Низкое водопоглощение закладывается еще на производстве

Керамическая масса изначально содержит поровое пространство. После формования между частицами остаются пустоты, которые необходимо максимально сократить в процессе производства.

На первом этапе важную роль играет прессование. Оно увеличивает плотность сформованной заготовки, уменьшает исходный объем пор и создает более компактную структуру.

Однако одного прессования недостаточно. Даже хорошо уплотненная заготовка сохраняет поровое пространство. Дальнейшее изменение структуры происходит во время обжига, когда начинается спекание.

Именно здесь формируется большая часть того, что впоследствии определит водопоглощение готового керамогранита.

Что происходит с материалом при спекании

При повышении температуры частицы сырьевой массы начинают взаимодействовать между собой. Контактные зоны увеличиваются, вещество перемещается внутри структуры, а отдельные поры постепенно сокращаются.

При дальнейшем повышении температуры в системе может образовываться жидкая фаза. Это принципиально важный этап.

Жидкая фаза заполняет часть пространства между твёрдыми частицами и способствует более интенсивному перераспределению вещества. За счёт этого поровое пространство уменьшается, а структура становится плотнее.

Почему важна именно открытая пористость

У материала может существовать как закрытая, так и открытая пористость. Закрытая пора изолирована внутри структуры и не имеет прямого пути к поверхности. Вода не может просто заполнить её при обычном контакте с материалом.

Открытые поры, напротив, сообщаются с поверхностью. Если между ними существует связанная система каналов, вода получает возможность проникать внутрь материала.

Поэтому для водопоглощения критична не абстрактная «пористость», а прежде всего объем и характер открытого порового пространства.

Чем меньше сообщающихся пор, доступных для воды, тем меньше воды способен принять материал. Показатель водопоглощения можно рассматривать как один из практических индикаторов сформированной микроструктуры.

Как стекловидная фаза уплотняет структуру

При спекании часть компонентов сырьевой массы переходит в жидкую фазу. По мере охлаждения она затвердевает, формируя вместе с кристаллическими составляющими плотную керамическую структуру.

Эту составляющую называют стекловидной фазой. Важно не воспринимать её как отдельное стеклянное покрытие, нанесенное на поверхность плитки. Она формируется внутри материала в результате процессов, происходящих при обжиге.

Её роль заключается в том числе в заполнении пространства между кристаллическими компонентами и уменьшении открытого порового пространства. В результате структура становится более плотной, а количество путей, по которым вода может проникать внутрь, сокращается.

Поэтому стекловидная фаза — не самостоятельная причина низкого водопоглощения, а часть общего механизма спекания и уплотнения керамической структуры.

Откуда берётся значение менее 0,5%

Упрощенно технологическую цепочку можно представить как последовательное сокращение доступного для воды порового пространства: сырьё формируется и уплотняется прессованием, при обжиге частицы сближаются, образуется жидкая фаза, вещество перераспределяется, часть пор закрывается или уменьшается. После охлаждения остается сформированная плотная структура с определенным количеством остаточной пористости.

Если объём открытых, связанных с поверхностью пор невелик, воде доступно меньше пространства для проникновения. Именно тогда и появляется низкое значение водопоглощения. Показатель нельзя отделить от технологии производства: он является измеримым результатом того, насколько эффективно была уплотнена и спечена структура материала.

«Менее 0,5%» — это граница класса, а не характеристика материала

Здесь стоит сделать уточнение, которое меняет отношение к самой цифре.

Значение «менее 0,5%» описывает не конкретный материал, а границу классификационной группы. По EN ISO 10545-3 и EN 14411 прессованная керамика с водопоглощением до 0,5% относится к группе BIa, и в эту группу попадает всё, что данному условию удовлетворяет.

Разброс внутри группы при этом велик. Хорошо спеченный керамогранит показывает значения порядка 0,05–0,1%, то есть на порядок ниже верхней границы. Материал с фактическим водопоглощением 0,45% и материал с 0,05% в техническом паспорте выглядят одинаково: и там и там стоит «менее 0,5%».

Отсюда практический вывод для тех, кто подбирает материал для наружных работ и влажных зон. Запрашивать имеет смысл не класс, а фактическое измеренное значение из протокола испытаний. Разница в один порядок существует, она документирована, и определяется она ровно тем, что описано выше: насколько полно прошло спекание.

Почему одного показателя недостаточно для оценки материала

Было бы неправильно превращать водопоглощение в универсальный показатель всех эксплуатационных свойств.

Низкое водопоглощение говорит о способности материала ограничивать проникновение воды в открытую поровую систему. Но поведение облицовки на объекте зависит также от прочности материала, толщины, качества основания, технологии укладки, условий эксплуатации и характера нагрузок.

Значение менее 0,5% важно именно потому, что оно показывает результат конкретного структурного процесса: в материале остается мало открытого пространства, доступного воде. Следовательно, при увлажнении в его структуру может проникнуть ограниченное количество влаги.

Это особенно важно там, где материал регулярно сталкивается не только с водой, но и с изменением температуры.

Что происходит при замораживании

Для наружной облицовки вода представляет интерес не сама по себе, а как участник дальнейших процессов.

Если в открытые поры материала попадает влага, при отрицательной температуре она может замерзать. При замораживании вода увеличивается в объёме, поэтому повторяющиеся циклы увлажнения, замерзания и оттаивания создают дополнительную нагрузку на поровую структуру.

Чем меньше воды способен принять материал, тем меньше её потенциально может оказаться внутри открытого порового пространства.

Здесь стоит уточнить механизм разрушения, потому что именно он объясняет, почему одно только водопоглощение картину не описывает.

Расширение воды при замерзании — не единственная и часто не главная причина повреждения. В пористой керамике действуют ещё два процесса. Первый: при промерзании фронт льда вытесняет не замерзшую воду по тонким капиллярам, и сопротивление этому движению создает внутри структуры гидравлическое давление. Второй: в очень мелких порах вода замерзает при пониженной температуре, и рост кристаллов льда создает давление на стенки поры.

Оба процесса зависят не от общего объема пор, а от их размера и связности. Крупная пора успевает принять расширяющийся лед и частично разгрузиться; тонкий капилляр не успевает. Поэтому материал с несколько большим водопоглощением, но крупной и слабо связанной пористостью может оказаться морозостойче материала с меньшим водопоглощением и развитой тонкой капиллярной сетью.

Низкое водопоглощение имеет особое значение для фасадов, входных групп, террас, наружных площадок и других зон, где облицовка регулярно сталкивается с атмосферной влагой и перепадами температуры.

Морозостойкость нельзя механически приравнивать к водопоглощению. Она определяется комплексом свойств материала и подтверждается соответствующими испытаниями. Низкое водопоглощение создает благоприятную предпосылку, но не заменяет оценку морозостойкости как отдельной характеристики.

Чем оплачивается плотность

У плотной спеченной структуры есть и обратная сторона, которую полезно понимать, потому что она проявляется уже на монтаже.

Сложнее клеить. Материал, почти не впитывающий воду, не вытягивает влагу из клеевого слоя, и сцепление держится исключительно на адгезии самого состава. Отсюда повышенные требования к классу клея и к полноте контакта — для пористой керамики они были бы избыточными.

Сложнее обрабатывать. Плотность и твердость, дающие износостойкость, одновременно означают повышенные требования к инструменту при резке и сверлении и большую вероятность сколов при неаккуратной обработке кромки.

Дороже в производстве. Достижение низких значений водопоглощения требует более высокой температуры и более длительного цикла обжига, а на крупных форматах — ещё и точного контроля режима, поскольку с ростом размера плиты возрастает риск деформации при спекании. Чаще всего именно это, а не стоимость сырья, определяет разницу между материалами с водопоглощением 0,4% и 0,05%.

Ни одно из этих обстоятельств не является доводом против плотного материала. Но они объясняют, почему низкое водопоглощение не бывает бесплатным приложением к прочим характеристикам.

Где показатель действительно решает

Водопоглощение работает как критерий выбора не везде, и случаи стоит различать.

Решает. Наружная облицовка и всё, что подвергается циклам замораживания: фасады, террасы, входные группы, площадки, парковки. Здесь низкое водопоглощение — необходимое, хотя и недостаточное условие, и проверяется оно вместе с протоколом испытаний на морозостойкость.

Решает косвенно. Влажные зоны без промерзания: санузлы, бассейновые помещения, пищевые производства. Вода в структуру практически не проникает, поэтому материал не дает высолов, не меняет оттенок при увлажнении и не служит средой для загрязнений.
Но протечка в таких помещениях идёт не через плитку, а через швы и основание, и показатель водопоглощения гидроизоляцию не отменяет.

Практически не решает. Сухие внутренние помещения. Плотность здесь важна как источник прочности и износостойкости, но собственно водопоглощение ограничивающим фактором не является, и выбирать материал по этому параметру бессмысленно.

Соответственно различаются и вопросы к поставщику. Для наружных работ — фактическое значение и протокол морозостойкости. Для влажных зон — совместимость с клеевой системой и гидроизоляцией. Для сухих помещений вопрос лежит вообще не в этой плоскости.

Что за цифрой

Между технологией и цифрой в техническом паспорте существует прямая цепочка: режим производства, микроструктура, открытая пористость, водопоглощение. Понимание этой связи важнее самой цифры — потому что позволяет задавать поставщику осмысленные вопросы вместо сверки классов, внутри которых материалы различаются на порядок.

Автор текста — основатель бренда керамогранита Bilten Энрике Севальос-Кальдерон