материаловедение. Материаловедение, определение, цели и задачи дисциплины
 Скачать 76.98 Kb.
|
|
Основы производства и номенклатура керамических материалов. Основным сырьевым компонентом керамических строительных материалов является глина – осадочная горная порода. Глина, замешанная с определенным количеством воды, образует глиняное тесто, обладающее связностью и пластичностью и способное в процессе обжига образовывать прочный искусственный камень. Производство керамических изделий включает следующие основные операции: приготовление массы, формование изделий (пластическое, полусухое, экструзия, литье), сушку, обжиг и декорирование. Пластическое формование – кирпич, черепица. Полусухим способом выпускают изделия: кирпич, фасонные изделия, плитку. Литьевым способом изготавливают керамические изделия сложно геометрической формы: сантехнические изделия (раковины, унитазы, писсуары и т.д.), которые декоративные изделия, плитку для внутренней отделки помещений. Керамические материалы и изделия разделяют на стеновые (кирпич, камни пустотелые); кровельные (черепица); теплоизоляционные (керамзит, аглопорит); облицовочные (плитки, кирпич, камни); трубы (канализационные, дренажные); санитарно-технические (умывальники, раковины и др.); для полов (плитки); дорожные (клинкер); огнеупорные и кислотоупорные изделия. Декоративные свойства и обработка лицевой поверхности керамических материалов. Эстетические свойства керамических материалов связаны с видом и составом используемого сырья (в первую очередь глину), параметрами различных технологических переделов и могут регулироваться в процессе производства. Большинство месторождений глин содержит оксиды железа в количестве, обеспечивающем керамическим стеновым материалам различные оттенки красного цвета. При наличии в глинах большого количества известковых включений изделия приобретают светло-коричневые и бежевые тона. Добавляя в глиняную массу из светложгущихся глин минеральные красители, можно получать керамические изделия разных цветов и оттенков. Красные тона получаются при наличии оксидов железа, коричневые - марганцевых руд, серые - хромистых. Цвет изделия заметно изменяется при добавлении к светложгущейся глине обычного легкоплавкого суглинка. При обжиге изделия могут приобретать также темно-серый или даже чёрный цвет. Рельефный рисунок получают при обработке лицевой поверхности керамических стеновых материалов в процессе формования специальными валиками, щётками, гребёнками или горизонтальными струнами. Применяют валики с тупыми или острыми выступами щетки из грубой или тонкой проволоки. Для отделки материалов, имитирующей древесную кору, используют горизонтальную струну, срезающую тонкий слой с поверхности глиняного бруса, с помощью стержней разделяют срезанный слой глины на продольные равные волокна, затем гладким валиком прижимают образовавшиеся волокна к брусу. Санитарно-технические изделия покрывают прозрачной или глухой (белой или цветной) глазурью. Их эстетические характеристики связывают, в частности, с белизной, вызываемой рассеянным отражённым светом. При оценке внешнего вида керамических материалов фиксируют размеры и возможные дефекты. На лицевой поверхности кирпича и камня лицевого не допускаются отколы. В том числе от известковых включений и другие дефекты, видимые с расстояния 10 м на открытой площадке при дневном освещении. Эксплуатационно-технические свойства материалов из керамики. Эксплуатационно-технические свойства керамических материалов непосредственно связаны с характером их структуры, образующейся в процессе обжига. Выделяют материалы с пористым и плотным черепком. Большинство керамических материалов имеют пористую структуру (кирпич, черепица, плиты и плитки для облицовки стен). Пористость их обычно более 30%. Номенклатура материалов с плотным черепком ограничена. К ним относятся, например, кислотоупорный кирпич, фарфоровые изделия. Области применения керамики в архитектуре. Все в моем докладе Определения исторические сведения материалов из стекла. Материалы из стекла имеют искусственную аморфную структуру, их получают из минерального расплава, содержащего стеклообразующие компоненты (оксиды кремния, бора, алюминия и др.) Переход из жидкого расплава в твёрдое стеклообразное состояние-процесс обратимый. Кроме материалов из стекла, выделяют материалы из каменных и шлаковых расплавов. Долгое время первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом, чему несомненным свидетельством считались глазурованные стеклом фаянсовые плитки внутренних облицовок пирамиды Джоссера (XXVII век до н. э.); к ещё более раннему периоду (первой династии фараонов) относятся находки фаянсовых украшений, то есть стекло существовало в Египте уже 5 тысяч лет назад. Археология Древней Месопотамии, в особенности — Древних Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, что немногим менее древним образцом стеклоделия следует считать памятник, найденный в Месопотамии в районе Ашнунака — цилиндрическую печать из прозрачного стекла, датируемую периодом династии Аккада, то есть возраст её — около четырёх с половиной тысяч лет. Основы производства и виды минеральных расплавов. Основные сырьевые компоненты для производства материалов из стекла – кварцевый песок, сода, мел, доломит, известняк. При этом в стекломассу вводятся кислотные, щелочные и щёлочно-земельные оксиды. От их количества непосредственно зависят все основные эксплуатационно-технические свойства стекла. Большое влияние на свойства строительных стекол оказывают вспомогательные компоненты – осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители. Основные технологические операции при производстве материалов из стекла – варка и формование. Варка стекла производится в печах различного типа. Листовое светопрозрачное стекло варят в ванных печах непрерывного действия. При этом выделяют пять стадий стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление, студка, формование стекломассы (прессование, прокат, вытягивание), отжиг. В результате отжига снижаются полученные при формовании внутренние температурные напряжения, возникающие вследствие более высокой скорости остывания наружных слоёв стекла по сравнению с внутренними. Наружные слои стремятся к сжатию, а внутренние-более нагретые-препятствуют этому. Отделку лицевой поверхности стекла производят механическим, химическим способами и путём нанесения различных покрытий. Механическая обработка включает резку, шлифование, гравирование, пескоструйную, ультразвуковую. Химическая обработка состоит из травления и матирования (обработка поверхности парами фтористого водорода, плавиковой кислотой, матирующими пастами или другими веществами), химического полирования, выщелачивания (для повышения светопроницания и получения «радужного» эффекта). Кроме материалов из стекла выделяют материалы из каменных и шлаковых расплавов. Номенклатура материалов из стекла и других минеральных расплавов. Материалы из стекла и других минеральных расплавов можно разделить на две основные группы: светопрозрачные и непрозрачные (облицовочные, специального назначения: теплоизоляционные, звукопоглощающие, кислотоупорные). Светопрозрачные материалы и изделия: оконное стекло – бесцветное с гладкими поверхностями; Витринное стекло представляет собой крупногабаритные бесцветные листы, как правило полированные Узорчатое, матовое и матово-узорчатое стёкла отличаются оригинальными эстетическими характеристиками Армированное стекло имеет внутри параллельно поверхности сварную светлую металлическую сетку из термообработанной стальной проволоки диаметром 0,35 – 0,45 мм. Прочность стекла при этом не увеличивается и даже снижается, но такое стекло безопасно – при разрушении от механических и тепловых воздействий осколки удерживаются металлической сеткой. Закалённое стекло имеет сравнительно высокую механическую прочность и термостойкость. Солнцезащитное стекло Многослойные стекла Светонепрозрачные облицовочные материалы из стекла: Стемалит – листы плоского стекла, внутренняя сторона которых окрашена керамической краской Эмалированные плитки часто изготовляют из отходов оконного или витринного стекла, разрезая его по заданным размерам и покрывая с одной стороны слоем эмали, закрепляемой при термообработке Смальта – куски глушенного цветного стекла неправильной формы толщиной 10 мм, полученное из стекломассы отливкой или прессованием. Ранее из смальты изготовляли мозаичные панно, декоративные вставки при отделке фасадов и интерьеров. Пеностекло – высокопористый материал (пористость до 94%), получаемый при спекании порошка стеклянного боя с газообразователями. Используется оно в виде плит и блоков в основном для теплоизоляции стен, покрытий, кровель. Декоративные свойства материалов из стекла и других минеральных расплавов. Эстетические характеристики материалов из стекла регулируются в достаточно широких пределах. Пропускание, поглощение и отражение света стеклом зависят от длины волны света. Эта зависимость, а также различие оптических характеристик стекла обуславливают возможность разнообразных цветовых эффектов при освещении стекла. Эстетические характеристики материалов из стекла оценивают с помощью измерительных инструментов (микрометры, линейки, угольники, щупы) и визуально – путём сравнения с образцами-эталонами с определённого расстояния. При оценке внешнего вида витражей или стекломозаики учитывают способ их получения. Эксплуатационно-технические свойства стекла. Эксплуатационно-технические свойства материала зависят от его состава и структуры, которая отличается отсутствием правильной пространственной решетки. Плотность обычного оконного стекла –2500 кг/м³, армированного – 2600 кг/м³ Пористость у стеклянных материалов (за исключением теплоизоляционных и звукопоглощающих) отсутствует. Стеклянные светопрозрачные материалы обладают высокой стойкостью к агрессивным веществам. Материалы из стекла относятся к хрупким, у них отсутствуют пластические деформации. Поглощение света определяется коэффициентом поглощения и оптической плотностью, а также связано с толщиной стекла и особенно наличием красящих добавок. В целом оптические свойства стекол зависят от их химического состава. Применение стекла в современной архитектуре. Конструкционные материалы из стекла (пеностекло, стекловатные для теплоизоляции) используются в ограниченном объёме, а конструкционно-отделочные материалы – практически в каждом здании или сооружении. Архитектурный образ современных зданий и сооружений определяется структурой несущих элементов, выявленных на фасаде, и плоскостями из стекла. Соотношение светопрозрачных и глухих участков фасада, пропорции членения, цвет стекла – это те параметры, которые позволяют создавать навесные стены с разнообразным внешним обликом. Оригинальный внешний вид фасада получают сочетанием светопрозрачных и светонепрозрачных материалов из стекла. Материалы из стекла применяют для выявления пластики фасада вне зависимости от функционального назначения здания, при создании поверхностей из стеклянных материалов, регулирующие тепловые потоки, для придания своеобразного архитектурного облика в зданиях жилого и промышленного назначения, детских садов, школ, широко применяются зеркальные стёкла с высоким отражением в видимой части спектра. Узорчатые, матово-узорчатые, рельефные и цветные листовые стёкла для перегородок, дверных полотен оказывают огромное влияние на эстетику интерьеров различного назначения. Не меньшую значимость имеют цветные художественные витражи, которые могут изготовляться не только традиционным способом, но и по новой технологии в сочетании с современными материалами, в том числе с железобетоном, металлическим профилями. Принципиальное значение имеет и тот факт, что материалы из стекла остаются экологически чистыми на протяжении всего срока их эксплуатации. Определение, исторические сведения о применении металла в архитектуре. Металлы – это вещества, характерные свойства которых высокая прочность, тепло и электропроводность, имеют яркий блеск. В IV веке до н.э. была известна металлургия меди, олова, свинца, в III веке до н.э. — бронзы, во II веке до н.э. — железа. Древнейшее сооружение из железа — колонна в Дели (Ин¬дия) относится к V веку до н.э. Но на протяжении многих сотен лет в строительстве применялись лишь малогабарит¬ные изделия из железа (скобы, штыри, закрепы). Металл в архитектуре — материал сравнительно молодой. Если не брать в расчет мостостроение, то первые значительные эксперименты по применению при строительстве зданий металла — сначала чугуна, преимущественно в виде колонн, а затем стали — для пролетных строений и в виде каркасов — относятся к XIX веку. Эйфелева башня 1889. В современной реставрационной практике используют черные (чугун, сталь) и цветные (золото, медь и ее сплавы, цинк, олово, мельхиор и некоторые другие сплавы, например титановые, магниевые) металлы. Золото, как строительный материал, встречается только в древних сооружениях: им покрывались главы соборов, Основы технологии производства металлических материалов. Основным сырьевым компонентом для получения металлов являются рудные горные породы. Содержание в рудах цветных металлов сравнительно мало. В железных рудах количество металла достигает 70 %. Алюминиевые руды, преимущественно бокситы, содержит 50-60% оксида алюминия (глинозёма). Основные технологические операции при производстве металлических материалов: обработка сырья, дозировка, плавка, формование. При необходимости изменения эстетических характеристик лицевой поверхности применяют механические и химические способы её отделки, лаки, краски, наносят тонкие металлические или полимерные плёнки. Обработка сырья предполагает дробление, промывку и обогащение железных руд. В процессе плавки получают металлы, после формования – металлические материалы. Металлы для материалов, как правило, представляют собой сплавы – железа с углеродом (чугун, сталь), алюминиевые, медные (бронза – с оловом, латунь – с цинком), магниевые, титановые и др. Металлы и их виды. К основным характеристикам металлов относятся высокая пластичность, прочность, хорошие тепло- или электропроводность, ковкость и пр. Благодаря процессу плавления отдельных металлов становится возможным получать сплавы – материалы, состоящие из двух и более металлов или металла и неметалла. Все металлы делятся на две большие группы – цветные и черные металлы, которые отличаются не только цветом, но и уникальными физическими и химическими свойствами. В группу черных металлов относят две категории соединений: сталь (углеродистая, легированная), чугун (обыкновенный, легированный, ферросплав) и другие сплавы на основе железа. Категория цветных металлов включает: благородные (золото, платина, серебро); редкие (вольфрам, титан, цирконий, молибден); тяжелые (ртуть, медь, свинец, олово, цинк); легкие (алюминий, магний) сплавы. Классификацию цветных металлов можно продолжить разновидностями меди: бронза; латунь. Эксплуатационно-технические свойства металлов и способы его защиты от коррозии. Эксплуатационно-технические свойства металлических материалов определяются их оригинальным строением. Средняя плотность металлических материалов сравнительно высока ( например, стальных около 7860 кг/м³). Пористость ,гигроскопичность, водопоглощение у металлических материалов отсутствуют. Наряду с высокой прочностью, к положительным свойствам металлических материалов ( кроме чугуна) относится пластичность – способность выдерживать большие остаточные деформации без разрушения и при сохранении прочности. Основной недостаток широко применяемых стальных и других металлических материалов – способность к коррозии. Для защиты материалов от коррозии применяют защитные покрытия, электрохимическую защиту и замедлители коррозии ( ингибиторы), изменяющие состав коррозийной среды. В строительной практике для защиты конструкций чаще используют лакокрасочные и др. покрытия поверхности. Некоторые металлы, например алюминий, сами предохраняют себя от коррозии в некоторых средах в результате образовавшихся на их поверхности защитных плёнок при взаимодействии со средой. Эстетические характеристики металлических материалов. Эстетические характеристики металлических материалов оригинальны и регулируются в широких пределах, причём в ряде случаев цветовая палитра обогащается в процессе эксплуатации. Так, медь и её сплавы окисляясь кислородом воздуха покрываются защитной плёнкой – патиной, которая с течении времени приобретает множество цветовых оттенков. Сам процесс коррозии металла в начальной стадии может использоваться для получения своеобразного цветового оттенка стали. После окисления и приобретения красно-коричневого цвета металл покрывают прозрачным защитным лаком. Цвет стали можно изменять после механической (шлифование или полирование) и термической (при температуре 200 – 300 ºС) обработки поверхности. На ней образуется оранжевая или синеватая плёнка, которая одновременно защищает металл от коррозии. Известны способы изготовления стали золотистого и розового цвета, электролитические процессы окрашивания нержавеющей стали в оранжевый, красный, голубой, синий, зелёный цвета. Часто металлические материалы не нуждаются в отделке поверхности с эстетической точки зрения. Чёрный цвет чугуна, тёмно-серый стали, золотисты и зелёновато-коричневый у бронзы и меди, серебристо-белый у алюминия, как правило, отвечают эстетическим требованиям. Но лакокрасочные и металлические (анодирование – анодное оксидирование и др) покрытия не только меняют цвет лицевой поверхности, но и защищают металл от коррозии. Фактура лицевой поверхности металлов может быть рельефной, шероховатой, гладкой, матовой или блестящей. |