Лекция 16 основы технологии производства строительных материалов и строительного производства

В технологии производства строительных материалов и строительного производства реализуются знания о классификации и свойствах строительных материалов для получения из них изделий необходимого качества и технологических характеристик.

16.1 Основные свойства строительных материалов

Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т.е. их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. Все свойства строительных материалов по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические.

К физическим относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному воздействию внешней эксплуатационной среды. Химические свойства по существу своему также оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и его разрушение. Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы.

Технологические свойства – способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий. Состав. Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом. Химический состав строительных материалов позволяет судить о ряде свойств материала – механических, огнестойкости, биостойкости, а также других технических характеристиках. Основные и кислотные окислы химически связаны и образуют минералы, которые характеризуют многие свойства материала. Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в данном материале, например, в портландцементе содержание трехкальциевого силиката составляет 45 – 60 %, причем при большем содержании этого минерала ускоряется процесс твердения и повышается прочность. Фазовый состав и фазовые переходы воды, находящейся в его порах, оказывает большое влияние на свойства материала. В материале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, т.е. каркас и поры, наполненные воздухом или водой.

16.2 Свойства и основы производства керамических материалов и изделий

Керамические материалы получают из глиняных масс путем формования и последующего обжига. При этом часто имеет место промежуточная технологическая операция – сушка свежесформованных изделий, называемых «сырцом». Универсальность свойств, широкий ассортимент, высокая прочность и долговечность керамических изделий позволяют широко использовать их в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений: для стен, тепловых агрегатов, в качестве облицовочного материала для полов и стен, в виде труб для сетей канализации, для облицовки аппаратов химической промышленности, в качестве легких пористых заполнителей для сборных железобетонных изделий.

Несмотря на обширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций: добычи сырьевых материалов; подготовки сырьевой массы; формования изделий (сырца); сушки сырца, обжига изделий; обработки изделий (обрезки, глазурования и пр.) и упаковки.

Добыча сырья. Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода. Разработку (добычу) сырья осуществляют на карьерах открытым способом – экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки. Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы.

Формование. Подготовку керамической массы в зависимости от свойств исходного сырья и вида изготовляемой продукции осуществляют полусухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами. При полусухом способе производства глину вначале дробят и подсушивают, затем из мельчают и с влажностью 8 – 12 % подают на формование. При пластическом способе формования глину дробят, затем направляют в глиносмеситель, где она перемешивается с обогощающими добавками до получения однородной пластичной массы влажностью 20 – 25 %. Формование керамических изделий при пластическом способе осуществляют преимущественно на ленточных прессах. При полусухом способе глиняную массу формуют на гидравлических или механических прессах под давлением до 15 МПа и более. По шликерному способу исходные материалы измельчают и смешивают с большим количеством воды (до 60 %) до получения однородной массы – шликера. В зависимости от способа формования шликер используют как непосредственно для изделий, получаемых способом литья, так и после его сушки в распылительных сушилках.

Сушка. Искусственную сушку производят в камерных сушилах периодического действия или туннельных сушилах непрерывного действия. Обжиг является завершающей стадией технологического процесса. В печь сырец поступает с влажностью 8 – 12 %, где в начальный период происходит его досушивание. В результате обжига изделие приобретает камневидное состояние, высокие водостойкость, прочность, морозостойкость и другие ценные строительные качества.