Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.

• Название: Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.
• Анкор: Stroitelnye_materialy.doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: Stroitelnye_materialy.doc
• Тип: Документы; #6003
• страница: 3 из 8

Производство стекла
Производство стекла включает в себя следующие этапы:

1. 
   Подготовка сырьевых материалов: дробление и помол, сушка, просеивание;
   
2. 
   Приготовление шихты: усреднение, дозирование и смешивание компонентов;
   
3. 
   Варка стекла (производится в специальных стеклоплавильных печах непрерывного (ванна) или периодического (горшковая печь) действия).
   

При варке выделяют следующие этапы:

1. 
   силикатообразование (t = 1100─1150 ºС);
   
2. 
   процесс стеклообразования (t ≈ 1500 ºС);
   
3. 
   процесс осветления (удаление пузырьков воздуха и цветности стекла) (t = 1500─1600 ºС);
   
4. 
   процесс гомогенизации;
   
5. 
   процесс студки (т.е охлаждение стекловидной массы до температуры выработки);
   

4. 
   Формование стеклянных изделий, которое возможно следующими способами:
   

     а) вытягивание (формирование) листового стекла (лодочный и безлодочный способы);

     б) прокатка листового стекла;

     в) литьё;

     г) прессование стеклянных изделий с помощью различных прессов с формами;

     д) выдувание;

     е) центробежное формование;

5. 
   Отжиг стекла – нагревание до определённой температуры, выдерживание при этой температуре, затем охлаждение (для снятия внутренних напряжений, которые могут произвести самопроизвольное разрушение);
   
6. 
   Закалка стекла – доведение стекла до пластического состояния, затем резкое охлаждение (для повышения прочности);
   
7. 
   Заключительная обработка: шлифование, полировка, декоративная обработка.
   

Свойства стекла

1. 
   Плотность обычного силикатного (строительного) стекла: . В зависимости от содержания добавок, стекла специального назначения (свинцовые) могут иметь плотность до ;
   
2. 
   Твёрдость: 5–7 единиц по шкале Мооса (мягкие – свинцовые);
   
3. 
   Прочность при сжатии 1000 МПа (как у стали), прочность при изгибе в 10 раз меньше;
   
4. 
   Хрупкость (у стекла отсутствуют пластические деформации);
   
5. 
   Оптические свойства стекла: обычные силикатные стёкла пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, коэффициент светопропускания 0,8─0,9;
   
6. 
   Звукоизолирующая способность стекла очень высока: по этому показателю стекло, толщиной в 1 см, равно кирпичной кладке в пол кирпича (12 см);
   
7. 
   Теплопроводность стекла равна теплопровдности воды;
   
8. 
   Термостойкость ─ перепад температур от 80 до 1000 ºС для чистого кварцевого стекла;
   
9. 
   Коррозионная или химическая стойкость стекла: стекло обладает высокой коррозионный стойкостью, на него не действуют не кислоты, не щелочи, не соли, стекло разрушается только в 2^х кислотах – плавиковой и фосфорной, однако при повышенном содержании в стекле оксидов калия и натрия водостойкость снижается.
   

Ситаллы
Ситаллы – это стеклокристаллические материалы, полученные из стеклянных расплавов путём их полной или частичной кристаллизации. Чаще всего ситаллы не обладают прозрачностью, но имеют высокую динамическую прочность.
Технология производства ситаллов
Технология производства ситаллов не отличается от технологии производства стекла, добавляется лишь дополнительная термическая обработка в присутствии катализатора. В итоге ситаллы, сохраняя положительные свойства стекла, не имеют его недостатков: хрупкости, малой прочности при изгибе, малой термостойкости.
Материалы, используемые для производства ситаллов
Сырьём для производства ситаллов являются те же природные материалы, что и для стекла, но к чистоте сырья предъявляются очень высокие требования. Кроме того, в раствор вводят катализирующие добавки ─ кристаллизаторы (соединения фторидов и фосфатов), которые способствуют образованию мелкокристаллической структуры во всем объеме ситалла.

В качестве исходного сырья могут использоваться:

1. горные породы в этом случае ситаллы будут называться петроситаллы;

2 .шлаки в этом случае ─ шлакоситаллы;

3 .алюмосиликаты лития ─ сподуменовые ситаллы;

4 .алюмосиликаты магния ─ порфиритовые ситаллы;

5 .свинец ─ свинецсодержащие ситаллы;

6 .слюда ─ слюдоситаллы.

Ситаллы используются для устройства промышленных зданий, изготовления химической аппаратуры, транспортирования агрессивных сред.

Наиболее распространенными являются шлакоситаллы. Шлакоситаллы – разновидности ситаллов, изготавливаемые путём кристаллизации стекла, полученного из металлургических шлаков, кварцевого песка и добавок. Они используются в качестве отделочного материала, который имеет высокую коррозионную стойкость, высокую морозостойкость, высокую атмосферостойкость и высокую прочность. Если вспенить шлакоситаллы получается прекрасный теплоизоляционный материал ─ вспененный шлакоситалл, который может использоваться для изоляции поверхности при температуре > 750 ºС.
Свойства ситаллов
Свойства ситаллов близки к свойствам металлов.

1. 
   Твёрдость ситаллов равна твёрдости закалённой стали;
   
2. 
   Термостойкость – ;
   
3. 
   Отдельные виды ситаллов обладают способностью паяться со сталью.
   
4. 
   Цветность ситаллов (можно придать любой цвет).
   

Вяжущие вещества
Вяжущие вещества – жидкие, пастообразные или порошковые вещества, которые после смешивания с затворителем самостоятельно затвердевают и соединяют в монолит разрозненные компоненты.

Наиболее общей классификацией вяжущих веществ является классификация А. А. Пащенко (в зависимости от процессов, протекающих при твердении вяжущих), согласно которой все вяжущие вещества делятся на группы:

1. 
   Гидратационные вяжущие – это вяжущие, в основе твердения которых лежат процессы гидратации, т. е. процессы взаимодействия с водой с образованием новых гидратных соединений, которые и придают вяжущим веществам весь комплекс эксплуатационных свойств (гипс, портландцемент, магнезиальные вяжущие, известь и т. д.);
   
2. 
   Коагуляционные вяжущие – вяжущие, в основе твердения которых лежат процессы коагуляции (сгущения, укрупнения) за счёт физических Ван-дер-ваальсовых сил (силы межмолекулярного взаимодействия, имеющие электрическую природу). Ван-дер-ваальсовые силы непрочные, а вяжущие коагуляционного твердения обладают низким комплексом эксплуатационных свойств, зависящих от температуры (битум, дёготь, необожжённые глины, пеки);
   
3. 
   Полимеризационные и поликонденсационные вяжущие – это вяжущие, в основе твердения которых лежат процессы полимеризации и поликонденсации за счёт химических сил (валентностей), которые более прочные, чем физические (серный цемент, фосфатные вяжущие, кремнеорганические вяжущие, полимерные вяжущие). Полимеризация – метод синтеза полимеров, при котором взаимодействие молекул мономера не сопровождается выделением побочных низкомолекулярных соединений. Поликонденсация – метод синтеза полимеров, при котором взаимодействие молекул мономера сопровождается выделением низкомолекулярных соединений.
   

В строительстве используется лишь небольшая часть вяжущих веществ, которые называются строительными вяжущими веществами.
Строительные вяжущие

1. 
   Неорганические (минеральные) вяжущие вещества (гипс, известь);
   
2. 
   Органические вяжущие вещества (битум, полимерные вяжущие).
   

Минеральные вяжущие вещества – порошки, которые при смешивании с водой или с растворами солей образуют пластичное тесто, которое в результате сложных физико-химических процессов, затвердевая, соединяет в монолит любые сыпучие материалы.

В зависимости от способности твердеть все минеральные вяжущие разделяют на 4 группы:

1. 
   Воздушные вяжущие вещества – вяжущие, которые твердеют и сохраняют свои свойства только на воздухе, т. к. при взаимодействии с водой образуются легкорастворимые в воде гидратные соединения.
   

По химическому составу воздушные вяжущие подразделяются:

а) Гипсовые ();

б) Магнезиальные, содержащие каустический магнезит (MgO);

в) Жидкое стекло (NaOH);

г) Известковые вяжущие (CaO).

2. 
   Гидравлические вяжущие вещества – это вяжущие, которые после предварительного твердения в течение суток на воздухе твердеют и длительное время сохраняют свои свойства как на воздухе, так и в воде (потому, что вновь образовавшиеся гидратные соединения являются практически нерастворимыми в воде).
   

Гидравлические вяжущие делятся на 3 группы:

     а) Силикатные цементы (75% силиката кальция);

     б) Алюминатные цементы (основа – алюминаты);

     в) Гидравлическая известь и романцемент.

3. 
   Автоклавные вяжущие вещества – это минеральные вяжущие вещества, которые твердеют только при автоклавном синтезе, происходящем при P = 8–9 атм., t = 170–200 °С (вяжущие на основе извести и алюмосиликатного компонента (тонко молотый песок, шлак, зола)).
   
4. 
   Кислотостойкие вяжущие вещества – это минеральные вяжущие вещества, которые после предварительного твердения,
   в течение суток, воздухе, твердеют и длительно сохраняют свои свойства при воздействии концентрированных минеральных кислот (кислотоупорный кремнефтористый кварцевый цемент).
   

Воздушные вяжущие
Гипсовые вяжущие
Гипсовые вяжущие вещества – это вяжущие, состоящие в основном из полуводного гипса или безводного гипса (ангидрит). Сырьём для получения гипсовых вяжущих веществ служит горная порода гипс, состоящая из минерала (двуводный сернокислый кальций).

Получение гипса:

1. 
   Добыча сырья (гипсового камня);
   
2. 
   Подготовка сырьевых компонентов (дробление в дробилках, измельчение в мельницах, помол совмещается с сушкой);
   
3. 
   Обжиг (либо при t = 110–170 °С, либо при t = 600–900 °С);
   
4. 
   Помол готового продукта.
   

В зависимости от температуры обжига гипсовые вяжущие подразделяют:

1. 
   Низкообжиговые (110–170 °С) – такие вяжущие быстротвердеющие и быстросхватывающиеся:
   

К низкообжиговым гипсовым вяжущим веществам относятся: строительный гипс (β-модификация) и высокопрочный гипс (α-модификация).
β-модификация получается в открытых аппаратах, когда вода удаляется в виде перегретого пара; при этом получается рыхлая структура, кристаллы неправильной формы с большим количеством дефектов и искажений. На гидратацию таких кристаллов расходуется большое количество воды затворения, при этом уменьшается прочность. α-модификацию получают в закрытых аппаратах, удаление воды происходит в жидком виде; при этом кристаллы образуются крупными, плотными, правильно сформированными без искажений. Водопотребность меньше, прочность больше.

2. 
   Высокообжиговые гипсовые вяжущие получают при t = 600–900 °С. Они являются медленносхватывающимися и медленнотвердеющими веществами, но имеют большую водостойкость и прочность при сжатии. Высокообжиговый гипс применяют для бесшовных полов, для перегородок, для искусственного мрамора. Также к высокообжиговым вяжущим веществам относится ангидритовый цемент.
   

Свойства гипса (строительный β-модификации)

1. 
   Истинная плотность кг/м³;
   
2. 
   Средняя плотность кг/м³;
   
3. 
   Тонкость помола – степень измельчения материала; характеризуется удельной поверхностью или остатком на сите (для гипса в соответствии с требованиями ГОСТ 125-79 применяется сито № 02).
   

       По остатку на стандартном сите гипс делится на три степени помола:

1. 
   – грубый помол (остаток на сите № 02 > 23%);
   
2. 
   – средний помол (остаток на сите № 02 от 2 до 14%);
   
3. 
   – тонкий помол (остаток на сите № 02 до 2%).
   

Тонкость помола гипса влияет на прочность: чем тоньше помол, тем выше прочность, но при этом выше водопотребность.

4. 
   Водопотребность – количество воды, необходимое для затворения гипса. Различают теоретическую и практическую водопотребность. Теоретическая водопотребность – это количество воды, необходимое для прохождения химической реакции
   

;

теоретическая водопотребность ≈ 18,6 % от массы гипса. Практическая водопотребность – количество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты, определяется на приборе Суттарда путём расплыва гипсовой лепёшки.

Для строительного гипса (β-модификация) практическая водопотребность ≈ 50–70% от массы гипса; для высокопрочного гипса (α-модификация) ≈ 35–45% от массы гипса.

На водопотребность гипсовых вяжущих влияют:

     а) Структура (α- или β-модификация);

     б) Тонкость помола вяжущего вещества ─ чем тоньше помол, тем больше мелких частиц, а, следовательно, больше удельная поверхность, и тем большее количество воды необходимо для затворения.

5. 
   Сроки схватывания (прибор Вика с иглой). Различают начало и конец схватывания гипсового теста. Начало схватывания – это время в минутах от момента затворения гипса водой до момента образования первых кристаллических форм. Конец схватывания – это время в минутах от момента затворения гипса водой до момента завершения образования кристаллических форм. Очень короткие сроки схватывания часто негативно отражаются на изделиях из гипсовых вяжущих.
   

В зависимости от сроков схватывания гипсового теста гипсовые вяжущие вещества делятся на следующие виды:

А – Быстросхватывающиеся гипсовое вяжущее (от 2^х до 6^ти минут);

Б – Среднесхватывающиеся (6 – 30 минут);

В – Медленносхватывающиеся (> 30 минут).

Сроки схватывания можно регулировать с помощью добавок.

Замедлители схватывания:

     а) Добавки, механизм действия которых заключается в том, что они образуют на поверхности частиц гипса труднорастворимые соединения, в результате чего замедляется доступ воды к частицам гипса, и сроки схватывания замедляются (примеры: фосфат натрия, бура, борная кислота) (их добавляют в количестве 2 – 3%);

     б) ПАД – поверхностно активная добавка (например: лигносульфонаты технические, сульфидно-дрожжевая бражка (СДБ)). Механизм действия: ПАД адсорбируется на поверхности гипсовых частиц с образованием мономолекулярного слоя, который предотвращает доступ воды к гипсовым частицам. При применении ПАД нормальная густота гипсового теста уменьшается на 10–15%.

Ускорители схватывания:

а) Хлорид натрия (), хлорид калия (), сульфат натрия (), хлористое железо – ускоряют процесс гидратации гипса в воде (добавляют в количестве 2 ─ 3% от массы гипсового вещества);

б) Двуводный сернокислый кальций (), который является готовым центром кристаллизации, после ввода которого в систему возле него начинают интенсивно расти новые гидратные соединения.

Совместное применение добавок (комплексные добавки) создаёт более широкие возможности регулирования сроков схватывания.

6. 
   Прочность (способность материала не разрушаться от возникающих внутренних напряжений при воздействии внешней нагрузки; характеризуется пределом прочности) гипсовых вяжущих определяется на стандартных гипсовых образцах-балочках (4х4х16 см), изготовленных из гипсового теста нормальной густоты, через три часа после изготовления образцов. Стандартом установлено 12 марок гипса по прочности (максимальное разрушающее напряжение в МПа): Г2, Г3, Г4, Г5, Г6, Г7, Г10, Г13, Г16, Г19, Г22, Г25. На прочность гипса влияют тонкость помола и водопотребность.
   

Марка гипсового вяжущего даёт информацию о его основных свойствах и записывается в виде, например, Г-6-А-II, где Г – гипсовое вяжущее, 6 – предел прочности на сжатие в МПа, А – быстросхватывающееся, II – среднего помола.

7. 
   Водостойкость (способность материала не разрушаться в насыщенном водой состоянии; характеризуется коэффициентом размягчения) гипсовых вяжущих: (не водостойкий, так как гипс – воздушное вяжущее вещество, то при взаимодействии с водой образуются новые гидратные соединения, которые вымываются из гипсового камня);
   
8. 
   Морозостойкость (способность материала выдерживать попеременно замораживание при t = – 20 и оттаивание в воде комнатной температуры, теряя при этом массы не более 5%
   и прочности – не более 15%; характеризуется коэффициентом морозостойкости) гипса очень низкая;
   
9. 
   Воздухостойкость высокая;