STROITEL_NOE_MATERIALOVEDENIE_RYB_EV

чем у стекломассы (не менее чем на 50°С); эта смесь перемешивается и формуется с уплотнением в изделие; 2) сырец изготовляют из тонкоизмельченного стекла, плавней, заполнителей, после чего образовавшуюся шихту нагревают до температуры плавления тонкоизмельченного стекла, что способствует цементации огнеупорного заполнителя и сырца в стеклоконгломерат. В качестве вяжущей части можно использовать бой стекла, эрклез и др. Для повышения де-формативности, снижения хрупкости применяют соответствующие добавки.

531

18.5. СТЕКЛЯННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Оконное стекло предназначено для остекления световых проемов жилых, промышленных и общественных зданий. Оно выпускается трех марок: полированное, неполированное улучшенное, неполированное (толщиной 2; 2,5; 3; 4,5; 6 мм). В зависимости от толщины размеры листов от 400x500 мм до 1600x2500 мм. Стекло выпускают бесцветным, хотя возможен слабый зеленоватый или голубоватый оттенок, если при этом не снижается допускаемая свето-пропускная способность стекла. Коэффициент светопрозрачности оконных стекол 0,84—0,87.

Витринное стекло имеет высокую прочность (Rсж до 1200 МПа); выпускается двух марок: М-7 — полированное и М-8 — неполированное. Листы имеют стандартные размеры (до 3000x6000 мм) толщиной 6,5—12 мм. Это стекло применяют для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий, а также для заполнения световых проемов ограждающих конструкций зданий и сооружений различного назначения. Коэффициент светопрозрачности 0,75—0,83.

Стекло листовое узорчатое имеет по всей поверхности на одной или обеих сторонах четкий рельефный узор; изготовляется способом проката (рис. 18.8). Узорчатое стекло может быть бесцветным и цветным, окрашенным в массе или посредством нанесения на его поверхность пленок оксидов различных металлов. Оно рассеивает падающий на него свет, поэтому его применяют в помещениях, где необходимо равномерное и мягкое освещение: для декоративного остекления оконных и дверных проемов, внутренних перегородок, крытых веранд, мебели и т. д. Толщина 3,5—7 мм, размеры в зависимости от толщины: 600x375 — 2500x1600 мм. Коэффициент общего светопропускания бесцветного стекла, имеющего узор на одной стороне листа, не менее 0,75; стекла, имеющего узор на обеих сторонах листа, — не менее 0,7.

Рис. 18.8. Разновидности листового узорчатого стекла

Армированное листовое бесцветное и цветное стекло имеет внутри листа параллельно его поверхностям сварную или крученую сетку из стальной проволоки со светлой поверхностью или с защитным алюминиевым покрытием. Изготовляется оно способом проката. Применяется для остекления фонарей промышленных и общественных зданий, лестничных клеток, оконных и дверных проемов, устройства перегородок. Армирование увеличивает прочность стекла и не позволяет ему рассыпаться при ударах и пожаре. Армированное стекло может иметь одну или обе поверхности гладкими, рифлеными или узорчатыми. Цветное армированное стекло используют для ограждений балконов, лоджий, лифтовых шахт, устройства декоративных плафонов, перегородок в санаториях, пансионатах, на предприятиях общественного питания и торговли. Коэффициент светопропускания бесцветного армированного стекла 0,60—0,75. Размеры листов стекла: длина от 800 до 2000 мм, ширина от 400 до 1600 мм, толщина 5,5—6 мм.

532

Теплопоглощающее стекло применяют для остекления музеев, выставочных залов и транспорта с целью уменьшения солнечной и тепловой радиации. При его изготовлении в стекломассу вводят оксиды кобальта, железа или селена. Стекло выпускают обычно голу- бого, серого и бронзового оттенков. При остеклении необходимо предусматривать определенный зазор между рамой и стеклом, так как при изменениях температур в стекле возникают большие температурные деформации.

Теплоотражающее стекло изготовляют нанесением на поверхность тонких (0,3—1 мкм) пленок металлов или их оксидов, за счет чего отражается большая часть инфракрасных лучей и само стекло нагревается незначительно. Такие стекла пропускают 40—60% теп- лоты и повышают теплозащиту в холодную погоду. Стекла имеют голубой, золотистый, оранжевый и другой цвет, а их светопропускание составляет 30—70%.

Увиолевое стекло изготовляют из стекольной шихты с минимальным содержанием оксидов железа, титана и хрома. Оно пропускает 25—75% ультрафиолетовых лучей и используется для остекления в лечебных, детских учреждениях, оранжереях и т. п.

Закаленное стекло выпускают в виде стандартных листов. Оно применяется для устройства дверей, перегородок, потолков. При разрушении такое стекло распадается на мелкие осколки с тупыми нережущими краями.

Многослойное стекло (армированное или неармированное) состоит их нескольких листов стекла, прочно склеенных между собой прозрачной эластичной прокладкой. Наибольшее распространение получило стекло плоское безопасное трехслойное на поливинилбутиральной пленке (триплекс), получаемое склеиванием двух листов стекла с поливинилбутиральной пленкой между ними. При разрушении оно не дает осколков; предназначается для остекления транспорта, тракторов и других сельскохозяйственных машин.

Электропроводящее стекло используется в строительстве для изготовления стеклопакетов в качестве источников теплоты. Их изготовляют напылением на поверхность стекла тонкой (0,5 мкм) пленки солей металлического серебра, которые образуют электропроводящие прозрачные покрытия с целью обогрева стекла и предотвра- щения запотевания.

Стекло устойчивое к радиоактивным излучениям выпускают с высоким содержанием свинца и бора. Например, тяжелое свинцовое стекло, содержащее 80% оксида свинца, эквивалентно стали по защитной способности от радиоактивных излучений.

Блоки стеклянные пустотелые представляют собой закрытые полые стеклянные коробки с гладкими наружными и ребристыми внутренними поверхностями. Ребра или призмы на внутренней поверхности препятствуют прямой видимости через блок. Их применяют для устройства наружных и внутренних свегопрозрачных ограждений в зданиях и сооружениях, где требуется большая освещенность и ограниченная видимость (лестничные шахты, санузлы). Ограждения из стеклоблоков обладают высокой огнестойкостью, тепло- и звукоизоляционной способностью, гигиеничны. Они имеют квадратную или прямоугольную форму, бывают неокрашенные и цветные. Коэффициент светопропускания 0,33—0,55, термостойкость (перепад температур) ≥ 30°С, Rсж > 1,5 МПа, сопротивление удару ≥ 6,8 Дж. Длина блоков 194—244 мм, ширина 194—244 мм, толщина 75—98 мм, масса 2,8—4,3 кг.

Профильное стекло представляет собой длинномерные элементы, имеющие в сечении разнообразный профиль. Наибольшее применение имеет стеклопрофилит швеллерного и коробчатого сечения (всего 9 марок). При использовании профильного стекла в качестве стенового материала создается декоративный эффект, сокращаются стоимость строительства и расходы по текущему ремонту и уходу. Его применяют также при устройстве перегородок и прозрачных плоских кровель. Профильное стекло выпускается неармированным и армированным, бесцветным и цветным, с аэрозольным оксидно- металлическим покрытием. Коэффициент светопропускания профильного стекла ≥ 0,5—

533

0,65, теплопроводность ≤ 0,76 Вт/(м·К), Rсж ≥ 1—7 кПа в зависимости от марки, термостойкость ≥ 40°С.

Стена из коробчатых (в один ряд) или швеллерных (в два ряда) стек-лодеталей по акустическим свойствам не уступает межкомнатным оштукатуренным перегородкам из кирпича.

Стеклопакеты клееные представляют собой два (или более) плоских стекла (оконного, витринного, армированного, узорчатого и др.), соединенных между собой по периметру так, что между ними образуется замкнутая прослойка, заполненная сухим воздухом или другим газом. Стеклопакеты применяют для остекления окон и дверей, они предотвращают промерзание и запотевание окон, обладают достаточной тепло- и звукоизолирующей способностью. По назначению они подразделяются на обычные, светорассеивающие, упрочненные, безосколочные, солнцезащитные, звукоизоляционные и электрообогреваемые. Стеклопакеты в зависимости от конструкции выпускают следующих типов: СПО — однокамерные без обрамляющей рамки; СПОР — однокамерные с обрамляющей рамкой; СПД — двухкамерные без обрамляющей рамки. Толщина стеклопакетов 12—42 мм, ширина и длина (максимальные) от 1000x1400 мм до 2950x2950 мм (в зависимости от типа). Стеклопакеты должны быть герметичными. Точка росы внутри стеклопакетов должна быть не выше -40°С, для высшего сорта — не выше - 50°С. Для заполнения внутренней полости распорной рамки стеклопакета в качестве влагопоглотителей применяют технический силикагель или синтетический, гранулированный цеолит.

Стекложелезобетонные конструкции в зависимости от несущей способности, свето- и звукоизоляции и других свойств подразделяют на стеновые, конструкции покрытий, сводов и куполов. В этих конструкциях несущей частью является железобетонный каркас, а стеклянные детали составляют световое пространство каркаса. Для получения равномерного освещения естественным верхним светом помещений с большой площадью (перроны, выставочные павильоны, крытые бассейны) изготовляют стекложелезобетонные конструкции с применением стеклоблоков, линз и призм, уложенных на растворе.

Трубы стеклянные и фасонные части к ним предназначаются для сооружения напорных, безнапорных и вакуумных трубопроводов, используемых для транспортирования агрессивных жидкостей и газов (за исключением плавиковой кислоты), пищевых продуктов, воды и других материалов при температуре от -50 до +120°С. Стеклянные трубы выпускают диаметром условного прохода от 40 до 200 мм и длиной 1500—3000 мм. Эти трубы хорошо сопротивляются коррозии, значительно дешевле металлических, прозрачны, гигиеничны. При монтаже трубопроводов стеклянные трубы соединяют с помощью специальных резиновых, пластмассовых или металлических муфт или склеивают специальными клеями. Их недостатки: хрупкость и невысокая термостойкость

(около 40°С).

Стеклянную черепицу применяют для устройства свегопрозрачных фонарей в кровлях из керамической или бетонной черепицы. В России стеклянная черепица не получила распространения.

Облицовочные материалы и изделия из стекла по структуре подразделяются на три группы: аморфные (цветное листовое стекло, стемалит, марблит, стеклянные плитки, смальта и др.), гетерогенные аморфные на основе стекла и газовоздушной смеси (пенодекор, по-рокремнезит, коврово-мозаичная плитка и др.), гетерогенные стек- локристаллические материалы (стеклокристаллит, стеклокерамит, стеклокремнезит и др.). Цветное листовое стекло изготовляют путем окраски электрохимическим способом поверхности обычного или термоупрочненного стекла, В основном выпускают листы бронзового цвета, коэффициент светопропускания которых 0,15—0,2. Их применяют для декоративного остекления окон, дверей, перегородок, мебели, для изготовления витражей.

534

Декоративный триплекс представляет собой листы стекла с запрессованной между ними цветной пленкой или тканью. Его применяют для декоративной внутренней облицовки и устройства перегородок.

Марблит — плоское цветное глушеное стекло толщиной 5—25 мм в виде листов с полированной лицевой поверхностью и рифленой с тыльной стороны. Его применяют для облицовки наружных и внутренних стен лечебных помещений, магазинов, общественных зданий, мемориальных комплексов, витражей, вместо природных каменных материалов (гранита черного цвета, габбро и др.).

Стемалит — листовое плоское стекло, покрытое с одной стороны керамической эмалевой краской. Для закрепления краски и упрочнения стекла его подвергают термообработке. Покрытие может быть защищено тонким слоем алюминия. Стемалит применяют для наружной и внутренней отделки стен и перегородок, он имеет высокую термостойкость, устойчивость против атмосферных воздействий, сохраняет цвет (желтый, синий, красный, серый, черный и др.). Стемалитом облицованы в Москве гостиницы Аэрофлота и «Националь». Он выпускается 27 цветов толщиной 5—7,5 мм. Размеры стемалита от 400x900 до 1500x1100 мм.

Стекломрамор — разновидность марблита разных цветов, имитирующая мрамор. Его применяют для декоративной облицовки стен, полов, оформления интерьеров, футеровки резервуаров.

Облицовочная плитка из неокрашенного или цветного глушеного стекла имеет размеры от 50x50 до 150x150 мм. Их толщина 4—9 мм. Лицевая поверхность плиток гладкая или рельефная, тыльная сторона должна быть рифленой или шероховатой. Термостойкость

40—45°С.

Плитки стеклянные облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них применяют для наружной и внутренней облицовки зданий, изготовления декоративно-художественных панно. Размеры плиток 21x21x5 и 46x46x5 мм. Они выпускаются непрозрачными, разных цветов с матовой или блестящей поверхностью, которая может быть гладкой или рифленой. Коврово-мозаичные плитки выпускают в виде ковров из одного (простой набор) или более цветов (сложный набор). Плитки долговечны, гигиеничны и получили широкое применение.

Эмалированную плитку изготовляют из цветного оконного или узорчатого стекла путем его резки, окрашивания с лицевой стороны непрозрачной эмалью и ее сплавления. Эти плитки применяют для внутренней облицовки. Их размеры от 100x100 до 200x200 мм, толщина 4—6 мм.

Смальта — мелкие кусочки цветного стекла (от 1 до 2 см2), применяемые для создания различных мозаичных картин или панно. Смальту изготовляют литьем из стекломассы или прессованием из стеклянного порошка. Смальты выпускают 200 цветов и оттенков. Мозаичные картины из смальты украшают станции Московского метро и другие здания.

Пенодекор выпускают в виде плит размером 450x450 мм, толщиной до 40 мм; лицевая сторона плит покрыта сплошной стекловидной пленкой разнообразных цветов.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы. Степень кристаллизации стекла составляет до 90—95%, размер кристаллических зерен ситаллов обычно менее 1 мкм. Именно тонкозерни-стость закристаллизованного стекла придает ему повышенные механические свойства, хотя она зависит и от фазового состава кристаллов и стеклофазы. Ситаллы можно получать как по керамической технологии (по порошковому методу), так и по технологии стекла, дополненной кристаллизационными устройствами для дополнительной термообработки, чтобы получить мелкие, равномерно выделяющиеся по всему объему стекломассы кристаллы. В процессе кристаллизации создают условия для распределения в массе стекла множества микроскопических зародышей кристаллизации, которыми служат добавки-катализаторы благородных металлов: Ag, Pt, Аu, Pd и др.; оксиды: TiO2, ZnO2, ZrO2 и др.; летучие катализаторы: хлор, фтор, сульфидная сера и др. или мельчайшие капельки других расплавов, не смешивающихся с основным стеклом.

535

Средняя плотность ситаллов 2,5—2,6 г/см3, Rсж — до 600 МПа, Rи— до 250 МПа, температура размягчения 1000—1350°С, их твердость больше,чем у стекла,и приближается к твердости закаленной стали. Ситаллы обладают высокой стойкостью к кислотам (кроме плавиковой) и щелочам. Цвет ситаллов: серый, коричневый, кремовый, белый (глухой и прозрачный) и др. Их применяют в электронике, машиностроении, строительстве, быту, ракетостроении, астро-зеркалах и др. В строительстве из ситалловых плит устраивают полы промышленных цехов, где имеются агрессивные среды, возможен разлив расплава металлов, большие нагрузки от движущегося тяжелого оборудования, а также для футеровки мельниц, лотков сыпучих материалов, в теплообменниках, для изготовления химической аппаратуры.

Ситаллопласты изготовляют на основе фторопластов и ситаллов. Они имеют высокую химическую стойкость и износостойкость по сравнению с ситаллами и фторопластами. Стеклокристаллит — плиты размером 300x300 и 300x150 мм, применяемые для облицовки стен и устройства полов. Их изготовляют сплавлением гранул из бесцветного или окрашенного стекла.

Стеклокремнезит выпускается в виде облицовочных плит. Его изготовляют спеканием массы из стеклянных гранул с наполнителем (песком, шамотом и др.).

Стеклянное волокно получают из стекломассы разными способами: фильерным, дутьевым, центробежным, штабиковым. Сущность фильерного способа состоит в том, что из расплава стекла через отверстия (фильеры) в платиновой пластине вытягивают тонкие прочные нити, которые, охлаждаясь, затвердевают и наматываются на вращающийся барабан. При этом способе получают длинные нити, которые применяют для выработки стеклотканей, стеклопластиков и гидроизоляционных изделий.

При дутьевом и центробежном способах получают стекловолокно диаметром 5—15 мкм небольшой длины (5—50 см). Такое стекловолокно называют стекловатой. Оно отличается от минеральной большей химической стойкостью; коэффициент теплопроводности у них примерно одинаков. Средняя плотность стекловаты в рыхлом состоянии 130 кг/м3. Температуростойкость зависит от химического состава стекла. Из стекловаты изготовляют теплоизоляционныз изделия: маты, полосы, плиты, скорлупы.

Пеностекло выпускают в виде блоков и гранул. Сырьем служит размолотое стекло, смешанное с газообразователем (известняком, древесным углем и другими материалами, выделяющими газ при размягчении стекла). При нагревании этой смеси происходит вспучивание размягченного стекла выделяющимися газами. Пеностекло хорошо подвергается механической обработке — пилится, гвоздится и склеивается. Коэффициент теплопроводности 0,04— 0,15 Вт/(м·К), Rсж — 0,1—0,15 МПа, средняя плотность — 100— 700 кг/м3. Применяют его для тепло- и звукоизоляции в строительных конструкциях, холодильниках, промышленном оборудовании.

Гранулированное пеностекло используют в качестве легкого заполнителя для легких бетонов. Его изготовляют вспениванием во вращающихся печах сырцовых гранул из стеклянного порошка с пенообразователем.

536

18.6. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ШЛАКОВЫХ РАСПЛАВОВ

ИСК на основе «высокотемпературного цемента» — шлакового расплава представляет собой строительный материал, в котором заполнители из полизернистого шлака или других огнеупорных материалов сцементированы затвердевшим шлаковым расплавом. За- полнители должны иметь повышенную огнеупорность по сравнению с вяжущей частью. Разность между температурами плавления заполнителей и вяжущей частью должна быть не менее 70—90°С.

Шлаковый расплав (горячая технология) или шлаковое тесто в виде высокодисперсного шлакового порошка с водой (холодная технология) смешивают в расчетных количествах с заполнителем (термозит, керамзит и др.) для образования конгломерата. Формирование структуры ИСК при горячей технологии происходит в процессе остывания. При холодной технологии отформованное изделие обжигают до температуры спекания, при которой наиболее легкоплавкие компоненты шлаковой связки переходят в жидкое состояние, а затем изделия охлаждают. В обоих случаях образуются контактные зоны между шлаковым сплавом и зернами заполнителя, а связующее приобретает стеклокристаллическую микроструктуру.

Внастоящее время шлаки металлургической промышленности в огненно-жидком состоянии используют как готовый расплав для получения шлаковых блоков, камней, плиток, ячеистых заполнителей для бетонов, шлаковой ваты, шлакоситаллов, литого щебня. Режим охлаждения и состав расплава влияют на степень кристаллизации шлака; с ускорением охлаждения количество стекловатой фазы увеличивается. Стеклообразующим

компонентом служат SiO2 и Al2O3. При медленном охлаждении (особенно кислых шлаков) в них выпадают в кристаллическом виде сравнительно тугоплавкие компоненты (50— 95%), так что к моменту полного затвердевания шлак представляет собой микроконгломерат кристаллов отдельных фаз, сцементированный наиболее легкоплавким стеклом. Изменяя фазовый состав, можно получить ИСК на основе шлаковых расплавов с наилучшими заданными свойствами (согласно закону створа).

Вгранулированных доменных шлаках, получаемых при быстром охлаждении расплавленных шлаков, стеклофазы содержится обычно 50% и более. Прочность медленно охлажденных шлаков значительно выше за счет большего содержания кристаллической фазы, но меньше деформативность,чем у быстроохлажденных шлаков с'повышенным содержанием стекловидной фазы.

Для повышения плотности микроконгломерата в шлаковый расплав вводят специальные добавки, способствующие его дегазифика-ции (глина и др.), что приводит к повышению прочности, химической стойкости, износостойкости. Плотные камни, плиты, трубы и другие изделия получают путем разлива металлургических шлаков, доставляемых непосредственно из доменных или мартеновских печей. Получаемые высокопрочные плиты и камни применяют при устройстве дорог и полов промышленных зданий, они имеют длительный срок службы. Специальные плитки с успехом эксплуатируют в качестве антикоррозионных покрытий.

Шлакоситаллы получают путем катализационной кристаллизации стекла на основе шлаков. Они являются типичными микрошла-коконгломератами и состоят из 60—70% кристаллической фазы и 30—40% стекловидной. Степень кристаллизации регулируют

введением катализаторов кристаллизации: TiO2, CaF2, P2O5 и режимом термообработки. Размер кристаллов ≤ 0,5—1 мкм. Стекловидная фаза заполняет пространство между кристаллами и цементирует их между собой.

Производство шлакоситаллов состоит из трех этапов: 1) варка стекла из шихт, содержащих катализаторы кристаллизации; 2) формование изделий; 3) термическая обработка отформованных изделий в печах-кристаллизаторах для получения мелкокрис-

таллической структуры. Шлакоситаллы имеют высокую механическую прочность (Rсж до 650 МПа), высокую плотность (ρm — до 2700 кг/м3), термическую стойкость — до 750°С,

537

химически стойки и износостойки. Шлакоситаллы применяют в качестве конструкцион- ного материала для защиты оборудования от агрессивных и абразивных воздействий, для устройства полов, фасонных изделий (лотки, карнизы, подоконники, плинтусы и др.), труб, кухонных раковин, облицовки стен в гражданском и промышленном строительстве. Все более широкое развитие получает производство пеношлако-ситаллов со средней плотностью 300—600 кг/м3 и Rсж до 14 МПа, теплопроводностью 0,08—0,16 Вт/(м·К) и рабочей температурой до 750°С.

Перспективным является совместное использование плотного листового шлакоситалла с пеношлакоситаллом в стеновых и других конструкциях зданий.

538

18.7. КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ И МАТЕРИАЛЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

Камнелитные изделия (брусчатка для дорог, плиты, трубы, желоба и др.) получают путем расплавления предварительно подготовленной шихты из горных пород и соответствующих добавок к ним, отливки расплава в формы, кристаллизации изделий, их отжига и охлаждения. Сырьем для производства темноокрашенных изделий служат диабазы и базальты, а для светлоокрашенных изделий — доломит, мел, известняк, мрамор, кварцевый песок. Целесообразно применять отходы при разработке горных пород. Для понижения температуры плавления в шихту вводят флюсы (плавиковый шпат

— 3%); для ускорения процессов кристаллизации при охлаждении расплава — тугоплавкие материалы (магнезит, хромит и хромитовую руду), действующие как центры кристаллизации; для отбеливания расплава — оксид цинка в количестве 0,8%. Перед за- грузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в необходимом соотношении.

Для получения темноокрашенных изделий шихту плавят в ванных печах или вагранках, светлоокрашенных изделий — в электропечах. При непрерывной отливке изделий расплавленный материал поступает в копильники, где создается запас однородной массы с температурой 1180—1250°С. Охлаждение расплава перед разливкой в формы необходимо ,для уменьшения усадочных дефектов (трещин, раковин). Далее расплав выливают в земляные, металлические или силикатные формы, подогретые до тем- пературы 600—700°С, где он постепенно охлаждается. Затем изделия подвергают отжигу в туннельных или камерных печах при температуре 600—900°С или в специальных печах. Отжиг способствует снижению температурных напряжений, связанных с охлаждением и кристаллизацией, увеличению сопротивляемости ударным нагрузкам.

Введением добавок и регулированием температуры в процессе изготовления камнелитных изделий можно управлять степенью их кристаллизации. Основные минералы, входящие в состав камнелитных изделий: пироксены, плагиоклазы, оливин, магнетит и др. Их плотность 2900—3000 кг/м3, Rсж — 200—240 МПа, RP — 20— 30 МПа, они имеют высокую морозостойкость и химическую стойкость и эксплуатируются в особо тяжелых условиях, например плитки для полов используют в цехах с агрессивными средами, в дорожном строительстве, изделия из каменного литья применяют для футеровки бункеров, течек, корпусов флотационных машин, травильных ванн, отстойников и т. п.

Из расплава горных пород получают также волокнистый материал (горную вату) с длиной волокон 2—60 мм. Ее изготовляют по той же технологии, что и стекловату. Марки изделий из горной ваты по средней плотности от 50 до 250, коэффициент теплопровод-

ности их 0,077— 0,064 Вт/(м·К).

Производство ИСК на основе каменного литья возможно по схеме, когда огнеупорный заполнитель объединяют с расплавом, после чего изделие формуют, а при необходимости и прессуют с последующим охлаждением до обычных температур. По другой схеме заполнитель объединяют с холодным высокодисперсным сырьем (в присутствии какой- либо жидкой среды), после чего отформованные изделия подвергают определенной термической обработке. Во время этой обработки сырьевая прослойка в отформованном изделии частично расплавляется и при охлаждении переходит в стекло-кристаллическое состояние с цементирующими свойствами, фиксируя микро- и макроструктуру конгломерата на основе каменного литья. Полученный по обеим технологиям конгломерат характеризуется микроструктурой вяжущей части и контактного слоя между вяжущим веществом и заполнителем, существенно влияя на макроструктуру ИСК и его свойства. При оптимизации составов и технологических переделов можно получать эти ИСК с комплексом требуемых технических свойств.

539

Глава 19

Металлические материалы и изделия

19.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Металлами называют простые вещества, которые при обычных условиях твердые (только ртуть находится в жидком состоянии) и отличаются характерным металлическим блеском и непрозрачностью, ковкостью и свариваемостью, тягучестью, электропроводностью и теплопроводностью, высокой истинной плотностью, как правило, большей единицы. Металлы с плотностью меньше 5 г/см3 условно называют легкими. Большинство же металлов имеют истинную плотность больше 5 и их именуют тяжелыми. Весьма легким является калий с плотностью 0,86, самым тяжелым — осмий с плотностью 22,5: Для всех металлов (а их 76 из 106 химических элементов системы Д.И. Менделеева) характерна способность их атомов сравнительно легко отщеплять внешние (валентные) электроны и переходить в положительно заряженные ионы (катионы). Это своеобразие металлов проявляется в их физических и химических свойствах. Оторвавшиеся от атомов свободные электроны непрерывно перемещаются между положительно заряженными ионами под влиянием самой небольшой разности потенциалов, вследствие чего и проявляются высокая тепло- и электропроводность. Оставаясь общими (свободными), они образуют электронный газ. Последний, подобно подвижному «клею», распространяется по всему металлу, скрепляя положительно заряженные ионы. Электронный клей уни- версален для всех атомов, почти не зависит от химической валентности.

Из физических свойств металлов особо выделяется ковкость, т. е. их способность сплющиваться, прокатываться, например из железного бруска толщиной 80—100 мм получают прокатыванием проволоку толщиной 4 мм и тоньше. Медь можно вытягивать в проволоку толщиной в сотые доли миллиметров, вольфрам — 0,015 мм, а для позолоты изготовляют из золота листочки толщиной 0,003 мм. Из толстых кусков металла (болванок) получают балки, рельсы и другие изделия большой протяженности. Такая способность металлов увеличивается с повышением температуры и поэтому обработка выполняется в нагретом состоянии.

Среди металлов редкие отличаются хрупкостью. Но они не имеют распространения при изготовлении строительных изделий, например сурьма, висмут, марганец и некоторые другие. Для металлов, как отмечено выше, характерен «металлический» блеск, однако по окраске они разнообразны. В производстве их делят на черные — железо и его сплавы, а все остальные относят к цветным. Кроме чистых (простых) металлов в технике чаще применяют металлические сплавы с металлами и металлоидами (углеродом, кремнием и др.). Металлы отличаются друг от друга температурой плавления (ртуть — при температуре -39°С, самый тугоплавкий вольфрам — при температуре 3370°С) и твердостью (от мягкого свинца — царапается ногтем до самого твердого хрома — царапается алмазом).

От химической активности, легкости отрыва валентных электронов от атомов зависит способность металла соединяться с кислородом при непосредственном с ним взаимодействии. В частности, в химических реакциях металлы чаще всего являются восстановителями, вытесняя обычно водород и менее химически активные металлы1.

В строительстве используются не чистые металлы, а их сплавы. Они отличаются от металлов температурой плавления, теплопроводностью, электропроводностью, твердостью и другими свойствами, что связано с затруднениями в перемещении свободных электронов в сплавах вследствие присутствия в их среде примесей. Так, например, если твердость железа в условных единицах равна 50—80, то при введении в

1 Ряд металлов по химической активности был установлен акад. Н.Н. Бекетовым в 60-х годах XIX в.

540