- •Теория строительного материаловедения
- •Глава 1 Общие сведения о строительном материаловедении
- •1.1. Некоторые исходные понятия
- •1.2. Исторические этапы развития строительного материаловедения
- •1.3. Теория искусственных строительных конгломератов
- •1.3.1. Классификация строительных материалов
- •1.3.2. Составные части общей теории иск
- •Глава 2 Теория структурообразования и оптимизации структуры иск (теоретическая технология)
- •2.1. Сырьевые материалы, поступающие на переработку в иск
- •2.2. Основные процессы в технологии строительных материалов
- •2.2.1. Подготовительные работы
- •2.2.2. Перемешивание отдозированных компонентов смеси
- •2.2.3. Формование и уплотнение изделий из смеси
- •2.2.4. Обработка отформованных изделий
- •2.2.5. Общая теория отвердевания матричных веществ в иск
- •2.3. Структура строительных материалов и изделий
- •Глава 3 Теория прочности, деформативности и конгруэнции свойств
- •3.1. Основные свойства строительных материалов
- •3.1.1. Механические свойства
- •3.1.2. Физические свойства
- •3.1.4. Технологические свойства
- •3.1.5. Оценка качества материалов
- •3.2. Основные закономерности при оптимальных структурах иск
- •3.2.1. Закон створа1
- •3.2.2. Закон и формулы прочности иск оптимальной структуры
- •3.2.3. Закон конгруэнции свойств
- •3.2.4. Деформационные свойства иск оптимальной структуры
- •3.3. Подобие оптимальных структур и две теоремы в теории иск
- •3.4. Научные принципы и общий метод проектирования состава иск оптимальной структуры
- •3.5. Корректирование проектного состава иск
- •3.6. Создание новых строительных конгломератов
- •3.7. Оценка технико-экономической эффективности иск оптимальной структуры
- •Глава 4 Теория долговечности иск в конструкциях
- •4.1. Общие понятия о долговечности материалов
- •4.2. Временные элементы долговечности материала
- •4.3. Критические уровни ключевых характеристик структуры и свойств
- •4.4. Теоретические расчеты долговечности и принятые в них ограничения
- •4.5. Некоторые вопросы надежности материала в конструкциях
- •Глава 5 Элементы теории методов научного исследования и технического контроля качества
- •Глава 6 Введение в практическую технологию
- •6.1. Основные компоненты и разновидности производственных технологий
- •6.2. Связь производственных процессов с общей теоретической технологией
- •6.3. Прогрессивные технологии в строительном материаловедении
- •6.3.1. Смысловые и количественные критерии
- •6.4. Оптимизирующие факторы при совершенствовании технологий до уровня прогрессивных
- •Практика строительного материаловедения (строительные материалы и изделия)
- •А. Природные строительные материалы и изделия
- •Глава 7 Древесина и древесные строительные материалы
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Состав, структурные элементы и свойства древесины
- •7.3. Анатомическое строение древесины
- •7.4. Качественные показатели древесных материалов
- •7.5. Пороки древесины
- •7.6. Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания
- •7.7. Модификация древесины
- •7.8. Древесные породы в строительстве
- •7.9. Материалы и строительные изделия из древесины
- •7.10. Использование древесных отходов
- •Глава 8 Природные каменные материалы и изделия1
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Породообразующие минералы
- •8.3. Горные породы, применяемые в строительстве
- •8.4. Энергетическая активность минералов и горных пород
- •8.5. Закономерности свойств природного камня
- •8.6. Добыча и обработка природного камня
- •8.7. Материалы и изделия из горных пород
- •8.8. Защита природного камня в конструкциях
- •Б. Искусственные строительные материалы и изделия
- •1. Безобжиговые искусственные конгломераты
- •Глава 9 Строительные конгломераты на основе неорганических вяжущих веществ
- •9.1. Цементный камень как матричная часть в конгломератах и исходные компоненты
- •9.1.1. Вода и водные растворы
- •9.1.2. Неорганические вяжущие вещества
- •9.1.3. Воздушные вяжущие вещества и их производство
- •9.1.4. Гидравлические вяжущие вещества и их производство
- •9.1.5. Смешанные цементы как разновидности комплексных вяжущих веществ
- •9.2. Взаимодействие воды или водных растворов с неорганическими вяжущими веществами и процессы твердения
- •9.3. Заполняющие компоненты в конгломератах и добавки, вводимые в смеси
- •9.3.1. Заполнители неорганические
- •9.3.2. Заполнители органические
- •9.3.3. Наполнители
- •9.3.4. Добавочные вещества (добавки)
- •9.4. Основные разновидности строительных конгломератов
- •9.4.1. Общие сведения о бетонах
- •9.4.2. Тяжелые (обычные) бетоны
- •9.4.3. Легкие бетоны
- •9.4.4. Ячеистые бетоны
- •9.4.5. Арболиты (деревобетоны)
- •9.4.6. Специальные бетоны
- •9.5. Железобетон — изделия, конструкции
- •9.5.1. Общие сведения
- •9.5.2. Исходные материалы для железобетона
- •9.5.3. Производство сборных железобетонных изделий и конструкций
- •9.5.4. Технологические схемы изготовления сборных железобетонных изделий
- •9.5.5. Технология монолитного железобетона
- •9.5.6. Технический контроль и хранение железобетонных изделий
- •9.6. Разновидности других материалов и изделий на основе неорганических вяжущих веществ
- •9.6.1. Строительные растворы Общие сведения.
- •9.6.2. Сухие строительные смеси
- •9.6.3. Гипсовые и гипсобетонные изделия
- •9.7. Силикатные изделия автоклавного твердения
- •9.7.1 Общие сведения о силикатных материалах
- •9.7.2. Силикатный (известково-песчаный) кирпич
- •9.7.3. Известково-шлаковый и известково-зольный кирпич
- •9.7.4. Силикатные бетоны
- •9.7.5. Силикатные изделия ячеистой структуры
- •9.8. Асбестоцементные изделия
- •9.8.1. Общие понятия
- •9.8.2. Краткие сведения об исходных материалах
- •9.8.3. Основы производства асбестоцементных изделий
- •9.8.4. Продукция асбестоцементных заводов
- •9.8.5. Основные свойства асбестоцементных изделий
- •9.9. Строительные материалы на основе магнезиальных вяжущих веществ
- •9.10. Коррозия строительных конгломератов в эксплуатационных условиях
- •Глава 10 Искусственные строительные конгломераты на основе органических вяжущих веществ
- •10.1. Основные исходные материалы для получения иск
- •10.1.1. Битумы
- •10.1.2. Дегти
- •10.1.3. Отвердевание битумов и дегтей
- •10.1.4. Минеральные наполнители в качестве асфальтирующих добавок
- •10.1.5. Формирование асфальтового вяжущего вещества
- •10.2. Заполняющие компоненты в иск на основе органических вяжущих веществ
- •10.3. Основные разновидности иск на основе органических вяжущих веществ
- •10.3.1. Асфальтовые бетоны
- •10.3.2. Разновидности асфальтовых бетонов
- •10.3.3. Дегтебетоны
- •10.4. Деструкция асфальтобетона при эксплуатации покрытий
- •Глава 11 Строительные конгломераты на основе органических полимеров и пластмассы
- •11.1. Природные и искусственные органические полимеры
- •11.1.1. Полимеризационные полимеры (термопласты)
- •11.1.2 Поликонденсационные полимеры (реактопласты)
- •11.2. Наполнители, заполнители и добавочные вещества в иск
- •11.3. Основные технологические операции
- •11.4. Отверждение полимерных и наполненных вяжущих веществ
- •11.5. Разновидности искусственных полимерных конгломератов и пластических масс
- •11.5.1. Полимербетоны и полимеррастворы
- •11.5.2. Полимерные строительные материалы и изделия
- •11.5.3. Материалы для санитарно-технического оборудования и трубы
- •11.5.4. Отделочные полимерные материалы и изделия
- •11.5.5. Гидроизоляционные и герметизирующие материалы
- •11.6. Старение и деструкция полимерных материалов
- •Глава 12 Строительные конгломераты с применением комплексных вяжущих веществ
- •12.1. Конгломератные материалы на основе смешанных вяжущих веществ
- •12.2. Материалы и изделия на основе компаундированных и комбинированных вяжущих веществ
- •Глава 13 Теплоизоляционные материалы и изделия
- •13.1. Общие сведения
- •13.2. Способы поризации материалов
- •13.3. Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия
- •13.4. Органические теплоизоляционные материалы и изделия
- •13.5. Полимерные теплоизоляционные материалы
- •Глава 14 Акустические материалы и изделия
- •14.1. Общие сведения
- •14.2. Звукопоглощающие материалы
- •14.3. Звукоизоляционные материалы и изделия
- •Глава 15 Гидроизоляционные материалы и изделия
- •15.1. Общие сведения
- •15.2. Жидкие гидроизоляционные материалы
- •15.3. Пластично-вязкие гидроизоляционные материалы
- •15.4. Упруго-вязкие и твердые кровельные и гидроизоляционные материалы и изделия
- •Глава 16 Материалы для отделочных работ: краски, лаки, обои
- •16.1. Общие сведения
- •16.2. Исходные основные связующие и вспомогательные вещества для лакокрасочных материалов
- •16.3. Пигменты в красочных составах
- •16.4. Основные разновидности красочных веществ
- •16 5. Антикоррозионная защита полимерными материалами
- •16.6. Обои для отделки стен
- •2. Обжиговые искусственные конгломераты
- •Глава 17 Керамические материалы и изделия
- •17.1. Общие сведения
- •17.2. Глина — основное сырье для строительной керамики
- •17.3. Краткие сведения из технологии керамики
- •17.4. Структура и природа свойств керамических материалов
- •17.5. Керамические материалы и изделия
- •Глава 18 Стеклянные и другие плавленые материалы и изделия
- •18.1. Значение стеклянных изделий в строительстве
- •18.2. Состав и строение стекол
- •18.3. Свойства стекол
- •18.4. Основы производства стекла
- •18.5. Стеклянные материалы и изделия
- •18.6. Материалы и изделия из шлаковых расплавов
- •18.7. Каменное литье и материалы на его основе
- •Глава 19 Металлические материалы и изделия
- •19.1. Общие сведения
- •19.2. Основы получения чугуна и стали
- •19.2.1. Получение чугуна
- •19.2.2. Получение стали
- •19.3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •19.4. Углеродистые стали
- •19.5. Углеродистые конструкционные стали
- •19.6. Легированные стали и твердые сплавы
- •19.7. Термическая обработка стали
- •19.8. Сортамент стального проката
- •19.9. Алюминий и его сплавы
- •19.10. Коррозия железа и других металлов
- •Глава 20 Заключительная
16.3. Пигменты в красочных составах
Пигментами называют тонкодисперсные цветные порошки, чаще минеральные, нерастворимые в пленкообразующих веществах или органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними. От разновидности пигмента зависит цвет (колер) лакокрасочного покрытия, его долговечность, устойчивость против воздействия атмосферных факторов, агрессивных сред и повышенных температур. Благодаря способности избирательно отражать лучи дневного света, пигменты обладают различным цветом. Так, например, пигменты, почти полностью отражающие свет, кажутся белыми, и, напротив, пигменты, поглощающие световые лучи, придают красочному составу черный цвет. Пигменты бывают неорганические и органические, искусственные и природные. Для приготовления строительных красок используют, главным образом, неорганические пигменты вследствие их большей атмосферостойкости и химической стойкости.
Искусственные неорганические пигменты получают в результате сложных химических процессов. Такие пигменты состоят почти полностью из оксидов и солей металлов (белила, кроны, ультрамарин, лазурь малярная и др.). Природные пигменты, хотя и уступают искусственным по яркости и насыщенности колера, однако значительно дешевле. Их получают в результате переработки руд и глин, содержащих значительное количество примесей оксида железа (железный сурик, мумия, охра и др.).
Пигменты характеризуются химическим составом, дисперсностью, укрывистостью, плотностью, маслоемкостью, красящей способностью, светостойкостью, химической стойкостью, огнестойкостью и стойкостью против коррозии. Химический состав обусловливает цвет, коррозионную и химическую устойчивость, термостойкость, укрывистостъ — способность краски (приготовленной на олифе и пигменте) закрывать первоначальный цвет при равномерном нанесении на поверхность. Чем меньше слой краски, закрывающей первоначальный цвет окрашиваемой поверхности, тем выше укрывистость пигмента. Укрывистость характеризуется количеством пигмента в граммах на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Красящая способность (интенсивность цвета) — свойство пигмента передавать свой цвет в смеси с белыми, черными или синими пигментами. Маслоемкость — способность пигмента удерживать определенное количество масла. Она характеризуется количеством масла ( % по массе), которое необходимо добавить к пигменту для получения красочной пасты. Чем меньше масла (олифы) требует пигмент для получения красочной пасты, тем выше стойкость красочного покрытия и больше укрывистость пигмента. Дисперсность — тонкость помола частиц пигмента — оказывает значительное влияние на его укрывистость и красящую способность. Чем меньше частицы пигмента, тем выше его укрывистость и красящая способность. Однако размеры частиц пигмента не должны превышать толщину пленки красочного покрытия во избежание шероховатостей и неровностей. Наибольшая укрывистость пигмента достигается при измельчении его в пределах 0,2—10 мкм. Светостойкость — способность пигмента сохранять свой цвет под воздействием света. Эта способность пигментов имеет большое значение при выборе их для окраски наружных поверхностей конструкций и фасадов зданий и сооружений. Атмосферостой-костъ — способность пигмента, не изменяя цвета, противостоять воздействию атмосферных факторов: кислорода воздуха, сернистых и других газов, а также попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию. Химическая стойкость — способность не изменять первоначального цвета под воздействием щелочей и кислот. Огнестойкость — способность не разрушаться и не изменять свой цвет от воздействия высоких температур. Антикоррозионная стойкость — способность пигмента в красочном составе предохранять от ржавления черные металлы. Некоторые пигменты обладают весьма высокими антикоррозионными свойствами (свинцовый и железный сурик, свинцовые белила и др.).
Выбор пигмента и красочного состава обусловливается главным образом назначением покрытия и стоимостью вещества. При выборе пигмента учитывается его безвредность для здоровья работающих. Если в химический состав входят соединения свинца (свинцовые белила, свинцовый сурик и др.), то они токсичны и требуют соблюдения правил охраны труда.
В целях экономии пигментов и придания краскам повышенной кислото- и огнестойкости в них вводят наполнители — тонкодисперсные неорганические вещества обычно белого цвета. В качестве наполнителей в красочных составах используют каолин, измельченный тальк, пылевидный кварц, асбестовую пыль и др.
Пигменты обычно группируют по цвету — белые, черные, красные и коричневые, желтые, синие и зеленые.
Белые пигменты могут быть искусственные и природные. Из искусственных белых пигментов, получаемых путем химической переработки минерального сырья, широко используют: цинковые, свинцовые, титановые белила и литопон (сернистые белила).
Цинковые белила — оксид цинка ZnO с небольшим количеством примесей — изготовляют из цинковых руд или металлического цинка. Содержание оксида цинка должно быть не менее 92%, плотность — 5,6 г/см3. Укрывистость цинковых белил в пределах 100—110 г/м2, они светостойки, не ядовиты. Их используют при приготовлении красок и эмалей, главным образом для внутренних покрасок.
Свинцовые белила по химическому составу представляют собой основную углекислую соль свинца 2PbСО3∙Pb(ОН)2. Они укрывисты, атмосферостойки и применяются для наружных покрасок металлических конструкций. Однако вследствие значительной токсичности использование их в строительстве ограничено.
Титановые белила — по химическому составу диоксид титана TiO2 — изготовляют в виде тонкого порошка двух кристаллических модификаций. Они являются лучшими из существующих белил и по укрывистости превосходят все другие виды белых пигментов. Их укрывистость составляет 50—70 г/м2, плотность 4,24—3,84 г/см3. Они обладают высокой стойкостью к воздействию атмосферы, кислот, щелочей и повышенных температур. Вследствие нетоксичности их широко применяют при приготовлении красок, эмалей для наружных и внутренних отделочных работ.
Литопон (белила литопонные) по химическому составу представляет собой смесь сульфида цинка (ZnS) и сульфата бария (BaSO4). Литопон выпускают в виде порошка и используют при приготовлении красок и эмалей для внутренней покраски. Поскольку на свету литопонные белила желтеют, их обычно применяют в смеси с голубыми пигментами. Укрывистость этих белил не более 110 г/м2, плотность — 4,1—4,3 г/см3.
Мел как пигмент и наполнитель используют для разбеливания цветных красочных веществ. Его применяют также для приготовления клеевых и силикатных красок. Для масляных красок его не используют, поскольку в смеси с олифой получаются пленки с желтым оттенком.
Известь воздушную применяют для побелки фасадов промышленных и гражданских зданий.
Черные пигменты — сажа газовая (малярная), нефтяная, перекись марганца и тонкомолотый графит. Сажа малярная представляет собой тонкодисперсный порошок почти чистого углерода. Ее получают путем неполного сжигания различных углеродосодержащих веществ (нефти, природного газа, твердых органических веществ и др.). Сажа обладает высокой красящей способностью, укрывистостью и стойкостью к воздействию щелочей и кислот. Ее используют для получения красочных составов черного колера. Плотность сажи — 1,65—2,0 г/см3.
Перекись марганца (MnO2) в тонкодисперсном состоянии образует черный пигмент со значительной кроющей способностью. Этот пигмент получают из природной марганцевой руды и широко используют для красочных составов черного колера.
Графит (шунгит) — пигмент серовато-черного цвета; по химическому составу отличается высоким содержанием углерода (до 95%). Графит часто используют для приготовления масляных красочных веществ, обладающих стойкостью к действию кислот и высоких
температур.
Красные и коричневые пигменты — мумия искусственная и природная, сурик железный, крон красный, сурик свинцовый и др.
Мумия искусственная — светостойкий пигмент красного цвета, изготовляемый путем прокаливания железного купороса совместно с породами, содержащими углекислый кальций (мел, известняк). Вследствие высокой красящей и кроющей способности мумию искусственную широко применяют для всех видов покрытия по дереву и штукатурке. Мумия природная — тонкодисперсный порошок глины, окрашенный оксидом железа в красные тона. В зависимости от содержания Fe2О3 цвет мумии меняется от светлого до темно-коричневато-красного. Природную мумию, благодаря высокой светостойкости и малой стоимости, широко применяют для приготовления масляных и клеевых красок.
Сурик свинцовый — оранжевый или красный порошок, получаемый путем прокаливания свинцового глета. Это — токсичный и весьма тяжелый пигмент (плотность 8,32—9,16 г/см3) по химическому составу представляет собой свинцовую соль ортосвинцовой кислоты (Pb3О4). Свинцовый сурик применяют в антикоррозионных масляных красочных составах.
Крон красный отличается высокой светостойкостью и способностью предохранять стальные конструкции от коррозии. По химическому составу он представляет собой основной хромовокислый свинец (Pb∙Cr2O4∙Pb(ОН)2). По внешнему виду этот пигмент оранжевого цвета.
Сурик железный — пигмент коричневого цвета, содержащий не менее 75% (по массе) Fe2O3. Отличается высокой стойкостью к воздействию агрессивных факторов и широко применяется для покраски металлической кровли.
Редоксайд — красный железоокисный пигмент, отличающийся повышенной стойкостью к воздействию щелочной среды.
Желтые пигменты — кроны различных оттенков (от лимон-но-желтого до оранжево-красного) и охры.
Крон свинцовый — искусственный пигмент, получающийся в результате химического взаимодействия хромпика с солями свинца. По химическому составу он представляет собой хромовокислый свинец Pb(CrO4). В зависимости от химического состава и технологии изготовления цвет его изменяется от светло-лимонного до темно-желтого. Благодаря высокой кроющей способности и антикоррозионной стойкости свинцовые кроны используют в лаковых и масляных красочных составах по металлу и дереву. Укрывистость крона от 40 до 190 г/м2, плотность составляет 6,12 г/см3.
Крон цинковый выпускают в виде порошка светло-желтого цвета. По химическому составу — смесь хромовокислого цинка и хромового ангидрида. Цинковый крон растворяется в щелочах, кислотах и частично в воде. Укрывистость его 120—170 г/м2, плотность — 3,46 г/см3.
Охры — природные пигменты желтого, коричневого и красного цветов. Их получают из глин, содержащих до 25% (по массе) Ре2Оз. Цвет охры зависит от содержания оксидов железа. Укрывистость этих пигментов — 65—85 г/м2, плотность — 2,6—3,4 г/см3. Охры являются наиболее дешевыми пигментами и широко применяются для приготовления красок на основе различных связующих.
Синие пигменты — ультрамарин и лазурь малярная.
Ультрамарин — порошок синего цвета, по химическому составу представляет собой алюмосиликат натрия, содержащий серу в коллоидном состоянии. Его получают путем обжига композиций каолина с содой и серой или сернокислого натрия с углем. Химический состав ультрамарина можно выразить формулой (Na4Al3Si3S2O12). Наиболее широкое распространение получил синий ультрамарин, используемый для подцветки в масляных составах в целях устранения желтых оттенков.
Лазурь — искусственный пигмент в виде темно-синего порошка. По химическому составу — железная соль железисто-синеродистой кислоты (Fe4[Fe(CN6)]3). Лазурь — светостойкий пигмент, однако разрушается под действием щелочей и поэтому не применяется для покрасок по штукатурке и цементным растворам.
Зеленые пигменты — оксид хрома, зелень цинковая, зелень свинцовая хромовая и др.
Оксид хрома Cr2О3 с небольшим количеством примесей водорастворимых солей — пигмент темно-зеленого цвета. Он устойчив к воздействию щелочей, кислот и повышенных температур. Получают путем нагревания смеси хромпика (K2Cr2O7) с каким-либо восстановителем, например древесным углем.
Зелень цинковая представляет собой смесь желтого цинкового хрома с малярной лазурью и наполнителем (BaSO4) Она устойчива к действию щелочей, обладает атмосферостойкостью и антикоррозионными свойствами. Широко используется в масляных красочных составах по металлу и дереву.
Зелень свинцовая хромовая — механическая смесь желтого крона с лазурью и наполнителями. По основным свойствам этот пигмент сходен с желтым свинцовым кроном. Как и свинцовые кроны, зелень свинцовая хромовая обладает высокой укрывистостью, красящей способностью и антикоррозионными свойствами. Широко используют ее в масляных красочных составах, однако вследствие разрушения пигмента в щелочной среде она не пригодна для красочных составов по известковой штукатурке и цементным растворам.
Металлические порошки применяют в красочных составах главным образом для декоративной отделки по металлу. В качестве таких порошков используют алюминиевую пудру и пудру золотистую.
Пудра алюминиевая — чешуйчатый, тонкодисперсныи порошок серебристого цвета. Благодаря способности хорошо отражать солнечные лучи, она широко используется для окраски различных емкостей, нагревание которых под воздействием солнца нежелательно. Алюминиевая пудра имеет укрывистость 10 г/м2, плотность 2,5—2,6 г/см3. Ее добавляют к лакам перед использованием.
Значительно реже применяют в строительстве органические пигменты вследствие меньшей (по сравнению с неорганическим) светостойкостью и химической стойкостью. В красочных составах обычно используют черные пигменты (нигрозин), синие (индантрен), красные (литольшарлах) и др.