Тема 2 Вопросы темы
1. Основы технологии
2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. Физические свойства строительных материалов
1.1. Характеристики структуры строительных материалов
1.2. Отношение строительных материалов к воде
1.3. Отношение строительных материалов к действию температуры
2. Механические свойства строительных материалов
3. Эксплуатационные свойства строительных материалов
1. Основы технологии строительных материалов
Технология – наука о процессах и способах производства конечного продукта.
Химическая технология – наука о методах и процессах химической переработки сырья в продукты, строительные материалы и изделия. Основные элементы химико-технологического процесса – сырье, энергия и аппаратура (оборудование).
Предметы технологии:
Сырье – исходные вещества или смеси компонентов, которые поступают в переработку для получения строительных материалов.
Побочные продукты – шлаки, золы, горелые породы, отходы ГОК, древесные опилки и стружка, солома, костра растений и др.
Все виды сырья подвергаются соответствующей механической обработке для придания формы изделия или размеров частиц (механическая технология).
Сырье чаще подвергается сложной технологической переработке, в результате чего оно частично или полностью переходит в другое вещество, с новым химически составом и новыми характеристиками (химическая технология).
При большом многообразии технологий и их различий между собой все они вместе содержат некоторые сходные операции и процессы. Общность операций и процессов связана с тем, что в их основе лежат нередко одинаковые физические или другие закономерности, сходные кинематические схемы действия оборудования и машинного парка.
Основными переделами в технологическом процессе являются следующие
Подготовительные работы
Придание сырью «технологичного» состояния; полное раскрытие и увеличение потенциальной энергии сырья. При этом на последующих этапах технологического процесса эта энергия перейдет в кинетическую или другие виды энергии, способствуя и участвуя в образовании новых соединений, формирующих структуру вещества.
Основные технологические переделы.
1.Диспергирование сырья (исходных компонентов) измельчение, помол, распушка и другие способы перевода сырья в тонкодисперсное состояние ( чаще в состоянии нулевой влажности).
Уменьшение размера частиц вызывается разной необходимостью:
обеспечение определенного соответствия между размерами частиц на стадии приготовления смеси;
повышение плотности и однородности дробленого материала;
увеличение удельной поверхности порошка;
увеличение удельной поверхности реагирующих фаз
Следует учитывать, что с уменьшением размера частиц вещества увеличивается удельная поверхность, что вызывает ускорение химических реакций. Однако существует предел, до которого не следует измельчать материал, т.к. может происходить самопроизвольное агрегирование (слипание) частиц с уменьшением удельной поверхности, увеличением комковатости и неоднородности.
б) фракционирование, просев, промывка и другие методы очищения поверхности частиц и разделения их на отдельные группы (фракции) по гранулометрическому составу.
в) обогащение – повышение однородности сырья по плотности, прочности или другим качественным показателям, что нередко совмещают с физико-химической обработкой для повышения активности поверхности частиц и т.п. В основе лежат физические законы (гравитации, сепарации, флотации, упругости и др.). Эффективность способа зависит от степени обогащения, количества (выхода) обогащенного продукта и его качества.
г) дозирование – обеспечение требуемого соотношения отдельных компонентов в составе смеси (точность дозирования по массе - 1 %, по объему – 1,5 % от массы (объема) смеси;
д) смешение, получение однородной по составу (свойствам) смеси отдельных компонентов системы
Дополнительные операции: (формование) нагревание, обжиг и охлаждение сырья перед употреблением в смесях.
е) перемещение сырья. Главным в этом процессе является сохранение приданных сырью свойств в процессе подготовки (влажности, температуры, чистоты состава и др.).
ж) хранение сырья
Перемешивание смеси
Наиболее распространено механическое перемешивание, производимое в 2 этапа: сухое смешение до получения однородной массы и смешение с жидкостью, участвующей в качестве компонента смеси. Применяется также перемешивание в 1 этап. В обоих случаях вначале происходит смачивание поверхности твердых частиц жидкой средой. Снижается поверхностное натяжение и улучшение процесса перемешивания.
Свежеизготовленная смесь содержит вязко-пластичную или легкоподвижную часть – связующее вещество, которое существенно влияет на удобоукладываемость и подвижность полученной смеси, предназначенной для формования изделий. Упомянутые свойства смеси характеризуют способность формоваться и относятся к структурно-механическим (реологическим) свойствам.
Формование
Формование сопряжено с плотной укладкой зернистых или другого вида компонентов смеси, и не только, а также с приданием определенных очертаний изделиям, что достигается с помощью машин. Уплотнение отформованных изделий приводит к дальнейшему сближению частиц, перераспределению и выравниванию молекулярного силового поля, контактированию частиц зерен заполнителя через прослойки вяжущего вещества. При недостаточном количестве вяжущего вещества прослойки могут оказаться дискретными (прерывистыми). Прерывистость увеличивает пористость. Для облегчения формования в смесь вводят некоторые добавки (пластификаторы, суперпластификаторы); применяются другие методы формования (горячее, «разжижение» под действием вибрации и др.).
Обработка изделий после формования
Создаются благоприятные условия для убыстрения протекания внутренних процессов, которые могут продолжаться еще и в эксплуатационный период работы конструкции или изделия. Отвердевание должно протекать при умеренной интенсивности процессов без микротрещинообразования, с наилучшим количественным соотношением фаз. Управление процессом отвердевания является одним из самых трудных и ответственных способов обеспечения качества продукции.
У безобжиговых конгломератов вяжущая часть обнаруживает признаки процесса отвердевания еще на стадии перемешивания смеси, когда возможно образование химических соединений или ассоциации молекул, сопутствующих структурообразованию и отвердеванию на последующих этапах технологии. Тепловая, тепловлажностная, химическая, электрофизическая и другие процессы.
У обжиговых конгломератов процесс отвердевания проходит в укороченный период времени, в основном при охлаждении изделий, отлитых или отформованных полностью или частично из расплава.
В результате отвердевания приобретается определенная структура, которая вместе с составом определяет качество изделий.
Хранение и использование
Здесь особенно важно, что при этом должны сохраняться все свойства, характерные для полученных материалов.