m33170

Физико-механические свойства канализационных труб приведены в таблице 15.

Таблица 15. Физико-механические свойства канализационных труб

Технология изготовления труб следующая (рис. 17). Глину освобождают от крупных камней и подвергают грубому помолу, после чего подсушивают, измельчают в дезинтеграторах и просеивают.

Параллельно идет приготовление из глины шамота, т.е. измельчение и увлажнение глины, ее обжиг на шамот и дробление шамота. Отдозированную глину и шамот подают последовательно в два глиносмесителя. В первом материалы перемешивают насухо, а во втором – влажное перемешивание до заданной пластичности. Из приготовленной массы на ленточных прессах формуют полуфабрикаты (валюшки), которые направляют на вылеживание в камере, а затем – в формовочные отделения. Формование производят на специальных трубных прессах. После подвяливания производят сушку в вертикальном положении в туннельных сушилках, глазурование и обжиг - в туннельных печах в течение 45 – 60 ч.

Дренажные трубы изготавливают из пластичных глин на специальных ленточных прессах. У дренажных труб диаметр - 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 и 250 мм, длина - 333–500 мм, свер-

ху они покрыты глазурью и имеют отверстия диаметром 5 мм, через которые поступает вода.

Санитарно-технические изделия могут быть:

–из твердого фаянса, отличающегося пористым черепком;

–из санитарного фарфора, обладающие спекшимся череп-

ком;

– из полуфарфора, имеющие полуспекшийся черепок. Фаянс, полуфарфор и фарфор вырабатывают из одинаково-

го сырья, взятого в различных соотношениях для изделий каждой

71

группы (беложгущиеся огнеупорные глины и каолины, кварц, полевой шпат).

Рис 17. Принципиальная технологическая схема производства керамических канализационных труб:

1 – склад сырья; 2 – бункер с решеткой; 3 – стругач для измельчения глины; 4 – сушильный барабан; 5 – дезинтегратор для измельчения глины; 6 – дозатор глины и шамота; 7 – шнек для увлажнения и смешения глины; 8 – вальцы для брикетирования глины; 9 – шахтная печь для обжига глины на шамот; 10 – измельчитель шамота; 11 – шнек для смешения глины и шамота с увлажнением; 12 – формовочный пресс; 13 – склад для выдерживания полуфабрикатов; 14 – трубный пресс; 15 – туннельная сушилка; 16 – ванна для глазурования труб; 17 – туннельная печь

В настоящее время в нашей стране санитарно-строитель- ную керамику (унитазы, смывные бачки, умывальники, ванны) изготовляют преимущественно из твердого фаянса.

72

Сырьевые материалы, применяемые для изготовления са- нитарно-технических изделий, проходят следующую переработку: помол, отмучивание, просеивание и другие операции, при помощи которых обеспечивается однородность и тонкое измельчение материалов. После этого их замешивают водой в сметанообразную массу – шликер. Санитарно-технические изделия изготавливают преимущественно способом литья в гипсовых формах. После впитывания гипсом избытка воды изделия вынимают из гипсовых форм, подвяливают, оправляют и подают в сушилку для досушивания, затем покрывают глазурью и обжигают при температуре 1250–1300 °С или обжигают сырец, а затем покрывают глазурью и обжигают снова.

3.5.Изделия на основе минеральных расплавов

итехнология их получения

Кгруппе изделий из минеральных расплавов относят изделия из стекла, каменного и шлакового литья, ситаллов и шлакоситаллов.

По виду основного сырья изделия из минеральных расплавов делят на стекольные, каменные и шлаковые; по структуре – на стекловидные и стеклокристаллические. Стекловидные получают из силикатных расплавов, способных при быстром охлаждении переходить в стеклообразное состояние, для которого характерны изотропность свойств, отсутствие определенной температуры плавления и непрерывное изменение свойств при нагревании с переходом в жидкоподвижное состояние. Стеклокристаллические материалы – ситаллы и шлакоситталы сочетают в себе положительные свойства стекла и кристаллических веществ.

Группы изделий из минеральных расплавов объединяются не только схожими свойствами, но и общими технологическими принципами их получения: подготовка и расплавление исходного сырья, охлаждение полученной стекломассы, формования изделий с последующей обязательной термической обработкой для снятия внутренних напряжений и получения изделий с заданными свойствами.

Стеклом называют изотропные прозрачные тела, получаемые путем переохлаждения расплава кремнезема, сульфата натрия и других компонентов.

73

В строительстве применяют различные виды листового и строительно-архитектурного стекла. Основным видом стекла, используемым в строительстве, является листовое. Свойства стекла определяются прежде всего входящими в его состав оксидами. Главными стеклообразующими оксидами являются кремнезем, оксиды фосфора и бора. Подавляющее большинство промышленных стекол являются силикатными. Обычные силикатные стекла хорошо пропускают всю видимую часть спектра и незначительную часть ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Строительное стекло имеет следующие основные свойства: твердость – 5–7 по шкале твердости; предел прочности при изгибе не менее 45 МПа, при сжатии – до 1000 МПа, плотность –

2450–2550 кг/м3.

Химический состав стекол в значительной степени влияет на их свойства. Строительное стекло содержит 71,5–72,5% SiO2; 1,5–2% Al2O3; 13–15% Na2О; 6,5–9% CaO; 3,8–4,3% MgO и не-

значительное количество других окислов (Fe2O3, K2O, SO3). Силикатные стекла отличаются высокой стойкостью к

большинству химических реагентов, за исключением плавиковой и фосфорной кислот. Химическая устойчивость силикатных стекол объясняется образованием при воздействии воды, кислот и солей защитной пленки из кремнекислоты.

Технологическая схема производства строительного стекла показана на рис. 18.

Особое внимание обращают на подготовку исходных компонентов, их химическую однородность и чистоту, на процесс приготовления шихты, варку стекла и его вытягивание.

При варке стекла процесс перехода шихты при нагревании сопровождается сложными физико-химическими процессами и проходит в несколько стадий. Важнейшие из них: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизация и охлаждение стекломассы.

Стадия силикатообразования требует нагрева шихты до

800–900 °С, в этот момент происходит испарение влаги из шихты, диссоциация углекислых и сернокислых солей кальция, магния и натрия с выделением газообразных продуктов (CO2, SO2, H2O), взаимодействие между компонентами шихты с образованием силикатов.

74

ветление стекломассы, а мельчайшие пузырьки перестают быть видимыми.

Стадия гомогенизации (усреднения) наблюдается параллельно со стадией дегазации.

Стадия студки стекла – этап, при котором происходит равномерное понижение температуры на 200–300 °С для обеспечения необходимой вязкости стекломассыпривыработке стекла.

Для выработки листового стекла применяют вытягивание, прокат и огневую полировку; вытягиванием получают оконное стекло толщиной до 6 мм, прокатом и огневой полировкой – витринное, армированное и другие виды стекла. После выработки стекла оно подвергается отжигу и закалке для уменьшения хрупкости и повышения прочности.

3.5.1. Изделия из стекла

Обычное оконное стекло изготовляют в виде листов толщиной от 2 до 6 мм. Размеры листов – от 400х500 мм до 1600х2200 мм. Помимо оконного стекла изготовляется витринное, декоративное, армированное бесцветное и цветное, прозрачное и непрозрачное; стекло закаленное, отличающееся высокой прочностью на удар и изгиб; стекло профильное: швеллерное и коробчатое.

Увиолевое стекло пропускает 25-75% ультрафиолетовых лучей и применяется для остекления оранжерей и заполнения оконных проемов детских и лечебных заведений. Такое стекло получают из шихты с минимальными примесями оксидов железа, титана, хрома.

Многослойное стекло (триплекс), армированное или неар-

мированное, состоит из нескольких листов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эластичной прокладкой, чаще всего из поливинилбутирольной пленки. При ударе это стекло не дает осколков и является безопасным.

Теплопоглощающее стекло предназначено для защиты интерьеров зданий от воздействия прямого солнечного излучения и уменьшения солнечной радиации в помещениях. Стекла голубого, серого и бронзового оттенков получают введением в состав стекломассы оксидов кобальда, железа или селена.

76

Электропроводящее стекло применяется в строительстве для стеклопакетов, используемых как источник тепла. Электропроводящие прозрачные покрытия наносятся на стекло напылением тонкой пленки солей серебра.

Стеклянные блоки – это полые светопрозрачные детали с различной фактурой внутренних и наружных поверхностей. Эти изделия предназначены для заполнения световых проемов. Раз-

меры – 194х194х98 мм.

Профильное строительное стекло представляет собой эле-

менты швеллерного или коробчатого сечения. Используется для светопрозрачных ограждений и самонесущих стен в строительстве.

Стеклопакеты представляют собой два или несколько листов стекла, герметично соединенных по периметру. Применяют для остекления промышленных, гражданских и общественных зданий.

Стемалит – изделие из листов плоского стекла, внутренняя сторона которых в процессе изготовления окрашена керамической эмалевой краской и подвергнута термообработке, при которой происходит закрепление эмали на стекле и его упрочнение. Применяют для облицовки стен зданий.

Марблит – листовое изделие из цветного стекла толщиной 5-25 мм с полированной лицевой поверхностью и рифленой тыльной стороной.

Стекломрамор – разновидность марблита, имеющая мраморовидную окраску различных цветов. Применяется для деко- ративно-защитной облицовки стен зданий, покрытий полов, оформления интерьеров, антикоррозийной защиты строительных конструкций и футеровки резервуаров.

Стекловолокно и стеклянная вата подробно рассмотрены в разделе теплоизоляционных материалов.

3.5.2. Каменное и шлаковое литье

Производство каменных литых изделий включает подготовку шихты, ее плавление, отливку изделий, кристаллизацию и отжиг. Подготовка шихты заключается в дроблении и помоле сырьевых материалов, их тщательном перемешивании до получения однородной массы.

77

Материалы из каменного расплава обладают высокой прочностью, износостойкостью и стойкостью в химически агрессивных средах. Сырьем служат горные породы, преимущественно базальты и диабазы, обладающие пониженной вязкостью в растворах. Для плавки шихты используют шахтные, ванные, вращающиеся и электрические печи.

Плавка базальта производится при температуре 1450 °С. Готовый расплав стекает в разливочный копильник, где охлаждается до температуры 1250 С. Охлаждение расплава благоприятно сказывается на структуре отливаемых изделий и уменьшает количество усадочных дефектов. Отливки подвергают кристаллизации и отжигу.

Для получения светлого каменного литья используют печи с вертикальными угольными электродами. Температура плавления светлой каменной массы несколько выше – 1500 °С. При варке происходит осветление массы, постепенное исчезновение темного оттенка, обусловленного присутствием оксидов железа. Последние восстанавливаются углеродом, образуя ферросилиций, который оседает на дно печи и удаляется. Часть свободного углерода сгорает, и углекислый газ удаляется при дегазации.

Для разливки расплава применяют формы из чугуна или жароупорной стали. При охлаждении каменного литья в формах начинается кристаллизация. Для получения заданной структуры важно строго регулировать время кристаллизации, необходимое для перехода массы из жидкого состояния в кристаллическое. За процессом кристаллизации следует стадия медленного охлаждения – отжиг, в процессе которого снимаются температурные напряжения. Охлаждение в формах и отжиг производятся в специальных печах (муфельных, тоннельных или камерных). Кристаллизация осуществляется при температуре 800–900 °С, затем изделия поступают в зону отжига и далее – на склад готовой продукции.

Способ литья представляет возможность быстро и экономно готовить из природных каменных материалов изделия любой формы, причем по своей однородности и техническим свойствам плотные изделия из плавленых каменных пород зачастую превосходят природные каменные материалы.

78

Широкое применение нашли плитки для полов в помещениях с агрессивными средами, облицовочные изделия для химических предприятий, брусчатка для мощения дорог, минеральная вата и изделия из нее.

Шлаки металлургической промышленности являются ценным сырьем для получения различных материалов. Производство изделий из шлаковых расплавов выгодно и экономично, поскольку не требуется дополнительных затрат топлива, отпадает необходимость в специальных плавильных печах и значительно снижаются удельные капитальные вложения в себестоимость единицы продукции. Однако для обеспечения надлежащего качества выпускаемых изделий шлаковые расплавы нуждаются в обогащении специальными добавками, что несколько усложняет производство.

Шлаки в огненно-жидком состоянии используют как готовый расплав для получения плотных изделий (половых плит, облицовочной плитки), легких материалов (шлаковой ваты, шлаковой пемзы) и шлакоситаллов.

Для отливки шлаков на подготовленной площадке устанавливают кассетные металлические формы в виде ячеек заданных размеров и формы (камни, плиты и т.д.). Для свободного перераспределения шлака между ячейками в боковых стенках форм имеются отверстия. Во избежание переохлаждения нижней части изделий дно формы покрывают тонкоизмельченным шлаком. В верхней части формы защитой от быстрого охлаждения служит покровный слой шлака толщиной 10–15 см. Охлаждаясь под ним, изделие проходит стадии кристаллизации и отжига, приобретая плотную кристаллическую структуру и высокую механическую прочность. Камни и плиты из шлакового литья идут для устройства покрытий дорог, тротуаров и полов промышленных зданий.

Шлаковая пемза представляет собой ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания шлака при его быстром охлаждении. Вспучивание шлака осуществляется на специальных машинах центробежным, струйным способами или в бассейнах.

При центробежном способе расплавленный шлак подают в приемный бункер, а затем в центробежную машину, куда одновременно поступает вода. Расплавленный шлак под действием лопастей вращающейся крыльчатки распыляется, вспучивается парами воды и под действием центробежной силы отбрасывается на охлаждаю-

79

щий экран, под которым расположен приемный бункер и транспортер для удаления готовой шлаковой пемзы.

Щебень из шлаковой пемзы является хорошим материалом для изготовления легких блоков. Применение в строительстве шлаковой пемзы в качестве пористого заполнителя позволяет снизить стоимость наружных стеновых панелей по сравнению с кирпичными стенами на 25–30% и сократить удельные капитальные вложения на организацию производства искусственных легких заполнителей в 2–3 раза.

Шлакопемзовый песок в последнее время нашел широкое применение для изготовления шлаковых асфальтобетонов. Покрытия из такого вида асфальтобетона более долговечны, морозо- и трещиноустойчивы, обладают повышенной шероховатостью.

Из шлаковых расплавов получают также шлаковую вату, используемую для изготовления теплоизоляционных материалов.

Введение в состав стекломассы специальных добавок – кристаллизаторов процесса кристаллизации с дополнительной после формования термической обработкой стекол по строго определенному режиму – позволяет получать стеклокристаллические материалы, отличающиеся от стекла как по структуре, так и по свойствам – ситаллы. Их название образовано путем сокращения двух слов: силикаты и кристаллы. Ситаллы можно также получать из шлаков черной или цветной металлургии с добавками кристаллизаторов.

Ситаллы имеют плотную мелкокристаллическую структуру и высокие показатели таких свойств, как прочность, твердость, химическая стойкость, стойкость к тепловым воздействиям.

Ситаллы могут иметь темный, коричневый, серый и кремовый цвета. Материал обладает большой прочностью – до 500 МПа. Получают ситаллы методом вытягивания, выдувания, прокатки и прессования, добавляя к стеклянным расплавам улучшающие кристаллизацию вещества – минерализующие катализаторы: соединения фторидов и фосфатов щелочных или щелочноземельных металлов, способных легко кристаллизоваться из расплавов. По сравнению с производством изделий из стекла технология ситаллов сложнее – требуется дополнительная термическая обработка стекла в кристаллизаторе, в процессе которой стекло переходит в стеклокристаллическое состояние.

80