Строительные материалы. Логические конспекты-схемы. Часть 1. Учебное пособие
.pdf
Каждой глубинной породе в ряду массивных излившихся пород соответствует аналог
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отличия от глубинных |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогичные черты: |
|
|
Глубинные: |
|
Излившиеся: |
|
|
структура |
|
|
|
свойства |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
минеральный со- |
|
|
– |
гранит |
|
– |
кварцевый |
|
|
|
|
|
|
|
хуже, чем у |
|
|||||||||
|
став; |
|
|
|
|
|
|
|
порфир |
|
|
|
|
|
|
|
глубинных |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
порфировая |
|
|
|
||||||||||||||
– |
химический состав; |
|
|
– |
сиенит |
|
– |
бескварцевый |
|
|
|
аналогов |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
– |
текстура |
|
|
– |
|
|
|
– |
порфир |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
диорит |
|
порфирит |
|
|
|
|
|
|
|
лучше, чем у |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
– |
диабаз, базальт |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
габбро |
|
|
мелкокрис- |
|
|
глубинного |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
таллическая |
|
|
аналога |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5.4. Способы обработки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дробление (щебень) |
|
|
|
Шлифование, полирование (облицовоч- |
||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ные плиты и профильные элементы) |
|||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Распиловка (стеновые камни, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
плиты) |
|
|
|
Литье (кислотостойкие плиты) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раскалывание (брусчатка) |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Расплавление и распушка на волокна |
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
41
Тема 5. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ
5.1. Стеклообразное (аморфное) и стеклокристаллическое состояния
Материалы и изделия этой группы получают при охлаждении искусственных силикатных расплавов.
Сырье для получения силикатных расплавов:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Известняк, песок |
|
металлургические |
|
отходы |
собст- |
|||||
и др. горные поро- |
|
шлаки |
|
венного |
произ- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
водства |
– |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
(стеклобой) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структура изделий из расплавов зависит от условий охлаждения
Быстрое охлаждение
Аморфное строение
Выдержка в определенном температурном интервале и наличие до- бавок-модификаторов
Стеклокристаллическое строение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
способностью «расстек- |
|
|
отсутствием |
кри- |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
ловываться» (кристалли- |
|||
|
сталлической |
ре- |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Стеклообразное |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
зоваться при определен- |
|||||
|
шетки |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
состояние харак- |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ных условиях) |
||||
|
|
|
|
|
|
теризуется: |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсутствием четко |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
выраженной точки |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
гомогенностью |
|
изотропностью (одно- |
|
|||||||
|
плавления (термопла- |
|
|
|
|||||||
|
|
(однородностью |
|
родностью свойств |
|
||||||
|
стичностью) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
в разных направлениях) |
|
|||
|
|
|
|
|
состава |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
и структуры) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стеклом называют аморфные термопластичные материалы, получаемые быстрым охлаждением расплавов стеклообразующих неорганических веществ
Стеклокристаллические материалы характеризуются равномерным распределением мелких (< 1 мкм) кристаллов в массе аморфного стекла
42
5.2. Свойства строительного стекла и стеклокристаллических материалов
Строительные стекла
Плотность ρ = 2500–2700 кг/м3
Rсж = 450–500 МПа
Rиз = 40–60 МПа
Rуд = 0,2 МПа (1–1,5 МПа у закаленного стекла)
Rист = 0,5–0,6 г/см2
Термостойкость 80–100 ° С
λ = 0,4–0,8 Вт/(м·К)
Твердость 5–7 по шкале Мооса
Высокая химическая стойкость
Стеклокристаллические материалы
ρ = 2500–2700 кг/м3
Rсж = 500–900 МПа
Rиз = 120–260 МПа
Rуд значительно выше, чем у строительного стекла
Rист = 0,01–0,03 г/см2
Термостойкость 150–200 ° С
Твердость в 15–25 раз больше, чем у оконного стекла
Высокая химическая стойкость
5.3. Основы технологии получения стекол
5.3.1. Сырьевые материалы
Основные Вспомогательные
Назначение
Вводить в сырьевую шихту ос- |
|
Придавать изделиям определенные |
новные стеклообразующие ок- |
|
свойства (цвет, непрозрачность |
сиды |
|
и др.) или регулировать технологи- |
|
|
ческие параметры (ускорение варки |
|
||
|
|
стекломассы) |
|
|
|
43
Виды основных и вспомогательных сырьевых материалов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основное сырье → вводимый с ним оксид |
|
|
Вспомогательные материалы → |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цель введения |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кварцевый песок, песчаник → SiO2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Оксиды металлов: меди, марганца, |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
железа, хрома, кобальта → |
|
|
|
|
Известняк, мел, доломит → CaO, MgO |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
окрашивание |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полевые шпаты → Al2O3 |
|
|
|
Соединения фтора и фосфора → |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
получение непрозрачного стекла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сода, сульфат натрия → Na2O |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Оксиды никеля → обесцвечивание |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Поташ → K2O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединения фтора, хлора → |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ускорение варки стекломассы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бой стекла → |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
утилизация отходов, ускорение варки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменяя химический состав шихты, можно регулировать свойства изделий
↑SiO2 → повышение термостойкости и механической прочности
↑Na2O → ↓ температуры размягчения расплава, ↑ αt стекла
↑K2O → ↓ склонность к кристаллизации расплава,
↑светопропускание стекла
↑Al2O3 → ↑ тугоплавкость, ↑ химическая стойкость
↑PbO → усиливает блеск, ↑ светопреломление изделий
44
5.3.2. Технологическая схема производства стеклянных изделий
Подготовка сырья – очистка, сушка, измельчение сырьевых материалов
Приготовление шихты – составление шихты из 5–15 компонентов путем тщательного взвешивания для получения заданного химического состава и однородности
Брикетирование или гранулирование* для предотвращения расслоения шихты и более быстрого прогрева
Варка стекла – в печах периодического или непрерывного действия:
–силикатообразование – t = 800–900 °C ( испарение влаги, диссоциация солей, дегидратация, удаление газов, реакции между компонентами
втвердой фазе; появление расплава, спекание шихты);
–стеклообразование t = 1150–1200 °C ( плавление массы, завершение реакции образования силикатов натрия, калия, кальция, растворение
врасплаве остатков кремнезема);
–осветление t = 1400–1500 °C ( уменьшение вязкости расплава, быстрое удаление газовых пузырьков);
–гомогенизация – достижение однородности массы;
–студка – снижение t до 1100–1200 °C ( обеспечение оптимальной для данного способа формования вязкости стекломассы)
Формование изделий – пластичность массы позволяет использовать способы: вытягивание, прокат, литье, выдувание, прессование и т.д.
Отжиг – термическая обработка в специальных печах для уменьшения внутренних напряжений: быстрое нагревание до 600 ° С, выдержка и медленное охлаждение до 300 ° С, быстрое охлаждение до 20 ° С
Механическая обработка* – резка, сверление отверстий, шлифование, полирование
Закалка* – быстрый повторный нагрев до 550–600 ° С, затем быстрое равномерное охлаждение
Примечание: * – операции, осуществляемые при производстве отдельных видов продукции
45
5.4. Классификация материалов и изделий по различным признакам
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По виду сырья |
|
|
По микроструктуре |
|
|
|
|
|
По макроструктуре |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Стеклянные |
|
|
|
Аморфные |
|
|
|
|
|
|
|
Плотные |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шлаковые |
|
|
|
Стеклокристаллические |
|
|
|
|
|
Пористые |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Стеклокристаллические |
|
|
|
|
|
|
|
Ячеистые |
|
|
|
Волокнистые |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.5. Виды материалов и изделий из стеклянных расплавов
Неправо о стекле те думают, Шувалов, Которые стекло чтут ниже минералов, Приманчивым лучом блистающих в глаза:
Не меньше польза в нем, не меньше в нем краса.
М.В. Ломоносов, « Письмо о пользе стекла»
5.5.1. Виды аморфных материалов и изделий различного назначения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Листовые стекла |
|
Декоративно- |
|
|
Конструкционные |
|
Теплоизоляционные |
||||||||||||
|
|
|
|
облицовочные стекла |
|
|
изделия |
|
изделия |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прозрачные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ячеистые |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Непрозрачные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Волокнистые |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
Оконное: δ = 2–6 мм
Витринное: δ = 6–12 мм
Закаленное
(нагрев до 600 ° С и быстрое равномерное охлаждение):
Rиз до 250 МПа
Армированное (металли-
ческая сетка между двумя листами стекла):
> безопасности
Триплекс
(несколько листов стекла склеены полимерной пленкой):
– > безопасности;
– > прочности
Листовые стекла
Увиолевое (пропус-
кает 25–75 % ультрафиолетовых лучей)
Теплопоглощающее
(задерживает инфракрасные лучи):
< солнечной радиации, предохранение материалов от порчи в витринах
Стекла с пленочными покрытиями (свето-
пропускание 30–70 %): > отражающей способности
Матовое стекло (пес-
коструйная обработка исключает сквозную видимость)
47
Декоративно-облицовочные стекла
На основе прозрачного стекла
Стемалит – плиты из закаленного стекла, покрытые с тыльной стороны керамическими красками
Стекло «мороз» – оконное или витринное стекло со специальной обработкой, исключающей сквозную видимость
Узорчатое стекло – с одной или обеих сторон имеет рельефный повторяющийся узор:
< попадание солнечного света
Стекла с пленочным покрытием
На основе непрозрачного стекла
Марблит – окрашенное в
массе утолщенное стекло –
100×100 до 1000×2500 мм
Ковровая мозаичная плитка – 20×20 мм
Смальта – изготавливают в виде крупных плиток, которые затем раскалываются на кусочки; для мозаичных картин и панно
Стекломрамор – плиты из непрозрачного стекла, лицевая поверхность имитирует мрамор
Конструкционные изделия
Стеклопакеты:
–↓ теплопотери;
–↑ звукоизоляция;
–# замерзание стекол
Стеклоблоки – полые пропус-
кающие свет изделия:
–↓ теплопроводности;
–светопропускание 35–60 %
Стеклопрофилит – элементы ко-
робчатого или швеллерного сечения длиной до 6000 мм
Трубы:
–диаметр 12–200 мм;
–длина до 3,5 м;
–высокая химическая стойкость, прозрачность;
–недостаток – хрупкость
48
Материалы для тепло- и звукоизоляции
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ячеистой структуры |
|
|
Волокнистой структуры |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пеностекло и газостекло:
блоки, плиты, щебень
Стеклянная вата и изделия из нее:
маты, плиты, скорлупы
5.5.2. Изделия из ситаллов и шлакоситаллов
Крупноразмерные листы, плоские и волокнистые
Облицовка внутренних и наружных стен
Изделия для кровли
Плиты из пеношлакоситаллов
Утепление стен, перегородок
Плитки и крупноразмерные плиты
Облицовка полов промышленных и общественных зданий
Дорожные покрытия, бортовые камни
Трубы
Водопроводные
Канализационные
Для движения абразивных суспензий
49
Тема 6. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Керамические – это искусственные каменные материалы и изделия, изготовленные на основе глинистых пород путем формования, сушки и обжига
6.1. Сырьевые материалы
|
|
|
|
|
|
|
Глинистые породы |
|
Добавки |
||||
|
|
|
|
|
|
|
6.1.1. Глинистые породы и их свойства
Глины – осадочные горные породы, образовавшиеся при выветривании горных пород, содержащих полевые шпаты
Химический
В виде содержания оксидов
SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O
Состав (содержание в %):
Минеральный
Глинистые минералы:
–каолинит;
–гидрослюды;
–монтмориллонит
идр. водные алюмосиликаты
Al2O3·SiO2·nH2O
Примеси:
–кварц;
–полевой шпат;
–гидроксиды железа;
–карбонаты;
–органические примеси
Гранулометрический
Глинистые частицы
– < 0,005 мм
Пылеватые частицы
– 0,005–0,05 мм
Песчаные частицы
– 0,05–1 мм
Влияют на технологию производства и свойства изделий
50