ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.11.2019
Просмотров: 1249
Скачиваний: 1
Хімічно стійкі й жаростійкі матеріали й вироби. Численні гірські породи використовують для футерування різних апаратів та установок, які зазнають дії кислот, лугів, солей і агресивних газів, а також впливу високих і різко змінних температур і тисків. Із щільних кислототривких гірських порід виготовляють тесані плити, цеглу, бруски, фасонні вироби потрібної форми. У подрібненому вигляді ці породи використовують як заповнювачі в кислототривких бетонах. Для захисту від дії кислот використовують граніт, сієніт, базальт, андезит, кварцит, а від дії лугів – карбонатні породи: щільні вапняки, доломіти, магнезити, мармури. Для жаростійких облицювань застосовують вироби з базальту, діабазу, вулканічних туфів.
2.4. Використання відходів видобування і обробки гірських порід
При видобуванні, обробці й переробці гірських порід у кар’єрах та каменеобробних заводах утворюється багато відходів, кількість яких може сягати 80 % від об’єму порід, що розробляються. З економічної та екологічної точок зору доцільно використовувати ці відходи для виготовлення інших будівельних матеріалів та виробів. Найчастіше – це декоративні щебінь і пісок, штучні блоки та декоративні плити.
Декоративні щебінь і пісок – переважно сировинний облицювальний високодекоративний фракціонований (розподілений на зерна певних розмірів) матеріал. Міцність при стиску гірських порід, з відходів яких виготовляють декоративні щебінь і пісок, має бути не меншою 80, 40 і 30 МПа, відповідно, для вивержених, метаморфічних і осадових порід.
Готовий щебінь повинен мати марку за морозостійкістю не менше F15. Обмежується також наявність у щебені пластинчастих і голчастих зерен (до 35 % за масою). У щебені й піску обмежується кількість пилуватих домішок (від 1 до 5 % за масою).
Декоративні щебінь і пісок застосовують для оздоблення лицьових поверхонь бетонних і залізобетонних елементів будівель, виготовлення штучних блоків і декоративних плит.
Штучні блоки виготовляють з бетонних сумішей на основі декоративних щебеню і піску та портландцементу. Готові вироби призначені для наступної переробки на плити, які використовують для влаштування покриттів підлог і елементів сходів і облицювання стін і колон.
Завдання для самостійної роботи
1. Написати реферат за темою «Перспективи розвитку мінерально-сировинної бази промисловості будівельних матеріалів України»
2. Розглянути проблеми довговічності та захист кам’яних матеріалів від корозії.
Лекція 3
КЕРАМІЧНІ МАТЕРІАЛИ Й ВИРОБИ
Керамічними називають матеріали й вироби, які одержують формуванням і подальшим випалюванням глинистої та інших видів мінеральної сировини з різними добавками або без них.
Як глинисту сировину використовують глини, суглинки, глинисті сланці, аргіліти, леси. Можуть бути застосовані також інші види мінеральної сировини, в тому числі діатоміти, трепели, кварцити, магнезити, боксити, хромисті залізняки та деякі промислові відходи. Для одержання технічної кераміки використовують чисті оксиди алюмінію, кальцію, магнію, діоксиди цирконію, торію тощо. Таку кераміку застосовують, наприклад, в радіо- та космічній техніці.
Керамічні матеріали – найдавніші з усіх штучних кам’яних матеріалів. Вік керамічної цегли становить понад 5000 років. Залишки будівель і споруд з керамічної цегли знайдені археологами на території Стародавнього Єгипту (ІІІ…І тисячоліття до н.е.). Керамічна цегла відома також в Індії. У Китаї для покрівель використовували керамічну черепицю, а для оздоблення будівель – глазуровану кераміку, фарфор. У стародавній Греції перший храм Гери в Олімпії (УІ ст. до н.е.) мах дах з черепиці й прикраси з теракоти. З керамічної цегли у Стародавньому Римі будували 3…4- поверхові будинки, а також арки і мости.
На території України знайдені вироби з кераміки, що датуються 3..2 тис. р. до н.е., а також збереглися історичні пам’ятники Київської Русі Х…ХІ ст.. (залишки Десятинної церкви, Золотих воріт, Софійський собор), які були збудовані з використанням керамічної цегли та керамічних плиток для підлоги.
Довговічність і простота виготовлення керамічних матеріалів забезпечили їм одне з перших місць серед інших будівельних матеріалів. Випуск керамічної цегли становить майже половину обсягу виробництва всіх стінових матеріалів. Керамічні облицювальні плитки й досі залишаються основними матеріалами для опорядження санітарних вузлів та багатьох інших приміщень. Не втратили свого значення і керамічні матеріали для зовнішнього облицювання будівель. Висока міцність, універсальність властивостей і широкий асортимент дають змогу використовувати керамічні вироби для теплових агрегатів, як облицювальні матеріали для підлог і стін, для мереж каналізації, як легкі пористі заповнювачі для бетонних і залізобетонних виробів тощо.
Поряд з позитивними якостями керамічні вироби мають і деякі недоліки, а саме: крихкість, їх виробництво є досить енергоємним і потребує використання спеціального сушильного й випалювального обладнання.
3.1. Класифікація керамічних матеріалів
За призначенням керамічні матеріали й вироби поділяють на такі види: стінові (цегла, порожнисті камені); покрівельні (черепиця); елементи перекриттів; вироби для облицювання фасадів (лицьова цегла і камені, плитки фасадні, килимово-мозаїчні плитки); вироби для внутрішнього облицювання (глазуровані плитки і фасонні деталі до них – карнизи, кутники, пояски); заповнювачі для бетонів (керамзит, аглопорит); теплоізоляційні вироби (діатомітові, трепельні, перлітобентонітові вироби, ніздрювата кераміка); вироби для підлог і дорожніх покриттів (плитки для підлог, дорожня цегла; санітарно-технічні вироби (умивальники, унітази, ванни, труби); кислототривкі вироби; вогнетривкі вироби.
За видом поверхні керамічні матеріали й вироби поділяють на: глазуровані та неглазуровані; однокольорові, багатокольорові і з малюнком; з гладенькою поверхнею та рельєфні.
За структурою черепка керамічні матеріали й вироби поділяють на: пористі й щільні. До пористих відносять матеріали і вироби з водопоглинанням більше 5% за масою. Це – стінові вироби, черепиця, облицювальні плитки для стін, теплоізоляційні вироби, заповнювачі для бетонів, санітарно-технічні вироби. На зломі вони мають землистий вигляд, шорстку поверхню, непрозорі, при ударі видають глухий звук.
До щільних матеріалів відносять ті, що мають водопоглинання за масою менше 5 %. Це - плитки для підлог, дорожня цегла, фарфорові вироби. Вони мають блискучий злом, гладеньку поверхню, при ударі видають чистий дзвінкий звук.
За способом формування керамічні матеріали поділяють на матеріали, одержані пластичним формуванням, напівсухим пресуванням або шлікерним способом.
3.2. Сировина для виробництва керамічних матеріалів
Сировину для виробництва будівельної кераміки поділяють на пластичну й непластичну. До пластичної сировини відносять глинисті породи, які забезпечують одержання зв’язної, зручної до формування маси і міцного водостійкого черепка після випалювання. Непластична сировина - це добавки, які покращують технологічні властивості формувальної суміші (полегшують сушіння, зменшують усадку, знижують температуру випалювання) і надають готовим виробам потрібних властивостей (пористості, теплопровідності, кольору тощо).
Спіснювальні добавки вводять у керамічну масу, щоб знизити пластичність і зменшити повітряну й вогневу усадки за рахунок меншої водопотреби формувальної маси. Для цього використовують шамот, де-гідратовану глину, кварцовий пісок, гранульований шлак, золу ТЕС. Шамот – це зернистий порошок із зернами 0,16…2,5 мм, який отримують подрібненням попередньо випаленої до спікання глини. Шамот поліпшує сушильні властивості глин. Дегідратовану глину одержують випалюванням при температурі 700…750 оС з наступним подрібнюванням.
Плавні знижують температуру випалювання і спікання глини, підвищують щільність виробів. Як плавні використовують польові шпати, залізну руду, доломіт тощо. Вони здатні утворювати з SiO2 та Al2O3 більш легкоплавкі силікатні розплави.
Поротвірні добавки вводять у сировинну масу для одержання легких керамічних виробів. Такими добавками є магнезит, крейда, доломіт, які під час випалювання виділяють СО2 , а також вигоряючі добавки – тирса, відходи вуглезбагачувальних фабрик, золи ТЕС, лігнін, подрібнене буре вугілля.
Пластифікуючі добавки сприяють підвищенню пластичності маси й поліпшенню її здатності до формування при отриманні виробів. До них належать високопластичні глини, бентоніти, а також поверхнево-активні речовини типу лігносульфонату технічного (ЛСТ).
3.3. Матеріали для декорування (глазур, ангоби, керамічні фарби)
Глазур – це склоподібне покриття завтовшки 0,1…0,2 мм, яке наносять на поверхню керамічного виробу і закріплюють випалюванням. Крім підвищення декоративних властивостей, глазур знижує водопроникливість, підвищує міцність та атмосферостійкість керамічних виробів. Основні компоненти глазурі: кварц, польовий шпат, каолін, солі лужних та лужноземельних металів. Глазурі наносять методами занурення, поливання або пульверизацією на попередньо випалені вироби у вигляді водної суспензії. При випалюванні тверда речовина глазурі розплавляється у вигляді тонкої плівки.
Ангоб виготовляють з білої або кольорової глини. Ангоб при випалюванні не розплавляється і надає виробу матової поверхні.
Керамічні фарби – це забарвлені мінеральні сполуки металів із керамічними масами і глазурами, утворені у процесі випаювання. Барвниками в них є природні або штучні пігменти (наприклад, графіт – сірий, оксид заліза – коричневий, оксид хрому – зелений).
3.4. Основи технології керамічних матеріалів і виробів
Обробка глинистої сировини може бути природною (використання атмосферних процесів – зволоження і висихання, заморожування і відтавання, вивітрювання), механічною (рихлення, подрібнення з видаленням каміння, дозування з добавками, тонке подрібнення) і комбінованою, з фізико-хімічною обробкою(парозволоженням, вакуумуванням), введенням спеціальних добавок (пластифікуючих, спіснювальних, вигоряючих) і вилежуванням обробленої маси у шихтозапасниках.
Природний спосіб обробки сировини вимагає багато часу, великих площ і не забезпечує повного видалення кам’янистих включень. Механічний спосіб є більш ефективним.
Переробку сировинної маси та формування виробів залежно від властивостей вихідної сировини й виду виробів, що виготовляються, виконують пластичним, напівсухим або лікерним (мокрим) способами.
Пластичне формування застосовують тоді, коли глиниста сировина волога, пухка. Пластична маса зволожується до вологості 20…25 %. Такий спосіб передбачає формування виробів на стрічкових пресах.
Шлікерний (мокрий) спосіб полягає в тому, що вихідні матеріали подрібнюють разом з водою в кульовому млині при вологості 45…60 % до одержання однорідної маси. Методом лиття виготовляють вироби складної конфігурації та тонкостінні.
Проміжною операцією технологічного процесу виробництва керамічних виробів є сушіння. Воно необхідне для надання сирцю механічної міцності й підготовки його до випалювання. Сушіння виробів може бути природним (на відкритому повітрі) та штучним ( у спеціальних пристроях – сушарках). Режим сушіння у сушарках: температура теплоносія 130…170 оС, тривалість сушіння 30…72 год.
3.5. Характеристика керамічних виробів різного призначення
3.5.1. Стінові вироби
До дрібнорозмірних виробів належать керамічна цегла й камені, до великорозмірних – стінові блоки й панелі. Цегла має такі розміри: одинарна – 250 × 125 × 65 мм, потовщена – 250 × 120 × 88 мм. Камені виготовляють таких розмірів: 250 × 120 × 138 мм (звичайний), 288 × 138 × 138 мм (модульний). Державний стандарт дозволяє за згодою зі споживачами виготовляти цеглу і камені з іншими розмірами. Цегла може бути повнотілою або порожнистою, а камені тільки порожнистими. Кількість, розміщення і форма порожнин дуже різноманітні.
За точністю розмірів і зовнішнім виглядом цегла й керамічні камені мають задовольняти вимоги стандарту. Недопал чи перепал цегли і каменів не допускаються.
За середньою густиною і теплопровідністю у сухому стані цеглу й камені поділяють на три групи:
а) ефективні, які поліпшують теплотехнічні властивості стін і дають змогу зменшити їхню товщину порівняно з товщиною стін виготовлених із звичайної цегли.
До цієї групи належать цегла і камені середньою густиною до 1400 - 1450 кг/м3; теплопровідність цих виробів становить не більше 0,46 Вт/(м ·К).
б) умовно ефективні - цегла і камені середньою густиною до 1600 кг/м3; теплопровідність цих виробів становить від 0,46 до 0,58 Вт/(м ·К) включно;
в) цегла звичайна середньою густиною понад 1600 кг/м3; теплопровідність цих виробів становить більше 0,58 Вт/(м ·К).
Керамічну цеглу, залежно від межі міцності при стиску і згині, а камені - тільки при стиску, поділяють на такі марки: М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300.
За морозостійкістю керамічну цеглу і камені поділяють на марки F15, F25, F35, F50. Це означає, що вони повинні витримувати в насиченому водою стані без помітних ознак руйнування відповідно не менше 15, 25, 35 та 50 циклів навперемінного заморожування і відтавання.
3.5.2. Вироби спеціального призначення
Керамічна черепиця – давній покрівельний матеріал, який завдяки довговічності, вогнестійкості й високим декоративним якостям не втратив свого значення до наших днів. Черепиця поділяється на види: штампована – пазова, марсельська, голландська, S-подібна, гребенева; пластичного формування – стрічкова пазова, плоска та S- подібна; напівсухого пресування – плоска типу «бобровий хвіст».
До недоліків черепиці належать: велика маса, крихкість, значна трудомісткість влаштування покрівлі і необхідність підготовки міцної кроквової системи з великим нахилом для швидкого стікання води.
Дорожня (клінкерна) цегла – це штучні камені розмірами 220 × 110 ×65мм і 220 × 110 × 78 мм, які виготовляють формуванням і наступним випалюванням до повного спікання.
Дренажні труби виготовляють пластичним формуванням (з високо- пластичних цегельних глин) круглого, шести- чи восьмигранного перерізу, внутрішнім діаметром від 25 до 250 мм і завдовжки 333 або 500 мм.
Каналізаційні труби виготовляють з тугоплавких або вогнетривких труб із спіснювальними добавками чи без них, циліндричної форми з розтрубом на одному кінці. Для кращої герметичності стиків кожна труба має нарізки – не менше п’яти витків на зовнішній стороні кінця труби і стільки ж на внутрішній стороні розтруба. Для монтажу трубопроводів виготовляють хрестовини, трійники, відводи, переходи, пробки, коліна.
Кислототривкі вироби виготовляють з пластичних глин без домішок карбонатів, сірчаного колчедану, гіпсу, які зменшують хімічну стійкість. Кислототривкі вироби призначені для футерування башт, резервуарів і печей на хімічних заводах, для опорядження підлог у цехах з агресивними середовищами.
Санітарно-технічна кераміка. До цих виробів належать ванни, раковини, унітази та інше обладнання санітарно-технічних вузлів житлових та виробничих приміщень.