Свойства и характеристика строительных материалов

Свойства и характеристика строительных материалов

Виды полимерных связующих веществ

Полимерные связующие это синтетические или природные органические вещества, способные самопроизвольно или под действием различных факторов (веществ-отвердителей, температуры и др.) переходить из жидкого состояния в твердое. Основной вид полимерных связующих — синтетические полимеры, получаемые из низкомолекулярных продуктов (мономеров) полимеризацией (многократным присоединением молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера). Среди синтетических полимеров отдельную группу составляют каучуки и каучукоподобные полимеры, характеризующиеся очень большой деформативностью.

В зависимости от отношения к нагреванию и потенциальной способности к укрупнению (сшивке) молекул различают термопластичные и термореактивные полимерные вещества.

1.Термопластичные вещества при нагревании переходят из твердого состояния в жидкое (плавятся), а при охлаждении вновь затвердевают, причем такие переходы могут повторяться много раз. Термопластичность объясняется линейным строением молекул, их химической инертностью и довольно слабым межмолекулярным взаимодействием.

К термопластам относятся многие широко распространенные полимеры: полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, модифицированная целлюлоза (метилцеллюлоза, нитроцеллюлоза) и природные смолы: канифоль, копал, битумы, дегти.

2. Термореактивными называют вещества , у которых переход из жидкого состояния в твердое происходит необратимо; Термореактивные полимерные вещества , используемые в строительстве в качестве связующих, обычно представляют собой вязкие жидкости, называемые не совсем правильно „смолами". В химической технологии зги продукты частичной полимеризации (с молекулярной массой в пределах 100...1000), имеющие линейное строение молекул и способные к дальнейшему укрупнению, получили название олигомеров. К термореактивным олигомерным связующим относятся, например, эпоксидные и полиэфирные смолы, олифы, каучуки в смеси с вулканизаторами и т. п.

 

В зависимости от агрегатного (физического) состояния полимерные связующие могут быть :

1.вязкими жидкостями: олигомерные (эпоксидные, полиэфирные и др.) и мономерные (фурфурольные, фурфуролацетоновые и др.)

2.связующие;

3.водными дисперсиями полимеров (латексы синтетических каучу-ков, поливинилацетатная и полиакрилатная дисперсии и др.);

4.порошками и блочными продуктами (гранулы, листы, пленки): полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат.

Достоинства полимерных связующих: скорость и условия твердения полимерных связующих можно варьировать в широких пределах; в целом они твердеют значительно быстрее цементов. Прочность при сжатии, а особенно при растяжении и изгибе у полимерных связующих выше, чем у минеральных вяжущих. Но при использовании термопластичных полимеров необходимо помнить, что прочность их быстро снижается при повышении температуры. Полимерные связующие в подавляющем большинстве водостойки и химически стойки: они хорошо противостоят действию кислот, щелочей, солевых растворов, растворителей.

Для каждого вида полимерных связующих существуют свои рациональные области применения, выбираемые с учетом всех его свойств.

Большая часть синтезируемых полимеров используется в производстве пластмасс, которые применяются в самых различных областях современной жизни. Для получения полимерных и полимерцементных бетонов, растворов и мастик используется пока небольшой объем полимерных продуктов, но промышленность уже выпускает для этих целей специальные марки полимеров и олигомерных продуктов.

46.Полимерные материалы для полов.

. Они

-- устойчивы против истирания,

--малотеплопроводны,

-- имеют небольшое водопоглощение,

-- не набухают при увлажнении,

--достаточно тверды и прочны,

--отличаются высокими лакокрасочными качествами, т. е. отвечают всем требованиям, предъявляемым к полам.

 

Материалы для полов делят на три группы:

-- рулонные (линолеумы: безосновный (одно-и многослойный) и на тканевой и теплозвукоизоляционной подоснове (войлочной или пористой полимерной).),

--плиточные

--материалы для устройства бесшовных полов.

Монолитные покрытия полов представляют собой мастичные составы на основе полимеров.

47.Полимерные материалы для внутренней и наружной облицовки стен.

Полимерные материалы этой группы выпускают в виде

--крупноразмерных плит и листов,

-- рулонных пленочных материалов,

--плиток,

--самоотверждающихся отделочных составов,

--погонажных изделий (плинтусов, поручней, всевозможных накладок).

В качестве конструкционно-отделочных материалов применяют главным образом стеклопластики и древесностружечные плиты.

Стеклопластики —

листовой материал, получаемый пропиткой стеклянного волокна или стеклоткани термореактивными олигомерами с последующим их отверждением. Благодаря армирующему эффекту стеклянного волокна стеклопластики обладают очень высокой прочностью (предел прочности при изгибе — 200...500МПа и более при небольшой плотности — 1500... 1700 кг/м3).

.используют для декоративной наружной облицовки, устройства кровель, а также для внешних слоев трехслойных панелей с заполнением центральной части пено- или сотопластами.

 

Древесностружечные плиты

получают горячим прессованием древесной стружки, смоченной термореактивным полимерным связующим, чаще всего — мочевиноформальдегидным полимером.. Для конструкционно-отделочных целей используют плиты плотностью 600...800 кг/м3.. Древесностружечные плиты легко подаются механической обработке, хорошо гвоздятся. Их применяют для устройства каркасных и щитовых стен, перегородок, встроенной мебели, а также для облицовки стен, потолков и особенно широко в мебельной промышленности. Древеснослоистые пластики

листовой материал, получаемый горячим прессованием древесного шпона, пропитанного термореактивными полимерами (главным образом фенолформальдегидами).. Их целесообразно использовать для каркасных перегородок, клееных деревянных конструкций и других целей

 

Бумажно-слоистый пластик

листовой отделочный материал, получаемый горячим прессованием бумаги, пропитанной термореактивными полимерами.

Бумажно-слоистый пластик обладает сравнительно большой для пластмасс поверхностной твердостью и термостойкостью (выдерживает нагрев до 120°С). Основная область применения бумажно-слоистого пластика — мебель для кухонь, встроенная мебель и облицовка столярных изделий.

Полистирольные плитки

изготовляют из полистирола способом литья под давлением. Они водо- и паронепроницаемы, химически стойки, но горючи. Полистирольные плитки нельзя применять для облицовки стен, к которым примыкают отопительные и нагревательные приборы, в лестничных клетках, эвакуационных коридорах, для облицовки свариваемых конструкций и в детских учреждениях.

Фенолитовые плитки

получают горячим прессованием из прессматериала (фенолита), состоящего из фенолформальдегидного полимера, отвердителя и порошкообразного наполнителя (каолина, слюды, талька, древесной муки и др.) Применяют фенолитовые плитки для облицовки стен помещений с агрессивной химической средой.

 

Пленки на основе

представляют собой рулонные отделочные материалы, в которых цветная полимерная (обычно поливннилхлоридная) пленка сдублирована с бумажной или тканевой основой. Такие пленки применяют для отделки стен, как и обычные обои, но с учетом их повышенной влагостойкости и прочности к механическим воздействиям.

Влагостойкие (моющиеся) обои

являются разновидностью рулонных отделочных материалов. Это обычные обои, лицевая сторона которых покрыта тонким слоем поливинилацетатной эмульсии. Такие обои можно протирать влажной тряпкой и периодически мыть теплой водой.

 

ПОЛИМЕРЫ (КРАСКИ)

48.Состав и назначение красочных составов.

В зависимости от используемых связующих красочные составы (краски), применяемые в строительстве, подразделяют на:

-- Масляные краски

Масляные красочные составы получают при тщательном растирании в краскотерках пигментов с олифой. Масляные краски представляют собой однородные суспензии, в которых каждая частица пигмента окружена адсорбированным на ее поверхности связующим веществом — олифой. Промышленность вырабатывает масляные краски двух видов: густотертые и готовые к употреблению.

Густотертые краски — это пасты с минимальным содержанием олифы. Перед использованием их нужно разбавлять до малярной консистенции олифой.

Готовые к употреблению (окид потертые) краски имеют.вид жидкой массы и не нуждаются в разбавлении.

--Краски на основе полимеров .

На основе полимеров изготовляют лаки, летучесмо-ляные, эмульсионные и полимерцементные краски. Особое значение приобрели лаки и краски на основе крем-нийорганических соединений (силиконов). Большинство из них отличаются высокой атмосферостойкостью и термической стойкостью (например, кремнийорганнческие огнеупорные лаки выдерживают температуру 450... 50(ГС).

.-- Цементные краски

состоят из цемента, щелочестой-ких пигментов, извести, хлористого кальция и гидрофо-бизующих добавок. Образование пленки происходит вследствие реакций гидратации цемента. Известь и хлористый кальций повышают водоудерживающую способность краски, что необходимо для приобретения прочности красочной пленки. Применяют цементные краски для окраски по влажным пористым поверхностям: бетонным, штукатурным, кирпичным.

-- Силикатные краски

состоят из растворимого калийного стекла ( КгО-пБЮа), минеральных щелочестой-ких пигментов и кремнеземистых добавок (трепела, диатомита, тонкомолотого песка).

--Клеевые краски

представляют собой суспензии пигментов и мела в водном коллоидном растворе клея. Приготовляют клеевые краски на месте производства работ. Красочная пленка в клеевых красках образуется по мере удаления из них воды, вследствие ее испарения и впитывания окрашиваемым основанием. Клеевые краски не прочны и не водостойки, поэтому их применяют лишь для внутренней окраски сухих помещений.

-- Казеиновые клеевые краски

выпускают в виде сухих смесей, состоящих из казеина, пигментов, щелочи, извести и антисептика.

49.Виды связующих и пигментов в красочных составах.

Связующие ( пленкообразующие) вещества в красочных составах «склеивают» частицы пигмента между собой и с окрашиваемой поверхностью, образуя тонкую пленку.

В качестве связующих веществ в красочных составах используют

--олифы (обработанные растительные масла),

являются связующим веществом для приготовления масляных красочных составов. Применяют олифы натуральные, полунатуральные и искусственные.

--полимеры (синтетические смолы, синтетические каучуки,)

применяют как самостоятельное связующее, а также в композициях с олифами и неорганическими вяжущими. Прежде в качестве полимерного связующего использовались природные смолы: копаллы, даммар, канифоль. В настоящее время в качестве полимерных связующих используют синтетические смолы, синтетические каучуки и производные целлюлозы, растворяемые до требуемой консистенции в органических растворителях.

--клеи (животные, растительные, искусственные),

Клеи животные (мездровый, костный, кислотный казеин, декстрин) и клеи искусственные (карбоксилме-тилцеллюлоза и метилцеллюлоза) применяют в качестве связующего при изготовлении водно-клеевых красок

--неорганические вяжущие вещества (известь, цемент, жидкое стекло).

--растворители и разбавители .Для придания краскам требуемой рабочей (малярной) консистенции используют

50.Главные свойства пигментов и красящих составов.

Пигменты (их называют также сухими красками) — тонкодисперсные цветные порошки, нерастворимые в олифе, воде и органических растворителях.

Цвет лакокрасочного покрытия зависит от пигментов. При тщательном перемешивании пигментов со связующими они дают нерасслаивающиеся суспензии, которые называют красочными составами (красками).

Окраска пигментов возникает благодаря избирательному поглощению кристаллической решеткой пигмента волн той или другой длины. В результате пигмент кажется окрашенным в цвет, который дополняет поглощенный. Вещества, присутствие которых обусловливает окраску пигментов, называютхромофорами («носителями цвета»).

-- Дисперсность пигмента

влияет на все его основные свойства. Чем мельче частицы пигмента, тем выше его укрывистость и красящая способность (до достижения оптимальной степени дисперсности

-- Красящая способность ,

или интенсивность, пигмента характеризуется его способностью передавать свой цветовой тон при смешивании с белым пигментом.

-- Укрывистость, или кроющая способность, пигмента

характеризуется расходом (в г на 1 м2 окрашиваемой поверхности), необходимым для того, чтобы закрыть слой контрастных красок (например, черные и белые полосы), заранее нанесенных на стекло

-- Маслоемкость

пигмента характеризуется количеством (в °/о) олифы, необходимым для превращения 100 г пигмента в однородную суспензию рабочей вязкости.

--Светостойкость пигментов

способность не менять цвет под действием ультрафиолетовых лучей. Большинство природных пигментов светостойки..

--Атмосферостойкость пигментов

способность выдерживать, не разрушаясь и не изменяя цвета, многократные чередования увлажнения и высыхания, замерзания и оттаивания, а также воздействие кислорода, сернистых газов и других атмосферных реагентов.

-- Химическая стойкость пигментов — способность противостоять действию кислотной или щелочной среды без изменений цвета и видимых разрушений.

-- Антикоррозионные (пассивирующие) свойства пигмента

характеризуются его способностью давать (в сочетании с соответствующим связующим) покрытия, надежно защищающие стальные поверхности от окисления.

--Огнестойкость пигмента

способность выдерживать действие высоких температур без изменения цвета и разрушения.

51.Области применения лакокрасочных материалов.

Лакокрасочные материалы используют для приготовления красочных составов, которые в вязкожидком состоянии наносят тонкими слоями (60...500 мкм) на поверхность отделываемой конструкции (бетон, дерево, металл). В результате отвердевания красочных составов образуется твердая цветная пленка, которая прочно сцепляется с отделываемой поверхностью (основанием) и называется лакокрасочным или малярным покрытием.

Такие покрытия дают возможность

--защитить материал конструкций от вредного воздействия окружающей среды и, следовательно, повысить их долговечность;

-- получить архитектурно-художественный эффект ;

--улучшить санитарно-гигиенические условия в помещениях.

Лакокрасочные покрытия обычно состоят из

--грунтовочного,

улучшение сцепления последующих слоев с основанием

--подмазочного,

служат для заполнения сравнительно крупных углублений на поверхности основания

-- шпаклевочного

для выравнивания поверхности

--окрасочного слоев

создают тонкую пленку заданного цвета

 

КРОВЛЯ И ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ

53.Кровельные и гидроизоляционные рулонные материалы на основе битумов и дегтей: пергамин, рубероид, стеклорубероид, фольгоизол, изол, бризол, наплавляемый рубероид.

Пергамин - рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавленным нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 40°С. Служит подкладочным материалом под рубероид и используется для пароизоляции.

Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителями и посыпкой.

Стеклорубероид - рулонные материалы, получаемые путём двустороннего нанесения битумного (битуморезинового или битумополимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытие с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки.

Фольгоизол - рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым составом. Он предназначен для устройства кровель и парогидроизоляции зданий и сооружений, герметизации стыков.

Изол - безосновный рулонный гидроизоляционный и кровельный материал, изготавливаемый прокаткой резино-битумной композиции, полученной термомеханической обработкой девулканизированной резины, нефтяного битума, минерального наполнителя, антисептика и пластификатора. Изол долговечнее рубероида более чем в 2 раза, эластичен, биостоек, незначительно поглощает влагу.

Бризол изготовляют, прокатывая массу, полученную смешиванием нефтяного битума, дроблёной резины (от изношенных автопокрышек), асбестового волокна и пластификатора. Бризол стоек к серной кислоте при концентрации до 40% и в соляной кислоте до 20% и температуре до 60°С. Его применяют для защиты от коррозии подземных металлических конструкций и трубопроводов. Приклеивают к поверхности битумно-резиновой мастикой.

Наплавляемый рубероид является кровельным материалом. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики - расплавлением утолщённого нижнего покрывного слоя (пламенем горелки или другим способом). В результате производительность труда повышается на 50%, удешевляются кровельные работы, улучшаются условия труда.

 

МЕТАЛЛЫ

54.Классификация металлов. Производство черных металлов.

Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. Кроме углерода черные металлы в небольшом количестве могут содержать кремний, марганец, фосфор, серу и другие химические элементы. Для придания черным металлам специфических свойств к ним добавляют некоторые так называемые легирующие вещества — медь, никель, хром и др. Продуктами доменного производства являются чугун, доменный шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль.Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяют на

--чугуны

сплав железа с углеродом (содержанием обычно более 2,14 %)

--литейный,

. Литейный серый чугун используют для получения фасонных отливок.

-- передельный

Из всей выплавки более 80 % составляет передельный чугун. Это преимущественно белый чугун, в котором весь углерод содержится в химически связанном состоянии. Передельный чугун применяют для производства стали

-- ферросплавы

содержащие повышенное количество кремния и марганца, применяют в качестве добавки при производстве стали повышенного качества.

--стали.

: по химическому составу

--углеродистую

сплав железа с углеродом (содержание углерода до 2%) с примесями кремния, серы и фосфора, причем главной составляющей, определяющей свойства, является углерод.

--легированную

называется сталь, в которой наряду с обычными примесями имеются легированные элементы, резко улучшающие ее свойства: хром, вольфрам, никель, ванадий, молибден и др., а также кремний и марганец в большом количестве. Примеси вводятся в процессе плавки.

 

легированная сталь делится на три группы:

--низколегированная сталь - не более 2,5% примесей;

--среднелегированная - 2,5-10%;

--высоколегированная - свыше 10%.

по качеству

--обыкновенного качества,

--качественную,

--повышенного качества,

--высококачественную

--особовысококачественную.

55.Механические свойства металлов.

--Твердость

характеризуется способностью металла противостоять проникновению в него другого, более твердого тела. Испытание на твердость производится большей частью путем вдавливания твердого тела в испытуемый материал.

--Пределом прочности

при растяжении называют величину, численно равную наибольшей нагрузке, отмеченной во время испытания образца на растяжение, разделенной на площадь первоначального поперечного сечения образца. Предел прочности при растяжении σв выражается в кгс/мм2.

--Относительным удлинением при разрыве δ

называют остающееся приращение длины образца, отнесенное к первоначальной расчетной длине; оно определяется в процентах.

--Относительным сужением при разрыве ψ называется уменьшение поперечного сечения образца в месте разрыва, выраженное в процентах от первоначального сечения.

--Пределом текучести (физический )

σт называется напряжение, при котором, несмотря на деформацию образца, указатель нагрузки на разрывной машине остается неподвижным или указывает ее падение.

--Пределом пропорциональности (условный)

σпц называется напряжение, при котором впервые получается нарушение пропорциональности между напряжением и удлинением на определенную, заранее обусловленную величину; выражается к кгс/мм2.

56.Углеродистые и легированные стали, применяемые в строительстве.

--углеродистая

сплав железа с углеродом (содержание углерода до 2%) с примесями кремния, серы и фосфора, причем главной составляющей, определяющей свойства, является углерод.

--легированная называется сталь, в которой наряду с обычными примесями имеются легированные элементы, резко улучшающие ее свойства: хром, вольфрам, никель, ванадий, молибден и др., а также кремний и марганец в большом количестве. Примеси вводятся в процессе плавки.

 

легированная сталь делится на три группы:

--низколегированная сталь - не более 2,5% примесей;

--среднелегированная - 2,5-10%;

--высоколегированная - свыше 10%.

В зависимости от назначения и гарантируемых механических характеристик сталь углеродистую обыкновенного качества делят на две группы и одну подгруппу:

группа А — поставляемая по механическим свойствам; Для строительных целей используют в основном сталь группы А.

группа Б — поставляемая по химическому составу;

подгруппа В — поставляемая по механическим свойствам с дополнительными требованиями по химическому составу.

Обозначение мерки легированной стали, например 25ХГ2С, используемой для арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций, показывает, что в ней содержится 0,25% углерода, 1% хрома, 2% марганца и 1 % кремния.

Таким образом, первые две цифры в обозначении марки стали показывают содержание углерода в сотых долях процента, а остальные цифры — содержание легирующего элемента, стоящего перед цифрой в целых процентах.

 

В строительстве широко используют

--низкоуглеродистые стали

изготовляют большинство сварных конструкций из стали с содержанием до 0,25% углерода. широко применяемые для изготовления сварных конструкций в виде листов и фасонного проката, Ее легко изготавливать, приобретать, формировать и подвергать сварке

--высоколегированные стали. (более 10% масса легирующих элементов)

Сталь такого класса, включающая нержавеющую сталь, имеет ценные коррозионностойкие свойства и так же требует применения специальных процессов сварки.

-- высокопрочная низколегированная сталь — до 2,5% масса легирующих элементов. применяется для обеспечения механических свойств, которые являются лучшими чем у низкоуглеродистой стали

Их применяют для изготовления

--металлических конструкций мостов, --опор, --транспортных галерей, --подкрановых балок,-- мостовых кранов, --арматуры железобетонных конструкций и др.

Стали поставляют в виде-- прутков, --профилей, --листов --широких полос.

применяют следующие изделия из стали:

--заклепки, --болты, --гайки,--шайбы, --винты,-- гвозди,-- поковки, --стальные канаты.

.

57.Арматурная сталь.

Под арматурой железобетона понимают стальные элементы или целые каркасы, которые размещены в массе бетона.

Арматуру располагают главным образом в тех местах конструкции, которые подвергаются растягивающим усилиям (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии). Арматура является важнейшей составной частью железобетона; она должна надежно работать совместно с бетоном на всех стадиях службы изделия.

С целью более рационального использования в качестве арматуры для железобетона применяютвысокопрочные низколегированные стали или арматурную сталь подвергают механическому упрочнению или термической обработке.

Механическое упрочнение стали осуществляют путем

волочения,

При волочении стержень проходит через кони

ческое отверстие и обжимается. Вытяжку арматуры производят

усилиями, превышающими предел текучести стали, при этом ар

матура несколько вытягивается

скручивания.

Способ упрочнения арматуры путем скручивания ее в холодном состоянии вокруг продольной оси оказывается лучшим как в техническом, так и в

экономическом отношении по сравнению с другими способами

упрочнения арматуры.

Предел текучести - напряжение, которое соответствует остаточному удлинению после разгрузки, равному 0,2 %. В мягких сталях при таком напряжении начинается интенсивный процесс развития деформаций, они растут без изменения нагрузки с образованием площадки текучести - металл «течет».

Арматурную сталь классифицируют по способу изготовления, профилю стержней и применению

. По способу изготовления арматурная сталь бывает

--стержневой

Стержневая арматура бывает горячекатаной, термически упрочненной и упрочненной вытяжкой — подвергнутой после прокатки упрочнению вытяжкой в холодном состоянии

--холоднокатаной проволочной

делят на арматурную проволоку и арматурные проволочные изделия.

58.Коррозия металлов и защита от нее.

В результате взаимодействия металла с окружающей средой может происходить его разрушение, т. е. коррозия.

-- Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов и растворов масел, бензина, керосина и др. Примером химической коррозии металла служит окисление его при высоких температурах; окалина, образующаяся на поверхности металла, является продуктом коррозии. Содержащийся в воздухе углекислый или сернистый газ усиливает коррозию, так как при увлажнении на поверхности металла образуются кислоты, вступающие во взаимодействие с металлом.

-- Электрохимическая коррозия возникает при действии на металл растворов кислот и щелочей. При этом металл отдает свои ионы электролиту, а сам постепенно разрушается.

Коррозия может возникать также при контакте двух разнородных металлов или в результате химической неоднородности.

Каждый металл имеет определенные электрические свойства, характеризуемые рядом напряжений. При контакте двух металлов разрушается тот, который стоит ниже в ряду напряжений.

Коррозия может быть

--местная, когда разрушение металла происходит на некоторых участках,

--равномерная , когда металл одинаково разрушается по всей поверхности

--межкристаллит-ная , когда разрушение происходит по границам зерен металла.

• Защита от коррозии осуществляется несколькими способами,

--покрытие металла красками,

лаками, эмалями. Образующаяся при этом пленка изолирует металл от действия внешней среды (газов, влаги\

--легирование

сплавление металла с легирующими веществами, повышающими его коррозионную стойкость;

-- воронение

получение на поверхности изделия защитного слоя, состоящего из оксидов данного металла; металлическое покрытие металла пленкой из другого металла, менее подверженного коррозии в данных условиях (цинком, оловом). .

 

СТЕКЛО

59.Основы производства, сырье и способы формирования изделий из стекла.

Сырье.

Сырьевые материалы вводят в стекольную шихту, как правило, в виде природных соединений. Основным сырьем для изготовления стекла являются кварцевый песок, известняк, сода и сульфат натрия . Высококачественные стекольные белые пески содержат немного примесей, в частности оксида железа, придающего стеклу зеленоватую окраску. В стекольную шихту вводят соду, сульфат натрия,поташ(кремнекислый натр, иногда калий, свинцовая окись), которые понижают температуру варки стекла и ускоряют процесс стеклообразованияБлагодаря введению в шихту оксида кальция в видеизвестняка или доломита стекло становится нерастворимым в воде.

Технология производства.

1.Варка стекломассы (стекловарение) - самая сложная операция всего стекольного производства, производится чаще всего в ванных печах непрерывного действия, представляющих собой бассейны, сложенные из огнеупорных материалов. При варке специальных стекол (оптических, цветных и т. п.) используют горшковые печи. При нагревании шихты до 1100...1150 град С происходит образование силикатов (силикатообразование) сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты - образуется стекломасса. Эта стекломасса насыщена газовыми пузырьками и неоднородна по составу. Для осветления и гомогенизации стекломассы ее температуру повышают до 1500... 1600 град С. При этом вязкость расплава снижается и соответственно облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава.

2.Стекловарение завершается охлаждением стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий принятым методом (вытягиванием, прокатом, прессованием, литьем, выдуванием и др.).

3.Закрепление формы изделия осуществляют быстрым охлаждением . При этом вследствие низкой теплопроводности стекла возникают большие перепады температур, вызывающие внутренние напряжения в стеклоизделии.

4.Поэтому обязательная операция после формования - отжи г , т. е. охлаждение изделий по специальному ступенчатому режиму:и

--быстрое - до начала затвердевания стекломассы;

--очень медленное - в момент перехода стекла от пластического состояния к хрупкому (собственно отжиг);

--вновь быстрое - до нормальной температуры.

Основные технологические процессы формования, применяемые в настоящее время при производстве архитектурно-строительного стекла, сводятся к методам

--вертикального и горизонтального вытягивания ,

Способом вытягивания формуют листовое бесцветное, цветное и накладное стекло, а также стекло с металлическими покрытиями

--проката ,

Прокат применяют для изготовления стекла с узорчатой поверхностью, армированного и некоторых видов декоративных стекол.

--прессования,

--формования ленты стекла на расплаве металла (флоат-процесс ).

Непрерывно перемещаясь вдоль ванны, слой стекла в зоне выхода из нее охлаждается и затвердевает, сохраняя некоторую способность к пластической деформации, и отделяется от поверхности расплава при температуре около 600° С, после чего направляется в отжиговую печь\

60.Номенклатура стеклянных изделий: оконное стекло, витринное, узорчатое, матовое, армированное, закаленное, стеклопакеты, стеклополотно.

Оконное стекло выпускают толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм в виде листов от 4.00X400 до 1600X2200 мм или по спецификации потребителя. Стекло должно быть бесцветным и прозрачным (светопропускание в зависимости от толщины не менее 84...90 %).

Узорчатое стекло получают методом непрерывного проката на гравировальных вальцах из бесцветной или цветной стекломассы.

Матовое стекло изготовляют пескоструйной обработкой поверхности оконного стекла, при этом с помощью трафарета можно получить матово-узорчатый рисунок. Светорассеивающее стекло применяют для остекления оконных и дверных проемов, перегородок, когда требуется освещение без сквозной видимости или рассеянный свет.

Армированное стекло получают методом проката с одновременной запрессовкой в обычную или цветную стекломассу металлической сетки. Такое стекло может быть в виде плоских или волнистых листов (4.3). Армированное стекло обладает повышенной прочностью и огнестойкостью. Его применяют для остекления дверей, ограждения лестничных клеток и балконов, устройства перегородок и кровли.

Витринное стекло неполированное и полированное выпускают увеличенной толщины 5.. 12 мм. Стекло толщиной 5...6 мм получают, как и обычное оконное, методом вертикального вытягивания, как правило, без последующей полировки. Более толстое витринное стекло изготовляют прокатом с последующей шлифовкой и полировкой.

Закаленное стекло получают путем термической обработки стекла по специальному режиму, в результате чего оно приобретает напряженное состояние, характеризуемое небольшим растяжением всей толщи стекла, кроме тонких поверхностных слоев, которые оказываются сильно сжатыми. Закаленное стекло имеет выше прочность на удар в 4...6 раз, а предел прочности при изгибе в 5...8 раз по сравнению с обычным стеклом.

.Стеклопакеты представляют собой элементы из двух или трех плоских стекол (оконного, витринного и других видов), соединенных по периметру так, что между ними образуется герметически замкнутая воздушная полость шириной до 15...20 мм. Стеклопакеты не замерзают при температуре —25 °С (одинарный) и —40 °С (двойной), не запотевают, выдерживают большую ветровую нагрузку, чем отдельные стекла той же толщины, я обладают достаточной звукоизолирующей способностью

Стеклополотно Нетканое иглопробивное полотно получают из хаотически размещенных отрезков стеклянных нитей, скрепленных иглопробивным способом. Плотность материала ~ 650 г/м2 и шириной 60 смприменяется в основном для для теплоизоляции трубопроводов и оборудования, работающих при температуре от -200°С до +550°С. , так как обладает высокими теплозащитными и теплоизоляционными свойствами.

МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ РАСПЛАВОВ

61.Материалы на основе минеральных расплавов.

1. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ СТЕКЛЯННЫХ РАСПЛАВОВ

Стекло как строительный материал обладает рядом положительных технических свойств. Светопреломление оконного стекла принимают равным 1,5, свето-пропускаемость в зависимости от длины волны видимого спектра колеблется от 0 до 97%.

По оптическим свойствам различают стекло прозрачное, окрашенное, бесцветное и рассеивающее свет.

Листовое стекло

является наиболее распространенным видом плоского стекла. Стекло выпускается толщиной от 2 до 6 мм, свето-пропускаемость его в зависимости от толщины колеблется от 90 до 85% и понижается с увеличением толщины.

Профильное строительное стекло представляет собой элементы швеллерного и коробчатого сечения, формуемые на горизонтальных прокатных установках в виде бесконечной ленты, которую разрезают затем на отрезки длиной до 6000 мм.

Стеклянные блоки (стеклоблоки ) представляют собой изделия, состоящие из двух прессованных полублоков, сваренных по периметру. Внутренняя полость блоков заполнена разреженным воздухом. Блоки изготовляют, с разнообразной фактурой внутренней или наружной поверхности

2. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ КАМЕННОГО РАСПЛАВА

обладают высокими прочностью, износостойкостью и стойкостью в химически агрессивных средах. Это позволяет применять изделия для облицовки технологических аппаратов и узлов, работающих в наиболее тяжелых условиях, заменяя другие дорогостоящие материалы, в частности металлы.

Сырьем для получения каменного литья служат горные породы магматического происхождения, преимущественно базальты и диабазы , обладающие пониженной вязкостью в расплавах. По своему химическому составу базальты более постоянны, а каменное литье из них обладает высокой химической стойкостью и прочностью на истирание . Температура плавления базальта 1100—1450° С. Расплав обладает хорошими литейными качествами и кристаллизуется в течение 5—15 мин. В качестве сырья для получения светлого каменного литья используется кварцевый песок в количестве 45%, доломит34%, мел или мрамор 21%. Кроме основных материалов в шихту для снижения температуры плавления добавляется плавиковый шпат в количестве 3%, а для отбеливания расплава — 0,8% окиси цинка . Перед загрузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в заданном соотношении.

Плитки из каменного литья с успехом заменяют металл; их используют для полов в цехах с агрессивными средами и для футеровки аппаратов, подверженных сильному истирающему воздействию

3. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ШЛАКОВЫХ РАСПЛАВОВ

Материалы и изделия из шлаковых расплавов являются разновидностью изделий, получаемых израсплавленных горных пород . Огненно-жидкие шлаки металлургической промышленностиявляются ценным сырьем для получения различных материалов и изделий. Производство изделий из шлаковых расплавов выгодно и экономически, поскольку для их получения не требуется дополнительных затрат топлива, отпадает необходимость в специальных плавильных печах, значительно снижаются удельные капитальные вложения и себестоимость единицы продукции.. Из огненно-жидких шлаков получают изделия для покрытий полов промышленных предприятий, облицовочные плитки , используемые в коррозионных средах, тюбинги для крепления горных выработок , легкие материалы — термозит, шлаковую вату и др.

62.Теплоизоляционные материалы из стеклянных расплавов. Минераловатные плиты, маты для теплоизоляции. Свойства, применение.

Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет снизить массу конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина и др.). Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания.

--Минеральные маты

Минеральные маты — этот материал представляет собой минераловатный ко вер, проложенный между битуминизированной бумагой, стеклотканью или металлической сеткой, прошитый прочными нитями или тонкой проволокой. длина стандартных матов — до 500, ширина — до 150, толщина — до 10 см. Плотность — 100—200 кг/т. Маты на металлической сетке изготавливают из фильерной ваты марки ВФ путем прошивки хлопчатобумажными нитками.

Применяют минераловатные маты для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов, имеющих темпера туру до 400°C. Маты на металлической сетке используют для теплоизоляции поверхностей с температурой до б00°С.

--Минераловатные полужесткие плиты

изготовляют из минерального волокна путем распыления на него связующего (синтетических смол или битума) с последующим прессованием и термообработкой для сушки или полимеризации. Полужесткие изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и горячих поверхностей оборудования при температуре до 200...300°С, если изделия изготовлены на синтетическом связующем, и до 60 °С — на битумном связующем.

-- Минераловатные жесткие изделия

получают смешиванием минеральной ваты с битумной эмульсией или синтетическими смолами с последующим формованием, прессованием и прогреванием отформованных изделий для их сушки или полимеризации. Минераловатные жесткие плиты применяют для утепления стен, покрытий и перекрытий жилых и промышленных зданий и холодильников. Жесткие плиты и фасонные изделия — сегменты, скорлупы на синтетическом и бентонитоколлоидном связующих применяют для теплоизоляции горячих поверхностей.

--Минераловатные плиты повышенной жесткости и твердые плиты на синтетических связующих , которые характеризуются более высокой прочностью и большими размерами, чем обычные жесткие плиты. Такие плиты экономически целесообразно применять для утепления стен, перекрытий и покрытий зданий.

-- Минеральная вата представляет собой тонкие и гибкие волокна, полученные при охлаждении предварительно раздробленного в капли и вытянутого в нити минерального расплава.

В зависимости от вида сырья минеральная вата делится на каменную и шлаковую . Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы - диабаз, базальт, известняк, доломит, и др.Шлаковую вату получают из шлаков чёрной и цветной металлургии.

Ведущие мировые производители в качестве сырья используют исключительно горные породы, что позволяет получать минеральную вату высокого качества с длительным сроком эксплуатации. Именно её рекомендуется применять для ответственных конструкций - в случае, когда требуется их многолетняя надежная работа.

Применение минеральной ваты позволяет обеспечить не только тепло-, но и звукоизоляцию стен. Минеральная вата значительно снижает риск возникновения стоячих звуковых волн внутри ограждающей конструкции, тем самым, увеличивая изоляцию от воздушного шума. Звукопоглощающие свойства материала увеличивают затухание акустических волн и значительно снижают звуковой уровень помещения.

-- Стеклянная вата - это материал, представляющий собой минеральное волокно, которое по технологии получения и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для получения стеклянного волокна используют то же сырье, что и для производства обычного стекла или отходы стекольной промышленности.

По свойствам стекловата несколько отличается от минеральной. Отличия обусловлены, в частности, тем, что волокна стеклянной ваты имеют большую толщину (16-20 мкм) и в 2...3 раза большую длину. Благодаря этому изделия из стеклянной ваты обладают повышенной упругостью и прочностью. Стеклянная вата практически не содержит неволокнистых включений и обладает высокой вибростойкостью.

Теплопроводность находится в пределах 0,030...0,052 Вт/м·К. Температуростойкость стеклянной ваты обычного состава - 450°С, что существенно ниже, чем у минеральной ваты.

О применении (кратко)

Мягкие плиты и маты, как правило, применяются в каркасных конструкциях. Жесткие и полужесткие плиты из минеральной ваты предназначены для применения на объектах, где изоляция подвергается механическим нагрузкам либо в процессе выполнения монтажных работ, либо при эксплуатации. Прочность на сжатие жестких изделий напрямую зависит от плотности теплоизоляционного материала и содержания связующего.

 

Применяя тот или иной материал в строительстве, нужно знать его физико-механические свойства и учитывать те условия, в которых этот материал будет работать в строительной конструкции.

Основные свойства строительных материалов можно разделить на несколько групп.

К первой группе свойств относят физические свойства материалов : удельный вес, объёмный вес, плотность и пористость. От них в большой степени зависят другие важные  в строительном отношении свойства строительных материалов.

Вторую группу составляют свойства, характеризующие отношение строительного материала к действию воды и связанному с нею действию мороза : водопоглощение, влажность и отдача влаги, гигроскопичность, водопроницаемость, водо- и морозостойкость.

К третьей группе относятся механические свойства материалов : прочность, твёрдость, истираемость и др.

В четвёртую группу объединены свойства, характеризующие отношение материалов к действию тепла : теплопроводность, теплоёмкость, огнестойкость и огнеупорность. Помимо основных, различают ещё специальные свойства, присущие лишь отдельным видам строительных материалов.

Способность некоторых материалов сопротивляться разрушающему действию кислот, щелочей, солей и газов носит общее название химической (или коррозионной) стойкости.

Особую группу составляют так называемые технологические свойства, которые характеризуют способность материала подвергаться механической обработке. Например, древесина является материалом, легко поддающимся обработке. Строителю приходится считаться с этим свойством при выборе того или иного материала.

 

Физические и химические свойства строительных материалов.

 

Удельным весом называется вес материала в единице объёма в плотном состоянии ( без пор ).

Объёмным весом называется вес единицы объёма материала в естественном состоянии ( вместе с порами ).

Объёмный вес рыхлых материалов ( песка, щебня ), определяемый без вычета пустот между их частицами, называют насыпным весом.

Плотностью материала называется степень заполнения его объёма твёрдым веществом, из которого материал состоит.

Пористостью называется отношение объёма пор к общему объёму материала.

По величине воздушных пор материалы разделяют на мелкопористые (поры имеют размеры в сотые и тысячные доли миллиметра) и крупнопористые (размеры пор от десятых долей миллиметра до 1 - 2 мм).

Более крупные поры в изделиях или полости между кусками рыхло насыпанного сыпучего материала ( песок, щебень, гравий ) называют пустотами.

Пористость строительных материалов колеблется в очень широких пределах — от 0 ( сталь. стекло ) до 90 % ( плиты из минеральной ваты ).

Материал с высокой пустотностью и пористостью часто бывает наиболее лучшим теплоизоляционным материалом.

Водопоглощением называется степень заполнения объёма материала водой.

Отношение прочности насыщенного водой материала к прочности его в сухом состоянии называется коэффициентом размягчения материала. Этот коэффициент является весьма важным показателем, так как он характеризует водостойкость материала, который в условиях работы в сооружении может подвергаться действию воды.

Коэффициент размягчения колеблется в пределах от нуля ( у глинянных необожжённых изделий до единицы ( у материалов, не изменяющих своей прочности от действия воды, — стекла, стали, битумов ).

Каменные материалы ( природные и искусственные ) нельзя применять в сырых местах, если коэффициент их размягчения меньше 0,8. Материалы с коэффициентом размягчения больше 0,8 называют водостойкими.

Влагоотдачей называется свойство материала отдавать воду при изменении условий в окружающей среде. Влагоотдачу выражают посредством скорости высыхания материалов — количеством воды ( а процентах от веса или объёма стандартного образца материала ), теряемым в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 градусов.

Влажность материала — весовое содержание воды в материале строительных конструкций ( значительно ниже, чем их полное водопоглощение ).

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Плотные материалы без пор или с незначительной пористостью, поглощающие весьма мало воды, морозостойки.

Чтобы материал обладал морозостойкостью, коэффициент размягчения его должен быть не ниже 0,9.

Газопроницаемостью называется способность материала пропускать через свою толщу газ ( воздух ).

Газопроницаемость стен и других элементов сооружений можно значительно уменьшить, покрывая их масляными красками или битумными составами, а также производя их оштукатуривание.

Примеры : воздухопроницаемость кирпича —  0,35, цементно-песчанной штукатурки — 0,02, рубероида — 0,01.

Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разновидности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Степень теплопроводности очень важно знать для материалов. используемых при устройстве так называемых ограждающих конструкций зданий ( т.е. наружных стен, верхних перекрытий, полов в нижнем этаже ) и в особенности для теплоизоляционных материалов, назначение которых — способствовать сохранению тепла в помещениях и тепловых установках.

Коэффициент теплопроводности равен количеству тепла, в килокалориях, проходящего через стену толщиной 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разности температур на двух противоположных поверхностях стен в 1 град.

Теплопроводность материала зависит от степени его пористости, характера пор, вида материала, влажности, объёмного веса и средней температуры. при которой присходит передача тепла.

У пористых материалов тепловой поток проходит через их массу и через поры, наполненные воздухом. Теплопроводность воздуха очень низка ( 0,02 ), вследствие чего он оказывает большое термическое сопротивление прохождению теплового потока. Коэффициент теплопроводности сухих пористых материалов является промежуточной величиной между коэффициентами теплопроводности их вещества и воздуха. Чем больше пористость ( т.е. чем меньше объёмный вес материала ), тем меньше коэффициент теплопроводности.

Величина пор материала также оказывает влияние на коэффициент его теплопроводности. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Это объясняется тем, что при крупных и сообщающихся порах в них возникает движение воздуха, сопровождающееся переносом тепла ( конвекция ) и повышением суммарного коэффициента теплопроводности.

Теплоёмкостью называют свойство материала поглощать определённое количество тепла при нагревании.

Коэффициент теплоёмкости представляет собой количество тепла в килокалориях, необходимое для нагревания 1 кг. данного материала на 1 градус.

Природные и искусственные каменные материалы имеют коэффициент теплоёмкости в пределах от 0,18 до 0,22, лесные материалы — от 0,57 до 0,65. У металлов коэффициент теплоёмкости относительно не высок, например, у стали он равен 0,11.

Теплоёмкость материалов имеет значение в строительстве при проверке теплоустойчивости стен и перекрытий и расчёте подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при расчёте печей.

Под теплоустойчивостью стен и перекрытий понимают их способность сохранять на внутренней поверхности более или менее постоянную температуру, несмотря на колебания теплового потока вследствие неравномерной работы отопления. Суточные колебания температуры в жилых зданиях не должны превышать 6 градусов.

При топке печей у поверхностей стен или перекрытий, обращённых внутрь здания, создаётся запас тепла, вследствие чего внутри помещений температура значительно не повышается. По окончании топки запас тепла, накопленный в стенах и перекрытиях, расходуется на подогрев воздуха, чем и выравнивается в помещениях температура воздуха.

Для стен и перекрытий жилых и отапливаемых зданий желательно применять материалы с возможно более низким коэффициентом теплопроводности и возможно более высоким коэффициентом теплоёмкости. Такими свойствами обладают, в частности, лесные материалы, которые широко применяют для стен и перекрытий отапливаемых зданий.

Удельная теплоёмкость каменных материалов ( камень, кирпич, бетон, шлак, стекло и др. ) находится в пределах 0,18 - 0,22. Лесные и другие органические материалы имеют значительно большие коэффициенты теплоёмкости, например:

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)