Produits structuraux en argile, produits céramiques destinés à la construction de bâtiments. Les produits d'argile structurelle typiques sont la brique de construction, la brique de pavage, la tuile de revêtement en terre cuite, la tuile de toiture et le tuyau de drainage. Ces objets sont fabriqués à partir de matériaux naturels courants, qui sont mélangés avec de l'eau, formés dans la forme souhaitée et cuits dans un four afin de donner au mélange d'argile une liaison permanente. Les produits structuraux finis en argile présentent des propriétés essentielles telles que la résistance à la charge, la résistance à l'usure, la résistance aux attaques chimiques, l'apparence attrayante et la capacité de prendre une finition décorative.
Dans cet article, les matières premières, les propriétés et les applications générales des produits structuraux en argile sont passées en revue. À certains moments, il est fait référence aux procédés industriels employés dans la fabrication de produits structuraux en argile; pour une description plus détaillée de ces procédés, le lecteur est renvoyé à l'article céramique traditionnelle.
Matières premières et transformation
Les produits d'argile structurelle sont constitués de 35 à 55% d'argiles ou de schistes argileux (argileux), de 25 à 45% de quartz et de 25 à 55% de feldspath. Comme avec tous les produits céramiques traditionnels, la portion d'argile agit comme un ancien, offrant une capacité de mise en forme; le quartz (silice) sert de charge, conférant de la résistance à l'objet formé; et le feldspath sert d'agent fondant, abaissant les températures de fusion de l'argile et du quartz pendant la cuisson. Les proportions citées ci-dessus se trouvent souvent directement dans les dépôts de schiste, de sorte que le mélange n'est souvent pas nécessaire. De plus, peu ou pas d'enrichissement ou de concassage et de broyage du matériau extrait est utilisé. Des argiles ou des schistes locaux de composition très variable sont utilisés afin de maintenir les coûts de transport aussi bas que possible. La couleur du produit fini provient des impuretés, notamment des oxydes de fer, présentes dans les matières premières. Les couleurs peuvent varier du chamois et d'autres nuances claires du brun au rouge en passant par le noir, selon qu'il existe une atmosphère oxydante ou réductrice dans le four.
Dans le traitement des produits en argile structurelle, les opérations de formation de plastique à boue rigide prédominent, par exemple les opérations de pressage pour la brique et d'extrusion pour la brique ou le tuyau (voir figure 1). Ces procédés sont décrits dans l'article céramique traditionnelle. Les objets formés sont généralement cuits lors d'opérations continues de convoyeurs à bande ou de wagons, les articles traversant le four tunnel, passant de la température ambiante à une zone chaude et enfin à une zone plus froide à l'autre extrémité.
Propriétés
Les propriétés des produits d'argile structurelle sont déterminées par la taille des particules, la température de cuisson et la microstructure ultime. Par rapport aux produits céramiques plus fins tels que les whitewares, des particules de remplissage beaucoup plus grossières sont utilisées et des températures de cuisson inférieures sont utilisées, généralement dans la plage de 1050 ° à 1100 ° C (environ 1925 ° à 2000 ° F). À des températures aussi basses, les particules de charge (généralement du quartz broyé) ne sont normalement pas affectées. Au lieu de cela, les ingrédients d'argile ou de schiste contiennent suffisamment d'impuretés pour fondre et former un verre, liant ainsi les particules entre elles. Comme c'est le cas avec les whitewares, les aiguilles de mullite cristalline se développent dans cette phase vitreuse. La microstructure résultante est constituée de grosses particules secondaires noyées dans une matrice de mullite à grains fins et de verre, contenant toutes un volume substantiel de grands pores.
En raison de la présence de grosses et petites particules dans leurs microstructures, les produits en argile cuite ont des résistances à la compression relativement élevées. Cette capacité à supporter des charges relativement lourdes sans rupture est la propriété principale qualifiant ces produits pour des applications structurelles. La taille et le nombre de pores sont également importants. S'ils ne sont pas cuits, les produits d'argile structurelle ont une faible résistance et une faible résistance au gel et au gel, en raison de la présence de nombreux petits pores dans les régions argileuses. Les articles surchauffés, en revanche, ont trop de verre. Il est solide mais cassant et est susceptible de se rompre sous contrainte mécanique et thermique. De plus, il est impossible d'obtenir une bonne adhérence lorsque des produits vitreux sont utilisés avec des mortiers. De petits pores et une teneur élevée en verre sont cependant souhaitables lorsqu'une résistance chimique et une imperméabilité à la pénétration de l'eau sont requises.
