Как увеличить прочность керамической плитки

02.10.2017

Несмотря на уже достигнутые вершины на рынке отделочных материалов, производители керамической плитки не останавливаются на достигнутом, и продолжают постоянно совершенствовать качество своей продукции.

Положение дел в наше время

В наши дни благоустройство городов с применением керамической плитки принимает массовый характер. Городские архитекторы придают улицам новый облик, используя современные строительные материалы. Одним из самых основных материалов есть керамическая плитка. Долговечность и надежность материала объясняют востребованность  плитки по сравнению с уже морально устаревшим асфальтобетоном. На показатели прочности асфальтного бетона сильно влияет температура окружающей среды, например при 20˚ С она находится в интервале 2,6-2,8 МПа, а при 50˚С – только 0,8-1,2 МПа. Также преимущество керамики в широком разнообразии цветов и форм разных видов плитки, что положительно влияет на эстетический вид тротуаров и площадей.

С ростом спроса растут и требования покупателей. Наиболее важное из них - это повышение прочности на сжатие, особенное в первые дни после изготовления (при реализации на 3-7 сутки), когда прочность плитки временно меньше номинальной. Этот недостаток сильно затрудняет транспортировку плитки, из-за слишком высокого процента боя. Данная проблема очень наглядно показана на примере Дальневосточного региона, там для производства применяют мелкий амурский песок, который не позволяет получить необходимый класс мелкозернистого бетона, положенный для тротуарных плиток согласно ТУ.

Решение проблемы низкой прочности

Проблему низкой прочности сразу после изготовления можно решать двумя способами. Первый включает в себя применение упрочняющих добавок, второй − использование более крупного песка для производства.

Мы предлагаем рассмотреть подробно первый способ, который наиболее подходит для производства в таких районах, как уже упомянутый выше Дальневосточный, где просто нет другого более крупного песка. В такой ситуации любой производитель придет к выводу, что гораздо выгоднее применить добавку, чем везти песок из другого региона страны.

Суть предлагаемого способа увеличить прочность плитки на ранней стадии, сразу после изготовления, состоит в улучшении структуры плитки при помощи специального наполнителя, добавленного в песок.

В описанных ниже исследованиях использовались отходы  производства керамической плитки. Из равноподвижных смесей, отличающихся по содержанию золы от 0 до 20, были изготовлены образцы мелкозернистого бетона квадратной формы  20х20 см. Далее образцы были обработаны на прессе под давлением 20 МПа. Для повышения реальности эксперимента, то есть максимального его приближения к промышленным условиям, была изготовлена пресс-форма. Изготовленным образцам каждого состава позволяли нормально твердеть при обычных условиях для производства (НВУ − нормально-влажные условия), после чего они были испытаны на прочность в трех временных интервалах. Испытания проводились через 3, 7 и 28 суток.

Из полученных данных были сделаны выводы, что при увеличении водоцементного соотношения, для компенсации растущей водопотребности бетона с примесью золы, используемой в роли наполнителя для песка (при выдержке нормально-влажных условий затвердевания согласно ТУ), наблюдается явное увеличение прочности полученного изделия в сравнении с исходным. На 28-е сутки прочностные характеристики увеличиваются прямопропорционально увеличению доли золы в песчаном составе. Уже при замене песка на 15% золой мы получим увеличение прочности, по сравнению с исходным бетоном, в 1,4 раза. Исследования образцов с добавкой 20% золы показали повышение прочности в 1,6 раза. А вот добавка всего 10% дала повышение только в 1,2 раза, что подтверждает сделанный ранее вывод о повышении предела прочности при сжатии, в зависимости от количества добавки в составе песка.

Повышение прочности на более ранней стадии

Исследование результатов плиток раннего возраста от 3-ех до 7-ми суток показало абсолютно другой характер зависимости расхода золы и увеличения прочности. При замене 10% уже на третьи сутки прочность повысилась на 63%, а к наступлению седьмого дня повышение достигало 82%. Зато дальнейшее увеличение содержания золы повлекло за собой снижение результата опыта. Так, при замене 15% песка,  прочность бетона почти идентична с прочностью исходного ненаполненого бетона. Замена 20% песка на золу вообще приводит к получению более низкой прочности, чем у исходных образцов из ненаполненых бетонов.

Такое неоднозначное влияние содержания золы на прочность плитки можно объяснить двумя присутствующими факторами: улучшением структуры исследуемого бетона и повышением количества новообразований в бетоне под действием гидравлически активной золы. При замене 10% срабатывает первый фактор, когда зола заполняет собой межзерновые пустоты в песке, и тем самым увеличивает однородность бетона. Это приводит к увеличению однородности и уменьшению пористости. Зато при добавлении свыше 10% золы существенно увеличивается водопотребность смеси, что приводит к понижению прочности плитки в ее раннем возрасте, по сравнению с исходным составом. Зато по достижению марочного возраста (28 суток) гидравлическая активность золы позволяет компенсировать ухудшения и прочность готовой марочной плитки возрастает.

Это лишь одни из описанных и предложенных способов по улучшению свойств керамической плитки. Данное направление востребованно и перспективно, что позволяет сделать заключение о появлении в скором будущем новых методов повышения прочности.