8. Механічні властивості матеріалів

Будівельні матеріали і конструкції у процесі експлуатації піддаються різним зовнішнім силам – навантаженням, що викликають у них деформації і внутрішні напруження. Навантаження можуть бути: статичними (діють постійно), динамічними (прикладаються раптово і викликають сили інерції). Під діями зовнішніх сил будівельні конструкції деформуються і змінюють форму та розміри, при цьому реагують після зняття навантаження по-різному, виявляючи властивості пружності й пластичності.

Пружність – властивість матеріалу самостійно відновлювати первісну форму і розміри після припинення дії зовнішніх сил.

Пластичність – властивість матеріалу без руйнування змінювати свої розміри чи форму під дією зовнішніх сил, не руйнуючись, причому після припинення дії сили матеріал не може самостійно відновити розміри і форму.

Крихкість – здатність матеріалу руйнуватися без утворення помітних залишкових деформацій.

Дисперсність – характеристика розмірів твердих часток і крапель рідини. Багато будівельних матеріалів (гіпс, цемент, пігменти й ін.) перебувають у тонкороздрібному стані й мають велику сумарну поверхню часток. Величина, що характеризує ступінь роздрібності, називається питомою поверхнею S_уд - поверхня одиниці об'єму (см² /см³ або маси (см²/г) матеріалу.

Модуль пружності визначає тангенс кута нахилу похідній dσ/dε до осі деформацій. На рис. 1.2 представлені криві σ- ε для будівельних матеріалів пружних, пластичних, крихких і еластомерів.

Скло деформується як пружний крихкий матеріал (рис. 1.2, а). Полікристалічні ізотропні матеріали (метали, кристалічні полімери й ін.) зберігають пружність при значних навантаженнях; для багатьох з них характерне пластичне руйнування, відзначене площадкою плинності В на діаграмі σ- ε (рис. 1.2, б). При крихкому руйнуванні пластичні деформації незначні (рис. 1.2, в).

Модуль пружності Е являє собою міру твердості матеріалу і пов'язує пружну деформацію і одноосьове напруження відповідно до закону Гука:

ε = σ⁄Е,

де σ – відносна деформація матеріалу, рівна відношенню абсолютної деформації Е до первісного лінійного розміру L.

σ – напруження при одноосьовому розтяганні стиску, встановлюване за формулою

σ = Р/F,

де Р –діюча сила;

F- площа поперечного перерізу матеріалу;

Модуль пружності Е за допомогою коефіцієнта Пуассона пов'язаний з іншими характеристиками матеріалу. Так, об'ємний модуль пружності (всебічного стиску) пов'язаний з модулем пружності наступною залежністю:

К = Е/[3(1-2μ)] ,

де μ – коефіцієнт Пуассона (поперечного стиску), встановлюваний за формулою

μ = - ε_x / ε_y ;

Одноосьове розтягнення ε_z викличе подовження по цій осі +ε_z і відповідно стиск у побічних напрямках – ε_x ε_{y ,} які у випадку ізотропності матеріалу є рівними.

Міцність – здатність матеріалу опиратися без руйнування внутрішнім напруженням, що виникають під впливом зовнішнього навантаження.

Міцність є основною властивістю більшості будівельних матеріалів, одним з найважливіших показників якості конструкційних матеріалів. Від значення міцності залежить величина навантаження, що може сприймати даний матеріал при заданому перетині, працюючи в конструкції. Міцність матеріалу оцінюють межею міцності R, напругою відповідно навантаженню, яке викликало напругу. Значення межі міцності деяких матеріалів наведені в табл. 1.2.

Твердість – властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого більш твердого матеріалу.

Твердість кам'яних матеріалів природного походження оцінюється за шкалою Мооса, складеною з 10 мінералів з умовним показником твердості від 1 до 10 (найм’якіший тальк – 1, найтвердіший алмаз – 10). Твердість металів, бетону, пластмас визначають вдавленням у випробуваний зразок сталевої кульки. У результаті випробувань обчислюють число твердості

НВ = Р/F,

де F – площа поверхні відбитка.

Стиранність – властивість матеріалу чинити опір стиранню.

Стиранність оцінюють втратою первісної маси зразка матеріалу, віднесеної до площі поверхні стирання:

І = (m₁ - m₂)/F,

де m₁ і m₂ - маса зразка до і після стирання.

Зазначена властивість є одним з основних показників якості матеріалів, що застосовуються для дорожнього будівництва, влаштування підлог, сходів, тощо.

Ударна в'язкість – властивість матеріалу чинити опір ударним навантаженням. Даний вид навантаження, на відміну від розглянутих вище, має короткочасний, миттєвий характер. Характеристикою цієї властивості є робота, витрачена на руйнування стандартного зразка, віднесена до одиниці його об'єму:

А_уд = m (1 + 2 + 3 +…+ n)/V·10,

де m – маса вантажу копра, кг;

V – об'єм зразка, см³;

(1+2+3+…+n) – шлях, пройдений вантажем копра для руйнування зразка.

Довговічність – властивість виробу зберігати працездатність до граничного стану з необхідними перервами на ремонт. Граничний стан визначають руйнуванням виробу, вимогами безпеки або виходячи з економічних міркувань.

6. Класифікація будівельних матеріалів

Виходячи з умов роботи матеріалу в споруді, будівельні матеріали поділяють за призначенням на:

• матеріали для несучих конструкцій (конструкційні), призначені для сприйняття та передачі навантаження: природні камені, бетони, розчини, кераміка, скло, ситали, метали;

• оздоблювальні матеріали та вироби, призначені для надання декоративних властивостей будівельним конструкціям, а також для захисту матеріалів цих конструкцій від впливу зовнішніх факторів (архітектурно-будівельне скло, вироби на основі полімерів і цементу, гірські породи, синтетичні фарби, шаруваті пластики, деревно-волокнисті плити, облицювальні керамічні плитки, вологостійкі шпалери та плівки, суха гіпсова штукатурка і т.п.);

• спеціального призначення, до яких належать:

• теплоізоляційні, основне призначення яких - зведення до необхідного рівня втрат тепла крізь будівельні конструкції із забезпеченням потрібного теплового режиму (мінераловатні вироби, теплоізоляційні пластмаси, піноскло і т.п.);

• акустичні матеріали й вироби, звукопоглинаючі й звукоізоляційні, призначені для зниження рівня «шумового забруднення» приміщення до регламентованих меж;

• гідроізоляційні й покрівельні матеріали для створення водонепроник-них прошарків у будинках та спорудах, які піддаються впливу води та водяної пари: покрівельне залізо, азбоцементні плити (шифер), рулонні матеріали на основі полімерних, бітумних в’яжучих;

• герметизуючі – для обробки стиків різних конструкцій.

В основу класифікації матеріалів також покладено склад, через що матеріали можуть бути:

- неорганічними (природні камені, цементи, кераміка, скло);

- органічними (деревина, полімери, бітуми, дьогті).

За способом виготовлення матеріали поділяють на:

• природні (деревина, природне каміння), які піддають тільки механічній обробці;

• безвипалювальні – матеріали, які твердіють у звичайних умовах, а також матеріали автоклавної обробки;

• отримані за допомогою теплової обробки та при випалюванні зі спіканням (кераміка, мінеральні в’яжучі);

• отримані плавленням – скло, метали.

9. Хімічні властивості характеризують здатність матеріалу до хімічних перетворень при взаємодії з речовинами, що контактують з ним. До них належать: розчинність, кислотостійкість, лугостійкість, токсичність та інші.

Стійкість щодо дії мінералізованих середовищ (морських, ґрунтових, дренажних вод з високим вмістом розчинів солей) характеризується здатністю матеріалу працювати в таких середовищах без втрати міцності.

Кислотостійкість – здатність чинити опір дії кислот, характерна для матеріалів, що містять кремнезем.

Лугостійкість - здатність чинити опір дії лугів, характерна для матеріалів, що містять основні оксиди.

Токсичність – здатність матеріалу у процесі виготовлення та експлуатації за певних умов виділяти шкідливі для здоров’я людини отруйні речовини.

Розчинність – це здатність матеріалу розчинюватись у воді, олії, бензині, скипидарі та інших речовинах-розчинниках. ^ Корозійна стійкість – це здатність матеріалу не руйнуватися під впливом речовин, з якими він стикається у процесі експлуатації. Корозійному руйнуванню піддаються не тільки метали, але й кам’яні матеріали, бетони, пластмаси, деревина. Корозія обумовлена хімічними та електрохімічними процесами, які відбуваються у твердих тілах при взаємодії із зовнішнім середовищем.

10. Технологічні властивості Група технологічних властивостей характеризує здатність матеріалу до сприйняття певних технологічних операцій, виконуваних з метою зміни його форми, розмірів, характеру поверхні, щільності тощо. До них відносять, наприклад, формувальність, подрібнюваність, розпилюваність, пробійність, полірувальність. Формувальність характеризує здатність матеріалу набирати певної форми внаслідок різних механічних впливів (вібрування, пресування, видавлювання, прокатування). Вона залежить від в'язкопластичних властивостей вихідних мас (глиняне тісто, розчинова і бетонна суміш, полімерні маси). Подрібнюваність – це здатність матеріалу до диспергації внаслідок механічної дії переважно ударних навантажень з утворенням зернистого матеріалу у вигляді щебеню та піску. Розпилюваність –це здатність матеріалу сприймати пиляння без істотного порушення структури. Прикладами матеріалів, що піддаються розпилюванню, є деревина, м’які гірські породи. Пробійність виражає здатність матеріалу утримувати цвяхи й шурупи за певних умов висмикування. Висока пробійність притаманна деревині й ніздрюватому бетону. Полірувальність - це здатність матеріалу сприймати обробку тонкими абразивними матеріалами. При цьому створюється гладенька блискуча поверхня. Найчастіше поліруванню піддають природні кам’яні матеріали (мармур, граніт, кварцит).

12. Класифікація керамічних матеріалів За призначенням керамічні матеріали й вироби поділяють на такі види: стінові (цегла, порожнисті камені); покрівельні (черепиця); елементи перекриттів; вироби для облицювання фасадів (лицьова цегла і камені, плитки фасадні, килимово-мозаїчні плитки); вироби для внутрішнього облицювання (глазуровані плитки і фасонні деталі до них – карнизи, кутники, пояски); заповнювачі для бетонів (керамзит, аглопорит); теплоізоляційні вироби (діатомітові, трепельні, перлітобентонітові вироби, ніздрювата кераміка); вироби для підлог і дорожніх покриттів (плитки для підлог, дорожня цегла; санітарно-технічні вироби (умивальники, унітази, ванни, труби); кислототривкі вироби; вогнетривкі вироби. За видом поверхні керамічні матеріали й вироби поділяють на: глазуровані та неглазуровані; однокольорові, багатокольорові і з малюнком; з гладенькою поверхнею та рельєфні. За структурою черепка керамічні матеріали й вироби поділяють на: пористі й щільні. До пористих відносять матеріали і вироби з водопоглинанням більше 5% за масою. Це – стінові вироби, черепиця, облицювальні плитки для стін, теплоізоляційні вироби, заповнювачі для бетонів, санітарно-технічні вироби. На зломі вони мають землистий вигляд, шорстку поверхню, непрозорі, при ударі видають глухий звук. До щільних матеріалів відносять ті, що мають водопоглинання за масою менше 5 %. Це - плитки для підлог, дорожня цегла, фарфорові вироби. Вони мають блискучий злом, гладеньку поверхню, при ударі видають чистий дзвінкий звук. За способом формування керамічні матеріали поділяють на матеріали, одержані пластичним формуванням, напівсухим пресуванням або шлікерним способом.

13. Сировина для виробництва керамічних матеріалів

Сировину для виробництва будівельної кераміки поділяють на пластичну й непластичну. До пластичної сировини відносять глинисті породи, які забезпечують одержання зв’язної, зручної до формування маси і міцного водостійкого черепка після випалювання. Непластична сировина - це добавки, які покращують технологічні властивості формувальної суміші (полегшують сушіння, зменшують усадку, знижують температуру випалювання) і надають готовим виробам потрібних властивостей (пористості, теплопровідності, кольору тощо). ^ Спіснювальні добавки вводять у керамічну масу, щоб знизити пластичність і зменшити повітряну й вогневу усадки за рахунок меншої водопотреби формувальної маси. Для цього використовують шамот, де-гідратовану глину, кварцовий пісок, гранульований шлак, золу ТЕС. Шамот – це зернистий порошок із зернами 0,16…2,5 мм, який отримують подрібненням попередньо випаленої до спікання глини. Шамот поліпшує сушильні властивості глин. Дегідратовану глину одержують випалюванням при температурі 700…750 ^оС з наступним подрібнюванням. Плавні знижують температуру випалювання і спікання глини, підвищують щільність виробів. Як плавні використовують польові шпати, залізну руду, доломіт тощо. Вони здатні утворювати з SiO₂ та Al₂O₃ більш легкоплавкі силікатні розплави. ^ Поротвірні добавки вводять у сировинну масу для одержання легких керамічних виробів. Такими добавками є магнезит, крейда, доломіт, які під час випалювання виділяють СО₂ , а також вигоряючі добавки – тирса, відходи вуглезбагачувальних фабрик, золи ТЕС, лігнін, подрібнене буре вугілля. ^ Пластифікуючі добавки сприяють підвищенню пластичності маси й поліпшенню її здатності до формування при отриманні виробів. До них належать високопластичні глини, бентоніти, а також поверхнево-активні речовини типу лігносульфонату технічного (ЛСТ).

16. Основи технології керамічних матеріалів і виробів Обробка глинистої сировини може бути природною (використання атмосферних процесів – зволоження і висихання, заморожування і відтавання, вивітрювання), механічною (рихлення, подрібнення з видаленням каміння, дозування з добавками, тонке подрібнення) і комбінованою, з фізико-хімічною обробкою(парозволоженням, вакуумуванням), введенням спеціальних добавок (пластифікуючих, спіснювальних, вигоряючих) і вилежуванням обробленої маси у шихтозапасниках. Природний спосіб обробки сировини вимагає багато часу, великих площ і не забезпечує повного видалення кам’янистих включень. Механічний спосіб є більш ефективним. Переробку сировинної маси та формування виробів залежно від властивостей вихідної сировини й виду виробів, що виготовляються, виконують пластичним, напівсухим або лікерним (мокрим) способами. ^ Пластичне формування застосовують тоді, коли глиниста сировина волога, пухка. Пластична маса зволожується до вологості 20…25 %. Такий спосіб передбачає формування виробів на стрічкових пресах. ^ Шлікерний (мокрий) спосіб полягає в тому, що вихідні матеріали подрібнюють разом з водою в кульовому млині при вологості 45…60 % до одержання однорідної маси. Методом лиття виготовляють вироби складної конфігурації та тонкостінні. Проміжною операцією технологічного процесу виробництва керамічних виробів є сушіння. Воно необхідне для надання сирцю механічної міцності й підготовки його до випалювання. Сушіння виробів може бути природним (на відкритому повітрі) та штучним ( у спеціальних пристроях – сушарках). Режим сушіння у сушарках: температура теплоносія 130…170 ^оС, тривалість сушіння 30…72 год.

17.

Цегла (суцільна та порожниста) – застосовують для мурування зовнішніх та внутрішніх стін. Стандартні розміри 250х120х65мм, є ще потовщена, модульна. За міцністю поділяється на марки 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300. За морозостійкістю F15, 25, 35, 50. Порожниста цегла дає змогу зекономити сировину, знизити товщину стін, полегшити конструкцію, покращити теплоізоляцію тощо, проте її не застосовують для зведення фундаментів, цоколів, стін у вологих приміщеннях.

Керамічне каміння (має ті ж властивості) виготовляють порожнистим, розміри 250х120х138мм, 250х250х120 та ін.

Збірні панелі для зовнішніх та внутрішніх стін, керамічні блоки виготовляють у заводських умовах. Це прискорює процес будівництва, зменшує трудозатрати. Панелі виконують розмірами на кімнату, влаштовують теплоізоляційний шар (для панелей зовнішніх стін), армують спеціальними сітками чи каркасами, поверхню оздоблюють.

Вироби для облицювання фасадів

Лицьова цегла (двошарова, ангобована, глазурована) виготовляється марок 300, 250, 200, 150, 125, 100, 75. Водопоглинання до 6%.

Плитки глазуровані та неглазуровані, цокольні плитки, килимово-мозаїчні плитки виготовляють високих марок за морозостійкістю (F35 і вище), водопоглинання до 5 %.

Плитки для внутрішніх робіт

Плитки для стін – бувають майолікові та фаянсові. Товщина до 6 мм, форма, забарвлення та розміри – різні.

Плитки для підлог – глазуровані та неглазуровані. Товщина до 8…13 мм. Мають високу щільність, низьку стиранність, високу ударну в’язкість, водопоглинання до 5%. Виготовляють з тугоплавких чи вогнетривких глин.

Вироби спеціального призначення Керамічна черепиця – давній покрівельний матеріал, який завдяки довговічності, вогнестійкості й високим декоративним якостям не втратив свого значення до наших днів. Черепиця поділяється на види: штампована – пазова, марсельська, голландська, S-подібна, гребенева; пластичного формування – стрічкова пазова, плоска та S- подібна; напівсухого пресування – плоска типу «бобровий хвіст». До недоліків черепиці належать: велика маса, крихкість, значна трудомісткість влаштування покрівлі і необхідність підготовки міцної кроквової системи з великим нахилом для швидкого стікання води. ^ Дорожня (клінкерна) цегла – це штучні камені розмірами 220 Ч 110 Ч65мм і 220 Ч 110 Ч 78 мм, які виготовляють формуванням і наступним випалюванням до повного спікання. ^ Дренажні труби виготовляють пластичним формуванням (з високо- пластичних цегельних глин) круглого, шести- чи восьмигранного перерізу, внутрішнім діаметром від 25 до 250 мм і завдовжки 333 або 500 мм. ^ Каналізаційні труби виготовляють з тугоплавких або вогнетривких труб із спіснювальними добавками чи без них, циліндричної форми з розтрубом на одному кінці. Для кращої герметичності стиків кожна труба має нарізки – не менше п’яти витків на зовнішній стороні кінця труби і стільки ж на внутрішній стороні розтруба. Для монтажу трубопроводів виготовляють хрестовини, трійники, відводи, переходи, пробки, коліна. ^ Кислототривкі вироби виготовляють з пластичних глин без домішок карбонатів, сірчаного колчедану, гіпсу, які зменшують хімічну стійкість. Кислототривкі вироби призначені для футерування башт, резервуарів і печей на хімічних заводах, для опорядження підлог у цехах з агресивними середовищами. ^ Санітарно-технічна кераміка. До цих виробів належать ванни, раковини, унітази та інше обладнання санітарно-технічних вузлів житлових та виробничих приміщень. ^ Вогнетривкі вироби застосовують для будівництва промислових печей, топок і агрегатів, що працюють при високих температурах. Найширше застосовують кремнеземисті й алюмосилікатні, а також магнезіальні та хромисті вогнетриви. ^ Легкі заповнювачі – керамзит і аглопорит – одержують при випалюванні легкоплавких глинистих порід.

19. Сировинні матеріали для виробництва скла

Групи матеріалів	Назва
^ Основні матеріали кремнеземисті, що містять SiO2, 55…75 мас. % глиноземисті, що містять Al2O3 , 2…25 мас. % лужноземельні , що містять Na2O та К2O до 15 мас. % ^ Допоміжні матеріали модифікатори для надання склу спеціальних властивостей освітлювачі	кварцовий пісок, мелений пісок і кварцити технічний оксид алюмінію, гідроксид алюмінію, польові шпати, пегматити, каолін, граніт, вулканічний попіл сода, поташ, сульфати лужних металів оксиди свинцю, барію, цинку, цирконію, титану, фосфору селітра, хлорид натрію

20. Технологічні операції при виготовленні скла

Першим етапом є приготування вихідної сировини (основна сировина – кварцові піски, вапняк, крейда, доломіт, вугілля, сульфат натрію чи кальцинована сода), а саме, підсушування та очистка піску від домішок, виділення крупніших фракцій щебеню, гравію; подрібнення та підсушування крейди, доломіту, розмелювання вугілля. Далі сировина дозується за масою у спеціальних бункерах і подається у змішувач для приготування шихти.

Наступним етапом є скловаріння. Він відбувається у ванних печах безперервної дії при температурі 1100…1200⁰С. Спочатку шихта плавиться, вариться, витримується при цій же температурі до повного виділення всіх домішок, які з піною спливають на поверхню розплаву. Одночасно відбувається процес освітлення та видалення бульбашок газу і повітря.

Подальшим є процес формування зі скломаси виробів. З розплавленої маси машинами вертикального і горизонтального типу витягують стрічку скла, пропускають між валками машини, охолоджують, відпалюють для зниження крихкості. Листове скло отримують методом безперервного прокату.

Застосовують так званий флюат-спосіб (спосіб плаваючої стрічки)- формування стрічки скла відбувається на поверхні розплавленого металу (олова), тому нижня поверхня скла є рівною, гладкою і не потребує полірування.

21. Властивості скла.

Структура скла зумовлює ряд його властивостей, у тому числі прозорість, міцність, стійкість до атмосферних впливів, водо- та газонепроникність. Найбільш важливими для скла є не тільки оптичні властивості, але й механічні, оскільки його використання є багатоцільовим. Оптичні властивості скла характеризуються прозорістю, світлопроникністю, світлопоглинанням, світловідбиванням, світлорозсіюванням тощо. Звичайні віконні стекла пропускають видиму частину світлового спектра й не пропускають інфрачервоних та ультрафіолетових променів. Світлопроникнення вимірюють коефіцієнтом пропускання, який визначається відношенням кількості світлової енергії, що пройшла крізь скло, до повної його енергії. Світло пропускання віконного скла при товщині 5 мм становить 84…87 % і залежить не тільки від виду скла, а й кута падіння світлових променів. У будівельних конструкціях скло зазнає дії розтягу вальних й ударних навантажень, рідше – дії стиску, тому основними характеристиками, що визначають його якість, є міцність при розтягу та крихкість. Теоретична міцність скла при стиску становить більше 20000 МПа, а при розтягу – 12000 МПа, фактична – значно нижча (при стиску – 500…2000 МПа, при розтягу – 35…100 Мпа). Однією з причин великої різниці між теоретичною і реальною міцністю скла є дефектність поверхні реального скла – наявність мікротріщин, що сильно послаблюють опір матеріалу впливу зовнішніх навантажень. Вважають, що утворення поверхневих дефектів залежить від ступеня однорідності вихідної маси, способу і умов формування виробів, характеру механічної та термічної обробки, температури і вологості навколишнього середовища, тривалості дії навантаження, масштабного фактора. Крихкість як показник деформативності є головним недоліком скла. Густина скла становить 2,45…2,55 г/см³, а для спеціальних стекол може досягати 8 г/см³. Теплопровідність звичайного скла становить 0,4…0,8 Вт/(м·К), теплоємність – 0,63…1,05 кДж/(кг·К). Термічна стійкість. При різкому охолодженні скла поверхневі шари охолоджуються швидше внутрішніх, тому на поверхневих шарах скловиробів виникають напруження розтягу, у внутрішніх - стиску. При швидкому нагріванні виробу, навпаки, на поверхневих шарах скловиробів виникають напруження стиску, у внутрішніх - розтягу. Враховуючи, що руйнування скла починається з поверхні і міцність скла при стиску в багато разів більша міцності при розтягу, різке охолодження скловиробів більш безпечне, ніж швидке нагрівання. Звичайно термостійкість скла залежить від хімічного складу, температурного коефіцієнта лінійного розширення і товщини виробів. Скло має значну густину і водночас високу звукоізоляційну здатність. За цим показником скло завтовшки 1 см відповідає цегляній стіні завтовшки 12 см. Хімічна стійкість скла залежить від його хімічного складу. Оксиди елементів І групи найбільш вагомо знижують водостійкість скла. Найбільший вплив на підвищення хімічної стійкості стосовно води мають оксиди ІУ групи елементів: SiO₂, TiO₂, ZrO₂. Силікатне скло має високу стійкість до більшості розчинів кислот, за винятком HF і H₃PO₄.

22. Основні види виробів із будівельного скла і їхнє застосування

Вироби	Вид скла	Застосування
Листове будівельне та декоративне скло	Віконне та вітринне неполіроване Вітринне поліроване Візерункове кольорове та безбарвне, «Мороз» і «Заметіль» Армоване кольорове та безбарвне	Скління вікон, дверей, вітрин, ліхтарів верхнього світла, виготовлення елементів меблів, влаштування внутрішніх перегородок і огорож балконів
Листове скло зі спеціальними властивостями	Увіолеве (пропускає ультрафіолетові промені) Тепловбирне Тепловідбивне Теплозахисне Загартоване	Скління дитячих і лікувальних установ, спортивних і оздоровчих споруд, музеїв, бібліотек, електронагрівальних скляних споруд
Кольорове та художнє скло	Вітражне, забарвлене в масі або накладне, скляна мозаїка, смальта	Виготовлення художніх вітражів, напівпрозорих екранів, виготовлення художніх панно
Будівельні вироби	Скляні порожнисті блоки, лінзи, плитки, профільне скло, склопакети, труби, ніздрювате скло, скляне волокно	Заповнення світлових прорізів у стінах, перегородках, покриттях, спорудження стін неопалюваних споруд, улаштування внутрішніх перегородок, тепло- і звукоізоляційні вироби, напірні, безнапірні та вакуумні трубопроводи для транспортування агресивних речовин.

23. Склокристалічні матеріали Склокристалічними називають штучні полікристалічні матеріали, які одержують кристалізацією скла або кам’яного розплаву відповідного хімічного складу. Сировиною для склокристалічних матеріалів є ті самі матеріали, що й для скла (з підвищеними вимогами щодо чистоти), а також спеціальні домішки – каталізатори (модифікатори), які інтенсифікують процес кристалізації скла. Шлакоситали – це різновид склокристалічних матеріалів, які виготовляють направленою кристалізацією шлакових стекол. До складу шихти входять гранульований доменний шлак, кварцовий пісок та каталізатори кристалізації (сульфат натрію, кремнефтрорид натрію, оксиди і сульфіди хрому, титану, цинку, феруму тощо). Виробництво шлакоситалів складається з двох етапів: 1) одержання шлакового скла й формування виробів; 2) термічна обробка виробів.

25. Матеріали й вироби із кам’яного литва Литі кам’яні вироби – це штучні силікатні матеріали, одержані на основі розплавлених гірських порід: базальту, діабазу, доломіту, крейди тощо. Змінюючи умови структуроутворення, одержують матеріали різної структури: щільні, ніздрюваті й волокнисті. З кам’яного литва випускають вироби у вигляді плоских і вигнутих плиток, деталей жолобів, труб, штуцерів. Литі вироби світлих тонів застосовують у будівництві як облицювальний матеріал, архітектурні деталі, а також в інших галузях промисловості. Плавлені вироби характеризуються великою середньою густиною (2900…3000 кг/м³). Через малу пористість (до 2%) і закритий характер пор вони мають низьке водопоглинення (до 0,22 %) і підвищену морозостійкість (до 500 циклів). Висока довговічність їх зумовлена підвищеними значеннями кислото- (98,6…99,8 %) й лугостійкості (до 90 %). Стиранність виробів становить 0,04…0,08 г/см², тобто в 3…5 разів менша, ніж у граніту. Границя міцності при стиску складає 230…300 МПа, при згині 30…50 МПа. Литі кам’яні вироби відрізняються діелектричними властивостями й високою термостійкістю (до 900 ^оС). ^ Волокнисті матеріали виготовляють на основі мінерального волокна. Як сировину використовують вивержені гірські породи (габро, базальт, діабаз, сієніт) або метаморфічні (гнейси, слюдяні сланці). З мінеральних розплавів виготовляють мінеральну вату та вироби на її основі. Високі теплоізоляційні властивості мінеральної вати зумовлюються її малою середньою густиною за рахунок високої пористості (93…95 %). Мінеральна вата не сприяє розвитку грибів, проте внаслідок виділення останніми органічних кислот вона може руйнуватися. Мінеральну вату застосовують як тепло- та звукоізоляційний матеріал, а також як основу для виготовлення різних виробів (шнури, джгути, плити, циліндри, сегменти тощо).

3. Будівельні матеріали – це матеріали, що використовуються для будівництва та ремонту будівель, споруд різного призначення, зокрема - в дорожньому будівництві, наприклад – щебінь, асфальтобетон, цементобетон. Вони виконують такі основні функції – створюють сприятливі умови експлуатації, сприймають механічні навантаження, забезпечують довговічність і покращують естетичність будівель і споруд.

1. Будівельне матеріалознавство – наука, що вивчає технологію виготовлення матеріалів, їх властивості, застосування у будівництві. При вивченні властивостей будівельних матеріалів їх класифікують за різними ознаками (походженням, видом сировини, технологією їх виготовлення і ін.). В залежності від технологічного процесу виготовлення (технологічний спосіб класифікації) будівельних матеріалів можна виділити такі групи: природні кам’яні матеріали, керамічні матеріали, мінеральні в’яжучі матеріали, будівельні розчини, бетони на основі мінеральних в’яжучих, органічні в’яжучі матеріали, бетони на основі органічних в’яжучих, деревина, метали, пластмаси і полімери, теплоізоляційні матеріали, скло, фарби та ін.

14. Властивості сировини

Пластичність – основна властивість глини, залежить від гранулометричного складу, характеризується числом пластичності (високо пластичні при Пл понад 25%, середньо пластичні при Пл = 15…25%, помірно пластичні Пл = 7…15%, мало пластичні Пл до 7%).

Усадка – зменшення розмірів в процесі сушіння (повітряна усадка – 2…12%) та випалювання (вогнева усадка – 2…8%).

Вогнетривкість глин: “О” – вогнетривкі понад 1580⁰С, “Т” – тугоплавкі 1350…1580⁰С, “Л” – легкоплавкі до 1350⁰С.

Перехід глини у каменеподібний стан (на прикладі каолініту Al₂O₃ 2SiO₂ 2H₂O):

• t > 100⁰C – випаровується вільна вода;

• t > 300⁰C – вигоряють органічні речовини;

• t > 450…600⁰C – виводиться хімічно зв’язана вода і утворюється безводний мета каолініт Al₂O₃ 2SiO₂ ;

• t > 700…800⁰C – розклад на два оксиди Al₂O₃ та SiO₂ ;

• t > 900⁰C – утворюється штучний мінерал – 3Al₂O₃ SiO₂ – муліт (глина стає каменем, тобто набуває водостійкості, міцності, термостійкості). Випалювання цегли завершене;

• t > 1000⁰C – відбувається ущільнення і злипання черепка, водопоглинання такого матеріалу знижується до 4%;

• t > 1200⁰C –глина на поверхні плавиться, виріб деформується.

24. Матеріали та вироби зі шлакових розплавів

Шлаки – побічний продукт металургії. Вогненно рідкий шлак – цінна сировина для отримання різних матеріалів та виробів. Основа їх – оксиди CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO, FeO. Залежно від вмісту тих чи інших оксидів шлаки поділяються на основні, нейтральні, кислі. За видом виплавлюваного металу шлаки: доменні, сталеплавильні, феросплавні, вагранкові. Шлаки переробляють на продукцію будівельного призначення у вогненно рідкому стані або у твердому стані. Найпоширеніший спосіб – швидке охолодження вогненно рідкого шлаку водою з отриманням гранульованого матеріалу склоподібної структури.

Гранульований шлак розмірами до 10мм отримують трьома способами: мокрим (розплав подається у басейн з водою, вологість 25…30%), напівсухим гранулюванням (шлаковий розплав з невеликою кількістю води відлежується на площадці до вологості 10…15%), сухим гранулюванням (розплав та вода в невеликій кількості, яка відразу ж випаровується).

Шлакова пемза – ніздрюватий пористий матеріал, отримується спученням парами води розплавленого шлаку при швидкому охолодженні. Марки 400…900 (за середньою густиною). Застосовується як заповнювач для шлакобетонів.

Шлаковий щебінь отримують подрібненням відвальних шлаків або спеціальною водотермічною обробкою шлакових розплавів (литий щебінь). Застосовують для дорожнього будівництва, як заповнювач для бетону, для виготовлення шлаковати.

Шлакове литво має високу зносостійкість та жаростійкість, лугостійкість, стійкість до дії морської води та атмосферних забруднень. Застосовують у вигляді поштучного каміння для доріг, плит для підлог промислових будівель, бордюрного каміння, дорожніх плит, тюбінгів, труб, фасонних виробів, металошлакових труб (двошарових труб – зовні метал, зсередини – шлакове покриття).

Шлаковата – матеріал, що складається з найтонших волокон, отриманих з розплавлених вогненно рідких шлаків. Розплав при температурі 1200…1400⁰С роздувається потоком пари на тонкі нитки, які у камері осадження подаються конвеєром на охолодження і виготовлення матів. Шар шлаковати вирівнюють, обклеюють папером чи картоном, ріжуть на шматки потрібної величини. Середня густина 250…300 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності 0,05 Вт/мК.

26. Повітряні в’яжучі речовини

Гіпсові в’яжучі речовини поділяються на 2 групи – низьковипалювані та високовипалювані.

Низьковипалювані гіпсові в’яжучі речовини отримують при нагріванні двоводного природного гіпсу до температури 150…160⁰С, при цьому відбувається часткова дегідратація з переходом його у напівводний гіпс. До цієї групи в’яжучих речовин відноситься будівельний гіпс, високоміцний гіпс.

Високо випалювані гіпсові в’яжучі речовини отримують випалюванням двоводного гіпсу при високих температурах – 700…900⁰С, при цьому двоводний гіпс повністю втрачає воду і перетворюється на ангідрит. До високовипалюваних належать такі в’яжучі речовини: ангідритовий цемент, естрих-гіпс.