19. Дайте характеристику производств вяжущих строительных материалов, производства цемента, бетона и железобетона.

Вяжущие строительные материалы применяются для скрепления отдельных элементов построек, сооружений, стеновых материалов. Они делятся на два вида — минеральные вяжущие и органические вяжущие строительные материалы.

Минеральные вяжущие вещества представляют собой порошкообразные материалы, получаемые обжигом известняка, мела, глины, гипсового камня и промышленных отходов — шлаков, золы, которые при смешивании с водой делаются вначале пластичными, а затем затвердевают. Они делятся на две группы — воздушные вяжущие, затвердевающие и сохраняющие прочность только на воздухе, и гидравлические, способные затвердевать на воздухе и в воде. К воздушным вяжущим веществам относятся строительный гипс, известь, магнезиальные вяжущие вещества — магнезит каустический, доло­мит каустический, жидкое стекло.

Строительный гипс получают путем обжига природного, гипса при температуре 140—190°. Перед обжигом его дробят и измельчают.

Строительный, или штукатурный, гипс (алебастр) получают умеренным обжигом. В смеси с песком он применяется для штукатурных работ. Формовочный гипс получают таким же способом, только помол его более мелкий. Из него формуют различные изделия: статуи, плиты и т. п. Ангидритовый цемент получают обжигом природного гипса при температуре 500—700°.

Воздушная известь получается из природного известняка в известково-обжигательных печах при температуре примерно 1000°. Известняк разлагается с получением окиси кальция — негашеной извести. Различают жирную и тощую известь. В последней содержатся глинистые и песчаные примеси, а в первой нет. Жирная известь отощается добавлением песка. В качестве вяжущего вещества используется гашеная известь. Гашение производится путем добавления воды в комковую известь. Она бурно реагирует с водой, увеличивает объем в 2—3 раза.

Магнезиальные вяжущие вещества получают из природного магнезита путем его обжига — обожженный магнезит измельчают и для образования вяжущего теста поливают хлористым или сернокислым магнием. Полученный раствор быстро твердеет и хорошо сцепляется с древесиной. Используется для устройства полов, изготовления строительных и облицовочных изделий.

Жидкое, стекло получают путем сплавления, при высокой температуре сильно измельченных и смешанных между собой кварцевого песка, кальцинированной соды или сульфата натрия. Этот сплав растворяется в воде. Застывшая масса называется силикат-глыба.

В качестве органических вяжущих веществ используют битум, деготь, пек, мазут. Битум получают при переработке нефти. Из битума на асфальтовых заводах готовят асфальтобетон путем смеси щебня и песка с битумом. Полученный асфальтобетон в горячем состоянии доставляют к месту строительства дорог, асфальтирования улиц и т. п. Битумы, дегти, пеки прочно сцепляются с камнем, деревом и металлом, химически стойки по отношению к действию кислот, щелочей и газов. Они используются для производства кровельных (мягкой кровли) материалов, антикоррозийных составов для защиты труб, битумных и дегтевых лаков.

К гидравлическим вяжущим относятся различные виды цемента.

Производство цемента

Для получения цемента используют природные известковые мергели, искусственные смеси, материалов, содержащие известь (три части) и глину (одну часть). Вместо глины могут быть использованы зола, шлаки доменные, глинистые сланцы.

Природные цементные мергели или полученную смесь измельчают, дозируют, смешивают с водой и подвергают обжигу, при температуре 1400 — 1450° до спекания. Обжиговые печи представляют собой металлический цилиндр длиной до 185 м и диаметром до 5 м, выложенный внутри огнеупорным кирпичом. В печь с одной стороны засыпается смесь (шлак), а с другой стороны поступает топливо — жидкое или газообразное. При вращении печи, имеющей наклон, шлак движется в сторону огня, спекаясь, он образует каменную массу — клинкер. Последний охлаждают и измельчают.

В процессе измельчения к клинкеру добавляют гидравлические добавки — гипс, диатомит и другие, содержащие окись кремния, дающего с окисью кальция твердеющие в воде силикаты. Поэтому такой цемент называют силикатным или портландцементом.

Сырье к обжигу готовится двумя способами — мокрым и сухим. При мокром способе смесь известняка и глины производят в водной среде, получая сметанообразную массу. При сухом способе сырье высушивается, тонко измельчается и смешивается. Если исходным сырьем служит известняк и бокситы, получаемый цемент называют глиноземистым. Он быстро твердеет, и при этом выделяется много тепла, что важно при работе в зимнее время. Он стоек против сульфатных вод, мороза.

Разновидностью цемента является шлакопортландцемент, получаемый совместным помолом клинкера и 30-60% доменного шлака. Он обладает пониженной морозостойкостью, медленно твердеет. Пуццолановый цемент получают путем добавления в клинкер вулканического пепла и туфа.

Качество цемента определяется его маркой, показывающей предел работы на сжатие (в кг/см2) — 150, 200, 250, 300—400, 50,0, 600, 700, 800. Чем выше марка, тем меньше требуется цемента для одних и тех же целей. Для получения 1 т цемента расходуется в среднем 1150 кг известняка, мела, мергеля, 130 кг глины, 200 кг топлива, 320 кг пара, 110 кВт·ч электроэнергии и 0,31 человеко-дня трудовых затрат.

Из-за высокой материалоемкости и малой транспортабельности сырья все цементные заводы в стране размещены в районах сырья.

Производство бетона и железобетона. Бетон – это искусственный каменный материал, полученный из цемента (вяжущего), тяжелых и легких заполнителей (руды, щебня, гравия, песка, керамзита и др.) и воды после твердения.

Железобетон — это материал, в котором стальная арматура и бетон соединены в единое целое. Поскольку бетон хорошо противостоит сжимающему напряжению, а стальная арматура — растягивающему, то железобетон в ряде случаев может заменять стальные конструкции при меньшем расходе металла.

Бетон и железобетон — основные строительные, материалы из них строят домалесничные клетки, колонны, перекрытия, трубы, дороги и т. д.

Существует несколько видов бетона. Тяжелые бетоны с объемным весом от 1800 до 2500 кг/м³ изготавливают с примесью руды, кварца, щебня или гравия. Они отличаются большой прочностью и применяются при создании несущих конструкций.

Легкие бетоны получают путем введения в смесь легких наполнителей (шлак, керамзит, туф и др.). В зависимости от наполнителя бетон называют шлакобетон, керамзитобетон, туфобетон и т. п. Его объемный вес — 500 — 1800 кг/м³.

Железобетон получают на специализированных предприятиях, комбинатах железобетонных изделий (КЖБИ), имеющих мощность от 5 тыс. до 200тыс.м³. железобетона в год. На армирование 1 м³ бетона идет до 76 кг металла. Прочность железобетона дает возможность получать из него сооружения длиной до нескольких десятков метров. Создание железобетонных блоков на КЖБИ ускоряет строительные работы, которые сводятся в. этом случае к сборке готовых блоков, особенно в домостроении, способствует развитию поточного метода в строительстве.

В строительстве используются и другие материалы: асбестоцементные изделия, стекло, пластмассы, лесоматериалы и др. Асбестоцементные изделия делятся на кровельные (листы), стеновые, облицовочные, трубы. Указанную продукцию получают путем обработки асбеста цементом. 1 м³ асбестоцементных панелей легче в 3 — 4 раза панелей из бетона и железобетона. Их производство в 1,5 раза менее трудоемко и в 2,5—3 раза дешевле.