16) Глины - землистые осадочные горные породы, состоящие из глинистых минералов с примесями.

Каолины - чистые глины. Состоят преимущественно из глинистого минерала каолинита (Al2O3-2SiO2-2H2O). Каолины огнеупорны, малопластичны, имеют белую окраску. Из них изготавливают фарфор, фаянс и тонкие облицовочные изделия. От каолинов обычные глины выгодно отличаются большим разнообразием минералогического, химического и гранулометрического состава. На свойствах глины заметно отражается изменение химического состава. С увеличением AI2O3 повышается пластичность глин и огнеупорность, а с повышением содержания SiO2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий.

Огнеупорность глины снижает наличие оксидов железа, щелочь ухудшает формуемость изделия. Во время изготовления керамических материалов основными технологическими свойствами глин является пластичность, огневая и воздушная усадка, огнеупорность, спекаемость и цвет керамического черепка.

Пластичность глин - способность глиняного теста под воздействием внешних сил принимать заданную форму и сохранять ее после прекращения воздействия этих сил. По степени пластичности глины можно выделить три состояния: высокопластичные ("жирные"), средней пластичности и малопластичные ("тощие"). Жирная глина хорошо поддается формовке, но при высыхании дает значительную усадку и трещины. Тощая глина плохо формуется. Чтоб повысить пластичность глины ее подвергают вылеживанию во влажном состоянии на воздухе, вымораживанию, гноению в темных подвалах. При таких операциях происходит разрыхление материала и увеличивается дисперсность. Пластичность так же повышает добавление высокопластичных глин. Распространенный способ повышения пластичности - механическая обработка.

Понижение пластичности происходит путем добавления отощающих добавок - непластичных материалов. Усадка - уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при его сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Усадка выражается в процентах от первоначального размера изделия. Воздушная усадка происходит при испарении воды из сырца в процессе его сушки на воздухе и составляет 2...10%.

Огневая усадка происходит в процессе обжига, когда легкоплавкие глины расплавляются и частицы глины в местах их контакта сближаются. Огневая усадка составляет 2...8%. Полная усадка определяется как арифметическая сумма величин воздушной и огневой усадок. Значение полной усадки колеблется в пределах 4...18%. Полную усадку учитывают при формовании изделий.

Огнеупорность - способность глины выдерживать действие высоких температур без деформаций. По температуре плавления глины разделяются на легкоплавкие ( с температурой плавления ниже 1350 °С), тугоплавкие (с температурой плавления 1350...1580 °С) и огнеупорные (свыше 1580 °С).

Для производства огнеупорных изделий применяют огнеупорные глины, а так же для фарфора и фаянса. Тугоплавкие глины применяют при производстве кислотоупоров, канализационных труб, плиток для полов. Легкоплавкие глины используются для производства керамического кирпича, черепицы, пустотелых камней.

Цвет черепка после обжига зависит от количества примесей в глине и их состава. Каолины дают черепок белого цвета. На цвет обожженных глин оказывает влияние содержание оксидов железа, придающих светло-желтый окрас, вплоть до темно-красного и бурого. Оксиды титана вызывают синеватую окраску черепка. Минеральные красители позволяют получать керамические изделия различных цветов и оттенков.

17) При всем многообразии керамических изделий по свойствам, формам, назначению, виду сырья и технологии изготовления основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций: добыча сырьевых материалов, подготовка массы, формование изделий, их сушка и обжиг.

Добыча глины осуществляется на карьерах обычно открытым способом экскаваторами и транспортируется на предприятие керамических изделий рельсовым, автомобильным или другим видом транспорта. Разработке карьера предшествуют подготовительные работы: геологическая разведка с установлением характера залегания, полезной толщи и запасов глин; счистка поверхности от растений за год-два до начала разработки, удаление пород, непригодных для производства.

Подготовка глин и формование изделий

Карьерная глина в естественном состоянии обычно непригодна для получения керамических изделий. Поэтому проводится ее обработка с целью подготовки массы. Подготовку глин целесообразно вести сочетанием естественной и механической обработки. Естественная обработка подразумевает собой вылеживание предварительно добытой глины в течение 1-2 лет при периодическом увлажнении атмосферными осадками или искусственном замачивании и периодическом замораживании и оттаивании. Механическая обработка глин производится с целью дальнейшего разрушения их природной структуры, удаления или измельчения крупных включений, удаления вредных примесей, измельчения глин и добавок и перемешивания всех компонентов до получения однородной и удобоформуемой массы с использованием специализированных машин (глинорыхлителей; камневыделительных, дырчатых, дезинтеграторных, грубого и тонкого помола вальцов; бегунов, глинорастирочных машин, корзинчатых дезинтеграторов, роторных и шаровых мельниц, одно- и двухвальных глиномешалок, пропеллерных мешалок и др.).

В зависимости от вида изготовляемой продукции, вида и свойств сырья массу приготовляют пластическим, жестким, полусухим, сухим и шликерным способами. Способ приготовления массы определяет и способ формования и название в целом способа производства.

При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства керамических строительных материалов является наиболее простым, наименее металлоемким и потому наиболее распространенным. Он применяется в случаях использования среднепластичных и умеренно-пластичных, рыхлых и влажных глин с умеренным содержанием посторонних включений, хорошо размокающих и превращающихся в однородную массу.. Набор и разновидности машин для подготовки массы могут отличаться от приведенных на рис.1 в зависимости от свойств сырья и добавок. Однако формование при пластическом способе всегда производится на машине одного принципа действия - ленточном шнековом прессе (рис.2) с вакуумированием и подогревом или без них. Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить ее формовочные свойства, увеличить прочность обоженного изделия до 2-х раз. В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывного бруса или ленты, или трубы под давлением 1,6-7 МПа.Производительность современных ленточных прессов по производству кирпича достигает 10000 штук в час.Жесткий способформования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13% до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. Вакуум-пресс итальянской фирмы Бонджени, например, создает давление прессования до 20 МПа. В связи с тем, что жесткое формование осуществляется при относительно высоких 10-20 МПа давлениях, могут быть использованы менее пластичные и с естественной низкой влажностью глины. При этом способе требуются меньшие энергетические затраты на сушку, а получение изделия сырца с повышенной прочностью позволяет избежать некоторые операции в технологии производства, обязательные при пластическом способе. Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах. Эти способы формования наиболее распространены при выпуске: сплошных и пустотелых кирпичей, камней, блоков и панелей; черепицы и т.п.

Полусухой способпроизводства строительных керамических изделий распространен меньше, чем способ пластического формования. Керамические изделия по этому способу формуют из шихты с влажностью 8-12% при давлениях 15-40 МПа. Недостаток способа в том, что его металлоемкость почти в 3 раза выше, чем пластического. Но вместе с тем он имеет и преимущества. Длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза; изделия имеют более правильную форму и более точные размеры; до 30% сокращается расход топлива; в производстве можно использовать малопластичные тощие глины с большим количеством добавок отходов производства - золы, шлаков и др. Сырьевая масса представляет собой порошок, который должен иметь около 50% частиц менее 1 мм и 50% размером 1-3 мм.

Прессование изделий производится в прессформах на одно или несколько отдельных изделий на гидравлических или механических прессах. По этому способу делаются все виды изделий, которые изготовляются и пластическим способом.Сухой способявляется разновидностью современного развития полусухого производства керамических изделий. Пресс-порошок при этом способе готовится с влажностью 2-6%. При этом устраняется полностью необходимость операции сушки. Таким способом изготовляют плотные керамические изделия-плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора.

Шликерный способприменяется, когда изделия изготавливаются из многокомпонентной массы, состоящей из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавок, и когда требуется подготовить массу для изготовления керамических изделий сложной формы методом литья. Отливка изделий производится из массы с содержанием воды до 40%. Этим способом изготовляются санитарно-технические изделия, облицовочные плитки.

Сушка изделийПеред обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5-6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге.Прежде сырец сушили преимущественно в естественных условиях в сушильных сараях в течение 2-3 недель в зависимости от климатических условий.В настоящее время сушка производится преимущественно искусственная в туннельных непрерывного действия или камерных периодического действия сушилах в течение от нескольких до 72-х часов в зависимости от свойств сырья и влажности сырца. Сушка производится при начальной температуре теплоносителя - отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха -120-150 °С.

Обжиг- важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120 °С удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются. В температурном интервале от 450 °С до 600 °С происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. При 800 °С начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.В процессе нагрева до 1000 °С возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита, а при нагреве до 1200 °С и муллита. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом. Эта усадка называется огневойусадкой. В зависимости от вида глин она составляет от 2% до 8%. После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Свойство глин уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин.В зависимости от назначения обжиг изделий ведется до различной степени спекания. Спекшимся считается черепок с водопоглощением менее 5%. Большинство строительных изделий обжигается до получения черепка с неполным спеканием в определенном температурном интервале от температуры огнеупорности до начала спекания, называемым интервалом спекания.

Интервал спекания для легкоплавких глин составляет 50-100 °С, а огнеупорных до 400 °С. Чем шире интервал спекания, тем меньше опасность деформаций и растрескивания изделий при обжиге. Интервал температур обжига лежит в пределах: от 900 °С до 1100 °С для кирпича, камня, керамзита; от 1100 °С до 1300 °С для клинкерного кирпича, плиток для полов, гончарных изделий, фаянса; от 1300 °С до 1450 °С для фарфоровых изделий; от 1300 °С до 1800 °С для огнеупорной керамики.Спекаемость глин - способность уплотняться при обжиге и образовывать камневидный материал. При спекаемости прочность увеличивается, водопоглощение уменьшается.

18) Стеновые и кровельные керамические материалы Основная область применения керамики в строительстве — материалы для ограждающих конструкций: стеновые (кирпич и керамические камни) и кровельные (черепица). Этот вид керамики за много сотен лет применения хорошо зарекомендовал себя во всем мире.

Стеновые материалы — это кирпич и камни (последние отличаются от кирпича большими размерами). Самые первые постройки из кирпича обнаружены в Древнем Египте и Ассирии и относятся к III—I тысячелетию до н. э. Этот кирпич имел в плане форму, близкую к квадратной, со сторонами 300...650 мм и толщиной 30...80 мм. Подобный кирпич позже применялся в Древней Греции и Византии, где его называли «плинфа» (от гр. plinthos — кирпич). Плинфа использовалась и в древнерусском зодчестве. Так, при строительстве Софийского собора в Киеве использовалась плинфа размером около 400 х 400 см и толщиной 30...40 мм. Такая форма древнего кирпича объясняется, видимо, в основном технологическими причинами: проще формовать и легче сушить.

Только в XV в. плинфу сменил похожий на современный «Аристотелев кирпич» (289х189x67 мм). Первый российский кирпич, предусматривавший перевязку швов, был «Государев кирпич». В современных размерах кирпич был узаконен стандартом в 1927г. Какого-либо общемирового стандарта на размеры кирпича не существует. Однако размеры и масса кирпича лимитируются размером и силой человеческой руки.

Кирпич керамический обыкновенный. В соответствии с действующими стандартами кирпич выпускают обыкновенный размером 250 х 120 х 65 мм; реже производится утолщенный — 250 х 120 х 88 мм и модульный — 288 х 138 х 65 мм. Поскольку масса одного кирпича не должна превышать 4,3 кг, то утолщенный и модульный кирпичи обычно делают с пустотами; кирпич полусухого прессования также производится с пустотами (но пустоты в нем конические и несквозные).

Приняты следующие названия граней кирпича: большая — постель 1, боковая длинная — ложок 2, торцовая — тычок 3.

Плотность обыкновенного полнотелого керамического кирпича - 1600... 1800 кг/м3; пористость - 28...35 %; водопоглощение - не менее 8%.

Основная характеристика качества кирпича - марка по прочности, определяемая по результатам испытания кирпича на сжатие и изгиб. Установлено 8 марок: от 75 до 300 (табл. 6.1).

По морозостойкости для кирпича установлены четыре марки: F15, F25; F35 и F50. При оценке морозостойкости испытания на «замораживание — оттаивание» проводят до появления внешних повреждений (трещин, отколов, шелушения поверхности), не допускаемых стандартом.

Стандарт допускает довольно большие отклонения в размерах и форме кирпича, которые объясняются большой и неравномерной усадкой кирпича в процессе изготовления. Кирпич считается удовлетворяющим стандарту, если отклонения по размерам и форме не превышают:по длине ± 5 мм, ширине ± 4 мм, толщине ± 3 мм; непрямолинейность граней и ребер, не более: по постели — 3 мм, по ложку — 4 мм;сквозные трещины на ложковой и тычковой гранях — не более одной при протяженности ее по постели не более 30 мм; отбитости и притупленности ребер и углов — не более двух глубиной более 5 мм и длиной 10... 15 мм. Обыкновенный керамический кирпич благодаря достаточно высоким показателям физико-механических свойств и долговечности широко применяют в современном строительстве для кладки наружных и внутренних стен зданий, фундаментов, дымовых труб и других конструкций.

Кирпич полусухого прессования нельзя применять для кладки цоколей, фундаментов и наружных стен влажных помещений.

На складах кирпич хранят в штабелях высотой до 1,6 м, уложенным на ребро (ложковую грань).

При механизированной погрузке, разгрузке и транспортировании используют деревометаллические поддоны, на которые кирпич укладывают на ребро с перевязкой или «в елочку» (с наклоном в 45° к центру пакета). Чтобы уложить кирпич «елочкой», к торцам поддона прибивают треугольные бруски. Благодаря такой укладке пакеты с кирпичом можно перевозить на обычных автомобилях без дополнительных креплений. Погрузку, разгрузку и подачу пакетов на рабочее место выполняют с применением специальных футляров. Без поддонов кирпич перевозят уложенным в штабель с перевязкой; транспортирование навалом запрещается, так как при этом много кирпича бьется.

Пустотелый кирпич и керамические камни. У обыкновенного керамического кирпича есть два существенных недостатка: относительно высокая плотность (1600... 1800 кг/м3) и небольшие размеры. Высокая плотность предопределяет и большую теплопроводность кирпича, и, как следствие, большую толщину стен (в средней полосе России традиционная толщина стен 51 и 64 см) и их большую массу. Небольшой размер обыкновенного кирпича объясняется двумя причинами:

• масса кирпича, укладываемоговручную, не должна превышать 4,3 кг;

• получение крупного массивного керамического изделия затруднительно, т.к. сушка и обжиг таких изделий протекает долго и, как правило, сопровождается большими деформациями и растрескиванием изделий. Решение этой проблемы возможнопутем формования крупноразмерных керамических изделий со сквозными пустотами. Такие кирпичи называют «эффективной керамикой».

Пустотелыми считаются кирпич и камни, объем пустот которых более 13%. Форма и размер пустот могут быть различными. Расположение пустот преимущественно вертикальное, но допустим выпуск кирпича и камней с горизонтально расположенными пустотами. Керамическими камнями называют штучные стеновые изделия размером от 250 х 120 х 138 мм (сдвоенный по высоте кирпич) и до укрупненных камней 510 х 260 х 219 мм для кладки стен в «один камень». Применение керамических камней позволяет значительно ускорить кладочные работы.

Прочностные свойства (марки) и морозостойкость пустотелых кирпича и камней такие же, как у обыкновенного керамического кирпича.

улучшение теплотехнических показателей керамического кирпича и камней можно достичь, включая в сырьевую массу выгорающие добавки (опилки, угольную мелочь и т. п.) или вспенивая глиняную массу. Используя технологию поризации керамического черепка, ЗАО «Победа-Кнауф» (Санкт-Петербург) организовало производство пустотелых керамических камней (250 х 120 х 142 мм) с плотностью 950 кг/м3 и маркой по прочности 150 и 200 (кгс/см2) при морозостойкости не ниже F35; а крупноформатные блоки того же предприятия размером 510 х 260 х 219 мм имеют пустотность 52 % и среднюю плотность 800 кг/м3 (на 20 % легче воды); марка блоков по прочности 50... 100 (кгс/см2) и морозостойкость не ниже F35. Теплопроводность кладки из таких блоков 0,20 Вт/(м • К), что в 4 раза ниже, чем из полнотелого кирпича.

Пустотелый кирпич и камни нельзя использовать для кладки фундаментов, подвалов, цоколей и других частей зданий, где они могут контактировать с водой. Замерзание воды, попавшей в пустоты кирпича или камней, сразу приводит к их разрушению.

Кровельные материалы. Керамическая черепица — старейший искусственный кровельный материал, применявшийся с давних пор практически во всех странах мира. Особенное распространение полупила черепица в европейских странах, Японии, Китае; при этом форма и цвет черепицы у разных народов были различными. До сих пор используют старинные виды черепицы: желобчатую «татарскую», волнистую «голландскую» и др.

Сырьем для черепицы служат кирпичные глины, только качество их подготовки должно быть выше. Ленточную черепицу формуют на таких же прессах, как кирпич. Штампованную прессуют поштучно. В остальном, технология черепицы аналогична технологии кирпича.

Черепичная кровля декоративна и очень долговечна. Недостатки ее: большой вес и трудоемкость устройства. Черепица требует мощной стропильной системы; минимальный угол наклона кровли 30° (для желобчатой, укладываемой на растворе,— 15°).

19) Керамические изделия, применяемые для облицовки зданий, делятся на две группы — для облицовки фасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.В настоящее время основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданий являются лицевые кирпич, камни, плиты и плитки. Кирпич и камни делают сплошными и пустотелыми. Плиты в зависимости от конструкции, способов изготовления и крепления подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен. Фасадные плиты изготовляют различной формы: плоские — для облицовки плоскости стен, угловые — для облицовки наружных углоз, откосов и проемов и перемычные — для облицовки перемычек над оконными и дверными проемами. Плитки фасадные малогабаритные выпускают с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльной стороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором. Для ускорения отделочных работ тонкие фасадные плитки наклеивают на бумажную основу в виде ковров с различным рисунком. Такие плитки носят название ковровой керамики.

Керамические материалы для внутренней облицовки помещений не подвергаются действию отрицательных температур и резких перемен погоды, поэтому они не должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалам для внешней облицовки зданий. Однако точность размеров, правильность формы и одинаковая окраска приобретают особо важное значение. Вследствие этого для материалов внутренней облицовки поставлены более жесткие требования по внешнему виду, чем к материалам для наружных р^бот. Для внутренней облицовки помещений применяют в основном керамические плитки различной формы и толщины (28 типов по ГОСТ 6141—63).

Керамическими плитками для полов настилают полы в вестибюлях общественных зданий, банях, прачечных, санитарных узлах, лечебных помещениях и на предприятиях химической промышленности. Эти плитки практически водонепроницаемы, т. е. надежно защищают несущие конструкции перекрытий от увлажнения, стойко сопротивляются истирающим воздействиям, не дают пыли, легко моются, не впитывают жидкостей и хорошо противостоят действию кислот и щелочей.20) К санитарно-техническим изделиям из керамики относятся керамические трубы канализационные и дренажные, санитарные приборы (умывальники, унитазы, смывные бачки и др.).

Трубы керамические канализационные. Их изготовляют цилиндрической формы с раструбом на одном и резьбой на другом конце и безраструбные с соединительными муфтами. Сырьем для их производства служат тугоплавкие или огнеупорные глины (иногда с отощающими добавками в виде тонкомолотого шамотного или кварцевого песка).

Технология изготовления канализационных керамических труб заключается в следующем. Глину сортируют, освобождают от каменных включений и подвергают грубому помолу. Затем ее подсушивают, измельчают на дезинтеграторах и просеивают. Одновременно на параллельной технологической линии готовят отощающие добавки. Приготовленные исходные сырьевые материалы дозируются по массе и подают в смеситель, туда же подают воду для увлажнения смеси до требуемой консистенции. Готовая формовочная смесь поступает в специальный трубный пресс. Отформованные трубы подвергают искусственной сушке, после чего покрывают снаружи и внутри глазурью и обжигают при температуре 1200 ... 1800 °С в туннельных или керамических печах. Затем изделия принимаются отделом технического контроля и транспортируются на склад готовой продукции.

Трубы керамические дренажные. Технология изготовления их та же, что и канализационных. В этих трубах предусматривается с одного конца раструб, а с другого - на внешней стороне резьба. Внешнюю поверхность дренажных труб покрывают глазурью. Раструбные дренажные трубы по всему стволу имеют отверстия, через которые в трубы проникает вода.

Керамическая промышленность освоила производство дренажных труб без раструбов. Соединение их между собой осуществляют специальными муфтами. Такие трубы имеют высокую надежность при эксплуатации. Дренажные трубы выпускают диаметром 25 ... 250 и длиной 333 ... 500 мм с толщиной стенок трубы 8 ... 24 мм.

Санитарно-технические приборы. Керамические санитарно-технические приборы изготовляют из фаянса, фарфора и полуфарфора. Фарфоровые санитарно-технические приборы представляют собой изделия тонкой спекшейся керамики, непроницаемой для воды и газа, обычно белого цвета. Они обладают высокой механической прочностью, термической и химической стойкостью. Получают их высокотемпературным обжигом тонкодисперсной смеси каолина, пластической глины, кварца и полевого шпата. С развитием техники и технологии их производства появились разновидности фарфора: глиноземный, циркониевый, борно-кальциевый, литиевый и др.

Фаянсовые санитарно-технические изделия представляют собой плотные мелкопористые (белые) изделия из керамики. Они отличаются от фарфоровых большей пористостью и водопоглощением (до 9 ... 12 %), поэтому все фаянсовые изделия покрывают тонким сплошным водонепроницаемым слоем глазури.

По составу и свойствам фаянсовые изделия классифицируют на глиноземные, известковые, шамотные и полевошпатные. Наиболее распространены полевошпатные фаянсовые изделия, которые изготовляют из однородной смеси: 60 ... 65 % пластичных материалов (каолина и глины), 30 ... 36 % кварца, 3 ... 5 % полевого шпата. Обжиг ведется в тоннельных печах с непосредственным обогревом. При изготовлении крупных санитарно-технических изделий применяют однократный обжиг, при котором одновременно протекают процессы спекания составных частей фаянсовой массы, плавления глазури и образования промежуточного слоя между пористым материалом и остеклованной глазурью. Фаянсовые санитарно-технические изделия используются значительно реже фарфоровых и полуфарфоровых. Полуфарфоровые изделия занимают промежуточное положение между фаянсом и фарфором.

Керамические санитарно-технические изделия из фарфора, полуфарфора и фаянса изготовляются по одинаковой технологии. Отличие их заключается в степени спекания черепка и соотношениях исходных сырьевых материалов. В процессе изготовления исходные сырьевые материалы подвергают тщательному помолу, отмучиванию, просеиванию и др. Полученная смесь представляет собой сметанообразную массу - шликер. Санитарно-технические изделия из керамики формуют в специальных гипсовых формах методом литья. После распалубливания изделия подсушивают, покрывают глазурью и подвергают обжигу.

21) "Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым". Это определение стекла, данное комиссией по терминологии при Академии наук СССР, охватывает наиболее характерные свойства, присущие любой стекловидной системе.

Для стекловидного состояния характерно наличие небольших участков правильной упорядоченной структуры, отсутствие правильной пространственной решетки, изотропность свойств, отсутствие определенной температуры плавления.Строительное стекло содержит (%): 75-80% SiO2, 10-15% CaO, Около 15% Na2O.Химическая стойкость стекла зависит от его состава, более стойкими из силикатных стекол являются такие, в которых содержится мало щелочных окислов. При замене Na2O на двух-, трех- и четырехвалентные окислы химическая стойкость стекла повышается.

Основными оптическими свойствами стекла является: светопропускаемость (прозрачность), светопреломление, отражение, рассеивание и др. Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Изменяя химический состав стекла и его окраску, можно регулировать светопропускание стекла. Показатель преломления строительного стекла (1,46-1,53) определяет светопропускание при разных углах падения света. Так, при изменении угла падения света с 0° (перпендикулярно плоскости стекла) до 75° светопропускание стекла уменьшается с 92 до 50%.Плотность обычного стекла 2500кг/м³, наибольшую плотность имеют стекла с повышенным содержанием окиси свинца (тяжелые флинты) - до 6000 кг/м³. Модуль упругости стекол изменяется от 48000 до 83000 МПа, для кварцевого стекла - 71400 МПа. Присутствие окислов CaO и B2O3 (до 12%) повышает модуль упругости.

Стекло обладает высокой прочностью на сжатие 700-1000 МПа и малой прочностью при - 35-85 МПа. Прочность закаленного стекла в 3-4, иногда в 10-15 раз больше, чем отожженного.Твердость обычных силикатных стекол 5-7 по шкале Мооса. Кварцевое стекло, а также боросиликатные малощелочные стекла обладают большой твердостью.Стекло плохо сопротивляется удару, т.е. оно хрупко: прочность при ударном изгибе составляет около 0,2 МПа. У закаленных образцов стекла она в 5-7 раз выше, чем у отожженных. Присутствие в стекле борного ангидрида, окиси магния увеличивает сопротивление стекла удару.Теплоемкость стекол определяется их химическим составом. При комнатной температуре значения теплоемкости находятся в пределах от 0,63 до 1,05 кДж/(кг·°С).На термическое расширение стекол также влияет химический состав. Наиболее низкий коэффициент температурного расширения у кварцевого стекла - 5,8 · 10-7 1/°С, у обычных строительных стекол - 9 · 10-6 -15 · 10-6 1/°С.Теплопроводность обычного стекла при температуре до 100°С составляет 0,4-0,82 Вт/(м · °С). наибольшую теплопроводность имеет кварцевое стекло - 1,340 Вт/(м · °С). малой теплопроводностью обладают стекла, содержащие большое количество щелочных окислов. Боросиликатные стекла имеют высокую термостойкость, наиболее термостойко кварцевое стекло.

Электропроводность стекол изменяется с изменением температуры. Наибольшее влияние на электропроводность оказывает содержание в них окиси лития; чем больше ее в составе стекла, тем выше электропроводность. Понижают электропроводность стекла окислы двухвалентных металлов (больше всего BaO), а также SiO2 и B2O3. следует учитывать поверхностную проводимость стекла, которую обуславлевает пленка, образующаяся на поверхности стекла в результате гидролиза силикатов. Эта пленка поглощает значительное количество влаги и вызывает повышенную активность стекла.Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать. В пластичном состоянии, при температуре 800-1000°С, стекло поддается формованию. Его можно выдувать, вытягивать в листы, трубки, волокна, можно сваривать.

22) Свойства и получение силикатного стеклаисключительно силикатное стекло, основным компонентом которого является диоксид кремния (кремнезем). Кремнезем при охлаждении расплава способен образовывать стекло, как и некоторые другие оксиды; их называют стеклообразующими оксидами.

Сырьевые материалыСырьевые 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, которые понижают температуру варки стекла и ускоряют процесс стеклообразования. При варке смеси чистого песка и соды образуется полупрозрачная стеклообразная масса, растворяющаяся, в воде ("растворимое стекло"). Благодаря введению в шихту оксида кальция в виде известняка или доломита стекло становится нерастворимым в воде.

В процессе изготовления в стекло вводят соединения, придающие ему специальные свойства. Глинозем, вводимый в шихту в виде каолина и полевого шпата, повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкость стекла. При замене части диоксида кремния борным ангидридом повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца, вводимый, главным образом, при изготовлении оптического стекла и хрусталя, повышает показатель светопреломления. Оксид цинка понижает температурный коэффициент линейного расширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость. В специальные стекла, например, оптическое, лабораторное, вводят оксиды свинца, бария и цинка.

Вспомогательные сырьевые материалы

Вспомогательные сырьевые материалы (осветлители, глушители, красители и др.) вводят в шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств. Осветлители (сульфаты натрия и аммония и др.) способствуют удалению из стекломассы газовых пузырьков. Глушители (соединения фтора, фосфора и др.) делают стекло непрозрачным. К красителям относят соединения кобальта (синий цвет), хрома (зеленый), марганца (фиолетовый), железа (коричневые и сине-зеленые тона) и др.Технология производства

Производство стекла включает восновном следующие технологические операции:

подготовку сырьевых материалов (сушка, измельчение);

приготовление стекольной шихты (дозировку и смешение компонентов);варку стекломассы;формование из нее материалов;термическую, механическую или химическую обработку для улучшения свойств.

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. Стекловарение завершается охлаждением стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий принятым методом (вытягиванием, прокатом, прессованием, литьем, выдуванием и др.). Закрепление формы изделия осуществляют быстрым охлаждением. При этом вследствие низкой теплопроводности стекла возникают большие перепады температур, вызывающие внутренние напряжения в стеклоизделии. Поэтому обязательная операция после формования - отжиг, т. е. охлаждение изделий по специальному ступенчатому режиму:быстрое - до начала затвердевания стекломассы;очень медленное - в момент перехода стекла от пластического состояния к хрупкому (собственно отжиг);вновь быстрое - до нормальной температуры.

23) Разновидности листового стекла Исторические исследования свидетельствует о том, что стекло уже несколько тысячелетий является одним из неотъемлемых атрибутов человеческой цивилизации. Тем не менее, массовый характер производство стекла приобрело лишь в конце 19-го столетия, а изготовление листового стекла было начато лишь в 20-м веке. Но, несмотря на относительно короткий срок своего существования, именно на листовое стекло приходится основной процент стекольного производства. И поэтому стоит подробно остановиться на том, что предлагает нам современная промышленность, какие виды листового стекла доступны покупателю. Многослойное листовое стеклоДанная разновидность стекла в основном используется в качестве защиты от взлома, пуль, звука, предотвращения травматизма. Широкое применение многослойное листовое стекло получило в сфере изготовления изолирующих стеклопакетов.Многослойным (ламинированным) является стекло, которое состоит из двух или более слоёв, которые соединяются друг с другом посредством специальной плёнки или ламинирующей жидкости. Сами слои могут быть из различных типов стекла, гнутыми или прямыми. Продается многослойное листовое стекло как в виде больших пластин, так и готовых изделий.

Оконное листовое стеклоДанный вид стекла получил наиболее широкое применение. Окна, витражи, балконные двери, теплицы, световые фонари, оранжереи – всё это далеко не полный список мест, где используется оконное листовое стекло.Показателем качества оконных стёкол является их бесцветность и прозрачность, без каких либо признаков выщелачивания поверхности (матовые и радужные пятна, несмываемый налёт и т. д.). Возможен голубоватый или зеленоватый оттенок, если он не уменьшает коэффициент светопропускания. При выборе оконного стекла следует учесть, что наличие микротрещин, сколов по краям, неоднородностей и других дефектов снижают показатель прочности примерно в 100 раз.

Для остекления окон обычно применяется листовое стекло толщиной от 2,5 до 4 мм. При большой площади светопрозрачных конструкций, из-за повышенной ветровой нагрузки, устанавливается более толстое стекло – от 6 до 10 мм. При этом толщина и площадь стекла зависят и от высоты его расположения – чем выше окно или витраж, тем более толстым должно быть стекло и меньшим его площадь.

Солнцезащитное листовое стеклоСолнцезащитное стекло используется для остекления окон, а также для создания солнцезащитных конструкций – вертикальных экранов, козырьков и т. д. Свойством данного вида стёкол является отражение или поглощение излучения. Для придания ему свойства поглощения тепла используются специальные добавки, добавляемые в стекломассу и придающие ей серый или зеленовато-голубоватый тон. Светопропускаемость подобных стёкол составляет порядка 65-75%, а проходимость инфракрасного излучения – 30-35%, что зависит от толщины листа.

Следующий вид солнцезащитных стекол – это стекла с прозрачными полимерными, керамическими или окиснометаллическими покрытиями. Такое листовое стекло поглощает часть инфракрасного излучения, меньше нагревается, а его характеристики практически не зависят от толщины. Энергосберегающее листовое стеклоДанный вид стёкол в основном используется при производстве стеклопакетов, достаточно ощутимо экономя энергию. Теплосберегающие свойства стекла обеспечиваются при помощи специального покрытия, которое может быть «твёрдым» (К-стекло) или «мягким» (i-стекло). К-стекло имеет слабую поверхностную дымку. Если оценивать показатели энергоэффективности то при наружной температуре в -26°С и внутренней - +26°С, температура поверхности внутри помещения будет у обычного стекла - +5°С, у К-стекла - +11°С и у i-стекла - +14°С.Узорчатое листовое стеклоДанное листовое стекло широко применяется при остеклении дверных и оконных проёмов, а также для устройства перегородок. Узорчатые стёкла не рекомендуется использовать в запылённых помещениях, с большим количеством копоти и других загрязнений.

Узорчатое листовое стекло характеризуется наличием на одной или обеих поверхностях четкого рельефного рисунка, который может быть как бесцветным, так и одноцветным. Цветные оттенки получают путём окрашивания в массе или нанесения специальных покрытий.

Глубина рельефных линий узорчатого листового стекла составляет - от 0,5 до 1,5 мм, а само оно должно пропускать и рассеивать свет. Для бесцветных узорчатых стёкол светопропускание должно составлять 70 – 75%, для цветных – 30 – 65%.

Закаленное листовое стеклоИспользуется для остекления окон, окон, балконов, перегородок, а также при производстве стеклопакетов. Закалённое листовое стекло обладает показателями прочности, в 5-6 раз превосходящими аналогичные показатели обычного стекла.

24)Облицовочные изделия из стекла Облицовочными условно называют окрашенные в массе (глушеные) или по поверхности изделия из стекла, предназначенные для отделки наружных и внутренних поверхностей ограждающих конструкций зданий . К наиболее распространенным относятся стемалит, коврово-мозаичные плитки, стеклянные прокатные, прессованные и эмалированные плитки, стекломрамор, шлакоситалл, стеклокремнезит, стеклокрошка.

Облицовочные стеклоизделия отличаются разнообразием расцветки, форм, размеров. Эффективность их применения обусловлена светостойкостью, химической стойкостью, твердостью, невозгораемостью, водонепроницаемостью. Часто стеклоизделия надежно служат антикоррозионной облицовкой строительных конструкций.

25) Конструктивные изделия из строительного стеклаШироко применяются конструктивные изделия из стекла: стеклоблоки, пакеты, стеклопрофилит, трубы, плитка, мозаика и пр.Пустотелые стеклянные блоки изготавливают квадратными, прямоугольными из бесцветного или окрашенного стекла. Конструкции из стеклоблоков создают мягкое рассеянное освещение и обладают высокой тепло- и звукоизоляционной способностью. Стеклоблоки используются при заполнении проемов в наружных стенах, устройства покрытий и светопрозрачных перегородок.

Стеклопакеты — это изделия из двух или трех слоев листового стекла, между которыми имеются герметичные воздушные прослойки. Оконные блоки из пакетного стекла обладают лучшими эксплуатационными показателями, чем блоки из обычного стекла в двойном переплете. Их применение в строительстве приводит к экономии лесоматериалов и повышает индустриальность остекления зданий.Стеклопрофилит — профильное стекло швеллерного или коробчатого сечения. Оно характеризуется высокой прочностью и может служить для остекления ограждений и самонесущих стен, для устройства внутри них перегородок, оконных проемов и прозрачных плоских кровель. Благодаря большим габаритам (длина до 7 м) при остеклении профильным стеклом отпадает необходимость в промежуточных рамных переплетах.Дверные полотна изготавливают из закаленного бесцветного витринного стекла. Поверхность может быть полированная неполированная, кованая, узорчатая, может покрываться цветными керамическими красками, оплавленными при закалке Размеры полотен — 2600×1040 и 2400×900 мм, толщина -10,15 и 20 мм. Они имеют высокую прочность. Полотна из стекла толщиной 10 мм выдерживают, не разрушаясь, удар стального шара массой 800 г, брошенного с высоты 1,5 м, а при толщине 15...20 мм-с высоты 2,5 м.

Стеклянные трубы изготавливают из прозрачного стекла. Их выпускают диаметром 40... .200 мм и длиной 1500... .3000 мм. Трубы обладают высокой коррозионной стойкостью, водонепроницаемостью. Их можно эксплуатировать при температуре от -50 до +100 °С и давлении до 0,6 МПа. Стеклянные трубы служат для сооружения трубопроводов, транспортирующих химически агрессивные жидкости, газы, пищевые продукты, сыпучие и другие материалы.Отделочные изделия из стеклаОтделочные изделия изготавливают из стекла, окрашенного в массе (глушеного) или с поверхности. Применяются они для отделки зданий и сооружений. Облицовочные или ограждающие конструкции имеют повышенную долговечность, красивый вид, экономичны при эксплуатации. Наиболее распространены коврово-мозаичные плитки, стемалит, плитки из глушеного стекла или эмалированные, марблит и стекломрамор, стеклянная крошка, смальта, стеклокремнезит.

Коврово-мозаичные плитки изготавливают из глушеного стекла в виде ковров на бумажной основе. Получают их способом непрерывного проката или прессования из стеклянного порошка с последующим отжигом. Прокатные плитки выпускают в основном размерами 21x21x4,5 мм, прессованные — 22x22x5 мм. Применяют их главным образом для наружно отделки зданий, реже — для внутренней.

Стемалит представляет собой листовое стекло, окрашенное с внутренней стороны керамической эмалевой краской разных цветов. Закрепление краски на стекле и упрочнение стекла (закалка) происходит с помощью термической обработки. Применяется стемалит для облицовки фасадов, внутренних стен и перегородок зданий, для ограждений балконов, лоджий.

Плитки из глушеного стекла изготавливают способом непрерывного проката или горячего прессования. Они могут иметь различный цвет, хотя чаще всего выпускаются молочно-белого цвета. Промышленность изготавливает преимущественно квадратные плитки размерами 150×150 мм или прямоугольные размерами 250×140 мм. Их применяют для внутренней облицовки поверхности стен производственных зданий, душевых, санузлов.

Эмалированные стеклянные плитки изготавливают из отходов оконного или витринного стекла размерами чаще всего 150×150 мм. Лицевую поверхность плиток покрывают слоем эмали, а затем подвергают термической обработке для ее закрепления и отжига стекла. Их применяют для облицовки стен, столовых, кухонь, санузлов.

Марблит представляет собой прямоугольные или квадратные плиты, изготовленные из глушеного стекла. Наружная поверхность листов обычно полированная, внутренняя — рифленая. Декоративный марблит изготавливают из черного глушеного стекла с кристаллическими переливающимися вкраплениями. Стекломрамор имеет мраморовидную окраску и является разновидностью марблита.

Стеклянная крошка получается дроблением отходов прокатного стекла, стекольного гранулята из глушеной белой или цветной стекломассы. Применяют ее для создания декоративного эффекта при отделке бетонных поверхностей.Смальтой называют кусочки глушеного цветного стекла размером до 20 мм. Ее отливают в виде плит, которые затем разбивают на кусочки. Применяют для отделки фасадов, изготовления мозаичных панно.Стеклокремнезит (стеклокристаллические плиты) изготавливают термообработкой гранул стекла в смеси с кремнеземом. Наружную поверхность плит подвергают огневому полированию, в результате чего она приобретает высокие декоративные свойства — имитирует природный камень. Стеклокремзит применяют для наружной и внутренней облицовки стен, настилки полов.

26) К стеклокристаллическим материалам относят ситаллы, гилакоситаллы и стеклокремнезит, каменное литье. Общим признаком этих материалов является наличие как стекловидной, так и кристаллической составляющих. В массе стекла равномерно распределены кристаллы размером 0,01... О Л мкм в количестве примерно 50...90 % по объему. Благодаря особенностям строения стеклокристаллические материалы обладают более высокими физико-механическими свойствами. Например, прочность на сжатие у ситаллов - 1000..Л600 МПа, плотность -2500...2750 кг/м3, температура размягчения - 900... 1200 °С, прочность на растяжение - 25.. .500 МПа.Процесс изготовления ситаллов включает варку стекла определенного состава, формование из него прокатом или прессованием изделий и специальную термообработку. Их нагревают и выдерживают при температуре, соответствующей образованию центров кристаллизации, а затем при температуре максимальной скорости роста кристаллов. Изменяя время и температуру термообработки, можно получать кристаллы необходимых размеров и нужное количество кристаллической фазы.

Шлакоситаллы получают введением в огненно-жидкие шлаки катализаторов кристаллизации - ТЮ2, CaF2, P205 и др. Они имеют предел прочности при сжатии 90... 130 МПа, высокую химическую стойкость, низкую истираемость - 0,013...0,03 г/см2.

В строительстве применяют листы и плиты из прокатного белого и черного шлакоситалла, а также цветные изделия, получаемые путем нанесения на поверхность шлакоситалла силикатных красок. Шлакоситаллы применяют для наружной и внутренней облицовки стен, колонн, устройства покрытий полов, особенно в зданиях с высокой влажностью и агрессивной средой, для футеровки желобов, бункеров, химической аппаратуры и др.

Стеклокремнезит - это полистеклокристаллический многослойный декоративно-отделочный материал, изготовляемый на основе кремнеземистых отходов промышленности по комбинированной порошковой технологии.

Для получения стеклокремнезита в огнеупорную форму засыпают тонкий слой песка, затем - смесь цветного стеклогранулята с песком, а сверху - тонкий слой цветного стеклогранулята. Смесь подвергают термообработке в туннельной печи, где происходят спекание гранул, кристаллизация и отжиг изделий. Наружную поверхность изделий подвергают огневой полировке, в результате чего она приобретает высокие декоративные свойства - имитирует природный камень.

Стеклокремнезит применяют для наружной и внутренней облицовки стен, настилки полов. Нижняя поверхность плит - рваная, содержит включения кварцевого песка и по температурному коэффициенту объемного расширения близка к бетону, что выгодно отличает стеклокремнезит от стекла и обеспечивает надежное сцепление с бетонами и растворами.

Каменное литье - это искусственный материал, получаемый расплавлением при 1400.. .1500 °С горных пород с последующей тепловой обработкой разлитого по формам расплава. В зависимости от сырья и цвета различают каменное литье: темное - из вулканических горных пород (базальт и диабаз - 88 %) и металлургических шлаков (12 %); светлое - из кварцевого песка и осадочных горных пород (кварцевый песок - 46 %, доломит -32, известняк - 22 %). После охлаждения для снижения напряжений и образования кристаллической структуры изделия отжигают при температуре 800.. .900 °С.Ввиду высокой химической стойкости, долговечности, прочности (7?сж = 300...400 МПа), низкой истираемости и разнообразия расцветок из каменного литья выполняют простые и сложные изделия для цокольных частей зданий, карнизных и балконных плит, различные рельефные изделия. Темнолитые изделия используют как антикоррозийное покрытие пола, светлолитые -для облицовки стен зданий.

27) Минеральными вяжущими называются порошкообразные вещества, которые при смешивании (затворении) с водой дают пластичное тесто, способное с течением времени под влиянием физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние. При способности твердеть минеральные вяжущие вещества классифицируют на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие. Они могут затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также жидкое стекло.

Гидравлические вяжущие. Они твердеют и сохраняют свою прочность как на воздухе, так и в воде. Однако начальный период твердения (процесс схватывания), как правило, должен протекать на воздухе или в среде, изолированной от воды. К гидравлическим вяжущим относятся все виды цементов, гидравлическая известь, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее и др. Кроме указанных воздушных и гидравлических

вяжущих веществ существуют кислотостойкие вяжущие вещества, а также вяжущие автоклавного твердения, твердеющие при температуре 170 ... 200 °С и давлении 0,9 ... 1,2 МН/м2, изготовляемые на основе извести.

Воздушная известь как вяжущее была известна человечеству за несколько тысяч лет до нашей эры. Ее получают умеренным обжигом известняков, мела, доломитизированных известняков и доломитов, содержащих не более 6 % глины. Технология получения воздушной извести состоит из добычи известняков в карьерах, их дробления, сортировки и обжига. Обжиг осуществляют, как правило, в шахтных печах при максимальной температуре в зоне обжига 1000 ... 1200 °С. После обжига куски извести имеют пористую структуру вследствие удаления СО2 из известняков. Такая известь называется комовой негашеной. Полученная после обжига комовая известь либо подвергается помолу для получения порошкообразной извести-кипелки (СаО), либо гасится водой для получения гашеной извести Са(ОН2). Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида разделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую. Строительная воздушная негашеная известь подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3-й. Негашеная комовая или молотая известь должна соответствовать требованиям, указанным в таблице ниже:

Негашенная известь: Процесс гашения извести чрезвычайно экзотермичен, поэтому осуществляется в специальных известигасильных установках и машинах. При гашении большим количество воды, в 3 .. .4 раза превышающим массу извести-кипелки, известь гасится в известковое тесто, ограниченным количеством воды (60 ... 70 % от массы извести-кипелки) в известь-пушонку. Гашеная известь в виде теста имеет среднюю плотность до 1400 кг/м3. Известковое тесто представляет собой сметанообразную массу белого цвета.

Известь-пушонка, или гидратная известь, представляет собой белый тонкодисперсный порошок. Средняя плотность ее в рыхлом состоянии доходит до 450 кг/м3, в уплотненном - до 700 кг/м3. Гидратную известь транспортируют затаренной в мешках или навалом, погрузку и разгрузку осуществляют в мешках автопогрузчиками, навалом - посредством различного рода пневмоприспособлений. В таблице ниже приведены требования, предъявляемые к гидратной извести:Требования, предъявляемые к гидратной извести Комовая известь транспортируется навалом, молотая известь-кипелка аналогично гидратной - навалом или в мешках. При транспортировке, погрузке и разгрузке порошкообразной и комовой извести нужно соблюдать большую осторожность: известь, особенно негашеная, раздражающе действует на мокрую кожу, слизистые оболочки носа, глаз и дыхательный путей. Молотая известь при хранении гасится, забирая влагу из воздуха, при этом отчасти карбонизируется и теряет свои свойства.

Воздушная известь широко применяется для приготовления известково-песчаных и смешанных растворов, используемых при штукатурных и каменных работах, а также в качестве связующего при производстве малярных работ. Воздушную известь нельзя применять во влажных помещениях. Условия ее применения ограничены не только незначительной влагостойкостью, но и длительностью твердения в естественных условиях. Процесс твердения обусловливается, главным образом, карбонизацией по реакции Применяется известь также в производстве силикатного кирпича и изделий из силикатных бетонов. Заводы-изготовители извести должны гарантировать свойства извести и сопровождать каждую партию соответствующим паспортом.

Гидравлическая известь - продукт умеренного обжига мергелистых известняков, содержащих 6 ... 20 % глинистых примесей. При обжиге (t = 900 ... 1000 °С) после разложения углекислого кальция (СаСО3) часть образующегося оксида кальция (СаО) соединяется с окислами Si02, Al203 и Fе203, содержащимися в минералах глины, образуя силикаты, алюминаты и ферриты кальция по реакциям:

Эти соединения кальция придают способность гидравлической извести твердеть как на воздухе, так и в воде.

Гидравлическая известь вследствие большого содержания в ее составе свободного оксида кальция при действии на него воды подвергается гашению. Чем больше в гидравлической извести свободных оксида кальция и магния, тем меньше ее способность к гидравлическому твердению. В зависимости от содержания активных СаО и MgO в пересчете на сухое вещество гидравлическая известь подразделяется на слабогидравлическую (содержание свободных СаО + MgO не менее 40 % и не более 65 %) и сильногидравлическую (содержание свободных СаО + MgO не менее 5 % и не более 40 %). Процесс получения гидравлической извести состоит из добычи сырья, его обжига и помола или гашения.К гидравлической извести предъявляются следующие требования: по тонкости помола - на сите № 008 не должно оставаться более 10 % , по прочности контрольных образцов на сжатие - для сильногидравлической через 28 суток - не менее 5,0 МПа, для слабогидравлической - не менее 1,7 МПа. Используют гидравлическую известь при приготовлении растворов для каменной кладки и штукатурки, а также при приготовлении низкомарочных бетонов. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, некоторое время должны твердеть на воздухе.

Строительной известью называют продукт, получаемый путем обжига до возможно полного выделения углекислоты кальциево-магниевых горных пород, содержащих не более 8% глинистых и песчаных примесей. В качестве сырья используют карбонатные породы - известняк, мел, ракушечник, доломитизированный известняк.По виду содержащегося в воздушной извести основного окисла она может быть:

кальциевой,

магнезиальной,

доломитовой.По времени гашения все сорта воздушной негашеной извести подразделяют на три группы:быстрогасящаяся, со временем гашения не более 8 мин; среднегасящаяся - время гашения не более 25 мин;

медленногасящаяся - время гашения не менее 25 мин. Тонкость помола для всех сортов: остаток частиц на ситах с сеткой № 02 не более 1% и на ситах № 008 не более 10%.Известковые растворы применяют для растворов каменной кладки, штукатурных работ, а также для производства известково-пуццолановых цементов. Кроме этого известково-кремнеземистое вяжущее используют при изготовлении силикатного кирпича. Целесообразно применять молотую негашеную известь в зимних условиях, поскольку раствор, приготовленный на гашеной извести, требуется подогревать, чтобы он не замерз, тогда как тепло, выделяющееся при гашении молотой извести, в момент приготовления раствора поддерживает его положительную температуру в первые сроки твердения.Широко применяют известь для изготовления искусственных каменных материалов - известково-песчаного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделии, шлакобетонных блоков и т. д. Необходима известь и для приготовления красочных составов.

В помещениях с высокой влажностью, в сырых местах и для кладки фундаментов зданий воздушную известь применять нельзя.

Производство известиПроцесс производства извести заключается в подготовке (дроблении) и обжиге сырья.

Обжиг ведут в известеобжигательных печах - шахтных, вращающихся, кольцевых и напольных. Особенно распространены шахтные печи, которые в зависимости от вида применяемого топлива работают по пересыпному способу, с выносными топками и на газе.

Более экономичны по расходу топлива и простоте конструкции печи, работающие по пересыпному способу на короткопламенном топливе (антрацит или тощий каменный уголь).Производительность шахтных пересыпных печей составляет 100…110 тонн в сутки. К недостаткам пересыпных печей относится загрязненность извести золой топлива. Более чистая известь получается в шахтных печах с выносными топками, работающих на длиннопламенном топливе (бурый уголь, дрова, торф), и в печах газовых. Однако эти печи имеют несколько меньшую производительность.

Вращающиеся печи ограниченно применяют в известковой промышленности, но по качеству обжига они превосходят печи шахтные. Напольные и кольцевые печи низкопроизводительны и расходуют много топлива; поэтому на вновь строящихся заводах печи такой конструкции не применяют.

Негашеную комовую известь нельзя непосредственно использовать в качестве вяжущего, ее требуется дополнительно измельчать либо размолом на мельницах (получается негашеная молотая известь), либо гашением водой (гашеная известь).

Значительно снижает качество комовой извести наличие в ней негасящихся кусков (недожог) и кусков, гасящихся медленно (пережог), которые могут образоваться из-за неравномерного распределения температур в известеобжигательных печах или неравномерного содержания в сырье примесей (например, углекислого магния).

Недожог нежелателен тем, что, являясь балластом, он уменьшает выход гашеной извести. Пережженная известь еще опасна тем, что ее гашение протекает очень медленно и может продолжаться в затвердевшем известковом растворе, что вызывает его вспучивание, растрескивание, а, следовательно, и разрушение. Поэтому пережог необходимо удалять.

В зависимости от последующей обработки обожженного продукта различают такие виды извести:

негашеная комовая известь-кипелка,

состоящая главным образом из CaO;

негашеная молотая известь такого же состава;

гидратная известь-пушонка в виде тонкого порошка, получаемого в результате гашения комовой извести водой и состоящей преимущественно из Ca(OH)2;известковое тесто - продукт пластичной консистенции, получаемый при гашении комовой извести избыточным количеством воды, состоящей главным образом из Ca(OH)2.

Гашение известиПроцесс гашения извести происходит по реакции:СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,1 кДжРеакция гашения извести протекает бурно, с большим выделением тепла. Вода, проникая в глубину известковых зерен, вступает в химическое взаимодействие с СаО, и выделяющееся при этом тепло превращает воду в пар. Так как переход воды в пар сопровождается увеличением объема, создаются внутренние растягивающие напряжения в зернах извести, приводящие к их измельчению в тонкий порошок.В зависимости от количества воды, взятой на гашение извести, получается известь-пушонка, или известковое тесто.

Известь гидратная (пушонка)Известь гидратная (пушонка) представляет собой тонкодисперсный порошок белого цвета с плотностью 400…600 кг/м3. Для получения пушонки воды берут 70…100% от веса негашеной извести в зависимости от степени обжига, состава, качества извести и способа гашения. Оптимальное количество воды определяют опытным путем, так как недостаток или избыток ее отрицательно влияет на качество пушонки.

Готовят известь в пушонку главным образом на заводах в чашечных или барабанных гидраторах, внутри которых она перемешивается с водой лопастями (шнеком).

Известковое тесто

Известковое тесто получается в том случае, если воды берут в 3…4 раза больше, чем извести-кипелки. Объем известкового теста, так же как и объем пушонки, и 2…3,5 раза превышает объем исходной негашеной извести. Плотность известкового теста составляет 1300…1400 кг/м3.

Известковое тесто получают преимущественно на строительных площадках. Немеханизированным путем гасят известь в тесто в творильных ящиках с большим количеством воды. Затем известковое молоко выливают через сливное отверстие, закрытое сетками для задержания крупных непогасившихся частиц, в нижерасположенную яму. В яме тесто обезвоживается благодаря испарению и отсосу воды через деревянные стенки ямы в грунт.

В творильной яме известь выдерживают не менее 14 дней до полного гашения и получения пластичной тонкодисперсной массы. Известковое тесто обычно содержит около 50% воды. В последние годы почти на всех стройках известь гасят механизированным способом в известегасителях, где известь одновременно гасится, размалывается и перемешивается, причем значительно ускоряется гашение и не остается отходов.

На крупных известковых заводах имеются специальные установки, снабжающие стройки пушонкой, известковым тестом, молотой известью-кипелкой и готовыми известковыми растворами.

Твердение известиГашеная известь твердеет в результате испарения воды и кристаллизации гидроокиси кальция. Вследствие потери влаги мельчайшие частицы Са(ОН)2, сближаясь между собой, образуют кристаллы, которые постепенно превращаются в прочный кристаллический сросток.Упрочнению известкового теста способствует также карбонизация - процесс взаимодействия гидрата окиси кальция ( в присутствии влаги) с углекислым газом, который всегда содержится в воздухе в небольших количествах (около 0,03 %):

Са(ОН)2 + СО2 + Н2O = СаСО3 + 2Н2O

В результате этой химической реакции гидроокись кальция переходит в углекислый кальций, т. е. образуется снова то же вещество, которое было использовано для получения извести.

Твердеет гашеная известь очень медленно, и прочность известковых растворов невысокая.

Кристаллизация гидрата окиси кальция идет тем быстрее, чем интенсивнее испаряется влага; поэтому для твердения извести необходимо обеспечить благоприятные условия (положительная температура и низкая влажность окружающей среды).

Гидратационное твердение негашеной молотой извести приводит к быстрому обезвоживанию раствора и его более высокой прочности. В дальнейшем процесс твердения молотой негашеной извести развивается так же как и гашеной.

29) Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, для получения которых используют сырье, содержащее сернокислый кальций. Чаще это природные гипс CaSО4·2H2O и ангидрит CaSO4, реже - некоторые побочные продукты химической промышленности (фосфо-гипс, борогипс).

Гипсовые вяжущие применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, архитектурных, звукопоглощающих и других изделий, а также строительных растворов для внутренних частей зданий.

Свойства гипсовых вяжущих веществСвойства низкообжиговых гипсовых вяжущих во многом одинаковы. Главное различие состоит в прочности, что в основном связано с их разной водопотребностью. Для получения теста нормальной густоты гипс ?-модификации требует 50...70 % воды, а ?-модификации - 30...45 %, в то время как по уравнению гидратации полугидрата в двугидрат необходимо всего 18,6% воды от массы вяжущего вещества. Вследствие значительного количества химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость - 30...50%.

Стандартом на гипсовые вяжущие установлено 12 марок (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. При этом минимальный предел прочности при изгибе для каждой марки вяжущего должен соответствовать значению соответственно от 1,2 до 8 МПа.По тонкости помола, определяемой остатком (в %) при просеивании пробы на сите с отверстиями размером 0,2 мм, гипсовые вяжущие делятся на три группы:грубый,среднийтонкий.Гипсовые вяжущие относительно быстро схватываются и твердеют. Различают быстротвердеющий (А), нормально твердеющий (Б) и медленно твердеющий (В) гипсы со сроками схватывания соответственно начало - не ранее 2, 6 и 20 мин, конец - не позднее 15, 30 мин (для В - не нормируется).

Особенностью полуводного гипса по сравнению с другими вяжущими является его способность при твердении увеличиваться в объеме (до 1 %). Так как увеличение объема происходит в еще окончательно не схватившейся массе, то она хорошо уплотняется и заполняет форму. Это позволяет широко применять гипс для отливки художественных изделий сложной формы.Недостатками затвердевших гипсовых вяжущих являются значительные деформации под нагрузкой (ползучесть) и низкая водостойкость. Для повышения водостойкости гипсовых изделий при изготовлении вводят гидрофобные добавки, молотый доменный гранулированный шлак. Производство гипса (гипсовых вяжущих веществ)

Создавая соответствующие условия дегидратации двуводного гипса, можно получить различные гипсовые вяжущие вещества, которые разделяют на две группы:

низкообжиговые - собственно гипсовые,

высокообжиговые (ангидритовые) - ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс.

При нагревании двуводного гипса до 180°С двуводный гипс превращается в полуводный: при дальнейшем нагревании до 200°С полностью обезвоживается, превращаясь в безводный растворимый ангидрит CaSО4.

При дальнейшем нагревании до 450...750°С безводный гипс медленно переходит в нерастворимый ангидрит, не обладающий вяжущими свойствами, но если его размолоть и ввести катализаторы, он приобретает способность медленно схватываться и твердеть.

При нагревании до 800...1000°С нерастворимый ангидрит частично разлагается на оксид кальция, сернистый газ и кислород. Полученный продукт, размолотый в порошок, вследствие появления небольшого количества оксида кальция (3...5 %), выполняющего роль катализатора, вновь приобретает свойства схватываться и твердеть.

Термическую обработку природного гипса и помол осуществляют по различным схемам. По одной из схем гипсовый камень измельчают до обжига, по другой - после обжига, а по третьей - помол и обжиг совмещают в одном аппарате (обжиг во взвешенном состоянии).Для получения гипсовых вяжущих сырье обжигают в печах (вращающихся, шахтных и др.) или в варочных котлах. При обжиге в открытых аппаратах, вода из сырья удаляется в виде пара и гипсовое вяжущее преимущественно состоит из мелких кристаллов ?-модификации CaSО4·0,5Н2О. При обжиге в герметических аппаратах (котлах-автоклавах), в которых обезвоживание природного гипса происходит в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного или в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении с последующей сушкой и измельчением, получают гипс, который состоит в основном из ?-модификации CaSО4·0,5Н2О в виде крупных и плотных кристаллов, характеризующихся пониженном водопотребностью но сравнению с ?-полугидратом. Это обусловливает его более плотную структуру и прочность.

Твердение гипсовых вяжущих (гипса)

Твердение гипсовых вяжущих проходит по следующей схеме.

На первом этапе (подготовительном) частицы полуводного гипса, приходя в соприкосновение с водой, начинают растворяться с поверхности до образования насыщенного раствора. Одновременно начинается гидратация полуводного гипса. Этот период характеризуется пластичным состоянием теста.

На втором этапе (коллоидации) наряду с гидратацией растворенного полугидрата и переходом его в двуводный гипс происходит прямое присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек. Так как двуводный гипс обладает значительно меньшей растворимостью (примерно в 5 раз), чем полуводный, то насыщенный раствор по отношению к исходному полуводному гипсу является пересыщенным по отношению к образующемуся двуводному гипсу и тот, выделяясь из раствора, образует коллоидно-дисперсную массу в виде геля, в которой кристаллики двугидрата связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. Этот период характеризуется схватыванием (загустеванием).На третьем этапе (кристаллизации) образовавшийся неустойчивый гель перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

Указанные этапы не следуют строго друг за другом, а накладываются один на другой и продолжаются до, тех пор, пока весь полуводный гипс не перейдет в двуводный (через 20...40 мин после затвердения). К этому времени достигается максимальная прочность системы. Дальнейшее увеличение прочности гипсового камня происходит вследствие его высыхания. При этом из водного раствора выделяется частично оставшийся в нем двуводный гипс, упрочняющий контакты между кристаллическими сростками. При полном высыхании рост прочности прекращается. Сушка является необходимой операцией в технологии гипсовых изделий, но проводить ее надо осторожно (при температуре не выше 60...70°С), чтобы не допустить дегидратацию образовавшегося двугидрата сульфата кальция.

30) Магнезиальные вяжущие вещества Магнезиальными вяжущими называют порошкообразные материалы, в состав которых входит оксид магния. К ним относят каустический магнезит и каустический доломит. Каустический магнезит получают из природного магнезита, каустический доломит — из природного доломита. Природный магнезит — горная порода, состоящая из углекислой соли магния MgCO3, содержащая различные примеси: глину, кремнезем, углекислый кальций. Природный доломит — горная порода, представляющая собой двойную углекислую соль кальция и магния CaCO3 · MgCO3. Она содержит также глинистые и другие примеси.Изготовление магнезиальных вяжущих заключается в обжиге и помоле исходного сырья. Обжиг ведут в шахтных и вращающихся печах, помол — в шаровых мельницах. Разложение магнезита происходят при температуре 700-800 °С по реакции MgCO3 = MgO + CO2. Доломит разлагается при температуре 600-700 °С на MgO и СO2. СаСО3 не разлагается и остается балластом. Схватывание и твердение магнезиальных вяжущих происходит по реакции:MgO + H2O = Mg(OH)2.В отличие от других вяжущих они затворяются не водой, а растворами хлористого магния MgCl2 x 6H2O или сернокислого магния MgSO4 x 7H2O. Эти соли повышают растворимость MgO, и скорость взаимодействия ее с водой возрастает. Получаются высокопрочные изделия. При затворении хлористым магнием соотношение между компонентами принимается следующим: 62-67% MgO и 33-38% MgCl2 x 6H2O. При затворении сернокислым магнием MgO берется 80-84%, a MgSO4 x 7H2O в пересчете на MgSO4 — 16-20%.Каустический магнезит — вяжущее вещество с насыпной плотностью 700-850 кг/м3, с началом схватывания 20 мин и концом — не позже 6 ч, быстротвердеющее, с прочностью, на сжатие в возрасте 28 суток — 40-60 МПа (может достигать 80-100 МПа).Каустический доломит имеет насыпную плотность 1050-1100 кг/м3, начало схватывания — 3-10, конец — 8-20 ч, прочность при сжатии — 10-30 МПа.Магнезиальные вяжущие применяют для устройства ксилолитовых полов, изготовления фибролитовых плит, искусственного мрамора, строительных деталей.

31) Жидкое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n[1]. Реже в качестве жидкого стекла используют литиевые силикаты, например, в электродном покрытии.Содержание [убрать]

Получение)Впервые жидкое стекло получил в 1818 немецкий химик и минералог Ян Непомук фон Фукс.В настоящее время изготовляется путем обработки в автоклаве кремнезёмсодержащего сырья концентрированными растворами гидроксида натрия или сплавлением кварцевого песка с содой. Известны также способы получения жидкого стекла, основанные на прямом растворении кремнистого сырья (Опоки, трепелы, диатомиты и др.) в растворах щелочей при атмосферном давлении и относительно невысокой температуре (температура кипения раствора щелочи).

Характеристикой химического состава жидкого стекла является силикатный модуль. Модуль показывает отношение содержащейся в жидком стекле окиси кремния к окиси натрия или к окиси калия и характеризует выход кремнезема в раствор. По величине силикатного модуля о качестве жидкого стекла не судят.

Одно из торговых названий — «силикатный клей».

Областей применения жидкого стекла очень много. Его, в частности, применяют для изготовления кислотоупорного цемента и бетона, для пропитывания тканей, приготовления огнезащитных красок и покрытий по дереву (антипирены), укрепления слабых грунтов, в качестве клея для склеивания целлюлозных материалов, в производстве электродов, при очистке растительного и машинного масла и др.В сочетании со спиртом и самым мелким песком используют для создания «керамических» или оболочечных форм, в которые после прокаливания до 1000 градусов отливают металлические изделия.

Кислотоупорный цемент представляет собой порошкообразный материал, изготовляемый совместным помолом (или путем тщательного перемешивания раздельно измельченных) кварцевого песка и кремнефтористого натрия и затворяемый водным раствором силиката натрия или калия (растворимого стекла). Для получения кислотоупорного цемента берется обычно 25—30% растворимого стекла с модулем 2,6—3,0 и 70—75% порошкообразной смеси.

Вяжущим веществом в кислотоупорном цементе является растворимое стекло. Кислотоупорный цемент твердеет лишь на воздухе за счет образования аморфного кремнезема, под действием углекислоты воздуха при температуре не ниже +10° С. Реакция перехода растворимого стекла в нерастворимые соединения интенсивно протекает при добавлении кремнефтористого натрия, мела, молотого шлака, диатомита. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 20—40 мин, а конецне позднее 8 ч после начала затворения цемента.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы остаток на сите с сеткой № 008 был не более 10% и на сите с сеткой № 0056 не более 30%. Кислотоупорный цемент кислотостоек, однако поддается разрушающему действию плавиковой, фосфорной, фтористоводородной кислот и щелочей.

Кислотоупорный цемент применяют для приготовления кислотоупорных замазок и растворов, используемых для связки химически стойких изделий при защите ими химической аппаратуры, оборудования или строительных конструкций и для приготовления кислотоупорных бетонов. При перевозке и хранении кислотоупорный цемент должен быть предохранен от воздействия влаги и загрязнения.