57. Производство остаточных битумов

Для производства остаточных битумов необходимо сырье с возможно большим содержанием смолисто-асфальтеновых веществ; при этом, чем больше соотношение асфальтены:смолы, тем лучше структура битума. Остаточные битумы получают из асфальтеновых или полуасфальтеновых нефтей. Высокопарафиновые нефти для получения битумов не рекомендуются. Выход остаточных битумов зависит от природы нефти и содержания к ней смолисто-асфальтеновых веществ.

Технология производства остаточных битумов основана на концентрации тяжелых нефтяных остатков путем вакуумной перегонки. При вакуумной перегонке, являющейся наиболее известным и широко применяемым в настоящее время за рубежом способом, если нагревание остатков не превышает 300 С, преобладают процессы отгонки более легких углеводородов и концентрация асфальто-смолистых составляющих. Показателем этих изменений служит увеличение доли асфальтенов и появление карбенов и карбоидов.

Сырьем для производства остаточных битумов служат мазуты и гудроны, получаемые из различных нефтей, преимущественно содержащих значительное количество смол и асфальтенов. Температура плавления остаточного битума при данном сырье зависит от глубины отгона от него масляных фракций. Основное количество нефтяных битумов получается окислением смолистых нефтяных остатков.

Существенным недостатком процесса производства остаточных битумов является трудность получения тугоплавких битумов, связанная с необходимостью создания глубокого вакуума. Соответствующим подбором исходной сырой нефти или смеси нефтей можно существенно повысить пенетрацию битума, сохранив высокую температуру его размягчения.

58. Производство окисленных битумов

Современная технология заключается в окислении нефтяных остатков кислородом воздуха без катализатора при температуре 230-300°С с подачей воздуха 0,84-1,40 м3/мин на 1 т битума при продолжительности до 12 ч . Воздух может подаваться в реактор под давлением или всасываться благодаря вакууму в системе. В зависимости от условий окисления возможны взаимные превращения кислотных и нейтральных продуктов окисления. При высоких температурах выделяется диоксид углерода, и асфальтогеновые кислоты переходят в асфальтены.

Сырьем для окисления битумов являются гудроны.

С повышением в сырье содержания ароматических углеводородов, в окисленном битуме увеличивается количество химически связанного кислорода, который находится в виде сложноэфирных групп (примерно 60% кислорода поглощенного битумом, а 40% - гидроксидные, карбоксильные и карбонильные группы) .

Рекомендуемой температурой производства окисленных битумов является 250°С. При более низкой температуре сложные эфиры образуются с большим расходом кислорода. При температуре выше 250°С преобладают реакции, способствующие образованию карбенов и карбоидов.

При продувке сырья воздухом увеличивается содержание твердых смол и асфальтенов и уменьшается содержание масел, а содержание асфальтенов в той же мере увеличивается. Следовательно, образование смол и масел представляет собой промежуточную стадию образования асфальтенов.

Для производства окисленных битумов применяют главным образом горизонтальные и вертикальные цилиндрические кубы, колонные аппараты и змеевиковые реакторы периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Они имеют устройства для подачи воздуха, удаления отработанных газов, контроля и регулирования расхода сырья и воздуха, температуры и уровня продукта.

Одним из существенных недостатков получения битумов окислением является отсутствие технологического регламента и технологических инструкций производства. В целом, каждый завод - это совершенно иная, отличная от других компоновка основного и вспомогательного оборудования, с различными параметрами процессов, вольными температурными режимами от 230 до 280°С и с неизвестным расходом воздуха, разными способами подогрева и обезвоживания битумного сырья перед закачкой в окислительный аппарат, разной степенью заполнения окислительных колонн и разным охлаждением .

На нефтеперерабатывающих заводах температуру и скорость подачи воздуха доводят до возможного предела, чтобы сократить время процесса до 5 - 8 часов при относительном достижении нормируемых требований к физико-механическим свойствам битума. В таких условиях концентрация свободных радикалов возрастает, образуется большое количество нестабильных коллоидных центров, резко уменьшается стабильность и устойчивость к старению. Также недостатком процесса окисления при высокой температуре является снижение полярности битума, что ухудшает адгезию, т.е. сцепление его с минеральным материалом.

Кроме того, высокая температура способствует снижению выхода битума из сырья и увеличению образования продуктов уплотнения на стенках реактора, содействует интенсивному выходу вредных газообразных соединений и черного соляра, что ухудшает экологию окружающей среды.

59. Производство компаундированных (или смешенных) битумов - это процесс вторичной переработки битумов, осуществляемый как на битумной установке, так и на установке компаундирования, а также на месте потребления. Полученный одним из рассмотренных выше способов битум не всегда удовлетворяет требованиям по всем показателям качества, предъявляемым к товарному продукту. В таких случаях довести битум до требуемого качества можно, смешивая битумы разного происхождения, консистенции или способов получения или смешивая битум с каким-либо нефтепродуктом.

Из битумов различных типов получают смеси, свойства которых не имеют ярко выраженной зависимости от свойств составляющих их компонентов. Смещение ведут при помощи растворителей, сплавлением, эмульгированием и другими методами, придерживаясь следующих правил. Смешиваемые компоненты должны быть близки по величине поверхностного натяжения. Дегти и пеки, содержащие фенолы, не должны смешиваться с природными битумами, нефтяными битумами, асфальтитами. Полноту смешения битумов проверяют по температуре размягчения. Все смешанные битумы – жидкие.

60. Битумы нефтяные вязкие (дорожные) изготовляют окислением продуктов прямой перегонки нефти и селективного разделения нефтепродуктов (асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки), а также компаундированием указанных окисленных и неокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. Допускается использовать крекинг-остаток в качестве компонента сырья окисления.

В зависимости от глубины проникания иглы при 25 °С вязкие дорожные нефтяные битумы изготовляют следующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90. (БНД - битум нефтяной дорожный) Цифры означают пределы по пенетрации в градусах пенетрации.

61. Битумы нефтяные твердые

К ним относятся:

1. кровельные (БНК) 90/30; 90/40 , где в числителе температура размягчения. в знаменателе среднее значение по пенетрации П=25-35°П, П=35-45°П.

2. изоляционные

Применяются для защиты подземных металлических трубопроводах БНИ марки: 5, 4, 4-3.

3. строительные

БН 90/10; 70/30; 50/50, где в числителе минимальное значение температуры смягчения по КиШ, в знаменателе- среднее значение по пенетрации.

4. специальные

А, Б, В, Г – применяются при получении красок, лаков, в резиновой промышленности, электро-технической промышленности.

62. В зависимости от скорости формирования структуры жидкие битумы подразделяются на три класса:

- среднегустеющие, получаемые разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами (СГ) и предназначенные для строительства капитальных и облегченных дорожных покрытий, а также для устройства их оснований во всех дорожно-климатических зонах страны;

- медленногустеющие, получаемые разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами (МГ);

- медленногучтеющие остаточные, (МГО), получаемые из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов или их смесей, предназначенные для получения холодного асфальтобетона, а также для строительства дорожных покрытий облегченного типа и оснований во II-V дорожно-климатических зонах и других целей.

Марки всех классов битумов одинаковые: 25/40, 40/70, 70/130, 130/200

Жидкие битумы - горючие вещества с температурой самовоспламенения не ниже 300 °С. Жидкие битумы получают преимущественно путем компаундирования вязкого битума с разжижителем.

63. Асфальтобетон – это искусственный строительный материал, полученный после уплотнения специально-подобранной смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. До уплотнения это асфальтобетонная смесь. Смесь битума с мин порошком – это асфальто-вяжущее вчещество. Смесь битума, мин порошка и песка – асфальтовый раствор.

Классификация:

1.В зависимости от вида минеральной составляющей асфальтобетонные смеси и асфальтобетон подразделяют на щебенестые, гравийные и песчаные.

2.Асфальтобетонные смеси, в зависимости от вязкости применяемого нефтяного битума и температуры укладки в конструктивный слой, подразделяют на горячие и холодные.

Горячие асфальтобетонные смеси приготавливают с использованием как вязких битумов по ГОСТ 22245 (марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 40/60, БН 60/90, БН 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300, БН 130/200, БН 200/300), укладываемых при температуре не менее 12 °С, так и жидких битумов по ГОСТ 11955 (марок СГ 130/200, МГ 130/200, МГО 130/200), укладываемых при температуре смеси не ниже 70 °С.

3.В зависимости от наибольшего размера минеральных зерен горячие смеси и асфальтобетоны подразделяют на:

1)крупнозернистые - с размером зерен до 40 мм,

2)мелкозернистые - до 20 мм,

3)песчаные - до 5 мм.

4.По величине остаточной пористости асфальтобетоны подразделяют на виды:

- высокоплотные - с остаточной пористостью от 1,0 до 2,5 %.;

- плотные - св. 2,5 до 5 %;

- пористые - св. 5,0 до 10,0 %;

- высокопористые - св. 10,0 до 18 %.

5.Щебенестые и гравийные горячие асфальтобетонные смеси и плотные асфальтобетоны, в зависимости от массовой доли щебня (или гравия), подразделяют на следующие типы:

1)А - с содержанием щебня св. 50 до 60 %;

2)Б - св. 40 до 50 %;

3)В - св. 30 до 40 %.

Горячие песчаные смеси и соответствующие им асфальтобетоны, в зависимости от вида песка, подразделяют на типы:

4)Г - на песках из отсевов дробления, а также на смесях с природным песком при содержании последнего не более 30 % по массе;

5)Д - на природных песках или смесях природных песков с отсевами дробления при содержании последних менее 70 % по массе.

Высокоплотные горячие смеси и соответствующие им асфальтобетоны содержат щебень свыше 50 до 70 %.

Применение:

Тип А – федеральные дороги;

Тип Б – городские дороги;

Тип В – дворовые площадки;

Тип Г и Д – тротуары.

Марки: I, II, III. Характеризуют его качество.

64. Требования:

К щебню: Щебень в асфальтобетоне выполняет роль каркаса, который воспринимает на себя все нагрузки, поэтому основное требование к щебню – это прочность. Готовится щебень из прочных и плотных горных пород, таких как гранит, диобаз, базальт. Не допускаются для приготовления щебня выветренные породы. Прочность щебня зависит от типа и марки асфальтобетона. Для типа А,I прочность не менее 120МПа. Содержание зерен лещадной формы должно быть: тип А – не более 15%, тип Б – не более 25%, тип В – не более 35%. Морозостойкость щебня для верхнего слоя дорожного покрытия не менее 50 циклов, для нижнего – не менее 25 циклов.

К песку: Может применяться природный и искусственный песок. Лучше крупный и средний. Прочность горных пород из которых получен дробленный песок должна быть не ниже 80 МПа, а если песок готовится из гравия, то марка гравия по дробимости должна быть не ниже Др8. Содержание пыли и глины в природном песке не более 3%, в дробленном не более 7%.

К минеральному порошку: Мин порошок в асфальтобетоне придает ему плотность и заполняет пустоты между песком, поэтому он должен быть мелкодисперсным и основное требование – это по зерновому составу. Через сито 1,25 мм должно проходить не менее 100%, через сито 0,315 мм – не менее 90%, через сито 0,071 мм – не менее 70%. Готовится мин порошок пктем измельчения в мельницах горных пород таких как: известняк, доломит, магнезит с прочностью не менее 20МПа.

65. Прочность асфальтобетона определяют при нескольких температурах (25, 0 и 50 С) и с заданной скоростью нагружения. Характеризуется пределом прочности при сжатии. Прочность асфальтобетона зависит от:

1)формы и размеров образцов (цилиндры) :

- крупнозернистый – d=h=101мм;

- мелкозернистый – d=h=71,4 мм;

- песчаный – d=h=50,5 мм.

2)от скорости нагружения = 3мм/мин (медленно, чтобы нагрузка успела распределиться по всеиу объему образца).

3)от температуры испытания = 20 С, 50 С, 0 С. 50С – характеризует теплостойкость асфальтобетона.

4)количество битума. Чем больше битума, тем прочность меньше.

При температуре 20 С предел прочности при сжатии асфальтобетона обычно составляет около 2,5 МПа, а при растяжении – в 6-8 раз меньше. С повышением температуры предел прочности при сжатии снижается до 1,0-1,2 МПа (при 50 С). Для повышения прочности асфальтобетона необходимо применять щебень и дробленый песок вследствие их шероховатой поверхности и улучшения сцепления с битумом (в случае гравия и природного песка прочность будет ниже). Относительное содержание компонентов должно обеспечивать наиболее плотную структуру материала, т.е. минимальную остаточную пористость.

66. Материалы из древесины, сохранившие ее природную физическую структуру и химический состав, называют лесоматериалами.

Их подразделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломатериалы, колотые лесоматериалы, шпон и др.).

Круглые лесоматериалы представляют собой очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесоматериалы подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4.. .6,5 м. Они должны быть ошкурены и опилены под прямым углом к продольной оси.

По качеству бревна подразделяют на три сорта. Определение сорта обусловлено наличием в бревнах пороков древесины. Строительные бревна из хвойных пород применяют для несущих конструкций жилых, промышленных и культурно-бытовых зданий, а также для свай и пролетных строений деревянных мостов. Пиловочные бревна изготовляют из стволов хвойных и лиственных пород для получения различных пиломатериалов.

Пиломатериалы изготовляют путем продольной распиловки пиловочных бревен. По форме поперечного сечения различают следующие виды пиломатериалов ( 26):

• пластины - половинки бревен, распиленных по оси ствола;

• четвертины - части бревен, распиленных по двум взаимно перпендикулярным диаметрам;

• брусья - пиломатериал, имеющий ширину и толщину более 100 мм. По числу пропиленных сторон бывают двух-, трех- и четырехкантные;

• бруски - пиломатериал толщиной до 100 мм при соотношении ширины к толщине менее 2;

• доски - пиломатериал, толщиной до 100 мм при соотношении ширины к толщине более 2. Их разделяют на тонкие, толщиной до 32 мм, и толстые, толщиной более 32 мм для лиственных пород и более 40 мм - для хвойных. Тонкие называют тесом. В зависимости от чистоты опиловки доски бывают необрезные, с неопиленными кромками на всю длину доски или на половину длины, и обрезные, с кромками, пропиленными по всей длине (в данном случае сечение доски представляет собой правильный прямоугольник) или более чем на половину длины доски;

• обапол – боковая часть, образующаяся при распиловке бревна на доски или бруски. Одна сторона у него полностью пропиленная, вторая - частично (дощатый обапол) или непро-пиленная (горбыльный обапол).

Макроструктура - строение видно невооруженным глазом или при небольшом увеличении - получается при рассматривании разреза ствола дерева по 3 направлениям (торцевой (поперечный), радиальный, тангенциальный). Основные части ствола дерева: 1 сердцевина,2 сердцевидные лучи, 3 ядро, 4 заболонь, 5 годичные слои, 6 сосуды или смоляные ходы. Сердцевина представляет собой рыхлую ткань, состоящую из клеток с тонкими, слабо связанными друг с другом стенками. Размеры сердцевидной трубки невелики: до 10 мм или чуть больше. У спиленного дерева это самая слабая часть ствола нередко крошится и легко загнивает (не допускается в досках и брусках, предназначена для растянутых и изгибаемых конструкций, имеет свойство выкрашиваться). Сердцевидные лучи светлые, часто отличающиеся блеском линии, направленные от сердцевины к коре, играют важную роль в создании текстуры древесины. Ядро - внутренняя часть ствола, образующаяся по мере роста дерева, когда внутренняя, наиболее старая часть древесины ствола отмирает, проводящая и запасающая системы перестают функционировать, а клерки уплотняются (прочность, стойкость к загниванию), некоторые породы не имеют сердцевины (береза, клен). Заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающей ядро. По ним перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами. Большая влажность, легко загнивает, при последующей усушке усиливает коробление древесины. Годичные слои (зависит от породы древесины) - трубки, каналы различной величины (связаны с текстурой).

Микроструктуру - можно наблюдать при сильном увеличении в микроскоп видно, что древесина слагается из большого количества живых и отмерших клеток различных форм и размеров. По функциональному назначению живые клетки делятся на проводящие, механические и запасающие. Клетка имеет оболочку, внутри нее находится растительный белок-протоплазма и ядро. Микроскопическое строение различных пород весьма разнообразно. Древесина может иметь пороки-недостатки отдельных участков, снижающие качество и ограничивающие возможности использования материала. Пороки механического происхождения, возникают в древесине в процессе ее добычи и обработки, называют дефектами. К характерным порокам относят различные сучки ( сросшиеся, несросшиеся, роговые…), трещины (метиковые, морозные, усушки, отлупные), пороки строения (наклон волокон, тяговая древесина, свилеватость, завитки, глазки, смоляные кормашки, пасынки, сухобокость, прорость, рак, засмолок, ложное ядро, внутренняя заболонь, водослой, пятнистость), отклонения от нормальной формы ствола (сбежистость, закомелистость, нарост и кривизна), грибные поражения ( ядровые пятна и полосы, ядровая гниль, плесень, заболонные грибные окраски, заболонная и наружная гниль), повреждения насекомыми (червоточина), дефекты в процессе обработки, инородные включения (камни, гвозди..), деформации (покоробленность при сушке, хранении, выпиливании). Открытые сучки измеряются по их наименьшему диаметру, заросшие сучки оценивают по высоте прикрывающих их вздутий (у хвойных). Трещины измеряются по длине и глубине. Грибные поражения измеряют по длине, ширине, глубине.

67. Строительные материалы для тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий, промышленного и энергетического оборудования и трубопроводов называют теплоизоляционными. Такие материалы имеют низкую теплопроводность [не более 0,18 Вт/(м-°С)] и небольшую плотность (не выше 600 кг/м3). Применение теплоизоляционных материалов является одним из важнейших направлений технического прогресса в строительстве. При этом появляется возможность резко снизить массу конструкций и затраты на сооружение зданий, рационально использовать энергетические ресурсы.

Теплоизоляционные материалы позволяют создать легкие стеновые панели, конструкции легких покрытий. Это дает возможность повысить степень индустриализации строительных работ.

Важной характеристикой теплоизоляционных материалов является теплопроводность, по величине которой их делят на три класса: малотеплопроводные — класс А [меньше 0,058 Вт/(м-°С)]; средиетеплопроводные — класс Б [0,058...0,116 Вт/(м-°С)]; повышенной теплопроводности— класс В [не более 0,18 Вт/(м<°С)].

По виду исходного сырья теплоизоляционные материалы могут быть: неорганические (минеральные и стеклянная вата, ячеистые бетоны, материалы на основе асбеста, керамические и др.) и органические (древесноволокнистые и древесностружечные плиты, камышит, торфяные плиты, материалы из пластмасс и др.). Изготовляют также комбинированные материалы, состоящие из неорганического и органического сырья (фибролит, арболит, минеральные волокна с органическим "связующим).

Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия изготовляют на основе минерального сырья (горных пород, шлака, стекла, асбеста). К этой группе относят минеральную, стеклянную вату и изделия из них, некоторые виды легких бетонов на пористых заполнителях (вспученном перлите и вермикулите), ячеистые теплоизоляционные бетоны, пеностекло, асбестовые и асбестосодержащие материалы, керамические и др. Эти материалы используют как для утепления строительных конструкций, так и для изоляции горячих поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов.

Большинство органических теплоизоляционных материалов изготовляют в виде плит, обычно крупноразмерных, что упрощает и ускоряет производство работ и способствует удешевлению строительства.

Основным сырьем для их изготовления служит древесина, главным образом в виде отходов (опилки', стружка, горбыль, рейка), и другое растительное сырье волокнистого строения (камыш, солома, малоразложившийся верховой торф, костра льна и конопли). Большое количество теплоизоляционных изделий изготовляют на основе различных полимеров и синтетических смол (см. гл. 13).

Древесина сама по себе представляет пористый материал (пористость 60...70%). Кроме того, древесная стружка и древесные волокна расположены в некоторых теплоизоляционных изделиях (фибролитовых, древесностружечных плитах и т. п.) так, что тепловой поток в конструкции оказывается направленным не вдоль, а поперек волокон, а это создает дополнительное сопротивление прохождению теплоты. Вместе с тем стружка и волокна древесины или другого растительного сырья создают своеобразный арматурный каркас в теплоизоляционных изделиях. Наконец, использование древесных и других растительных отходов для массового производства теплоизоляционных материалов является экономически выгодным и способствует решению экологической проблемы, т. е. позволяет уменьшить возможное загрязнение окружающей среды.

68. 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. Некоторые лакокрасочные покрытия имеют специальное назначение (например, антисептические и огнезащитные краски для дерева). Чаще всего лакокрасочные покрытия служат одновременно для нескольких целей.

В зависимости от используемых связующих красочные составы (краски), применяемые в строительстве, подразделяют на: масляные краски, лаки; краски, изготовленные на основе полимеров; краски на основе минеральных вяжущих веществ; клеевые краски; эмульсионные краски.

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 краски имеют вид жидкой массы и не нуждаются в разбавлении.

Диапазон применения масляных красок очень широк — наружная и внутренняя окраска по дереву, металлу, бетону и штукатурке. Нельзя наносить масляные краски на влажную поверхность. При выборе и применении масляных красок необходимо учитывать наряду с цветом потребность в олифе для гуетотертых красок, укрывистость и сроки высыхания пленки. Область применения масляных красок зависит от свойств пигмента и вида олифы.

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).

69. Силикатными называют искусственные каменные материалы и изделия, получаемые в результате формования и последующей тепловлажностной обработки в автоклавах смесей, состоящих из известково-кремнеземистых вяжущих, заполнителей (кварцевого песка, шлака и др.) и воды. Такие композиции, хотя медленно, образуют камень и при твердении на воздухе, но получаемый материал имеет невысокую прочность (1...2 МПа). В этом случае взаимодействие Са(ОН)г извести и SiQ2 песка протекает очень медленно и практически не сказывается на прочности камня. Однако, как было установлено в 1880 г. немецким ученым В. Михаэлисом, твердение уплотненной смеси извести с кварцевым песком резко ускоряется, если эту смесь подвергнуть тепловлажностной обработке в автоклаве, где температура насыщенного пара достигает 170°С и более, а давление — 0,8 МПа и выше. В этих условиях SiO2 песка приобретает химическую активность и между ним и известью происходит энергичное химическое взаимодействие с образованием гидросиликатов кальция, цементирующих зерна песка в прочный монолит.

Силикатный (известково-песчаный) кирпич имеет те же форму и размеры, что и керамический. Его изготовляют из смеси воздушной извести (6...8%), кварцевого песка (92...94%) и воды (7...Э %) путем прессования под большим давлением и последующего твердения в автоклаве.

Силикатный кирпич — светло-серый, но может быть и цветным, если в состав смеси ввести щелочестойкие пигменты. В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе силикатный кирпич подразделяют на марки: 75; 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300. Морозостойкость силикатного кирпича, как и керамического, не нижеР15, а водопоглощение — 8...16% (по массе). Плотность силикатного кирпича 1800... 1900 кг/м3, а теплопроводность 0,82...0,87 Вт/(м-°С), т. е. несколько больше, чем керамического кирпича.

Силикатный кирпич применяют там же, где и керамический, за исключением конструкций, подвергающихся систематическому действию воды (фундаменты) и высоких температур (печи, трубы и т. п.). В условиях систематического увлажнения, особенно водой, содержащей агрессивные примеси (соли, кислоты), происходит разложение гидросиликатов. При длительном действии температуры выше 500 °С силикатный кирпич разрушается вследствие дегидратации гидросиликатов кальция, а также полиморфного превращения кварца в другую модификацию, что сопровождается скачкообразным увеличением объема его зерен.

Для получения силикатного кирпича требуется меньше производственных площадей, чем на заводах керамического кирпича, расходуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии, в 2,5 раза ниже трудоемкость производства. В результате себестоимость силикатного кирпича на 25...35 % ниже, чем керамического. Поэтому он продолжает занимать значительную долю в общем объеме выпуска стеновых материалов. При этом возрастает средняя марка кирпича, увеличивается выпуск пустотелого силикатного кирпича и пустотелых блоков, что позволит снизить расход материалов и вес ограждающих конструкций и уменьшить суммарные приведенные затраты на 1 м2 стены.

Разновидностями силикатного кирпича являются известково-шлаковый и известково-зольный кирпич, отличающиеся от него несколько меньшими плотностью (1400... 1600 кг/м3), теплопроводностью 0,6...0,7 Вт/(м-°С) и прочностью (2,5...7,5 МПа).

Использование в производстве силикатного кирпича взамен песка и частично извести, шлаков и зол расширяет сырьевую базу, обеспечивает сокращение расхода вяжущего на 35...40%. При этом выдержка продукции в автоклавах уменьшается. На этой основе обеспечивается снижение себестоимости кирпича не менее чем на 15...20 %

70. Металлы, как материалы, обладают комплексом ценных для строительной техники свойств – большой прочностью, пластичностью, свариваемостью; способностью упрочнять и улучшать другие свойства при термомеханических и химических воздействиях. Этим обусловлено их широкое применение в сторительстве и других областях техники. В чистом виде металлы. Вследствие недостаточной прочности, твердости и высокой пластичности применяются редко. В основном они используются в виде сплавов с другими металлами и неметаллами, например углеродом. Железо и его сплавы (сталь С<2,14%, чугун С>2,14%) называют черными металлами, а остальные – цветными. Наиболее в строительстве прини мают черные металлы. Они значительно дешевле цветных. Но цветные обладают рядом ценных свойств –высокой удельной прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью и декоративностью, расширяющими области их применения в строительстве, в первую очередь архитектурно-строительных деталей и конструкций из алюминия. Сырьем для получения черных металлов служат руды железа, представленные минералами класса оксидов – магнетитом, гематитом, хромотитом и др. Для производства цветных металлов используют бокситы; сульфидные и карбонатные руды меди, никеля, цинка и др.

Чугун получают в ходе доменного процесса, основанного на восстановлении железа из его природных оксидов, содержащихся в железных рудах, коксом при высокой температуре. Кокс, сгорая, образует углекислый газ. При прохождении через раскаленный кокс он превращается в оксид углерода, который и восстанавливает железо в верхней части печи по обобщенной схеме: Fe₂O₃ = Fe₃O₄ = FeO = Fe. Опускаясь в нижнюю горячую часть печи, железо плавится в соприкосновении с коксом и частично растворяя его, превращается в чугун. В готовом чугуне содержится около 93% железа, до 5% углерода и небольшое количество примесей кремния, марганца, фосфора, серы и некоторых других элементов, перешедших в чугун из пустой породы. В зависимости от количества и формы связи углерода и примесей с железом, чугуны имеют разные свойства, в том числе цвет, подразделяясь по этому признаку на белые и серые.

Сталь получают из чугуна путем удаления из него части углерода и примесей. Существуют три основных способа производства стали: конвертерный, мартеновский и электроплавильный.

Конвертерный основан на продувке расплавленного чугуна в больших грушевидных сосудах-конвертерах сжатым воздухом. Кислород воздуха окисляет примеси, переводя их в шлак; углерод выгорает. При малом содержании в чугуне фосфора футеруют кислыми огнеупорами, например динасом, при повышенном – основными, периклазовыми. Соответственно выплавляемую а них сталь по традиции называют бессемеровской и томасовской. Конвертерный способ отличается высокой производственностью, обусловившей его широкое распространение. К недастаткам его относятся повышенный угар металла, загрязнение шлаком и наличие пузырьков воздуха, ухудшающими качество стали. Применение вместо воздуха кислородного дутья в сочетании с углекислым газом и водяным паром значительно улучшает качество конвертерной стали.

Мартеновский способ осуществляется в специальных печах, в которых чугун сплавляется вместе с железной рудой и металлоломом (скрапом). Выгорание примесей происходит за счет кислорода воздуха, поступающего в печь вместе с горючими газами и железной рудой в составе оксидов. Состав стали хорошо поддается регулированию, что позволяет получать в мартеновских печах высококачесвенные стали для ответственных конструкций.

Электроплавление является наиболее совершенным способом получения высококачественных сталей с заданными свойствами, но требует повышенного расхода электроэнергии. По способу ее подведения электропечи подразделяются на дуговые и индукционные. Наибольшее применение в металлургии имеют дуговые печи. В электропечах выплавляют специальные виды сталей – средне- и высоколегированные, инструментальные, жаропрочные, магнитные и другие.