книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

Керамзитовый гравий применяют в качестве легкого заполните­ ля для бетонных и железобетонных изделий, а также для обжиго­ вых блоков на глиняной связке. В зависимости от объемной массы керамзитовый гравий делят на марки: 250, 300, 350, 400, 500 и 600. Изготовление керамзитового гравия марок 800 и 1000 целесообраз­ но для высокопрочных легких бетонов.

Предел прочности при сжатии керамзитового гравия, опреде­ ляемый испытанием в цилиндре, в зависимости от его марки дол­ жен быть не менее (н/м2):

При производстве легкобетонных изделий, кроме легких круп­ ных заполнителей, нужны легкие пески в количестве 50% от их объема. Хорошим заполнителем является керамзитовый песок. Получают его в печах кипящего слоя. Процесс этот основан на последовательном подогреве и обжиге гранулированного глинис­ того сырья в печи кипящего слоя. Печь кипящего слоя представ­ ляет собой тепловой агрегат с пористыми газопроницаемыми пли­ тами, через которые под давлением подается горючий газ, сгораю­ щий на верхней поверхности в слое гранул. При этом слой гранул, будучи аэрирован газом, имеет способность самостоятельно пере­ двигаться по поверхности плиты (в кипящем слое) к холодильни­ ку, куда подается холодный воздух.

Полученный по этой технологии керамзитовый песок представ­ ляет собой вспученные зерна округлой формы с окисленной на­ ружной оболочкой и пористой сердцевиной с насыпной объемной массой 400—600 кг/мг.

Применение керамзитового песка взамен кварцевого позволяет снизить толщину керамзитобетонных панелей на 5—7 см по сравне­ нию с бетонными.

Золокерамзитовый и зольный гравий. В последнее время произ­ водят аналогичный по свойствам керамзитовому гравию золокерам­ зитовый и зольный гравий. Процесс производства золокерамзито­ вого гравия подобен производству керамзитового, с той разницей,

сдобавкой сульфитно-дрожжевой бражки или глиняной суспензии

споследующим вспучиванием гранул во вращающейся печи.

Аглопорит. Аналогичным керамзиту по свойствам является аглопорит, получаемый спеканием (агломерацией) гранул из смеси глины с углем или угольным шламом в специальных агломераци­ онных установках.

Спекание гранул происходит за счет сгорания угля, содержа­ щегося в сырье. Одновременно происходит их частичное вспучи­ вание. Для этой цели пригодны углистые шахтные породы.

Процесс изготовления аглопорита следующий. Влажное глинис­ тое сырье смешивают с топливом и опилками, гранулируют в мел­ кие гранулы и в таком виде подают в агломерационную установку.

Спекание происходит за счет прохождения пламени через заж­ женную сверху шихту. Отходящие газы отсасывает вентилятор, создающий в слое шихты разряжение.

Процесс получения аглопорита длится 20—45 мин. Аглопорит получают в виде глыб или брусков объемной массой 800— 1200 кг/м3, которые дробят на щебень, а иногда вырезают из них плиты. Аглопоритовый щебень характеризуется объемной массой 500—800 кг/м3 и применяется в качестве легкого заполнителя для бетона.

Аглопоритовый гравий. Аглопорит обладает тем недостатком, что его поверхность в отличие от керамзитового или зольного гравия имеет ячеистую структуру. Это обусловливает перерасход цемента и утяжеление бетона. Более эффективным заполнителем из маловспучиваемого сырья, получаемого в агломерационных установках, является аглопоритовый гравий. Для его производства использу­ ют золы с высоким содержанием топливных остатков.

Аглопоритовый гравий изготовляют из сухой золы с добавкой пластификаторов либо из пластичной глинозольной массы с после­ дующим спеканием в агломерационных установках. Он характе­ ризуется объемной массой 700—900 кг/м3 и пригоден для конст­ руктивных легких бетонов высоких марок.

Пустотелый гравий можно получить окатыванием в барабане отрезков глиняных трубок с последующей сушкой и обжигом. Изготовляют его из невспучивающихся глин с высокой пластич­

ностью.

Вспученный перлит получают в виде легкого песка из молотой вулканической водосодержащей горной породы перлита — обжи­ гом ее в специальных печах до температуры 900—1100° С. Связан­ ная вода является основным вспучивающим агентом при термооб­

работке перлита.

В зависимости от состава перлиты вспучивают по одноили двухстадийной схеме термической обработки. При двухстадийиой обработке вначале удаляют часть воды при температуре 250— 450° С, а затем происходит вспучивание при температуре 900—■

1100°С.

I Вспученный перлитовый песок огне- и биостоек, химически инер­ тен. Объемная масса его 100—250 кг/м3, крупность фракций до 3 мм, коэффициент теплопроводности 0,05—0,58 вт/м • град. Из пер­ литовых пород изготовляют также вспученный щебень с объемной массой 300—500 кгім3, крупность фракций 10—20 мм.

Технология производства вспученного перлитового песка заклю­ чается в следующем. Перлитовый камень дробят, измельчают и рассеивают на фракции. Наиболее крупная фракция поступает на

повторное дробление, а вторая (1—2 мм) и третья (до 1 мм) — в печную установку для раздельного вспучивания. Печь для произ­ водства вспученного перлитового песка представляет собой верти­ кальную шахтную печь, работающую на природном газе или жид­ ком топливе. Вспученный песок поступает в систему воздушной классификации, оседает в циклонах, откуда направляется на склад готовой продукции.

Вспученный перлитовый щебень получают во вращающихся пе­ чах с последующим выделением мелких и пылевидных фракций воздушной классификацией.

Из 1 т перлитового камня объемом 0,5 м3 можно получить примерно 5—8 м3 вспученного перлитового песка. Его изготовляют

с объемной массой 300—600 кг/м3.

Вспученный перлит используют для теплоизоляционных изде­ лий, легких растворов и бетонов. Изделия на основе перлитового песка и щебня можно использовать в зависимости от вида связую­ щего для теплоизоляции при температуре до 900° С.

Связующими для вспученного перлита при получении изделий могут быть пластичная глина с последующим обжигом (керамоперлит), гипсовое вяжущее (гипсоперлит), цемент (цементоперлит), битум (битумоперлит), полимеры (пластоперлит), раствори­ мое стекло (стеклоперлит). В порошкообразном виде вспученный перлит применяют для высокоэффективной вакуумной изоляции.

Вспученный вермикулит,, получаемый из минерала вермикулита обжигом при температуре около 1000° С, является высокоэффек­ тивным материалом для изготовления штучных теплоизоляционных изделий. При этой температуре вермикулит вспучивается и увеличивается в объеме в 15—40 раз. Вспученные гранулы носят название зонолит. Объемная масса зонолита 60— 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,046—0,1 вт/м-град. Зонолит — высокоэффективный теплоизоляционный материал, об­ ладающий слабой гигроскопичностью, малой уплотняемостью и большой лучеотражательной способностью. Зонолит на различных вяжущих применяют для изготовления теплоизоляционных изделий (плит, сегментов), а также для теплоизоляционной засыпки.

Термолит. В Харьковском институте инженеров коммунального строительства получили искусственный щебень обжигом легких опоковых пород. Этот материал называется термолитом. В резуль­ тате обжига глинистых или трепеловидных опок при температуре 950—1100° С можно получать щебень с объемной массой 600— 1000 кг/м3.

Укрупненные легкие изделия на основе вспученных материалов. На основе керамзита, вспученного перлита, шлаков и других мате­ риалов можно изготовлять эффективные укрупненные штучные обжиговые изделия — керамокерамзит, керамоперлит, глиношлак в виде плит, сегментов, блоков. Отформованные изделия из смеси пластичных глин и вспученного заполнителя обжигают до

Особенностью легких обжиговых укрупненных изделий является их способность выдерживать длительный нагрев до температуры 1000°С и более. Из изделий на основе вспученных материалов с калиброванными плоскостями можно собирать крупные сборные элементы различного назначения, склеивая их силикатными или синтетическими клеями.

§ 25. Материалы различного назначения

Трубы. По назначению трубы делят на дренажные, канализацион­ ные, кислотоупорные специального назначения.

Дренажные трубы изготовляют из обычных гончарных глин. Такие трубы представляют собой цилиндрические отрезки диамет­ ром 5—10 см без раструбов. Их применяют для устройства водо­ понижающих дренажей либо для орошения. Обычные трубы, про­ питанные битумом, пригодны для канализации.

Канализационные трубы, изготовляемые из тугоплавких глин с добавкой шамота, имеют на одном конце раструб. Поверхность труб покрывают кислотоустойчивой глазурью. Канализационные трубы выдерживают гидростатическое давление не менее 2 ат. Длина канализационных труб 800—1200 мм, внутренний диаметр 150—600 мм.

В комплект кислотоупорных труб входят колена, тройники, крестовины, переходы, вставные кольца, задвижки. Водопоглоще-

санитарных кабин в качестве стояков взамен чугунных.

В настоящее время изготовляют керамические трубы, выдер­ живающие гидростатическое давление выше 10 ат.

Санитарно-технические изделия. К ним относят умывальники, раковины, унитазы, смывные бачки, ванны и др. Изготовляют изде­ лия главным образом из беложгущихся фаянсовых или полуфарфоровых и фарфоровых масс, в состав которых входит каолин, огнеупорная глина, кварц, полевой шпат, шамот. Изделия покрыва­ ют белой и реже цветной глазурью, обладающей стойкостью к кислотам, щелочам, а также температурным изменениям. Изготов­ ляют санитарно-технические изделия в основном методом литья в гипсовые формы из шликерных масс.

Огнеупорные материалы. Огнеупорными называются материа­ лы, работающие в условиях высоких температур. Применяют их для топок, промышленных печей, различной аппаратуры, подвер­ женной нагреву.

К огнеупорным материалам предъявляют требования, вытекаю­ щие из особенностей их применения. Для правильного выбора и эффективного использования их в различных областях необходимо

знать условия применения и химическую природу самого материа­ ла. Качество огнеупорного материала характеризуется в основном способностью его в рабочих условиях выдерживать заданную на­ грузку при высоких температурах без деформации.

Огнеупорные материалы должны быть стойкими к резким изме­ нениям температур, к химическому воздействию на них газов, расплавленных шлаков, металлов, не должны изменять своего объема.

По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные (температура плавления 1580—1770° С), высокоогнеупорные (тем­ пература плавления 1770—2000° С) и высшей огнеупорности (тем­ пература плавления выше 2000° С). Изготовляют огнеупорные материалы в виде кирпича, фасонных изделий, крупноблочных эле­ ментов.

По характеру пористости огнеупорные изделия делят на спек­ шиеся, особо плотные, плотные, уплотненные, обычные, легковес­ ные, ультралегковесные. Пористость, в зависимости от назначения огнеупора, может быть в пределах 3—80%.

По способу изготовления огнеупорные изделия различают: пиленые безоблсиговые из горных пород; обжиговые пластического формования, полусухого и сухого прессования, литые шликерные; плавленые литые. Кроме названных, существуют безобжиго­ вые огнеупорные бетоны.

Для кладки конструкций из огнеупорных материалов приме­ няют огнеупорные растворы, называемые мертелями.

Группу обжиговых огнеупорных материалов по химико-минера­ логическому составу подразделяют на кремнеземистые, алюмоси­ ликатные, магнезиальные и хромомагнезиальные, углеродистые.

Кремнеземистые огнеупоры называют динасовыми. Сырьем для изготовления динаса служат кварциты, песчаники, с известко­ выми или глинистыми добавками.

Иногда в смесь добавляют хромит СггОз и получают динасохромитовый огнеупор. Огнеупорность динаса 1670—1710° С. Пре­ дел прочности при сжатии плотного динаса (175-^—200) ІО5 н/м2, легковесного —35- ІО5 нім2.

Алюмосиликатные огнеупоры подразделяют на полукислые, ша­ мотные, высокоглиноземистые, цирконийсодержащие. Полукислые огнеупоры изготовляют в основном из естественно отощенных огне­ упорных глин, иногда к ним добавляют шамот. Огнеупорность их не ниже 1670° С. Шамотные огнеупоры изготовляют из огнеупор­ ных глин, отощенных в основном шамотом. Огнеупорность шамот­ ных материалов 1610—1730° С, предел прочности при сжатии (100-;— 125) ІО5 нім2. Изготовляют также легковесный и ультралегковесный шамотные кирпичи объемной массой 300—600 кг/м3, проч­

с цирконийсодержащими материалами с последующей разливкой расплава в формы. Огнеупорность их выше 2000° С.

Магнезиальные и хромомагнезиальные огнеупоры подразделяют на магнезитовые (огнеупорность 2000° С), форстеритовые (огне­ упорность 1750° С), выпиленные из талькокарбонатной породы — доломитовые (огнеупорность 1920° С), хромомагнезитовые, магне­ зито-хромитовые (огнеупорность 2000° С).

Углеродистые огнеупоры изготовляют из углерода и его соединений. Их разделяют на карборундовые, глинисто-графитовые и углеродистые. Отличаются они высокой теплопроводностью, элек­ тропроводностью, стабильностью размеров и прочностью при высо­ ких температурах (выше 1700° С). Карборундовые изделия изго­ товляют из измельченного карборунда на связке из огнеупорной глины, растворимого стекла, глинисто-графитовые — из огнеупор­ ной глины и графита, углеродистые — из кокса, термоантрацита и смоляной связки.

Легковесные и ультралегковесные огнеупоры получают изготов­ лением масс со специальными выгорающими и пенообразующими добавками.

Кислотоупорные изделия. К числу кислотоупорных относят спе­ циальные изделия, применяемые в агрессивных средах: вентили, трубы, баки, вентиляторы, термокислотоупорный кирпич. Послед­ ний применяют для футеровки реакционных аппаратов, ванн, работающих при повышенных температурах. Марка кислото­ упорных изделий не менее 300, водопоглощение черепка 6—9%. Поверхность изделий покрывают внутри и снаружи кислотостойкой глазурью.

Электроизоляционные изделия. Из керамических масс, содер­ жащих в своем составе каолин, огнеупорную глину, кварц, полевой шпат, изготовляют различные электроизоляционные материалы: изоляторы низкого и высокого напряжения, ролики, розетки, выключатели и др. Эти изделия изготовляют способом пластиче­ ского или полусухого прессования. Обжиг производят до спекания (водопоглощение — около нуля). Поверхность электроизоляцион­ ных керамических материалов покрывают глазурью.

Отопительные радиаторы. Радиаторы изготовляют из фарфоро­ вых масс (каменных) литьем в гипсовых формах. Их поверхность снаружи и изнутри покрывают глазурью.

Массу для литья приготовляют из каолина, огнеупорных глин, кварца, полевого шпата, тонко размалывая ее с водой и добавками доз электролита (соды, растворимого стекла). Гипсовую форму, имеющую очертание наружных форм радиатора, заполняют жид­ кой глинистой массой (шликером) и выдерживают до образования внутри гипсовой формы уплотненной стенки. После этого через отверстие в форме выливают избыток массы, разбирают форму, сушат пустотелое изделие, глазируют и обжигают. Такие радиаторы применяют вместо металлических для парового отопления. Они вы­ держивают давление до 10 ат.

Фасонные строительные изделия. Из пластичных глинистых масс ленточным способом изготовляют фасонные изделия различ­ ного назначения: клиновой и лекальный кирпич для кладки арок и сводов различных сооружений, скорлупы для защиты подземных коммуникаций, линий связи, кормушки для птиц и скота и др.

Керамический щебень. В районах, где отсутствуют каменные породы, рациональным может быть выпуск керамического щебня для бетонных и железобетонных изделий.

Лучшими для изготовления щебня будут низкоспекающиеся глины. Для облегчения веса щебня к глине добавляют опилки, шлак, угольный унос, торф, диатомит.

Использование отходов керамического производства. При про­ изводстве обжиговых изделий получаются отходы в виде керами­ ческого боя, очажных остатков в печах.

Керамический бой после дробления можно использовать как отощающую добавку в керамическом производстве, как заполни­ тель для бетонных и железобетонных изделий, для жаростойкого бетона, для подготовки под асфальтобетонное покрытие и др. Очажные остатки из печей, состоящие из смеси топливной золы и керамического тера, могут служить гидравлической добавкой при получении местного гидравлического вяжущего.

V.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

§ 26. Общие сведения

развитию металлургической промышленности в Советском Со- ■ юзе уделяется особое внимание. В 1958 г. СССР по производству чугуна опередил Англию и Францию, вместе взятых. На рис. 25 по­ казана динамика роста производства стали в дореволюционной России и СССР.

За последние годы советскими учеными и практиками исследова­ ны и внедрены в технологию металлургии новые усовершенствова­ ния: за счет применения кислорода для дутья ускорена выплавка стали; освоен эффективный метод вакуумной обработки жидкой ста­ ли; получены новые виды высокосортных сталей и чугунов со спе­ циальными свойствами; разработана высокоэффективная техноло­ гия получения алюминия из нефелинов; освоены новые виды облег­ ченного проката, гнутого из лейт и полос, а также прогрессивные способы литья, диффузионный метод сварки металлов в вакууме, легирование с вакуумной обработкой; широко развивается порош­ ковая металлургия и др.

Одной из важнейших проблем металлургии является процесс прямого восстановления железа из руды.

Важным фактором является экономное расходование металла за счет уменьшения брака, уменьшения угара при нагреве и обре­ за при прокате, изготовления экономичных профилей проката и труб, использования низколегированных и термообработанных ста­ лей и т. и.

В решениях XXIV съезда КПСС подчеркнута актуальность по­ вышения прочности и надежности металлов и других материалов, в частности функционирующих в условиях сверхвысоких давлений, температур и скоростей.

Для улучшения качества сталей и придания им специальных свойств в СССР и за рубежом создаются новые технологические процессы и новые составы сталей. Так, применяя техническую и термомеханическую обработку стали, повышают во много раз пре­ дел текучести и предел выносливости. Вводя незначительные .до­ бавки лантаноидов и легирующих веществ в углеродистые стали с последующей термической обработкой, получают стали с высо­ кими пределами прочности, текучести и выносливости.

За последнее время созданы новые высокопрочные так назы­ ваемые мартенсито-стареющие легированные стали с высокой пластичностью и обрабатываемостью. Для упрочнения металлов широко применяют такие средства воздействия, как ультразвук, высокое давление, магнитные поля и др.

Огромное значение имеет предохранение металла различными защитными средствами от коррозии. В ближайшем будущем про­ катная продукция металлургических заводов будет выпускаться с антикоррозионными покрытиями.

Несмотря на то, что синтетическим материалам и заменителям металлов уделяется в нашей стране большое, внимание, значение цветных металлов и их сплавов в строительстве остается большим. Среди них особая роль принадлежит алюминию и его сплавам.

Предприятия по производству цветных металлов оснащают ус­ тановками по комплексному извлечению свинца, цинка, кадмия, германия, селена, индия, галлия и других металлов-спутников.

С развитием металлургической промышленности в стране уве­ личивается выход металлургических шлаков. Перед металлургами и строителями поставлена задача полного использования шлаков в строительстве.

§ 27. Общие свойства металлов

Строение металлов. Различают металлы химически чистые и сплавы. Чистые металлы состоят из однородных частиц (атомов).

В состав сплавов могут входить различные металлы или металлы

снеметаллическими добавками, придающими сплавам необходимые свойства.

Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют простран­ ственную кристаллическую решетку. У различных металлов или