Технічні характеристики керамічної плитки

    Найважливішими характеристиками, за допомогою яких можна визначити придатність тієї або іншої плитки для конкретного випадку, є наступні:
-  розмір та форма;
- опір на згин;
- твердість;
- стійкість до перепадів температур;
- стійкість до дії кислот;
- морозостійкість (стійкість до дії мінусових температур);
- стійкість до стирання;
- стійкість до ковзання.

    Як правило, цими характеристиками повинні володіти серії плиток, що вживаються як підлоги, та/або для зовнішніх робіт.
    Ці характеристики відповідають найпопулярнішому стандарту EN (Норми CEN Європейського Комітету з Нормізації). Норми CEN покликані замінити собою різні окремі національні норми, існуючих раніше (для Італії це – норми UNI). Норми CEN є міжнародними нормативами (вони прийняті країнами-учасницями CEN, в число яких, крім Італії, входять також: Австрія, Бельгія, Данія, Фінляндія, Франція, Великобританія, Греція, Ірландія, Норвегія, Нідерланди, Португалія, Німеччина, Іспанія, Швеція, Швейцарія.)

    Розмірні і видові характеристики (метод випробування по нормі EN 98).
    Норма EN 98 встановлює методи перевірки, щоб:
- довжина сторін керамічних плиток відповідала розміру, вказаному виробником і окремі керамічні плитки мали ідентичні сторони рівної довжини;
- товщина керамічних плиток відповідала розміру, вказаному виробником і окремі керамічні плитки мали рівну товщину;
- керамічні плитки (у переважній більшості квадратної і прямокутної форми) мали прямі кути;
- керамічні плитки не були увігнутими або опуклими;
- сторони керамічних плиток були прямолінійними;
- керамічні плитки не були дефектними.
Норми на необхідні характеристики готових виробів встановлює межі допуску по всіх категоріях у % і мм.

     EN 100: Опір на згин.
    Опір на згин - це характеристика, що визначає, яке граничне значення статичного навантаження, прикладеного до трьох точок однієї керамічної плитки вона здатна витримати без руйнування. Це значення виражається в N/мм2 і по нормі ISO 1054/4 має наступні мінімальні прийнятні значення:

    Опір на згин тим вищий, чим нижче поглинання води (наприклад, опір дуже високий у керамічного граніту, водопоглинання якого складає 0,5%, і дуже низький у пористої плитки одинарного випалення, в якій поглинання води перевищує 10%). Межа міцності на згин залежить, крім поглинання води, і від товщини: чим більше товщина, тим вищою буде межа міцності. Міцність на згин рівна

де :
F - межа міцності;
L - відстань між опорами керамічної плитки;
B - ширина керамічної плитки;
H2 - квадрат товщини керамічної плитки, зміряної по краю розриву.
Як видно по формулі, керамічна плитка може мати високу міцність на вигин, маючи низьку межу міцності через маленьку товщину.

EN 101: Поверхнева твердість.
    Поверхнева твердість – це характеристика, що виражає здатність поверхні бути стійкою до появи подряпин і пошкоджень. Відповідно до норми EN101 плитка класифікується за шкалою від 1 до 10 відповідно зростаючій твердості мінералів, використовуваних для проведення тесту. Норма EN 176 визначає, що смальтована плитка повинна мати поверхневу твердість не нижче 5.

Шкала МОСа (MOHS) наступна:
1 - Тальк, 2 - Гіпс, 3 - Кальцит, 4 - Флюорит, 5 - Апатит, 6 - Польовий шпат, 7 - Кварц, 8 - Топаз, 9 - Корунд, 10 - Алмаз.
    Плитка, що має вище значення поверхневої твердості за шкалою МОС – має менше ризиків бути пошкодженою або подряпаною іншими предметами або матеріалами в процесі експлуатації.
    Вид поверхні керамічної плитки має велике значення при визначенні твердості матеріалу – дрібна подряпина набагато видніша на блискучій поверхні, ніж на матовій, тому недоцільне використовування керамічної плитки з блискучою поверхнею в тих місцях, де є сильний знос.
    З 2003 року ця норма необов’язкова для оцінки гомогенних (неемальованих) плиток грес, оскільки не відображає повною мірою зносостійкість матеріалу. Саме поняття поверхневого шару для такого типу матеріалів відсутнє, оскільки матеріал однорідний по всій товщині і при стиранні верхнього шару не проступає основа іншого кольору, зовнішній вигляд плитки не міняється.

ЕN 102: Стійкість до абразивного зносу (для неглазурованої плитки)
    Цей тест показує, наскільки неглазурована плитка схильна до глибокого абразивного зносу (стирання поверхні). Випробування відбуваються з використанням литого кремнезему – штучного твердого абразивного матеріалу. Після його дії (в умовах тертя між залізним диском і поверхнею) вимірюється об’єм стертої поверхні плитки.

EN 104: Стійкість до перепадів температур.
    Стійкість до перепадів температур – це здатність поверхні емалі не зазнавати видимих змін унаслідок «термошоку», який викликається різкою зміною температури шляхом послідовних циклів занурення у воду кімнатної температури і подальшого переміщення в піч з температурою понад 105ºС. Тест показує  більшу або меншу стійкість плитки до такого впливу.
У глазурованої керамічної плитки може відбуватися розрив шару глазурі – внаслідок різниці коефіцієнтів теплового розширення глазурі і основи плитки.

EN 105: Стійкість до утворення тріщин
   Дрібна тріщина – типовий дефект глазурі: її звичайно не видно неозброєним оком, але набагато видніше внаслідок проникнення в неї бруду.
    Випробуванню піддають тільки глазуровану керамічну плитку, зразок поміщається в автоклав з парою і піддається тиску в 5 кг/см2 (при 160°С) протягом години; потім керамічну плитку покривають метиленовою синькою для виявлення можливих тріщин.
Глазурована поверхня вважається такою, що пройшла випробування, якщо після закінчення циклу на ній не з’являються тріщини. З метою отримання надійніших результатів в лабораторіях використовуються тригодинні цикли і тиск в 6 кг/см2.
Крайні умови випробування дуже рідко зустрічаються при звичайному використовуванні керамічної плитки, проте вони необхідні для швидкого моделювання процесів, які в природі тривають роками.

EN 122: Хімічна стійкість.
    Хімічна стійкість – це здатність емалі витримувати при кімнатній температурі контакт з хімічними речовинами (побутовою хімією, плямами, добавками для басейнів, солями і кислотами) не зазнаючи при цьому змін зовнішнього вигляду.

ПЕРЕЛІК РЕЧОВИН, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДЛЯ ВИПРОБУВАННЯ ВИРОБІВ НА СТІЙКІСТЬ ДО ХІМІЧНИХ АГЕНТІВ І ПЛЯМ.

    Для випробування на стійкість до хімічної дії на поверхню керамічної плитки наноситься хімічний реагент. Після певного часу, протягом якого хімічні речовини висихають на поверхні зразка, нанесені розчини змиваються і поверхня вивчається з погляду появи змін.
    Згідно норми EN 122, керамічна плитка класифікується, у порядку  зменшення стійкості (для чого використовуються всі найагресивніші хімічні середовища, виключаючи плями) в наступному порядку:

Клас АА: Продукти, які за наслідками тестів не мають ніяких видимих змін зовнішнього вигляду.
Клас А: Продукти, які за наслідками тестів мають легкі (незначні) зміни зовнішнього вигляду.
Клас В: Продукти, які за наслідками тестів мають середні зміни зовнішнього вигляду.
Клас С: Продукти, які за наслідками тестів мають часткову втрату первинного зовнішнього вигляду.
Клас D: Продукти, які за наслідками тестів мають повну втрату первинного зовнішнього вигляду.

Згідно нормі EN 154 керамічні плитки діляться на 5 категорій (класів стирання):

PEI I - легкий ступінь експлуатації без дії абразивних частинок (ванні кімнати) (майже не застосовується)
PEI II - експлуатація з невеликою наявністю абразивних частинок (спальні, кабінети приватних будинків)
PEI III - експлуатація з середньою наявністю абразивних частинок (холи, коридори, кухні)
PEI IV - відносно інтенсивна експлуатація з великою наявністю абразивних частинок (офіси, ресторани)
PEI V - інтенсивна експлуатація з великою наявністю абразивних частинок (громадські місця з високою прохідністю)
    Як вже наголошувалося вище, в умовах інтенсивної експлуатації не слід застосовувати емальований матеріал, оскільки через якийсь час будь-яка емаль може бути зношена, і зовнішній вигляд буде втрачений.
    Зрозуміло, що таке випробовування актуальне лише для підлогової плитки.

EN 202: Морозостійкість.
   Це характеристика, якою може володіти керамічна плитка у випадку, якщо вона після занурення у воду і подальшого охолоджування нижче 0ºС, не руйнується через збільшення об’єму замерзлої води, що проникла в мікропори плитки.     Випробування полягає в поміщенні десяти однотипних водонасичених керамічних плиток в режим постійних температурних змін. Проводяться 50 циклів при температурі від +15°С до -15°С, після закінчення випробування зразки не повинні мати пошкоджень.
Зрозуміло, що морозостійкість виробу тісно пов’язана з його пористістю: керамічна плитка групи В I ( спресована керамічна плитка пористістю нижче 3 % ) називається «незамерзаючою» - морозостійкою, оскільки низька пористість оберігає її від небезпеки замерзання. Максимальні пошкодження кераміка одержує власне у момент переходу температури через нуль, а не в результаті дії тих або інших низьких температур. Нижня межа температури, отже, не має принципового значення. Тому в європейських стандартах планують найближчим часом змінити існуючий діапазон проведення випробувань від +15°С до -15°С. Достатнім вважатиметься діапазон від +5°С до -5°С.

    Іншою важливою системою оцінки властивостей плитки, і можливості її застосування, є французький метод класифікації UPEC, який дозволяє встановити залежність між функцією приміщення і плиткою. Він класифікує приміщення по інтенсивності використовування, і по їх технічних характеристиках. UPEC використовується також при класифікації некерамічних покриттів.

Шкала UPEC
U - ступінь опору зношуванню (від 1 до 4, чим більше число, тим вище опірність)
P - ступінь твердості (від 1 до 4, чим більше число, тим вище опірність)
E - водонепроникність (від 1 до 3, чим більше число, тим вище водонепроникність)
С - стійкість до хімічних і біологічних впливів (від 1 до 3, де чим більше число, тим вище стійкість до кислот і розчинників)
Так, наприклад, керамічний граніт за цією шкалою має клас U4P4E3C2

В таблиці 3 наведено категорії стійкості до ковзання взуття згідно німецького стандарту DIN 51130. А в таблиці 4 вказані категорії запобігання ковзанню при наявності вологої поверхні згідно німецькому стандарту DIN 51097.
Тестування плитки проводиться відповідно до німецького стандарту DIN 51130. Зразки вкладаються на похилій платформі і покриваються шаром машинного масла. Механік в стандартному взутті рухається по поверхні при безперервному підйомі платформи, коли він не може втриматися на поверхні, - кут платформи заміряється (що поробиш – німці).

Таблиця3. Категорії стійкості до ковзання взуття для підлогових покриттів в робочих зонах (DIN 51130)

Таблиця4. Категорії антиковзання для підлогових покриттів у вологих зонах, де ходять босими ногами (DIN 51097)

Типи плиток зі спеціальною поверхнею, які мають грубу нерівну фактуру, покращують зчеплення і володіють дренажними властивостями. Вода або інші продукти, що викликають ковзання, потрапляють в западини профілю, залишаючи контактну поверхню сухою. Об’єм рідини, що потрапила на поверхню, вимірюється в см³ на 100 см². Такі плитки в каталозі і таблицях позначаються знаком «V» і мають наступну класифікацію.

Таблиця №5. Класифікація по об’єму витісненої (дренованої рельєфом поверхні) рідини.

Водопоглинання
Водопоглинання – це здатність керамічної основи вбирати вологу. Вологопоглинання залежить від пористості керамічного черепка і характеризує його механічні властивості. Що більше вологопоглинання – тим плитка «м’якша». Така плитка менш крихка і добре ріжеться. Вона пористіша і має менш щільну структуру. Плитка з малим вологопоглинанням має щільнішу структуру. Також існує пряма залежність водопоглинання і морозостійкості – що більше водопоглинання, тим менша стійкість. Плитка з водопоглинанням >3% вважається неморозостійкою.
Вологопоглинання визначається шляхом занурювання плитки у воду на 2 години. Після цього визначають приріст маси (поглинутої води) у процентному відношенні.
Для внутрішніх стін підходить плитка з високим вологопоглинанням - клас B III (>10%).
Для підлогової неморозостійкої плитки підійде клас B II (від 3% до 6%).
Для морозостійкої плитки потрібне вологопоглинання класу B I (від 0,5% до 3%).
Керамічний граніт має вологопоглинання менш ніж B I ( менше 0,5%).

Характеристика зміни лінійних розмірів плитки
Лінійне теплове розширення плиток значною мірою впливає на їх вкладання. Як і більшість матеріалів, кераміка розширюється під дією тепла. В середньому, подовження складає 0,007 мм на погонний метр плитки на градус зростання температури. Слід врахувати, що коефіцієнт розширення бетону складає 10 тисячних міліметра.
При підвищенні температури від 10 до 30 °С на підлозі завдовжки 10 м різниця теплового розширення між керамічною плиткою і залізобетонною основою складає більше 0,5 см. З цього випливає необхідність виготовлення температурних швів при вкладанні керамічних плиток для компенсації різниці в розширенні матеріалів. Температурні шви служать також для компенсації осідання підлоги після вкладання плитки.