Классификация строительных материалов

• Название: Классификация строительных материалов
• Анкор: STROJMAT_33_shpory.doc
• Дата: 26.12.2017
• Размер: 305 Kb.
• Имя файла: STROJMAT_33_shpory.doc
• Тип: Документы; #13079
• страница: 3 из 6

16.Санитарно-техническая керамика. Керамические трубы.

Санитарно-техническую керамику (раковины, унитазы, трубы, хи­мическая посуда и т. п.) изготовляют из фаянса и фарфора.

Фаянс (от названия итальянского города Фаэнца) — разновидность тонкой керамики, получаемая из беложгущихся глин (60...65 %), кварца (30...35 %) и полевого шпата (3...5 %). Отформованное из пластичной массы и высушенное изделие подвергают первичному (так называемо­му «бисквитному») обжигу при температуре 1250... 1280°С; после чего на его поверхность наносится глазурная масса и производится повтор­ный обжиг (1050...1150° С) для глазурования. Глазурование фаянса необходимо, так как он имеет пористый черепок (П = 20...25 %) и высокое водопоглощение.

Фарфор (от перс. фагефур)— изделия тонкой керамики с плотным черепком — получают так же, как и фаянс из беложгущихся глин (около 50 %), но с большим содержанием полевых шпатов (20...24 %) и меньшим содержанием кварца (20...25 %). Фарфор имеет плотный, полностью спекшийся черепок, просвечивающий в тонком слое. Фар­форовые изделия санитарно-технического назначения также покрыва­ют глазурью для придания им гладкости и повышения санитар­но-гигиенических свойств.

Керамические санитарно-технические изделия отличаются декора­тивностью, универсальной химической стойкостью; благодаря твердой и гладкой поверхности они легко чистятся, длительное время сохраняя свои свойства. Недостаток таких изделий, как и керамики в целом, - хрупкость. Несмотря на это, керамика остается лучшим материалом для санитарно-технических изделий.

Канализационные трубы изготовляют из пластичных тугоплавких глин и покрывают глазурью снаружи и изнутри, что обеспечивает их полную водонепроницаемость, химическую стойкость и высокую про­пускную способность. Выдерживают гидростатическое давление, более 0,2 МПа. Длина 800... 1200 мм, диаметр 150...600 мм. Соединение – раструбы.

Дренажные трубы для мелиоративных работ изготовляют из кир­пичных высокогатастичных глин. Выпускают гладкие неглазурованные трубы, фильтрующие через свою толщу, и глазурованные с раструбами и перфорацией на стенках.

17. Строительное стекло. Определение и основные свойства.

Основные сведения о стекле

Стеклом наз. тверд., аморфн., прозрачн. мат-л, получа-й из переохлаж­д-ых жидких мин. расплавов, содерж. стеклообраз. компоненты (оксиды кремния, бора, алюминия и др.) и оксиды металлов (лития, калия, маг­ния, свинца и т. д.).

Строительное стекло (оконное, узорчатое, стеклоблоки и т. д.)

Стекло хар-тся выс. прочн. при сжатии (600—1200 МПа) и сравнит. малой проч­н. при раст. (30—90 МПа).

Очень плохо сопротивляется удару, т. е. хрупко.

Хар. св-вом стекла явл. выс. прозрачность и сп-ть пропускать не менее 84 % лучей видимого спектра.

Плотность стекол изменяется в пределах от 2,2 до 2,6 г/см³.

Сравнительно низкая теплопро­водность (0,5—1 Вт/(м·°С)). Стекло имеет низкую термостойкость, т. е. при резком и сильном нагревании или охлаждении в нем возникают большие напряжения, вызывающие растрескивание.

При нагревании стекло размягчается и при температуре око­ло 1000 °С плавится.

Высокая хими­ческая стойкость. Большинство минеральных кислот, за исключением фтористоводородной (плавиковой) кис­лоты, не разрушает стекло; растворы щелочей и даже чистая вода разрушает стекло с поверхности, хотя очень медленно.

18. Сырьё для изготовления стекла, общая схема производства.

Современное стекольное производство включает в себя три этапа: подготовка сырья, стекловарение и формование стеклоизделий.

Подготовка сырья. Химический состав обыкновенного оконного стекла по основным оксидам следующий:

Кремнезем (SiO₂) 71...72 % вводят в виде кварцевого песка, молотых кварци­тов или песчаников. Это основной стеклообразующий оксид, повышающий тугоплавкость и химическую стойкость стекла.

Глинозем (А1₂О₃) 2...3% поступает в сырьевую шихту в виде полевых шпатов и каолина. Его влияние на свойства стекла аналогично действию SiO₂.

Оксид натрия (Na₂O) 15...16% вводят в стекло в виде соды и сульфата натрия. Na₂O понижает температуру плавления стекла, повышает коэффициент термического расширения и уменьшает химическую стойкость.

Оксиды кальция (СаО) 5...7% и магния (MgO) 3...4% вводят в стекольную шихту в виде мела, мрамора, известняка, доломита и магнезита. Эти оксиды повышают химическую стойкость стекла.

В специальные стекла вводят оксиды бора, свинца, бария и др.

Вспомогательные сырьевые материалы делят по своему назначении: на следующие группы: осветлители — вещества, способствующие уда­лению из стекломассы газовых пузырей; обесцвечиватели — вещества, обецвечивающие стекольную массу; глушители — вещества, делающие стекло непрозрачным.

Перед варкой стекла сырьевые материалы измельчают, тщательно смешивают в требуемых соотношениях, брикетируют и подают в стекловаренную печь.

Стекловарение. Обычное стекло получают в непрерывно действу­ющих ванных печах с полезным объемом до 600 м³ и суточной производительностью более 300т. Для варки специальных (оптических, цветных и др.) стекол применяют периодически действующие ванные, а также горшковые печи.

Стекловарение — главнейшая операция стекольного производства.

3 стадии: I — силикатообразование — образов. масса неоднор. по сост. и насыщ. газ. пузырьками. II – стеклообразование – наиболее длительная стадия (удаление пузырьков и полное приготовление массы). III – (заключитель­ная стадия) — студка — охлаждение стекломассы до температуры, при которой она приобретает оптимальную для данного метода формования стеклоизделий вязкость.

Формование. Метод выработки (формования) зависит от вида из­делия. Для получения строительного стекла используют вытяжку, прокат, прессование.

При охлаждении стекла вследствие низкой его теплопроводности в нем возникают большие градиенты температур, вызывающие внутренние напряжения. Наиболее опас­ным моментом с этой точки зрения является переход стекла от вязкопластического состояния к хрупкому.

Осн. вид строит. стекла — листовое. С нач. XX в. большая часть лист. стекла стала производиться методом верт. вытягивания. толщ до 6 мм.

В 1959 г. появился новый способ получения высококачественного стекла — флоат-метод, при котором горячая стекломасса выливается на поверхность расплавленного металла и формуется на нем. Производ. до 3...4 тыс. м²/ч. Размер: шир. до 3 м; толщ. 2 - 25 мм. Преимущества— стабильная толщина листа и высокое качество поверхности, не требующее дальнейшей полировки.

19. Разновидности листового стекла. Облицовочные изделия из стекла.

Основной вид стекла, применяемый в строительстве, — листовое стекло (остекление оконных и дверных проемов, витрин и т. п.). Развивается выпуск листового стекла со спец. свойствами: теплопогл, светоотраж, увиолевого, защ, декор и др.

Листовое оконное стекло вырабатывается шести марок толщиной 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. Ширина листов — 250... 1600 мм, длина — до 2200 мм. Масса 1 м² — 2...5 кг. Светопропускание — не менее 87%. К дефектам оконного стекла относятся газовые включения (пузырьки), свиль и «полосность» (неровность поверхности).

Витринное стекло — листовое стекло толщиной 6... 10 мм и разме­ром до 3500 х 6000 мм. Витринное стекло, как правило, делают поли­рованным.

Светорассеивающее стекло пропускает свет, но не дает сквозной видимости. матовое (пескоструй) или узорчатое (методом проката на фигурных вальцах).

Увиолевое стекло — стекло, пропускающее большую долю ультра­фиолетовых лучей (45...75 %), получают из сырья с минимальными примесями оксидов железа, хрома и титана. Такие стекла применяют в леч. учреждениях, для остекления оранжерей и т. п.

Специальное листовое стекло или функциональное стекло не только пропускает свет, но и выполняет другие важные функции: 1)теплоизол. зимой и теплозащ. летом; 2)звукоизол. и защ. от утечки информ.; 3)защ. от мех. разруш.; 4)созд. декор. эффекта.

Теплоизоляционные стекла снижают долю теряемого через стекло тепла путем отражения инфракрасной части спектра («тепловых лучей») обратно вовнутрь помещения. Светопропускание таких стекол немного ниже.

Теплозащитные (солнцезащитные) стекла выполняют обратную функцию: они отражают часть, падающей на них лучистой энергии, не пропуская ее в помещение.

Защитные стекла— стекла с повышенными прочностными свой­ствами, не раскалывающиеся на опасные остроугольные осколки.

Закаленное стекло получают специальной термической обработкой стекла. При этом в нем создаются сжимающие напряжения, за счет чего повышается прочность на изгиб в 5...8 раз и прочность на удар в 4...6 раз. При разрушении такое стекло распадается на мелкие (5... 10 мм) кусочки кубической формы, безопасные для человека. Двери, перегоро­дки и т.п.

Армированное стекло получают путем запрессовки в расплавленную стекломассу во время ее проката чистой сетки из хромированной стальной проволоки.

Ламинированное стекло упрочнение стекла с помощью эластичной полимерной пленки, запрессованной между слоями стекла. Такие стекла получили назва­ние «триплекс». Из трех слоев стекла и 2х слоев полимерн. пленки делает стекло пуленепроб.

Самые современные варианты – функциональные слои (светоотражающие, тепло­защитные и т. п.) наносятся на полимерную пленку, внутри слоистой конструкции. Напыление слоев мет. или оксидов проще произв. на полим. пленку, чем на лист стекла.

Отделочное стекло

высокой стойкостью к действию хим. агрессивных сред, высокой твердостью, нулевым водопоглощением, способно окрашиваться в различные цвета красками. Не вымазываются. Следовательно высокока­чественные отделочные материалы.

Листовое декоративное стекло в последние годы широко применя­йся при возведении общественных зданий. Особенной популярностью пользуются металлизированные зеркальные стекла различных оттенков (золотистые, голубые, серые и т.п.). Они позволяют решить одновре­менно и архитектурно-декоративную задачу и обеспечить освещение помещений здания (светопропускание таких стекол 0,15...0,2). Здания, облицованные такими стеклами, благодаря их высокой отражающей способности, зрительно становятся «легче»; при этом пространство как бы расширяется.

20. Конструкции и изделия из стекла.

Из стекла изготовляют широкую номенклатуру изделий: стеклопакеты, стеклоблоки, стеклопрофилит, кровельные волнистые листы, дверн. полотна и др.

Стеклопакеты — наиболее распространенный вид изделий из стек­ла. Получают стеклопакеты из двух или трех листов стекла, герметично соединенных между собой по контуру. Между листами стекла находится прослойка из сухого воздуха или инертного газа. Соединение склейкой, пайкой или сваркой.

Стеклопакеты применяют для остекления окон и других световых проемов. Они не запотевают, не замерзают и не нуждаются в протирке внутренних поверхностей, имеют низкую теплопроводность, зву­копроницаемость окон со стекопакетом в 2...3 раза ниже обычных.

Стеклянные блоки целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо получить светопрозрачную ограждающую конструкцию с хорошими тепло- и звукоизоляционными харакгеристиками.

Размеры стеклоблоков от 200 х 200 до 400 х 400 мм при толщине до 100 мм. Блоки могут быть бесцветными и цветными. Светопропускание блоков -- 50...60 %. Коэффициент теплопроводности — 0,4...0,45 Вт/(м • К), т.е. почти в 2 раза ниже, чем у кирпича. Кроме обычных блоков изготовляют двухкамерные и светонаправленные.

Стеклопрофилит — длинноразмерные (до 5 м) профилированные элементы из стекла, изготовляемые методом гори­зонтального проката. Стеклопрофилит может быть коробчатого и таврового (П-образного) профиля. Его применяют так же, как и стеклянные блоки для устрой­ства светопрозрачных ограждений (на­ружных стен и перегородок) в про­мышленных зданиях, выставочных и спортивных залах и т. п. Уста­навливают стеклопрофилит в металличе­ских обоймах с пластиковыми или рези­новыми уплотнителями.

Стеклянные трубыблагодаря высо­кой химической стойкости, гладкости поверхности и прозрачности с успехом соперничают с металлическими. В ряде областей (например, химическая и пи­щевая промышленность) их применение предпочтительнее. Пропускная способ­ность стеклянных труб на 5... 10 % выше, чем стальных при одинаковом диаметре. Основной недостаток стеклянных труб — хрупкость и низкая термостойкость (допустимый перепад температур 50° С). Стеклянные трубы используют как в вакуумных, так и в напорных (до 0,7 МПа) сетях.

Стекловолокно получают путем продавливания стекольного распла­ва через тончайшие фильеры (отверстия в твердых материалах) с последующей вытяжкой и намоткой на бобины. Диаметр волокна — 3...100 мкм, длина — до 20 км (для непрерывного волокна). Более корот­кие (1...50 см) штапельные волокна получают раздувом расплава паром. Из стекловолокна получают стеклянные ткани и стекловойлок, которые используют как армирующий компонент при производстве стеклопла­стиков или в качестве основы в рулонных кровельных и гидроизоляци­онных материалах (например, стеклоизол, стеклорубероид).

Пеностекло — блоки из вспученного в момент нахождения в рас­плавленном состоянии стекла. По структуре и свойствам пеностекло напоминает вулканическую пемзу и используется как теплоизоляци­онный материал.

21. Стеклокристаллические материалы. Изделия из каменных и шлаковых расплавов.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы, получаемые путем направленной частичной кристаллизации стекол. Структура ситаллов напоминает микробетон, где наполнителем являются кристаллы, а вяжущим — прослойки стекла. Доля стеклофазы в ситаллах обычно 20...40 %. Кристаллическая фаза состоит из микрокристаллов размером около 1 мкм. Благодаря такому строению ситаллы сохраняют в себе многие положительные свойства стекла, в том числе и его технологич­ность, но лишены его недостатков: хрупкости, низкой термостойкости. Сырье для производства ситаллов такое же, как и для стекла, но в расплав вводятся вещества-модификаторы, обеспечивающие направ­ленную кристаллизацию.

Для строительных целей весьма перспективны шлакоситалаы, по­лучаемые на основе металлургических шлаков и модификаторов — CaF₂, TiO₂ и др. У шлакоситаллов очень высокая прочность (R_сж = 300...600 МПа; R_иж = 90...120 МПа), износостойкость и химическая стойкость. По долговечности шлакоситалл может конкурировать с природными каменными материалами (гранит, габбро и т. п.).

Применение шлакоситаллов перспективно для химической промышленно-сти (трубы, плитки, детали насосов), в гидротехнике (для облицовки турбинных камер, водосливов), в дорожном строительстве и т. п.

Каменное и шлаковое литье

Из горных пород и металлургических ишаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.

Сырье. В качестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (доло­мит, известняк, песок) горные породы. Первые дают темноокрашенные изделия, а вторые — светлоокрашенные. Для получения каменного литья возможно использование металлургических шлаков; особенно эффективно их использование в огненно-жидком состоянии.

Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400... 1500° С) сырьевой шихты. Полученный расплав вы­ливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохож­дения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. По­следняя операция — отжиг — второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.

Свойства каменного литья. Изделия из каменного литья по своей однородности и техн. свойствам превосходят природные ка­менные материалы.

Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м³; пористость — не более 1...2%; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопоглощение и высочайшую морозостойкость.

Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изгибе — 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универ­сальная химическая стойкость.

Каменное литье светлых тонов применяют как материал для обли­цовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.

22. Общие сведения и классификация металлических материалов.

Металлами называют вещества, характерными признаками которых при обычных условиях являются высокая прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, называемый металлическим. Такие признаки металлов обусловливаются их электронными межатомными связями и кристаллическим строением.

Наиболее распространённы в земной коре: алюминий, железо, магний, титан.

Чистые металлы в большинстве случаев обладают недостаточно высокими физическими, механическими и химическими свойствами. Для улучшения этих свойств металлы сплавляют с другими элементами. Сплавами называют металлические вещества с характерными свойствами металлов, получаемые при затвердевании жидких расплавов. Сплавы содержат два и более химических элемента. Компоненты сплава могут находиться между собой в одной из трех видов связи: химической, твердых растворов, механической смеси.

Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.

Черные металлы – сплав железа с углеродом.

Сталь – основной конструкционный материал, применяемый в строительстве. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

Чугун содержит 2 – 6,67 % углерода. По сост. и применению чугуны подразделяют на передельные (белые), литейные (серые), специальные (ферросплавы).

К цветным относятся все металлы, кроме железа. Больше всего применяют в технике следующие металлы: алюминий, медь, никель, титан,, цинк, свинец, олово, вольфрам, ванадий. Цветные металлы, как и черные, в чистом виде весьма редко используют в строительстве.