Шишкін О.О., Хільченко О.П.

ТЕХНОЛОГІЯ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ, ВИРОБІВ ТА МАТЕРІАЛІВ

ТЕХНОЛОГІЯ

БУДІВЕЛЬНИХ

МАТЕРІАЛІВ ТА

ВИРОБІВ

Затверджено Міністерством освіти і науки України

як підручник для студентів вищих навчальних закладів

«Видавничий дім»

Кривий Ріг

2007

ББК 38.33

Ш-32

УДК 691.32

Рецензенти: завідувач кафедри технології будівельних виробів та конструкцій Національної академії природоохоронного та курортного будівництва, ректор, доктор технічних наук, професор Федоркін С.І., професор кафедри будівельного виробництва та геодезії Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна, доктор технічних наук, професор Нікіфоров О.П., завідувач кафедри будівництва Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля, доктор технічних наук, професор Руденко Н.М.,

Шишкін О.О., Хільченко О.П.

Ш 32 Технологія будівельних матеріалів та виробів: Підручник для студентів ВНЗ - Кривий Ріг: «Видавничий дім», 2007- 320 с.

ISBN 978-966-2915-10-5

Підручник включає методи отримання будівельних матеріалів та виробів. Використані нормативні документи на методи дослідження, рекомендації та керівництва з технології виготовлення й випробування в'яжучих речовин, будівельних виробів.

Призначено для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються зі спеціальності «Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів», робітників проектних та науково-дослідних інститутів, будівельних лабораторій і аспірантів.

Затверджено Міністерством освіти і науки України як підручник для студентів вищих навчальних закладів (гриф надано листом Міністерства освіти і науки України від 28 лютого 2006 р. № 14/18.2-527 за підписом заступника Міністра Степка М.Ф.)

ББК 38.33

ISBN 978-966-2915-10-5  Шишкін Олександр Олексійович,

Хільченко Олександр Павлович, 2007

© ННВК «Будіндустрія», 2007

ЗМІСТ

	стор.
ПЕРЕДМОВА….....................................................................	5
БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ
Розділ 1. Технологія повітряного вапна………………..	6
1.1. Сировинні матеріали…..................................................	6
1.2. Фізико-хімічні основи процесу випалу вапняків…......................................................................	9
1.3. Фізико-хімічні основи гасіння вапна…........................	25
1.4. Технологічні схеми гасіння вапна….............................	31
Питання для самоконтролю за розділом 1………………..	33
Розділ 2. Технологія магнезіальних в’яжучих………...	34
2.1. Сировина для магнезіальних в’яжучих…....................	34
2.2. Теоретичні основи обпалення магнезиту й доломіту…....................................................................	36
2.3. Виробництво магнезіальних в’яжучих….....................	41
Питання для самоконтролю за розділом 2………………..	43
Розділ 3. Технологія гідравлічного вапна......................	44
3.1. Сировина для виробництва гідравлічного вапна……	44
3.2. Процеси, що відбуваються при обпаленні гідравлічного вапна……………………………………	45
3.3. Виробництво гідравлічного вапна……………………	47
Питання для самоконтролю за розділом 3………………..	47
Розділ 4. Технологія портландцементу…………………	48
4.1. Сировинні матеріали…………………………………..	55
4.2. Паливо для виготовлення портландцементу…………	63
4.3. Технологічні схеми виробництва портландцементу……………………………………...	64
4.4. Видобуток сировини і її транспортування на завод…	66
4.5. Технологія готування портландцементної сировинної суміші…………………………………….	69
4.6. Технологічні властивості сировинних сумішей……..	83
4.7. Процеси, що відбуваються при випалі клінкеру…….	92
4.8. Вплив різних факторів на процеси утворення клінкеру…………………………………………………	102
4.9. Інтенсифікація утворення клінкеру за допомогою мінералізаторів…..……………………….	117
4.10. Сучасні агрегати для випалу клінкеру………………	121
4.11. Охолодження клінкеру………………………………	125
4.12. Помел клінкеру……………………………………….	127
4.13. Схеми помелу клінкеру…………………………….…	133
Питання для самоконтролю за розділом 4………………..	138
БУДІВЕЛЬНІ ВИРОБИ
Розділ 5. Технологія штучних волокон, мінеральної і скляної вати із силікатних розплавів………	139
Питання для самоконтролю за розділом 5………………	156
Розділ 6. Технологія мінераловатних теплоізоляційних виробів…………………….	157
6.1. Штучні вироби………………………………………….	157
6.2. Тверді вироби з неорганічними в’яжучими………….	180
6.3. Рулонні й шнурові вироби………………………….....	184
6.4. Пухкі матеріали………………………………………..	189
Питання для самоконтролю за розділом 6..………………	191
Розділ 7. Технологія керамічних виробів………………	192
7.1. Загальні положення……………………………………	192
7.2. Технологічні властивості компонентів керамічних виробів…………………………………….	221
7.2.1. Технологічні властивості глин……………………...	221
7.2.2. Технологічні властивості непластичних матеріалів…………………………………………….	226
7.3. Фізико-хімічні основи створення керамічних виробів…………………………………………………	226
7.4. Технологія виробництва керамічних виробів….…….	238
Питання для самоконтролю за розділом 7..………………	316
Література..............................................................................	318
Предметний покажчик...........................................................	319

Передмова

Будівельні матеріали та вироби займають важливе місце у створенні основи будівельної індустрії. Жоден будинок або споруда не можуть бути виготовлені без застосування будівельних матеріалів та виробів.

Визначально, що властивості будівельних матеріалів та виробів залежать від методів їхнього створення, тобто – технології.

Технологія - це сукупність знань про способи обробки матеріалів і виробів, методи здійснення будь-яких виробничих процесів, а також сукупність операцій, які здійснюються відповідним способом та у визначеній послідовності, з яких складається процес обробки матеріалу або виробу.

Технологія будівельних матеріалів та виробів є одним із визначальних факторів, які впливають на їхні властивості. Визначення складу суміші інгредієнтів й матеріалу та залежності від нього їхніх властивостей ще не забезпечує отримання матеріалу або виробу очікуваної якості. Будь-який з технологічних прийомів отримання будівельного матеріалу або виробу визначально впливає на їхні кінцеві властивості. Тому технологія будівельних матеріалів та виробів є однією з важливих складових процесу їхнього отримання.

Вивчення технологічних параметрів виробництва будівельних матеріалів та виробів доцільно починати з вивчення класифікації та фізико-хімічних процесів формування їхніх властивостей і можливих критеріїв їхнього оцінювання.

Попередніми курсами навчання, які розглядають такі питання є: «Будівельне матеріалознавство» та «Заповнювачі для бетонів».

У даному підручнику не розглядаються питання технології бетону, які вивчаються окремим курсом.

Розділи 1-4 та 6-8 написані Шишкіним О.О., розділ 5 - Хільченком О.П.

Будівельні матеріали Розділ 1. Технологія повітряного вапна

Повітряним вапном називається в'яжуча речовина, яку одержують помірним випалом (не доводиться до спікання) карбонатних порід, які містять до 8% глинистих домішок.

Повітряне вапно поділяється на такі види:

а) негашене грудкове - продукт випалу карбонатних порід;

б) негашене мелене - продукт подрібнення грудкового вапна;

в) гідратне - порошкоподібний продукт гідратації негашеного вапна.

Повітряне вапно забезпечує твердіння й збереження міцності будівельних розчинів у повітряно-сухих умовах.

1.1. Сировинні матеріали

Для виробництва вапна застосовуються, як правило, гірські породи, що складаються з карбонату кальцію. Карбонат кальцію зустрічається в природі у вигляді двох різновидів - кальциту й арагоніту.

Кальцит, або вапняний шпат, кристалізується у вигляді ромбоедрів і скаленоедрів тригональної сингонії. Елементарний осередок кальциту містить дві молекули й має форму гранецентрованого ромбоедра (рис. 1.1.). Твердість його по десятибальній шкалі дорівнює трьом, щільність — приблизно 2,7 г/см³. Кристали кальциту мають зроблену спайність у трьох напрямках. Кальцит має високе подвійне променеве переломлення (N_g = 1,658, N_р = 1,486) і його прозорі, чисті, добре огранені кристали, які називаються ісландським шпатом, застосовуються для виготовлення оптичних приладів.

Арагоніт кристалізується в ромбічній сингонії, має твердість 3,5—4,0, щільність 2,9—3,0 г/см³. Спайність арагоніту на відміну від кальциту виражена слабко. Арагоніт звичайно зустрічається в щільних натічних масах (онікс). Виділяється ця порода, як правило, з гарячих джерел. При температурі 400°С арагоніт переходить у кальцит.

Рис. 1.1. Елементарна комірка кальциту.

У гідротермальних умовах утворюється близький за структурою до арагоніту μ-СаСО₃ — ваттерит. Відомі ще дві модифікації: КІІІ й КIV. Вони стабільні лише при дуже високих тисках (більше 1000 МПа). Температура плавлення кальциту при тиску 11 МПа дорівнює 1289°С. У системі СаО—СО₂—СаСО₃ рідка фаза з'являється при температурі 1230°С и тиску 4,03 МПа. Розчинність кальциту у воді при 25°С дорівнює 0,01433, арагоніту — 0,01528, хімічно осадженого СаСО₃ — 0,0011 г/л. Теплота перетворення арагоніту в кальцит дорівнює 48 кал/моль.

Вапняні породи є осадовими утвореннями органогенного або хімічного походження.

Органогенні вапняки утворилися в різні геологічні епохи зі скупчень раковин і панцирів молюсків і корененіжок, зцементованих тонкодисперсним кальцитом.

Хімічні вапняки виділилися у твердій формі з водяного розчину гідрокарбонату кальцію внаслідок переходу його в карбонат. У результаті процесів метаморфізму з осадових вапняків утворився мармур.

Кольори вапняних порід залежать від домішок. Чисті вапняки звичайно білих кольорів. Домішки оксидів заліза й марганцю зафарблюють їх у жовтуваті, бурі, червонуваті тони, домішки вуглистих речовин - у сірі й навіть чорні. Найбільш характерними домішками у вапняках є карбонат магнію, кремнезем, глинисті речовини, гіпс, пірит. У невеликій кількості зустрічаються сполуки фосфору.

При вмісті глинистих домішок від 8 до 25% вапняки називаються мергелистими, при вмісті карбонату магнію від 5 до 20% - доломітизованими й від 25 до 45% - доломітами. Доломітизовані вапняки й доломіти відрізняються матовою поверхнею.

Карбонатні породи для виробництва вапна по хімічному складі розділяються на п'ять класів відповідно до ГОСТ 5331 (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Вимоги до хімічного складу карбонатних порід

Клас карбонатних порід	Наявність у складі породи			Продукт обпалення
	СаСО3 не менше	MgCO3 не більше	Глинисті домішки, не більше
А	90	4	3	Маломагнезіальне вапно
Б	90	7	3	Те саме
В	85	7	8	Маломагнезіальне тоще вапно
Г	47	48	8	Доломітизоване вапно
Д	72	8	20	Гідравлічне вапно

За структурою вапняки підрозділяються на: кристалічні зернисті; щільні тонкозернисті; оолітові, що складаються з окремих зцементованих кулястих утворень, усередині яких перебувають піщини або порожнечі; вапняні туфи - ніздрюваті породи, які утворилися з карбонату кальцію, що випав в осад; вапняки-черепашники, що складаються з окремих зцементованих карбонатом кальцію черепашок; землистопухкі - крейда, доломітизовані вапняки й доломіти.

Усі різновиди вапняків, за винятком мармуру, що йде на опоряджувальні роботи, застосовують, для виробництва вапна. Оолітові вапняки, туфи й черепашники використовуються як стінові й оздоблювальні матеріали. Вапняки є основною сировиною для виробництва цементу.

Фізичні властивості сировини (міцність, стирання) визначають вибір агрегату для випалу, а хімічний склад і кількість домішок - температуру випалу.