Состав керамогранита: сырьё и его влияние на свойства

Кратко. Керамогранит делают из смеси пластичных глин и каолина (формуемость и белизна), полевых шпатов (плавни - дают спекание и стеклофазу), кварцевого песка (каркас и прочность) и керамических пигментов. Соотношение сырья определяет плотность спекания, а значит - водопоглощение (у керамогранита не выше 0,5 %) и прочность на изгиб. Ключевой плавень - полевой шпат.

---

Из чего состоит керамогранит

Керамогранит - это спечённый до плотного состояния керамический материал, и его свойства напрямую вытекают из сырьевой смеси. В отличие от природного камня, состав керамогранита рассчитывают: подбирают компоненты так, чтобы при обжиге получить плотный, прочный и почти не впитывающий воду бисквит.

Основные группы сырья:

• Пластичные глины - основа формуемости: смесь можно спрессовать в плитку, которая держит форму; они же связывают остальные компоненты.
• Каолин - белая огнеупорная глина; повышает белизну бисквита (важно для чистого цвета) и тугоплавкость.
• Полевые шпаты - плавни: при обжиге они плавятся первыми и образуют стеклофазу, которая связывает и уплотняет материал.
• Кварцевый песок - тугоплавкий каркас, задающий прочность и стабильность геометрии.
• Пигменты и добавки - керамические красители (для окраски в массе), а также мел и другие корректирующие компоненты.

Сырьё хранят защищённым от осадков и мороза, затем дозируют и совместно перемалывают в тонкую смесь. Технологию превращения сырья в готовую плитку (помол, пресс-порошок, прессование, обжиг) подробно разбирает статья про производство плитки; здесь мы сосредоточимся на том, за что отвечает каждый компонент.

Роль каждого компонента

Глины и каолин: формуемость и белизна

Пластичные глины - основа, дающая смеси способность прессоваться и держать форму до обжига. Без достаточной пластичности сырец (сырую отпрессованную плитку) невозможно транспортировать по линии - он рассыпается. Каолин добавляет белизну и огнеупорность: чем белее бисквит, тем чище и ярче получается цвет при окраске в массе и тем светлее фон под глазурь. Для тёмного технического керамогранита белизна не критична, для светлых коллекций - важна.

Полевые шпаты: плавни и спекание

Полевые шпаты - самый важный для керамогранита компонент с точки зрения плотности. Это плавни (флюсы): при температуре обжига (порядка 1200 °C) они плавятся и образуют стеклофазу - вязкое стекло, которое заполняет промежутки между зёрнами, стягивает их силами поверхностного натяжения и уплотняет материал. Именно стеклофаза «запечатывает» поры и обеспечивает низкое водопоглощение. Чем эффективнее плавни и полнее спекание, тем плотнее бисквит и тем ближе он к группе BIa (водопоглощение не выше 0,5 %).

Кварцевый песок: каркас и прочность

Кварц - тугоплавкий компонент, который при обжиге не плавится, а остаётся жёстким зернистым каркасом внутри стеклофазы. Он задаёт механическую прочность, твёрдость и стабильность размеров (не даёт плитке чрезмерно «поплыть» при спекании). Баланс кварца и плавней критичен: мало плавней - материал не спечётся (высокое водопоглощение), мало кварца - потеряет прочность и геометрию.

Пигменты: цвет в массе

Керамические пигменты - это термостойкие красители, которые замешивают в смесь до прессования для окраски в массе (полнотельный керамогранит) или добавляют в декоративный слой. Они выдерживают температуру обжига, не выгорая. От пигментов зависит цвет бисквита, но не его прочность и плотность.

Как состав определяет свойства

Ключевая мысль: технические характеристики керамогранита - это следствие сырьевой смеси и режима обжига, а не «магии материала». Связь прямая:

Свойство	За что отвечает в составе
Водопоглощение (группа BIa-BIII)	Полнота спекания: плавни (полевой шпат) и стеклофаза, запечатывающая поры
Прочность на изгиб (Н/мм²)	Кварцевый каркас + плотность спекания; у BIa не ниже 35 Н/мм²
Белизна и чистота цвета	Каолин и чистота сырья
Морозостойкость	Структура материала после обжига; подтверждается отдельным испытанием, а не одним значением водопоглощения
Стабильность геометрии	Кварц (каркас) и правильный режим обжига

Источник: ГОСТ 13996-2019; ISO 13006:2018 (группы по водопоглощению и минимумы прочности); технология спекания керамогранита. Значения групп: BIa - водопоглощение не выше 0,5 %, прочность на изгиб не ниже 35 Н/мм².

Отсюда понятно, почему керамогранит плотнее и прочнее обычной керамической плитки: у него состав и обжиг рассчитаны на полное спекание с большой долей стеклофазы, тогда как у пористой настенной плитки (группа BIII) спекание неполное и пор много. Разницу между керамогранитом и керамической плиткой подробно разбирает отдельная статья.

Отдельно - про фритту для глазури. Глазурь делают не из того же сырья, что бисквит, а на основе фритты (плавленого стекла из кварца, полевых шпатов, борной кислоты и др.). То есть сырьё бисквита и сырьё глазури - разные системы, хотя оба сводятся к силикатному стеклообразованию.

Частые ошибки

• Миф: «Керамогранит делают из гранитной крошки, отсюда и название». На самом деле: природного гранита в составе нет. «Керамогранит» - это название по свойствам (плотный и прочный, как гранит), а не по сырью. Материал делают из глин, каолина, полевых шпатов и кварцевого песка, спекая их до состояния плотной керамики.

• Миф: «Чем больше кварца, тем прочнее керамогранит». На самом деле: прочность даёт баланс кварца и плавней при полном спекании. Избыток кварца без достаточной стеклофазы, наоборот, не даст бисквиту спечься - вырастет водопоглощение и упадёт прочность. Важно соотношение, а не «побольше песка».

• Миф: «Низкое водопоглощение - это специальная водоотталкивающая добавка». На самом деле: низкое водопоглощение - результат спекания: стеклофаза от плавления полевых шпатов запечатывает поры. Это структурное свойство плотного бисквита, а не пропитка и не добавка. Поэтому его нельзя «улучшить» на готовой плитке.

• Миф: «Пигменты влияют на прочность и морозостойкость». На самом деле: основное назначение пигмента — цвет, однако эксплуатационные свойства оценивают у готового изделия с его фактическим составом и режимом обжига. По одному компоненту нельзя гарантировать прочность или морозостойкость.

Связанные термины

• Полевой шпат - главный плавень (флюс) в составе керамогранита. При обжиге он плавится первым и образует стеклофазу - вязкое стекло, которое заполняет промежутки между зёрнами, стягивает их и запечатывает поры. Именно полнота этого спекания обеспечивает низкое водопоглощение (у BIa не выше 0,5 %) и прочность.
• Каолин - белая огнеупорная глина в составе сырьевой смеси. Повышает белизну бисквита - чем он белее, тем чище и ярче цвет при окраске в массе и светлее фон под глазурь - и добавляет тугоплавкость. Для светлых коллекций белизна важна, для тёмного технического керамогранита - нет.
• Спекание - уплотнение керамики при обжиге за счёт образования стеклофазы от плавления полевых шпатов, которая заполняет поры и стягивает зёрна. Полнота спекания определяет водопоглощение (а значит группу BIa-BIII) и прочность бисквита. Низкое водопоглощение - структурное следствие спекания, а не пропитка или добавка.

FAQ

Из чего делают керамогранит?

Из смеси пластичных глин и каолина (формуемость, белизна), полевых шпатов (плавни - дают спекание и стеклофазу), кварцевого песка (каркас и прочность) и керамических пигментов (цвет в массе). Компоненты дозируют, тонко перемалывают, прессуют и спекают в печи при температуре порядка 1200 °C.

Есть ли в керамограните натуральный гранит?

Нет. Название отражает свойства материала (плотный и прочный, как гранит), а не состав. Природного гранита в смеси нет - керамогранит делают из глин, каолина, полевых шпатов и кварцевого песка, спекая их до плотной керамики.

Что делает керамогранит таким плотным?

Полное спекание: полевые шпаты при обжиге плавятся и образуют стеклофазу, которая заполняет поры и стягивает зёрна. Именно она обеспечивает низкое водопоглощение (у BIa не выше 0,5 %) и высокую прочность. Это структурное свойство, а не пропитка.

Зачем в составе кварцевый песок?

Кварц - тугоплавкий каркас: при обжиге он не плавится, а остаётся жёсткой зернистой структурой внутри стеклофазы. Он задаёт прочность, твёрдость и стабильность размеров плитки. Баланс кварца и плавней определяет и прочность, и полноту спекания.

Почему керамогранит бывает белым и цветным?

Белизну бисквита даёт каолин и чистое сырьё; цвет в массе - керамические пигменты, замешанные в смесь до прессования. Пигменты термостойки и не выгорают при обжиге. Для светлых коллекций важна белизна основы, для тёмных технических - нет.

От чего зависит морозостойкость керамогранита?

От структуры готового материала и его поведения при замораживании воды. Водопоглощение связано с открытой пористостью, но не полностью описывает её устройство. Поэтому морозостойкость подтверждают отдельным испытанием; BIa не означает автоматического прохождения.

Источники и стандарты

1. ГОСТ 13996-2019 - Плитки керамические. Общие технические условия (группы, характеристики). Стандартинформ, Москва.
2. ГОСТ 27180-2019 - Плитки керамические. Методы испытаний (водопоглощение, прочность). Стандартинформ, Москва.
3. ISO 13006:2018 - Ceramic tiles - Definitions, classification, characteristics and marking (группы по водопоглощению, минимумы прочности). iso.org/standard/63406.html
4. ISO 10545-3:2018 - Ceramic tiles - Part 3: Determination of water absorption (спекание и водопоглощение). iso.org/standard/68006.html
5. ISO 10545-4:2019 - Ceramic tiles - Part 4: Determination of modulus of rupture and breaking strength (прочность на изгиб). iso.org/standard/69619.html
6. Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), публикации по составу керамических масс и спеканию. Испания.

Что почитать дальше

• Как делают плитку: технология производства - как из сырья получают готовую плитку: помол, прессование, обжиг.
• Группы водопоглощения BIa-BIII - как полнота спекания задаёт группу плотности.
• Чем керамогранит отличается от керамической плитки - почему разный состав и обжиг дают разную плотность.
• Полнотельный (гомогенный) керамогранит - где пигменты замешивают в массу для сквозного цвета.
• Виды керамической плитки: полная классификация - как состав и обжиг определяют место материала в системе.