Тема 20 Технології будівельних матеріалів та виробів

1. Будівельні матеріали із кераміки

2. Виробництво скла та скловиробів

3. Виготовлення гіпсу, вапна, цементу

4. Виготовлення цегли, каменю, бетонних та залізобетонних виробів

Сучасне будівництво є найбільшим споживачем матеріальних ре­сурсів. Близько 15 % всієї промислової продукції, що витрачається в сфері матеріального виробництва, споживається будівництвом.

Основна роль в матеріально-технічному забезпеченні будівництва належить промисловості будівельних матеріалів і конструкцій, що задо­вольняє більше 52 % загальної потреби в ресурсах.

Підприємства промисловості будівельних матеріалів забезпечують будівництво цементом, азбестоцементом, вапном, гіпсом, нерудними матеріалами, пористими заповнювачами, стіновими, теплоізоляцій­ними, акустичними, покрівельними матеріалами, склом, керамікою, санітарно-технічними виробами, залізобетонними виробами, оздоб­лювальними матеріалами.

Будівництво забезпечують матеріальними ресурсами також підпри­ємства чорної і кольорової металургії, лісної і деревообробної промис­ловості, хімічної і нафтохімічної промисловості, целюлозно-паперової промисловості, легкої та інших галузей промисловості.

1. Будівельні матеріали із кераміки

Значну частину всіх будівельних матеріалів становить будівельна кераміка.

Кераміка – це загальне поняття, що об'єднує полікристалічні ма­теріали, які отримують спіканням природних глин і їх сумішей з міне­ральними домішками, а також оксидів металів та інших тугоплавких сполук.

Кераміка відома людству з далекої давнини. Так, при розкопках в Месопотамії були знайдені керамічні вироби, які виготовлені близько 15 тис. років до нашої ери. В Єгипті починаючи з 5 тисячоліття до на­шої ери кераміка була промисловим виробом.

На території України кераміка також здавна набула значного поши­рення. Велику кількість керамічних виробів було виявлено при роз­копках древніх поселень біля Києва, що відносяться до періоду утво­рення Київської Русі.

Цеглу і керамічні камені залежно від призначення виробляють ря­довими або личкувальними. Для виробництва такої продукції вико­ристовують однакові сировинні матеріали, хоча в останньому випадку вони підлягають більш ретельній попередній обробці. Лицьові по­верхні личкувальної цегли можуть бути гладкими, рифленими, офак-туреними, природного кольору або пофарбовані. Вони повинні мати не менше двох лицьових суміжних сторін. Різновидом лицьових ви­робів є фасонні. В цьому випадку лицьовими сторонами, окрім профільної, є ще прилеглі до неї верхня та нижня сторони на 1/3 дов­жини. Розміри звичайної цегли 250x120x65 мм, а розміри найпоши­реніших керамічних лицьових каменів 250x120x138 мм.

Цегла згідно з ДСТУ Б В.2.7-61-97 виробляється марок 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100 і 75. Цим маркам відповідають міцність на згин (відповідно повнотілої цегли пластичного формування пустотілої цег­ли напівсухого пресування) – 4.4/3.4; 3.9/2.9; 3.4/2.5; 3.1/2.5; 2.8/2.1; 2.5/1.9; 2.2/1.6; 1.8/1.4 МПа.

Як сировину для керамічних виробів використовують глини та до­даткові матеріали.

Глини – осадові незцементовані породи, які переважно складають­ся з глинистих мінералів. За фракційним складом це тонкодисперсні порошки, що вміщують більше половини часток розміром менше 0,01 мм, в тому числі не менше 25 % часток розміром до 0,001 мм.

Головними мінералами є мінерали групи каолініту (каолініт, діккіт, накріт), групи монтморилоніту (монтморилоніт, бейделіт, ілліт). Серед­ній склад глин за оксидами, %:

SіО, – 45 – 80; АlO₃ + ТiO₂ – 8 – 28; Fе₂O₃ – 2 – 15;

СаО – 0.5 – 25; МgO – 0 – 4; К₂O+Nа₂O – 0.3– 5;

втрати при випалюванні – 3 – 6 %.

Для виробництва будівельної кераміки, в тому числі і оздоблюваль­ної, важливою ознакою є температура плавлення глин, згідно з якою вони поділяються на легкоплавкі (до 1350 °С), тугоплавкі (до 1580 °С) і вогнетривкі (вище 1580 °С).

Найчастіше в будівельній кераміці використовують легкоплавкі глини, які мають досить різноманітний мінералогічний склад і вміщу­ють не більше 18 % глинозему і до 80 % кремнезему.

Глини характери­зуються пластичністю, тобто здатністю зберігати форму, яку виріб от­римав у вологому стані. За цією ознакою глини поділяють на високопластичні, середньопластичні, помірно пластичні, малопластичні і непластичні.

Додаткові матеріали при виробництві кераміки застосовуються для регулювання властивостей як сировинної маси, так і готової продукції. До них належать: поверхнево-активні речовини і високопластична глина, які покращують формувальні властивості маси; золи ТЕС, па­ливні і металургійні шлаки, вугілля, які покращують умови випалю­вання; шамот, дегідратована глина, тирса сприяють процесу сушіння; крім того вугілля, тирса є домішками, які випалюються, що зменшує щільність готового виробу; бій скла, піритні недогарки, залізна руда підвищують міцність і морозостійкість виробів; барвники, рідке скло, кухонна сіль покращують колір виробів, запобігають висолоутворенню, нейтралізують вапнякові включення.

Основними технологічними операціям при виготовленні кераміки є підготовка сировини, формування, сушіння сирцю і випалювання виробів.

Підготовка сировини включає грубий помел глини з одночасним вилученням кам'янистих включень, змішування глини з тирсою, висушеними відходами вуглезбагачення і доведення маси до формувальної вологості (18 – 25 %), тон­кий помел маси, вилежування маси з нас­тупним формуванням виробів, сушіння та випалювання.

Пластичне формування забезпечується застосуванням високопластичних глин або додаванням пластифікаторів.

Для пластичного формування використовують стрічкові преси – безвакуумні і вакуумні з продуктивністю 5 – 10 тис. шт. умовної цегли за годину. Такі преси забезпечують питомий тиск пресування до 1,6 МПа.

Сушіння здійснюється в сушильних агрегатах періодичної або безперервної дії. Після завершення процесу сушіння вироби подаються на випалю­вання

Мета випалювання – надання виробу водостійкості і необхідних фізико-механічних показників.