color: dependrà de la dosificació, les impureses, la durada i temperatura de la cocció.
- Pes específic: 1,8-2,6 T/m3 b) Desengreixants: fan perdre plasticitat, eviten l’adherència a objectes en contacte, redueixen les contraccions al secat i milloren la sortida d’aigua –chamota, cendra.
c) Aigua: conté sals solubles que poden provocar eflorescència, és la unió amb l’argila que facilita el moldejat, trobem la zeolítica –als buits de la xarxa cristal·lina, es perd a 300-400ºC i de constitució –si es superen els 400ºC l’argila deixa de ser plàstica.
4. Fabricació a) Extracció i transport L’argila s’extreu de les canteres, a prop de la fàbrica o d’una font d’aigua, a mà o mecànicament. Es transporta amb vagonetes, cintes transportadores, carretons, camions o carros de tracció animal.
b) Preparació de les pastes: - Depuració: eliminar sals i calç.
- Divisió: reduir les argiles a petits fragments i els desengreixants a pols.
- Homogeneïtat: barreja d’argiles, desengreixants i aigua.
- Contingut d’humitat: evitar l’excés d’aigua per a un bon modelatge i cocció.
Els processos a seguir es separen en: - Tradicionals:  Meteorització: exposar les argiles als agents atmosfèrics.
 Maduració: desgranatge i repòs de les terres.
 Podrit: conservar les pastes apilades en naus fredes sense aire ni llum –humitat constant.
 Levigació: barreja d’argila i aigua i deixar reposar en basses en sèrie.
 Tamissat: fer passar les pastes per tamissos.
- Actuals:  Mecànica: fer passar les pastes per màquines que trituren, homogeneïtzen i humitegen mitjançant pastadores, molins i laminadores.
c) Transport a les màquines: - Continus: cinta sense fi, cargol d’Arquímedes.
- Discontinus: vagonetes, cintes transportadores, muntacàrregues.
d) Alimentació i dosificació: pel funcionament òptim de les màquines s’ha de garantir una alimentació continua.
e) Modelatge: - A mà: pasta tova 25% d’aigua o dura 15% d’aigua, s’utilitza per fer maons manualment, acabat rústic.
- Torn: per a ceràmica artística o utensilis.
- Extrussió: pasta tova 25% d’aigua o dura 15% d’aigua, s’empeny la massa i es fa passar per una matriu que dóna la forma. Pot ser per rodets, per pistó o per cargol d’Arquímedes.
- Premsat: pasta seca 5-6% d’aigua, peces amb acabat molt precís –maons premsats, teules d’encaix.
f) Assecat: Quan s’evapora l’aigua d’amassat, les partícules d’argila s’aproximen –contracció, i l’evaporació aporta aire. És necessari una aportació i renovació d’aire per tal de transportar el calor necessari i el vapor d’aigua i per reduir el gruix del vapor saturat.
Els diferents tipus d’assecadors són a l’aire lliure, sobre el forn, assecadors de cambra i assecadors túnel.
g) Cocció: - 200-250ºC: s’elimina l’aigua que resta del procés d’assecat.
- 350ºC: s’inicia l’oxidació de les impureses de l’argila –pot ocórrer fins a 950ºC.
- 450-600ºC: és irreversible perquè s’elimina l’aigua de constitució i deixa de ser plàstica.
- 950ºC: fi de la cocció i reaccions d’oxidació. Poden tenir lloc recristal·linitzacions i sinteritzacions.
Els forns utilitzats poden ser: - Intermitents: entra el producte, es cou, es refreda i es descarrega –de formiguer, de campana o d’ampolla.
- Continus: el producte pot estar parat i el foc en moviment –Hoffman o el producte està en moviment i el foc aturat –forn túnel.
5. Productes de ceràmica basta a) Els defectes més comuns són, depenent de la fase: - Fase de preparació de les pastes:  Eflorescències: taques blanques a la superfície del maó per la cristal·linització de les sals solubles.
 Criptoflorescències: sals solubles que cristal·litzen a l’interior de la peça i al hidratar-se augmenten i generen tensions.
 Calitxe: reacció exotèrmica i expansiva del CaO al hidratar-se.
 Deformacions: originades per una heterogeneïtat no buscada.
- Fase de conformat:  Fissures en forma de S: divisió de la massa d’argila a l’extrusora per efecte del cargol d’Arquímedes.
 Dents –de perro: excés de fricció de la matriu a l’extrusió.
 Exfoliacions: es forma una estructura laminar.
 Curvatura columna d’argila: degut a diferència de fregament a les vores laterals de la matriu, irregularitats en la distribució de la humitat o diferències de lubricació.
- Fase d’assecat:  Fissures: retracció de la superfície i fissures degut a l’evaporació massa ràpida d’aigua.
 Deformacions: degut a irregularitats a l’assecat.
- Fase de cocció:  Cor negre: l’atmosfera oxidant del forn no penetra a tota la peça i l’òxid ferrós no en transforma en òxid fèrric.
 Deformacions: a causa d’escalfaments ràpids en peces humides.
 Fissures: per escalfaments o refredaments massa ràpids.
 Excés de cocció: degut a temperatures o temps superiors als previstos.
 Defectes de cocció: degut a temperatures o temps inferiors als previstos.
b) La normativa vigent és la UNE-EN 771-1, la qual no estableix valors límits, obliga al marcatge CE, no exigeix la coloració, cal aportar informació d’aïllament tèrmic i el percentatge d’aigua d’absorció inicial si és HD, cal declarar la permeabilitat al vapor d’aigua i l’adherència entre peça i morter, també regula: - Segons la densitat les peces poden ser LD –daparent<1.000kg/m3 revestides o HD –daparent<1.000kg/m3 no revestides.
- Segons la resistència el fabricant ha de declarar la r. mitjana i normalitzada a compressió i indicar si és Categoria I –r. A compressió declarada amb probabilitat de no arribar-se del 5% o Categoria II –no compleixen la I.
- Segons la durabilitat poden ser peces LD –protecció limitada (capa fina de morter) o HD –la resistència a glaçada ha de ser declarada pel fabricant segons F0 (exposició massiva), F1 (exposició moderada) o F2 (exposició severa).
- Segons el contingut en sals solubles actives si hi ha revestiment de capa gruixuda serà S0 –no tindrà requisits i quan es preveu una protecció limitada (capa fina de morter) el fabricant haurà de declarar S1 – Na++K+=0,17 i Mg2+=0,08 o S2 –Na++K+=0,06 i Mg2+=0,03. *Contingut total en massa % no més gran de - Segons l’expansió per humitat poden ser LD –dimensions ≥400mm i gruix <12mm o HD –s’ha d’avaluar i declarar.
Segons la resistència al foc poden ser A1 –contingut de matèria orgànica ≤1% o si tenen reacció al foc – Volum de forats Volum de cada forat Gruix combinat % ample total MASSÍS ≤25% ≤12,5% ≥37,5 CALAT ≤45% ≤12,5% ≥30 ALLEUGERIT ≤55% ≤12,5% ≥20 FORADAT ≤70% ≤12,5% contingut de matèria orgànica >1%.
c) Les peces per a fàbriques es classifiquen: La resistència normalitzada a compressió mínima de les peces és de 5N/mm2.
d) Per maons a cara vista la classificació segons perforacions és: - Massissos: volum de forats <25%.
- Calat: volum de forats entre el 25-45%.
- Alleugerits: volum de forats entre el 45-65%.
e) Els maons de Klinker són maons ceràmics fabricats amb argiles especials que al coure’ls tanquen la porositat, obtenint un material d’absorció d’aigua ≤6&, una densitat absoluta ≥2.000kg/m 3 i una resistència normalitzada a compressió de 40N/mm2.
f) Els maons refractaris estan fets de ceràmica capaç de suportar altes temperatures i un punt de fusió de 1.600-1.750ºC, compostos d’òxid d’alúmina i sílice. Suporten l’abrasió i corrosió, tenen baixa conductivitat tèrmica i alta resistència química.
6. Argila expandida o arlita Les argiles ‘fortes’ que pateixen una expansió als 800ºC: durant la trituració es redueix a nòduls de 5-15cm, en un molí es redueixen a dimensió microscòpica mentre s’injecta aire a pressió a 450ºC. Es produeix la granulació, es barreja en aigua i es generen grans esfèrics per la força centrífuga. En el procés de cocció es produeix l’expansió definitiva en forns rotatoris per xoc tèrmic a 1.200ºC.
7. Ceràmica fina a) Matèries primeres: - Caolí: argila pura, blanca, principal ingredient de la ceràmica fina, la trobem dins del caolí residual i sedimentari.
- Argiles greixoses: sedimentàries de gra fi amb cerca quantitat de matèria orgànica, tenen color crema després de la cocció.
- Argiles de gres: tenen bona plasticitat, bon assecat i poca porositat després de la cocció.
- Talc: ingredient principal de les rajoles, redueix els capil·lars i les esquerdes.
- Fedspats i altres fonents: redueixen la temperatura del punt de fusió.
- Materials no plàstics: quars, per evitar deformacions o contraccions.
- Materials d’addició:  Pitcher: ceràmica blanca triturada que disminueix la plasticitat.
 Chamota: caolí sintetitzat que forma una substància blanca, no porosa.
 Òxids: alúmina.
 Materials de vidriat: òxid de sílice i òxid bòric.
 Materials colorejants: sals d’or, plata i platí.
 Desfloculants: silicat de sosa i carbonat sòdic, afegeixen dispersió d’un sòlid en un líquid.
 Desgreixants: sorra silícica.
b) Preparació de les pastes: Trituració i molgut, classificació, tamissat, humectació, granulació i atomització, barrejat i filtració.
- Fabricació:  Estat sec: 8% d’aigua.
 Estat plàstic: 15-25% d’aigua.
 Estat líquid: 35-40% d’aigua.
- Mètodes de formació de la peça:  Extrusió: fer passar una columna de pasta per una matriu metàl·lica que dóna la forma.
 Premsat: compressió mecànica de la pasta en un motlle.
 Colat: es fa un motlle d’escaiola on es volca la pasta fluida.
- Tipus de cocció:  Bicocció: primera cocció del bizcocho, col·locar l’esmaltat i segona cocció.
 Monococció: esmaltat i una única cocció amb vidriat conjunt.
- Vidrats i esmalts:  Vidrat: capa fina de vidre cuita sobre la ceràmica.
 Vidrats fritats: una frita és un compost d’òxids i/o minerals escalfats fins a fusió i refredats bruscament per reduir-lo a fragments.
 Vidrats crus: sense haver estat fritats, contenen pocs elements solubles a l’aigua.
 Esmalts: capa fina de vidre colorejat fos sobre la ceràmica.
 Engobe: revestiment d’argila o pasta clara que cobreix la cara vista, s’aplica un vidrat com acabat superficial.
c) Productes: - Majolica: grup III, revestiments colorejats i porosos.
- Rajola: grup BIII, es fa per premsat per no tenir errors de dimensions, bicocció ràpida a 950ºC, absorció d’aigua elevada, adients per a revestiments de parets interiors.
- Loza: destinada a vaixelles i ceràmica decorativa, contingut baix en ferro, vidrat translúcid, 950-1.000ºC de cocció –si és sanitari a 1.200ºC.
- Gres: si són d’absorció 0,5-3% són grup AI i BI, si són s’absorció 3-6% són de grup AIIa i BIIb. Aconsegueix la màxima compactació durant la cocció, pasta vitrificable, poc porosa, impermeable, indicades per paviments interiors, revestiments de parets interiors.
- Gres porcelànic: amb molt poca absorció d’aigua, no esmaltada, sotmesa a una única cocció, indicada per paviments interiors i parets interiors.
d) Classificació: - Segons el mètode de modelatge:  A –extrusió.
 B –premsat.
 C –altres.
- Segons l’absorció d’aigua:  AI o BI –fins a 3%.
 AII, BII o CII –entre 3-10%.
 AIII, BIII o CIII –superior a 10%.
- Segons la presència d’esmalt:  GL –esmaltada.
 UGL –no esmaltada.
...