Keramika

Popis vnějších vlastnosti vypálených vzorků

Popis vypáleného vzorku je prováděn na základě pozorování vzorků po jejich výpalu v závislosti na výši vypalovací teploty. Určujeme

• celkový vzhled vzorku - vzhled a porušení(trhliny, odštěpky, dutiny),
• barvu a stejnoměrnost zabarvení - závisí na obsahu oxidů, zejména Fe₂O₃,
• zvuk - posuzujeme poklepem kladívka (zvonivý, jasný, zastřený, dutý).

Stanovení skutečných rozměrů výrobku (ČSN EN 771-1)

Při měření skutečných rozměrů je potřeba předem očistit hrany a případně plochy zkušebních vzorků a zbavit je větších výčnělků. Poté měříme posuvným měřítkem základní rozměry (délku l, šířku b a tloušťku h) na všech čtyřech plochách, a to vždy na spojnici středů protilehlých hran. Pro každý rozměr provedeme tři měření a vypočteme aritmetický průměr. Výsledek zapíšeme s přesností na 1 mm.

Zatřídění se provede na základě porovnání skutečných odchylek jmenovitých rozměrů v mm a tzv. mezních odchylek, odvozených z ČSN EN 771-1 Specifikace zdicích prvků – Část 1 Specifikace pálených prvků. Pro cihlu plnou, pálenou:

Stanovení nasákavosti (ČSN 72 2603)

Princip. Nasákavost je schopnost vypáleného keramického materiálu přijímat kapalinu. Stanovuje se v % jako poměr hmotnosti vody pohlcené zkušebním vzorkem ke hmotnosti vysušeného vzorku ( absolutní hmotnostní nasákavost).

Postup. Zvážené vysušené vzorky se umístí do nádoby tak, aby se nedotýkaly stěn nádoby ani vzájemně. Do nádoby se nalije voda v takovém množství, aby byly všechny vzorky zcela ponořeny. Následně se voda uvede do varu a ten se udržuje po 2 hodiny. Odpařená voda se doplňuje tak, aby byly vzorky stále ponořeny. Po ukončení varu se vzorky nechají vychladnout na okolní teplotu. Poté se vzorky povrchově osuší a zváží se jejich hmotnost. Výsledná nasákavost NV v [%]se vyjádří ze vztahu:

NV = (m_n-m_s)/m_s [%]

NV - nasákavost v [%],
m_n - hmotnost vzorku po zkoušce nasákavosti [kg],
m_s - hmotnost vysušeného vzorku [kg].

Stanovení objemové hmotnosti pravidelného vzorku (ČSN EN 771-1, ČSN 72 2603)

Princip. Objemová hmotnost výrobku je hmotnost jednotkového objemu vzorku, včetně dutin a pórů. U pravidelných těles se zjišťuje váhovou metodou (gravimetricky). (hydrostatickým vážením u nasáknutých těles nepravidelného tvaru). Hmotnost vzorku se určuje v suchém stavu.

Postup zkoušení. U vzorků pravidelného geometrického tvaru je možno objem vypočítat z průměrných hodnot vnějších rozměrů, určených ze sady 10 kusů vzorků. Vysušený vzorek zvážíme a z naměřených rozměrů vypočteme průměrný objem V v [m³].

Objemovou hmotnost výrobku ρ v [kg/m³] vypočítáme ze vzorce:

Kde:

m - hmotnost výrobku ve stavu vysušeném v [kg];
l, b, h - průměrné rozměry výrobku v [m];
V - průměrný objem výrobku vypočtený ze zjištěných rozměrů, v [m³].

Objemovou hmotnost výrobku zaokrouhlíme na 3 platná místa, dosaženou hodnotu porovnáme s technickými požadavky a zatřídíme podle kriterií uvedených v ČSN EN 771-1 Specifikace zdicích prvků – Část 1.

Rozdíl mezi objemovou hmotností prvku a hodnotou deklarovanou výrobcem, zatřídění do kategorie D1 ± 10 % / D2 ± 5 % / Dm při větší odchylce.

Stanovení objemové hmotnosti cihelného střepu nepravidelného tvaru (ČSN 72 2603)

Objemová hmotnost udává hmotnost objemové jednotky vysušeného vzorku včetně uzavřených a otevřených pórů (kg/m3), je vždy menší než měrná hmotnost vzorku. U keramických střepů nepravidelného tvaru se vždy stanovuje hydrostatickým vážením.

U cihel děrovaných nebo u keramických výrobků s dutinami je hodnota objemové hmotnosti střepu větší než hodnota objemové hmotnosti výrobku, pouze u cihel plných jsou prakticky shodné.

Princip. Objemu V vzorku se zjišťuje z množství vytlačené vody vážením vzorku na vzduchu a ve vodě, anebo přímo změřením vytlačené vody v odměrném válci. Fyzikální princip zkoušky je založený na Archimédově zákonu.

Zkušební zařízení. sušička umožňující regulování teploty v rozmezí 105 ± 5°C, váhy s přesností 0,01 %, stejné váhy uzpůsobené pro vážení ve vodě, nádoba na vodu potřebné velikosti, destilovaná nebo pitná voda, nasákavá tkanina.

Postup zkoušky. Zkouška se provádí současně se zkouškou nasákavosti na 5 stejných vzorcích. Nasycené vzorky odvážíme na hydrostatických vahách ve vodě o teplotě 23 ± 2°C. Vzorek nasycený vodou zavěsíme na pomocnou konstrukci a ponoříme do vody tak, aby se nedotýkal stěn nádoby a byl celý pod vodou. Po odstranění vzduchových bublin odečteme hmotnost ve vodě m_nw. Pro zjištění hmotnosti na vzduchu odstraníme nádobu s vodou, vlhkou tkaninou ze vzorku otřeme povrchovou vlhkost a určíme jeho hmotnost na vzduchu m_n. Hmotnost vysušeného vzorku m_s zjistíme vysušením vzorku v sušárně do ustálené hmotnosti vzorku.

Objemovou hmotnost střepu ρ_vs v [kg/m³] vypočítáme ze vzorce:

Kde:

m_s je hmotnost vysušeného vzorku v [g];
m_n - hmotnost nasyceného vzorku v [g];
m_nw - hmotnost nasyceného vzorku váženého ve vodě v [g].
ρ_v - hustota kapaliny v níž je prováděno hydrostatické vážení, v [kg/m³]

Stanovení zdánlivé pórovitosti (PZ)

Stanovuje se společně se stanovením objemové hmotnosti a udává poměr objemu otevřených pórů vzorku k jeho celkovému objemu včetně pórů. Zdánlivá pórovitost PZ v [%] se vypočte ze vztahu:

Kde:

m_s - hmotnost vysušeného vzorku v [g];
m_n - hmotnost nasyceného vzorku v [g];
m_nw - hmotnost nasyceného vzorku váženého ve vodě v [g].

Stanovení zdánlivé hustoty (ZH)

Stanovuje se společně se stanovením objemové hmotnosti a zdánlivé pórovitosti a udává hmotnost vysušeného vzorku na jednotku jeho objemu včetně uzavřených pórů. V případě, že vzorek nemá uzavřené póry, pak se zdánlivá hustota rovná měrné hmotnosti (hustotě).

Zdánlivou hustotu ZH v [kg/m³] vypočítáme ze vzorce:

Kde:

m_s - hmotnost vysušeného vzorku v [g];
m_nw - hmotnost nasyceného vzorku váženého ve vodě v [g].
ρ_v - hustota kapaliny v níž je prováděno hydrostatické vážení, v [kg/m³]

Stanovení vzlínavosti keramického střepu

Princip. Při styku neslinutého střepu s kapalinou začne kapalina účinkem kapilárních sil vnikat do otevřených pórů a to i proti působení kapilární síly. Tuto vlastnost označujeme jako vzlínavost. Z rychlosti vzlínání usuzujeme na prosákavost střepu - mezní hodnota vzlinutí 50mm/90mim.

Postup zkoušení. Pro rychlejší odečet si vzorky předem označíme po 1 mm. Takto upravené zkušební vzorky se postaví do dostatečně vysoké nádoby s plochým dnem, ve které je nalitá destilovaná voda. Vzorky do nádoby postavíme na podstavce, aby k nim měla voda dobrý přístup a aby sahala do výšky cca 5 mm od spodního okraje vzorku. Výška vzlinutí se měří v časovém intervalu 5 minut od doby vložení vzorků do vody. Z naměřených hodnot se vykreslí grafická závislost vzlinutí na čase.

Stanovení náchylnosti keramického střepu ke tvorbě výkvětů dle ČSN 72 1565-13

Výkvěty způsobují soli, které krystalizují na povrchu keramického střepu. Jsou to zejména kationty Ca, Mg, různé alkálie aj. Tyto soli způsobují nežádoucí zbarvení a barevné skvrny - výkvěty. Přesné složení výkvětu lze stanovit pouze chemickém rozborem.

Princip. Principem zkoušky je rozpuštění solí obsažených ve vypáleném zkušebním vzorku v destilované vodě a doprava vzniklých roztoků na povrch. Tímto se nahromadí výkvěty na povrchu keramického střepu a je možné popsat jejich intenzitu, polohu a zbarvení.

Postup zkoušky. Zkušební vzorek se postaví do misky s destilovanou vodou, která dosahuje do výše 10 mm od spodního okraje vzorku. Vzorek se v misce ponechá po 7 dní. Po tuto dobu je třeba dopňovat odpařenou vodu. Vyhodnocení zkoušky se posléze provede dle normy ČSN 72 1565-13.

• Intenzita výkvětu - bez výkvětu, slabý výkvět, střední výkvět nebo silný výkvět
• Barva - bílá, žlutá, žlotočervená nebo zelená
• Poloha výkvětu - na ploše, hraně nebo rohu.

Stanovení mechanických vlastností (ČSN 72 2605)

Z mechanických vlastností se určuje zejména pevnost v tahu za ohybu, pevnost v tlaku a únosnost.

Stanovení pevnosti v tahu za ohybu (ČSN 72 2605)

Princip. Provádí se přímo na výrobcích. Cílem zkoušky je zjistit tahové napětí vyvolané ohybovým momentem při porušení vzorku. Cihly se zatěžují jedním břemenem v polovině rozpětí.

Příprava vzorků. Před každou zkouškou změříme potřebné rozměry s přesností ± 1 mm. V případě nerovností zabrousíme bruskou do roviny nebo vyrovnáme stykové plochy s měřicím přípravkem pomocí pásků 15 až 25 mm širokých a 10 mm tlustých.

Postup zkoušky. Zkušební vzorek umístíme upravenými stykovými plochami na podpěry. Jejich délka je nejméně rovna šířce vzorku a jejich průměr je 10 mm. Osovou vzdálenost podpěr upravíme tak, aby oba okraje vzorku symetricky přesahovaly o 25 mm. Zatížení se přenáší na horní stykovou plochu vzorku uprostřed rozpětí tlačným válečkem. K dokonalému přilehnutí podpěr i tlačného válečku se vkládá mezi vzorek a podpěry 5 mm tlustá pryžová vložka. Takto opatřený vzorek zatěžujeme plynule až do jeho zlomení. Zaznamenáme dosažené zatížení F v [N] a v místě lomu rovněž změříme šířku b a výšku h v [mm] s přesností ± 1 mm.

Pevnost v tahu za ohybu σp v [MPa] vypočteme pro každý vzorek zvlášť podle vzorce:

σ_p = 3F.l / 2bh²

F síla potřebná k porušení vzorku v N;
l je osová vzdálenost podpěr v mm;
b je šířka vzorku v mm;
h je výška vzorku v místě zlomu v mm.

Výsledek porovnáme s požadavkem na průměrnou hodnotou pevnosti zadané pevnostní třídy.

Stanovení pevnosti v tlaku (ČSN EN 772-1, ČSN 72 2605)

Zkouší se buď celý výrobek, anebo 2 zlomky po zkoušce pevnosti v tahu za ohybu.

Příprava vzorku. Tlačné plochy vzorků musí být zarovnané a vzájemně rovnoběžné. Provedeme to obroušením na rovinné brusce anebo vytvořením tenké, maximálně 10 mm tlusté vyrovnávací vrstvy z cementové malty.

Postup.Vzorek (nebo postupně oba zlomky) vložíme na dolní tlačnou desku lisu a opatrně zatížíme tak, aby jeho horní tlačná deska opatřená kulovým kloubem dosedla na celou plochu vzorku nebo zlomku. Potom plynule zvyšujeme zatížení až do porušení vzorku.

Pevnost v tlaku σp v [MPa] vypočítáme podle vzorce

σp = F/A

F - nejvyšší zatížení při porušení celého vzorku, v N;
A - tlačná plocha vypočtená ze změřených rozměrů původního vzorku, v mm².

Výsledek porovnáme s požadavkem na průměrnou hodnotou pevnosti zadané pevnostní třídy.