Peculiar Features of Formation of the Phase Composition of Black Clinker Ceramics

This paper examines the peculiarities of the phase composition of black clinker bricks based on the ceramic masses of Kerameya enterprise (Sumy, Ukraine). The principles of charge choice are given considering the ratio of coloring oxides Fe2O3, CoO, MnO2, Mn3O4 and CuO. We found that the phase composition of black clinker bricks after firing at 1100 °С is mainly represented by quartz, microcline, mullite, residues of biotite, as well as hematite and hausmannite as the coloring phases, and also small amounts of cuprite. To produce black ceramic bricks on the basis of clay composition, we need to take 13.5 wt% elements with the ratio of Mn: Fe: Ti: Cu equal to 4.2: 7.7: 0.5: 1.1. Such ceramic mass is already used to produce ceramic clinker bricks with water absorption of 5%, mechanical compressive strength of more than 35 MPa and frost resistance of more than 150 freezing and thawing cycles

Detection of the synergetic influence of chemical and microbiological factors on the properties of concrete constructions at chemical plants during the long-term service

Long-term operation of reinforced concrete structures in the conditions of chemical enterprises has a powerful negative impact on the physical and chemical properties of concrete, which leads to its destruction. The aim of this research is to determine the effect of biological and chemical corrosion on concrete structures in the workshop for the production of titanium dioxide by the sulphate method and the storage of finished products. In particular, chemical production for the synthesis of titanium dioxide by the sulfate method causes the rapid course of chemical (acid and sulfate) and microbiological (thionic bacteria and microscopic fungi) corrosion processes. These corrosion processes reinforce each other according to a synergistic principle. As a result, temperature-programmed desorption mass spectrometry (TPD MS) and scanning electron microscopy have experimentally proven the presence and spatial localization of colonies of thionic bacteria and microscopic fungi in concrete structures. Correlations between the intensity of biochemical corrosion and the depth of damage to the microstructures of concrete structures have been established. Moreover, a change in the chemical composition of concrete in the workshop for the production of titanium dioxide (increased SO2 content and reduced CO2) and the formation of gypsum crystals (CaSO4 2H2O) as a result of the dissimilation of microorganisms was established. Also, in the storage room for finished products, calcium citrate crystals and a violation of the formation of calcium carbonate are formed in the surface layers of concrete. In addition, the results of the study can be used to develop antimicrobial and anticorrosive protective agents to stop the biochemical corrosion of concrete in a chemical plan

Розробка технології одержання ангобованих будівельних виробів з ефектом «під давнину»

The physical and chemical processes that occur when obtaining engobe coatings for construction ceramics with the decorative "antiquity" effect were considered, the composition of the charge, the technology of manufacturing and applying of the coatings on a ceramic product were proposed. The coatings have dark brownish-lilac color with a volumetric effect of light "variability". Engobes can be used when decorating the front ceramic bricks of single annealing with keeping at the maximum temperature of 1,070 °C.It was found that to provide a gradient volumetric decorative effect, it is recommended to introduce in the composition of engobe charge the microspheres of TPP fly ash in the amount of 3–5 %, and for the thick brown-lilac color – up to 60 % by weight of manganese ore. To ensure the necessary rheological indicators of the engobe slip and its high adhesion capacity, the fineness of grinding of charge components should be not more than 1 % by the residue on sieve No. 0063. The moisture content of the slip is 45 % and fluidity is 18 s.The mechanisms of shrinkage processes of engobe coatings and the ceramic base at different methods for application of the engobe slip on the product were established. To decrease the difference of shrinkage of the coating and ceramics, it is recommended to apply the engobe slip of the developed composition on the dried ceramic semi-finished product.After annealing at 1,070 °C, the products are of high quality with the indicator of water absorption of the coating of 5.2–5.4 % and hardness of ~5 by the Mohs scale.The obtained data can be applied in modeling of processes of engobing the products and in the development of compositions of engobe coatings. The practical value of the results consists in creating a new kind of the decorated building products, which enables increasing the market of its sales and enhancing the competitive capacityРассмотрены физико-химические процессы, протекающие при получении ангобных покрытий для строительной керамики с декоративным эффектом «под древность», предложен состав шихты, технология изготовления и нанесения покрытия на керамическое изделие. Покрытия имеют темный коричнево-сиреневый цвет с объемным эффектом светлой «побежалости». Ангобы могут быть использованы при декорировании лицевого керамического кирпича однократного обжига с выдержкой при максимальной температуре 1070 °С.Установлено, что для обеспечения градиентного объемного декоративного эффекта в состав ангобной шихты рекомендуется вводить микросферы золы-уноса ТЭС в количестве 3–5 %. Для насыщенной коричнево-сиреневой окраски - до 60 масс. % марганцевой руды. Для обеспечения необходимых реологических показателей ангобного шликера и его высокой адгезионной способности тонкость помола компонентов шихты должна составлять не более 1 % по остатку на сите № 0063. При этом влажность шликера составляет 45 %, текучесть 18 с.Установлены механизмы протекания усадочных процессов ангобных покрытий и керамической основы при различных способах нанесения ангобного шликера на изделие. Для уменьшения разницы усадок покрытия и керамики, рекомендуется нанесение ангобного шликера разработанного состава на высушенный керамический полуфабрикат.После обжига при 1070 °С изделия имеют высокое качество с показателем водопоглощения покрытия 5,2–5,4 % и твердость по шкале Мооса ~ 5.Полученные данные могут быть использованы при моделировании процессов ангобирования изделий и разработке составов ангобных покрытий. Практическая ценность исследования заключается в создании нового вида декорированной строительной продукции, что позволяет увеличить рынок ее сбыта и повысить конкурентную способностьРозглянуто фізико-хімічні процеси, що протікають при одержанні ангобних покриттів для будівельної кераміки з декоративним ефектом «під давнину», запропоновано склад шихти, технологію виготовлення та нанесення покриттів на керамічний виріб. Покриття мають темний коричнево-бузьковий колір з об’ємним ефектом світлої «мінливості». Ангоби можуть бути використані при декоруванні лицьової керамічної цегли однократного випалу з витримкою при максимальній температурі 1070 °С.Встановлено, що для забезпечення градієнтного об’ємного декоративного ефекту до складу ангобної шихти рекомендується вводити мікросфери золи-винесення ТЕС у кількості 3–5 %, а для насиченого коричнево-бузькового забарвлення – до 60 мас. % марганцевої руди. Для забезпечення необхідних реологічних показників ангобного шлікеру та його високої адгезійної здатності, тонкість помелу компонентів шихти має становити не більше 1 % за залишком на ситі №0063. При цьому вологість шлікеру становить 45 %, текучість 18 с.Встановлено механізми протікання усадочних процесів ангобних покриттів та керамічної основи при різних способах нанесення ангобного шлікеру на виріб. Для зменшення різниці усадок покриття та кераміки рекомендується нанесення ангобного шлікеру розробленого складу на висушений керамічний напівфабрикат.Після випалу при 1070 °С вироби мають високу якість з показником водопоглинання покриття 5,2–5,4 % та твердістю за шкалою Моосу ~5.Отримані дані можуть бути застосовані при моделюванні процесів ангобування виробів та розробці складів ангобних покриттів. Практична цінність результатів полягає у створенні нового виду декорованої будівельної продукції, що дозоляє збільшити ринок її збуту та підвищити конкурентну спроможніст

Розробка ангобних покриттів на основі лужних каолінів

The properties of alkaline kaolins as promising raw materials during manufacturing engobe coatings for construction ceramics were studied. The chemical and mineralogical composition and peculiarities of thermal transformations of kaolins were determined; the compositions of engobe coatings were developed, their rheological properties were studied and physical and ceramic indicators after annealing were determined; the peculiarities of the formation of the coating structure were established.The relevance of expansion of the raw material base is very high, since existing formulations of ceramic masses and coatings include mainly high-quality clays, kaolins, feldspars, quartz sands and others. Natural supplies of such raw materials are getting rapidly exhausted, which negatively affects the results of production. Thus, the search for alternative raw materials should take into account not only its availability, but also the ability to ensure high quality of ceramic products.The research results revealed that alkaline kaolins are complex raw material containing kaolinite, quartz and feldspar minerals (microcline or albite), that is why they can replace the listed materials that are introduced into the composition of engobes by separate components. To correct the rheological properties of the developed engobe coatings, it is possible to use traditional electrolytes – rheotan and liquid glass – in the amount of up to 0.7 % by weight. During the thermal treatment, alkaline kaolins sinter actively at the temperatures of 1,100–1,150 °C and contribute to the intensive formation of the strong stone-like engobe layer with water absorption of 3–6 % on the product surface. This coating, in addition to creating a decorative effect, increases the durability of construction products on average by 30–35 %.The obtained data have both scientific and practical significance, as they allowed substantiating the expediency of using alkaline kaolins as complex raw material in the production of engobe ceramics. This makes it possible to reduce the number of separate components in the composition of coating and to intensify sintering of engobe, which generally leads to the improvement of product qualityИсследованы свойства щелочных каолинов, как перспективного сырья при изготовлении ангобных покрытий для строительной керамики. Определены химико-минералогический состав и особенности термических превращений каолинов; разработаны составы ангобных покрытий, исследованы их реологические свойства и установлены физико-керамические показатели после обжига; изучены особенности формирования структуры покрытия.Актуальность расширения сырьевой базы стоит очень остро, поскольку, существующие рецептуры керамических масс и покрытий включают преимущественно высококачественные глины, каолины, полевые шпаты, кварцевые пески и др. Природные запасы такого сырья стремительно иссякают, что негативно сказывается на результатах производства. Поэтому, поиск альтернативного сырья должен учитывать не только его доступность, но и возможность обеспечить высокое качество керамических изделий.В результате исследований установлено, что щелочные каолины являются комплексным сырьем, содержащим каолинит, кварц и полевошпатовые минералы (микроклин или альбит), поэтому могут заменить перечисленные материалы, которые вводят в состав ангобов отдельными компонентами. Для корректировки реологических свойств разработанных ангобных покрытий можно применять традиционные электролиты - реотан и жидкое стекло в количестве до 0,7 мас. %. Во время термической обработки щелочные каолины активно спекаются при температурах 1100 – 1150 оС и способствуют интенсивному формированию на поверхности изделия прочного камнеподобного ангобного слоя с водопоглощением 3 – 6 %. Такое покрытие, кроме создания декоративного эффекта, повышает долговечность строительной продукции в среднем на 30 – 35 %.Полученные данные имеют как научное, так и практическое значение, поскольку позволили обосновать целесообразность использования щелочных каолинов как комплексного сырья в производстве ангобированной керамики. Указанное позволяет сократить количество отдельных компонентов в составе покрытия и интенсифицировать спекание ангоба, что в целом приводит к улучшению качества продукцииДосліджено властивості лужних каолінів як перспективної сировини при виготовленні ангобних покриттів для будівельної кераміки. Визначено хіміко-мінералогічний склад та особливості термічних перетворень каолінів; розроблено склади ангобних покриттів, досліджено їх реологічні властивості та визначено фізико-керамічні показники після випалу; встановлено особливості формування структури покриття.Актуальність розширення сировинної бази стоїть дуже гостро, оскільки, існуючі рецептури керамічних мас та покриттів включають переважно високоякісні глини, каоліни, польові шпати, кварцові піски та ін. Природні запаси такої сировини стрімко вичерпуються, що негативно позначається на результатах виробництва. Отже, пошук альтернативної сировини має враховувати не тільки її доступність, а й можливість забезпечити високу якість керамічних виробів.В результаті досліджень встановлено, що лужні каоліни є комплексною сировиною, яка містить каолініт, кварц та польовошпатові мінерали (мікроклін або альбіт), тому можуть замінити перелічені матеріали, які вводять до складу ангобів окремими компонентами. Для корегування реологічних властивостей розроблених ангобних покриттів можна застосовувати традиційні електроліти – реотан та рідке скло, у кількості до 0,7 мас. %. Під час термічної обробки лужні каоліни активно спікаються при температурах 1100–1150 °С і сприяють інтенсивному формуванню на поверхні виробу міцного каменеподібного ангобного шару з водопоглинанням 3 – 6 %. Таке покриття, окрім створення декоративного ефекту, підвищує довговічність будівельної продукції в середньому на 30–35 %.Отримані дані мають як наукове, так і практичне значення, оскільки дозволили обґрунтувати доцільність використання лужних каолінів як комплексної сировини у виробництві ангобованої кераміки. Зазначене дозволяє скоротити кількість окремих компонентів у складі покриття та інтенсифікувати спікання ангобу, що в цілому призводить до покращення якості продукці

Розробка технології одержання ангобованих будівельних виробів з ефектом «під давнину»

The physical and chemical processes that occur when obtaining engobe coatings for construction ceramics with the decorative "antiquity" effect were considered, the composition of the charge, the technology of manufacturing and applying of the coatings on a ceramic product were proposed. The coatings have dark brownish-lilac color with a volumetric effect of light "variability". Engobes can be used when decorating the front ceramic bricks of single annealing with keeping at the maximum temperature of 1,070 °C.It was found that to provide a gradient volumetric decorative effect, it is recommended to introduce in the composition of engobe charge the microspheres of TPP fly ash in the amount of 3–5 %, and for the thick brown-lilac color – up to 60 % by weight of manganese ore. To ensure the necessary rheological indicators of the engobe slip and its high adhesion capacity, the fineness of grinding of charge components should be not more than 1 % by the residue on sieve No. 0063. The moisture content of the slip is 45 % and fluidity is 18 s.The mechanisms of shrinkage processes of engobe coatings and the ceramic base at different methods for application of the engobe slip on the product were established. To decrease the difference of shrinkage of the coating and ceramics, it is recommended to apply the engobe slip of the developed composition on the dried ceramic semi-finished product.After annealing at 1,070 °C, the products are of high quality with the indicator of water absorption of the coating of 5.2–5.4 % and hardness of ~5 by the Mohs scale.The obtained data can be applied in modeling of processes of engobing the products and in the development of compositions of engobe coatings. The practical value of the results consists in creating a new kind of the decorated building products, which enables increasing the market of its sales and enhancing the competitive capacityРассмотрены физико-химические процессы, протекающие при получении ангобных покрытий для строительной керамики с декоративным эффектом «под древность», предложен состав шихты, технология изготовления и нанесения покрытия на керамическое изделие. Покрытия имеют темный коричнево-сиреневый цвет с объемным эффектом светлой «побежалости». Ангобы могут быть использованы при декорировании лицевого керамического кирпича однократного обжига с выдержкой при максимальной температуре 1070 °С.Установлено, что для обеспечения градиентного объемного декоративного эффекта в состав ангобной шихты рекомендуется вводить микросферы золы-уноса ТЭС в количестве 3–5 %. Для насыщенной коричнево-сиреневой окраски - до 60 масс. % марганцевой руды. Для обеспечения необходимых реологических показателей ангобного шликера и его высокой адгезионной способности тонкость помола компонентов шихты должна составлять не более 1 % по остатку на сите № 0063. При этом влажность шликера составляет 45 %, текучесть 18 с.Установлены механизмы протекания усадочных процессов ангобных покрытий и керамической основы при различных способах нанесения ангобного шликера на изделие. Для уменьшения разницы усадок покрытия и керамики, рекомендуется нанесение ангобного шликера разработанного состава на высушенный керамический полуфабрикат.После обжига при 1070 °С изделия имеют высокое качество с показателем водопоглощения покрытия 5,2–5,4 % и твердость по шкале Мооса ~ 5.Полученные данные могут быть использованы при моделировании процессов ангобирования изделий и разработке составов ангобных покрытий. Практическая ценность исследования заключается в создании нового вида декорированной строительной продукции, что позволяет увеличить рынок ее сбыта и повысить конкурентную способностьРозглянуто фізико-хімічні процеси, що протікають при одержанні ангобних покриттів для будівельної кераміки з декоративним ефектом «під давнину», запропоновано склад шихти, технологію виготовлення та нанесення покриттів на керамічний виріб. Покриття мають темний коричнево-бузьковий колір з об’ємним ефектом світлої «мінливості». Ангоби можуть бути використані при декоруванні лицьової керамічної цегли однократного випалу з витримкою при максимальній температурі 1070 °С.Встановлено, що для забезпечення градієнтного об’ємного декоративного ефекту до складу ангобної шихти рекомендується вводити мікросфери золи-винесення ТЕС у кількості 3–5 %, а для насиченого коричнево-бузькового забарвлення – до 60 мас. % марганцевої руди. Для забезпечення необхідних реологічних показників ангобного шлікеру та його високої адгезійної здатності, тонкість помелу компонентів шихти має становити не більше 1 % за залишком на ситі №0063. При цьому вологість шлікеру становить 45 %, текучість 18 с.Встановлено механізми протікання усадочних процесів ангобних покриттів та керамічної основи при різних способах нанесення ангобного шлікеру на виріб. Для зменшення різниці усадок покриття та кераміки рекомендується нанесення ангобного шлікеру розробленого складу на висушений керамічний напівфабрикат.Після випалу при 1070 °С вироби мають високу якість з показником водопоглинання покриття 5,2–5,4 % та твердістю за шкалою Моосу ~5.Отримані дані можуть бути застосовані при моделюванні процесів ангобування виробів та розробці складів ангобних покриттів. Практична цінність результатів полягає у створенні нового виду декорованої будівельної продукції, що дозоляє збільшити ринок її збуту та підвищити конкурентну спроможніст

Розробка ангобних покриттів на основі лужних каолінів

The properties of alkaline kaolins as promising raw materials during manufacturing engobe coatings for construction ceramics were studied. The chemical and mineralogical composition and peculiarities of thermal transformations of kaolins were determined; the compositions of engobe coatings were developed, their rheological properties were studied and physical and ceramic indicators after annealing were determined; the peculiarities of the formation of the coating structure were established.The relevance of expansion of the raw material base is very high, since existing formulations of ceramic masses and coatings include mainly high-quality clays, kaolins, feldspars, quartz sands and others. Natural supplies of such raw materials are getting rapidly exhausted, which negatively affects the results of production. Thus, the search for alternative raw materials should take into account not only its availability, but also the ability to ensure high quality of ceramic products.The research results revealed that alkaline kaolins are complex raw material containing kaolinite, quartz and feldspar minerals (microcline or albite), that is why they can replace the listed materials that are introduced into the composition of engobes by separate components. To correct the rheological properties of the developed engobe coatings, it is possible to use traditional electrolytes – rheotan and liquid glass – in the amount of up to 0.7 % by weight. During the thermal treatment, alkaline kaolins sinter actively at the temperatures of 1,100–1,150 °C and contribute to the intensive formation of the strong stone-like engobe layer with water absorption of 3–6 % on the product surface. This coating, in addition to creating a decorative effect, increases the durability of construction products on average by 30–35 %.The obtained data have both scientific and practical significance, as they allowed substantiating the expediency of using alkaline kaolins as complex raw material in the production of engobe ceramics. This makes it possible to reduce the number of separate components in the composition of coating and to intensify sintering of engobe, which generally leads to the improvement of product qualityИсследованы свойства щелочных каолинов, как перспективного сырья при изготовлении ангобных покрытий для строительной керамики. Определены химико-минералогический состав и особенности термических превращений каолинов; разработаны составы ангобных покрытий, исследованы их реологические свойства и установлены физико-керамические показатели после обжига; изучены особенности формирования структуры покрытия.Актуальность расширения сырьевой базы стоит очень остро, поскольку, существующие рецептуры керамических масс и покрытий включают преимущественно высококачественные глины, каолины, полевые шпаты, кварцевые пески и др. Природные запасы такого сырья стремительно иссякают, что негативно сказывается на результатах производства. Поэтому, поиск альтернативного сырья должен учитывать не только его доступность, но и возможность обеспечить высокое качество керамических изделий.В результате исследований установлено, что щелочные каолины являются комплексным сырьем, содержащим каолинит, кварц и полевошпатовые минералы (микроклин или альбит), поэтому могут заменить перечисленные материалы, которые вводят в состав ангобов отдельными компонентами. Для корректировки реологических свойств разработанных ангобных покрытий можно применять традиционные электролиты - реотан и жидкое стекло в количестве до 0,7 мас. %. Во время термической обработки щелочные каолины активно спекаются при температурах 1100 – 1150 оС и способствуют интенсивному формированию на поверхности изделия прочного камнеподобного ангобного слоя с водопоглощением 3 – 6 %. Такое покрытие, кроме создания декоративного эффекта, повышает долговечность строительной продукции в среднем на 30 – 35 %.Полученные данные имеют как научное, так и практическое значение, поскольку позволили обосновать целесообразность использования щелочных каолинов как комплексного сырья в производстве ангобированной керамики. Указанное позволяет сократить количество отдельных компонентов в составе покрытия и интенсифицировать спекание ангоба, что в целом приводит к улучшению качества продукцииДосліджено властивості лужних каолінів як перспективної сировини при виготовленні ангобних покриттів для будівельної кераміки. Визначено хіміко-мінералогічний склад та особливості термічних перетворень каолінів; розроблено склади ангобних покриттів, досліджено їх реологічні властивості та визначено фізико-керамічні показники після випалу; встановлено особливості формування структури покриття.Актуальність розширення сировинної бази стоїть дуже гостро, оскільки, існуючі рецептури керамічних мас та покриттів включають переважно високоякісні глини, каоліни, польові шпати, кварцові піски та ін. Природні запаси такої сировини стрімко вичерпуються, що негативно позначається на результатах виробництва. Отже, пошук альтернативної сировини має враховувати не тільки її доступність, а й можливість забезпечити високу якість керамічних виробів.В результаті досліджень встановлено, що лужні каоліни є комплексною сировиною, яка містить каолініт, кварц та польовошпатові мінерали (мікроклін або альбіт), тому можуть замінити перелічені матеріали, які вводять до складу ангобів окремими компонентами. Для корегування реологічних властивостей розроблених ангобних покриттів можна застосовувати традиційні електроліти – реотан та рідке скло, у кількості до 0,7 мас. %. Під час термічної обробки лужні каоліни активно спікаються при температурах 1100–1150 °С і сприяють інтенсивному формуванню на поверхні виробу міцного каменеподібного ангобного шару з водопоглинанням 3 – 6 %. Таке покриття, окрім створення декоративного ефекту, підвищує довговічність будівельної продукції в середньому на 30–35 %.Отримані дані мають як наукове, так і практичне значення, оскільки дозволили обґрунтувати доцільність використання лужних каолінів як комплексної сировини у виробництві ангобованої кераміки. Зазначене дозволяє скоротити кількість окремих компонентів у складі покриття та інтенсифікувати спікання ангобу, що в цілому призводить до покращення якості продукці

Особливості процесів синтезу, мікроструктура і властивості стронцій-анортитової кераміки, модифікованої склом сподуменового складу

To create heat-resistant structural materials capable of operating at high temperatures (up to 1,400 °C), glass crystalline materials based on the SrO–Al2O3–SiO2 system are promising.This paperreports the results of studying strontium-anorthite ceramics modified with boron-containing glass of the spodumene composition. It was established that in order to achieve a set of high physical and technical indicators of ceramics at reduced firing temperatures (1,200‒1,300 °C), it is necessary to introduce glass in the amount of 20‒30 % by weight. In this case, densely baked materials with low TCLE values were obtained (32.0–33.4)·10-7 degrees-7, which predetermine their high thermal resistance (not lower than 850 °C). The principal crystalline phase of the examined ceramics is a monoclinic modification of strontium anorthite that mainly forms its microstructure. The strontium anorthite crystals measuring from 1‒2 µm to 3–4 µm are tightly connected via thin layers of the residual glass phase. In the glass phase, the β-spodumene crystals the size of 0.1–0.3 µm are evenly distributed. The observed microstructure features of ceramics determine zero values of water absorption and open porosity, as well as high density values (2.40–2.50 g/cm3) and mechanical compression strength values (237–246 MPa). The dense microstructure also makes it possible to achieve high dielectric indicators (ε=4.4–4.8; tgδ=0.005–0.007) in an ultra-high-frequency electromagnetic field. Therefore, the designed materials are promising as radio-translucent materials, including structural ones. In addition, the enrichment of the residual glass phase with the refractory components of the SAS system in the process of firing the examined ceramics predetermines its increased resistance to high-temperature heating during operationДля создания термостойких конструкционных материалов, способных работать в условиях высоких температур (до 1400 °С), перспективными являются стеклокристаллические материалы на основе системы SrO–Al2O3–SiO2.В статье приведены результаты исследований стронций-анортитовой керамики, модифицированной борсодержащим стеклом сподуменового состава. Установлено, что для достижения комплекса высоких физико-технических показателей керамики при пониженной температуре обжига (1200–1300 °С) необходимо вводить стекло в количестве 20–30 мас. %. При этом получены плотно спеченные материалы с низкими значениями ТКЛР (32,0–33,4)·10–7 град–7, что обуславливает их высокую термическую стойкость (не ниже 850 °С). Основной кристаллической фазой опытной керамики является моноклинная модификация стронциевого анортита, который преимущественно и формирует ее микроструктуру. Кристаллы стронциевого анортита размером от 1–2 мкм до 3–4 мкм плотно соединены между собой с помощью тонких прослоек остаточной стеклофазы. В стеклофазе равномерно распределены кристаллы β-сподумена размером 0,1–0,3 мкм.Отмеченные микроструктурные особенности керамики определяют нулевые значения водопоглощения и открытой пористости, а также высокие значения плотности (2,40–2,50 г/см3) и механической прочности на сжатие (237–246 МПа). Плотная микроструктура также позволяет достигать высоких диэлектрических показателей (ε=4,4–4,8; tgδ=0,005–0,007) в сверхвысокочастотном электромагнитном поле. Поэтому разработанные материалы являются перспективными в качестве радиопрозрачных материалов, в том числе и конструкционных. Кроме того, обогащение остаточной стеклофазы тугоплавкими компонентами SAS системы в процессе обжига опытной керамики обуславливает повышенную ее устойчивость к высокотемпературному нагреву в период эксплуатацииДля створення термостійких конструкційних матеріалів, здатних працювати в умовах високих температур (до 1400 °С), перспективними є склокристалічні матеріали на основі системи SrO–Al2O3–SiO2.В статті наведені результати досліджень стронцій-анортитової кераміки, модифікованої борвмісним склом сподуменового складу. Встановлено, що для досягнення комплексу високих фізико-технічних показників кераміки при знижених температурах випалу (1200–1300 °С) необхідно вводити скло в кількості 20–30 мас. %. При цьому отримані щільно спечені матеріали з низькими значеннями ТКЛР (32,0–33,4)·10–7 град–7, що обумовлює їх високу термічну стійкість (не нижче 850 °С). Основною кристалічною фазою дослідної кераміки є моноклінна модифікація стронцієвого анортиту, який переважно і формує її мікроструктуру. Кристали стронцієвого анортиту розміром від 1–2 мкм до 3–4 мкм щільно сполучені між собою за допомогою тонких прошарків залишкової склофази. В склофазі рівномірно розподілені кристали β-сподумену розміром 0,1–0,3 мкм. Відмічені мікроструктурні особливості кераміки визначають нульові значення водопоглинання і відкритої пористості, а також високі значення щільності (2,40–2,50 г/см3) і механічної міцності на стискання (237–246 МПа). Щільна мікроструктура також дає можливість досягати високих діелектричних показників (ε=4,4–4,8; tgδ=0,005–0,007) у надвисокочастотному електромагнітному полі. Тому матеріали, які розробляються, є перспективними в якості радіопрозорих матеріалів, в тому числі і конструкційних. Крім того, збагачення залишкової склофази тугоплавкими компонентами SAS системи в процесі випалу дослідної кераміки обумовлює підвищену її стійкість до високотемпературного нагрівання в період експлуатаці

Аналіз взаємозв’язку властивостей та мікроструктури будівельної кераміки

We have defined the basic properties of ceramic bricks for various purposes. The microstructure and phase composition of ordinary, facing and clinker bricks were investigated. We have established the interrelation between the microstructure and phase composition of the examined materials and water absorption, mechanical strength at compression, and frost resistance. The research results allowed us to identify patterns in the formation of a ceramic sherd and explain the physical-chemical processes during sintering.It was established that ordinary brick mostly contains the thermally altered clay substance with a low amount of the glass-phase. Given the above, due to the incomplete liquid-phase sintering, the ordinary brick has high water absorption values (10‒14 %) at low strength (7.5‒12.5 MPa).Facing brick has the more developed glass-phase, which firmly binds the crystalline phase. The latter is represented by such minerals as β-quartz, microcline, albite, mullite, etc. The main task in the facing brick production is to ensure the optimal dispersion of starting raw materials and to achieve even distribution of minerals throughout the entire volume of the product.Clinker brick has a more complex mechanism of sintering because when using the starting particulate mass, it is required to obtain a dense homogeneous structure of products. The main features of the ceramic mass are the introduction to its composition of emaciated additives that would ensure the resistance of products against deformation during annealing, and marshes, which should ensure the intensive liquid-phase sintering at annealing. When annealing such articles, it is necessary to select the proper temperature-time mode, which would match the sintering interval of the basic clay material. This is required to ensure that, on the one hand, a strong dense structure of the product is obtained, with a water absorption of 4‒5 %, and, on the other hand, that such kinds of defects as deformation, cracking, «over-annealing», swelling, etc. are avoided.Research results could be applied under industrial conditions at enterprises in order to control product quality and eliminate possible causes of defects related to violation of the technological production mode.Определены основные свойства керамического кирпича различного назначения. Исследована микроструктура и фазовый состав рядового, лицевого и клинкерного кирпича. Установлена взаимосвязь микроструктуры и фазового состава исследованных материалов с водопоглощением, механической прочностью при сжатии и морозостойкостью. Результаты исследований позволили определить особенности формирования керамического черепка и объяснить физико-химические процессы при спекании.Установлено, что рядовой кирпич содержит преимущественно термически измененное глинистое вещество, с невысоким количеством стеклофазы. В связи с указанным, из-за неполного жидкофазного спекания, рядовой кирпич имеет высокие значения водопоглощения (10–14 %) при низкой прочности (7,5–12,5 МПа).Лицевой кирпич имеет более развитую стеклофазу, которая прочно соединяет кристаллическую фазу. Последняя представлена такими минералами, как β-кварц, микроклин, альбит, муллит и др. Главной задачей производства лицевого кирпича является обеспечить оптимальную дисперсность исходных сырьевых материалов и достичь равномерного распределения минералов по всему объему изделия.Клинкерный кирпич имеет более сложный механизм спекания, поскольку при использовании исходной грубодисперсной массы необходимо получить плотную однородную структуру изделий. Главными особенностями керамической массы является введение в ее состав отощающих добавок, которые обеспечат устойчивость изделий к деформации во время обжига, и плавней, которые должны обеспечить при обжиге интенсивное жидкофазное спекание. При обжиге таких изделий нужно правильно выбрать температурно-временной режим, который будет соответствовать интервалу спекания основного глинистого материала. Это необходимо для того, чтобы, с одной стороны, получить прочную плотную структуру изделия с водопоглощением 4–5 %, а с другой – избежать таких видов брака, как деформация, растрескивание, «переобжиг», вспучивание и т.д.Результаты исследований могут быть применены в производственных условиях на предприятиях отрасли с целью контроля качества продукции и устранения возможных причин брака, связанного с нарушением технологического режима производстваВизначено основні властивості керамічної цегли різного призначення. Досліджено мікроструктуру та фазовий склад рядової, лицьової та клінкерної цегли. Встановлено взаємозв’язок мікроструктури і фазового складу дослідних матеріалів з водопоглинанням, механічною міцністю при стисканні та морозостійкістю. Результати досліджень дали можливість визначити особливості формування керамічного черепка та пояснити фізико-хімічні процеси при спіканні.Встановлено, що рядова цегла містить переважно термічно змінену глинисту речовину з невисокою кількістю склофази. У зв’язку з зазначеним, через неповне рідкофазне спікання, рядова цегла має високі значення водопоглинання (10–14 %) при низькій міцності (7,5‒12,5 МПа).Лицьова цегла має більш розвинену склофазу, яка міцно з'єднує кристалічну фазу. Остання представлена такими мінералами, як β-кварц, мікроклін, альбіт, муліт та ін. Головним завданням виробництва лицьової цегли є забезпечити оптимальну дисперсність вихідних сировинних матеріалів і досягти рівномірного розподілу мінералів по всьому об'єму виробу.Клінкерна цегла має більш складний механізм спікання, оскільки при використанні вихідної грубодисперсної маси необхідно отримати щільну однорідну структуру виробів. Головними особливостями керамічної маси є введення до її складу опіснюючих добавок, які забезпечать стійкість виробів до деформації під час випалу, і плавнів, які мають забезпечити інтенсивне рідкофазне спікання. При випалі таких виробів потрібно правильно вибрати температурно-часовий режим, який буде відповідати інтервалу спікання основного глинистого матеріалу. Це необхідно для того, щоб, з одного боку, отримати міцну щільну структуру виробу з водопоглинанням 4‒5 %, а з іншого – уникнути таких видів браку, як деформація, розтріскування, «перевипал», спучування і т.д.Результати досліджень можуть бути застосовані у виробничих умовах на підприємствах галузі з метою контролю якості продукції і усунення можливих причин браку, пов'язаного з порушенням технологічного режиму виробництв

Development of engobe coating compositions for clinker and facing bricks

This article deals with the basic principles of developing engobe compositions for facing and clinker ceramic bricks. The microstructure features of ceramic bricks have been studied, which must be considered when choosing the engobe composition and engobe products’ technology. The expediency of using alkaline and substandard kaolins as the main raw material, which improves the conditions for sintering ceramic coatings by applying the single annealing technology of construction ceramics, has been studied. Due to its higher annealing reactivity, compared to traditional clay materials, the experimental raw material in the engobe composition improves the adhesion of the coating to the ceramic base and increases the strength of the decorative and protective layer

Аналіз взаємозв’язку властивостей та мікроструктури будівельної кераміки

We have defined the basic properties of ceramic bricks for various purposes. The microstructure and phase composition of ordinary, facing and clinker bricks were investigated. We have established the interrelation between the microstructure and phase composition of the examined materials and water absorption, mechanical strength at compression, and frost resistance. The research results allowed us to identify patterns in the formation of a ceramic sherd and explain the physical-chemical processes during sintering.It was established that ordinary brick mostly contains the thermally altered clay substance with a low amount of the glass-phase. Given the above, due to the incomplete liquid-phase sintering, the ordinary brick has high water absorption values (10‒14 %) at low strength (7.5‒12.5 MPa).Facing brick has the more developed glass-phase, which firmly binds the crystalline phase. The latter is represented by such minerals as β-quartz, microcline, albite, mullite, etc. The main task in the facing brick production is to ensure the optimal dispersion of starting raw materials and to achieve even distribution of minerals throughout the entire volume of the product.Clinker brick has a more complex mechanism of sintering because when using the starting particulate mass, it is required to obtain a dense homogeneous structure of products. The main features of the ceramic mass are the introduction to its composition of emaciated additives that would ensure the resistance of products against deformation during annealing, and marshes, which should ensure the intensive liquid-phase sintering at annealing. When annealing such articles, it is necessary to select the proper temperature-time mode, which would match the sintering interval of the basic clay material. This is required to ensure that, on the one hand, a strong dense structure of the product is obtained, with a water absorption of 4‒5 %, and, on the other hand, that such kinds of defects as deformation, cracking, «over-annealing», swelling, etc. are avoided.Research results could be applied under industrial conditions at enterprises in order to control product quality and eliminate possible causes of defects related to violation of the technological production mode.Определены основные свойства керамического кирпича различного назначения. Исследована микроструктура и фазовый состав рядового, лицевого и клинкерного кирпича. Установлена взаимосвязь микроструктуры и фазового состава исследованных материалов с водопоглощением, механической прочностью при сжатии и морозостойкостью. Результаты исследований позволили определить особенности формирования керамического черепка и объяснить физико-химические процессы при спекании.Установлено, что рядовой кирпич содержит преимущественно термически измененное глинистое вещество, с невысоким количеством стеклофазы. В связи с указанным, из-за неполного жидкофазного спекания, рядовой кирпич имеет высокие значения водопоглощения (10–14 %) при низкой прочности (7,5–12,5 МПа).Лицевой кирпич имеет более развитую стеклофазу, которая прочно соединяет кристаллическую фазу. Последняя представлена такими минералами, как β-кварц, микроклин, альбит, муллит и др. Главной задачей производства лицевого кирпича является обеспечить оптимальную дисперсность исходных сырьевых материалов и достичь равномерного распределения минералов по всему объему изделия.Клинкерный кирпич имеет более сложный механизм спекания, поскольку при использовании исходной грубодисперсной массы необходимо получить плотную однородную структуру изделий. Главными особенностями керамической массы является введение в ее состав отощающих добавок, которые обеспечат устойчивость изделий к деформации во время обжига, и плавней, которые должны обеспечить при обжиге интенсивное жидкофазное спекание. При обжиге таких изделий нужно правильно выбрать температурно-временной режим, который будет соответствовать интервалу спекания основного глинистого материала. Это необходимо для того, чтобы, с одной стороны, получить прочную плотную структуру изделия с водопоглощением 4–5 %, а с другой – избежать таких видов брака, как деформация, растрескивание, «переобжиг», вспучивание и т.д.Результаты исследований могут быть применены в производственных условиях на предприятиях отрасли с целью контроля качества продукции и устранения возможных причин брака, связанного с нарушением технологического режима производстваВизначено основні властивості керамічної цегли різного призначення. Досліджено мікроструктуру та фазовий склад рядової, лицьової та клінкерної цегли. Встановлено взаємозв’язок мікроструктури і фазового складу дослідних матеріалів з водопоглинанням, механічною міцністю при стисканні та морозостійкістю. Результати досліджень дали можливість визначити особливості формування керамічного черепка та пояснити фізико-хімічні процеси при спіканні.Встановлено, що рядова цегла містить переважно термічно змінену глинисту речовину з невисокою кількістю склофази. У зв’язку з зазначеним, через неповне рідкофазне спікання, рядова цегла має високі значення водопоглинання (10–14 %) при низькій міцності (7,5‒12,5 МПа).Лицьова цегла має більш розвинену склофазу, яка міцно з'єднує кристалічну фазу. Остання представлена такими мінералами, як β-кварц, мікроклін, альбіт, муліт та ін. Головним завданням виробництва лицьової цегли є забезпечити оптимальну дисперсність вихідних сировинних матеріалів і досягти рівномірного розподілу мінералів по всьому об'єму виробу.Клінкерна цегла має більш складний механізм спікання, оскільки при використанні вихідної грубодисперсної маси необхідно отримати щільну однорідну структуру виробів. Головними особливостями керамічної маси є введення до її складу опіснюючих добавок, які забезпечать стійкість виробів до деформації під час випалу, і плавнів, які мають забезпечити інтенсивне рідкофазне спікання. При випалі таких виробів потрібно правильно вибрати температурно-часовий режим, який буде відповідати інтервалу спікання основного глинистого матеріалу. Це необхідно для того, щоб, з одного боку, отримати міцну щільну структуру виробу з водопоглинанням 4‒5 %, а з іншого – уникнути таких видів браку, як деформація, розтріскування, «перевипал», спучування і т.д.Результати досліджень можуть бути застосовані у виробничих умовах на підприємствах галузі з метою контролю якості продукції і усунення можливих причин браку, пов'язаного з порушенням технологічного режиму виробництв