Потребительские свойства строительных материалов и веществ

Строительное производство неоднократно переживало периоды взлетов и падений. Спад уровня строительства продолжавшийся последние 10-15 лет, постепенно замедлился и наметились позитивные сдвиги в области технологии и организации работ. Строительная индустрия начала возрождаться. Значительно вырос ежегодный объем капитальных вложений в строительство.

В настоящее время в регионах страны, которые имеют финансовые возможности, строительство стало снова выходить на современный уровень. Появились новые эффективные строительные машины и материалы, передовые технологии и методы работы. Наблюдается существенное повышение производительности труда и качества работ. Задачи, которые стоят перед страной в области капитального и гидромелиоративного строительства - это возрождение отечественного машиностроения и отрасли производства строительных материалов, внедрение в широких масштабах передовых технологий, подъем культуры строительного производства, подготовка нового поколения строителей-профессионалов, способных решать эти задачи. Успешному осуществлению такого курса способствуют мероприятия по совершенствованию организации и технологии строительного производства, внедрение новых методов управления, решению проблем с финансированием строительства.

Современное строительное производство развивается по принципам индустриализации - внедрение крупного машинного производства, перенос большинства вспомогательных операций в заводские условия. Развивается контейнерная поставка строительных материалов полной заводской готовности. Широко применяются монтаж сборных конструкций, агрегатная технология монолитного железобетона, "сухая" отделка внутренних помещений. От комплексной механизации отдельных видов работ переходят к комплексной механизации строительства объекта в целом с помощью комплектов эффективных строительных машин, транспортных средств, вспомогательного оборудования и электрифицированного инструмента.

Поэтому, современные условия проектирования объектов строительства, организация и технология проведения строительных работ требуют наличия у проектировщиков и непосредственных исполнителей знание строительных технологий, нормативно справочной документации, законов и нормативных актов в сфере строительства, умением организации и проведения строительных процессов в условиях рыночных отношений.

В течение жизни человек нуждается в жилье, зданий культового, бытового, культурного, промышленного и другого назначения, а также сооружений, к которым относятся дороги, мосты, каналы, линии связи, стадионы и т.п.. Для строительства этих объектов используют строительные материалы природного и искусственного происхождения.

В строительстве, в основном, используют древесину хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, пихту и т.п.. Из лиственных пород используют дуб, бук, ясень и другие менее ценные породы деревьев. Из древесины изготавливают бревна, брусья, доски и т.п..

Строительство требует качественной древесины. Не всякая древесина пригодна для строительства. Кривая древесина, суковатая, изъеден насекомыми-паразитами, заражена грибками непригодна для строительства. По содержанию влаги древесину разделяют на мокрую влажностью 30-40%, только срубленную (25-30%), воздушно-сухую (15-25%) и комнатно-сухую с содержанием влаги 8-15%.

Бетон (франц. «bеtone» от лат. «Bиtитen» - смола) изготавливают из смеси связующего вещества (цемента), воды и различных наполнителей (песка, гравия или щебня). Бетоны используют для изготовления монолитных зданий и сооружений.

2. Обжиговые строительные материалы. Их изготавливают из глины мела, известняка, песка и других веществ. Необходимых свойств изготовленные материалы приобретают в процессе обжига при высокой температуре. В обжиговых строительных материалов принадлежат керамические изделия, известь, цемент, керамзит и др.. При их изготовлении используют термические процессы, которые требуют большого количества топлива и энергии. [1, 4]

Основным сырьем для изготовления керамических изделий являются глины и каолины. В их состав входят каолинит (А120з-28И02-2Н20), алюмосиликаты, оксиды железа, кальция, магния и др. По назначению глины разделяют на фарфоровые, огнеупорные, терракотовые, кирпичные, черепичные подобное.

Изготовление керамических изделий - длительный процесс. Он состоит из следующих стадий: подготовка сырья и глиняной массы, формование изделий, их высушивания, обжига и охлаждения. На некоторые изделия наносят рисунок или полива.

1. Способы формирования. При изготовлении керамических изделий используют пластический, полусухой и сухой способы формирования. В ходе пластического формования изделий измельченные компоненты сырья смешивают, увлажняют и размешивают до вида теста.

Для полусухого формования компоненты сырья подсушивают до влажности, что составляет 8-16%, а для сухой - до полного обезвоживания влаги. В современных способах формирования содержание влаги в глиняной массе составляет 4-40%. Изделия формируют на формовочных прессах (механических или гидравлических). Тонкую и специальную керамику формируют литьем (глиняную массу заливают в специальные формы).

Выжигание. Это - важнейшая составляющая технологии изготовления керамических изделий. Во время обжига происходят сложные физико-химические процессы, вследствие которых глиняная масса превращается в монолитный твердый черепок. Выжигание производят при различных температурах. Выбор температуры обжига зависит от вида керамических изделий. Так, строительный кирпич обжигают при температуре 1050-1100 ° С, огнеупорный - при температуре> 1350 ° С.

Керамические изделия обжигают в печах периодического или непрерывного действия. Чаще всего используют туннельные и кольцевые печи непрерывного действия. Длина туннельной печи 100 м, внутри ее проложена узкоколейка, по которой движутся вагонетки с изделиями. Внутреннюю часть печи разделен на три зоны: нагрева, обжига и охлаждения. Сырьевые (вагонетки с изделиями) и тепловые потоки (дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива) движутся навстречу друг другу. Во время встречи дымовые газы отдают теплоту изделиям и по специальным каналам выходят из печи. Выжженные изделия охлаждают сначала в печи (в охлаждающей зоне), а затем на воздухе. {0}3.2.{/0}

Сырье. Основным сырьем для производства кирпича является красная глина без известковых и других включений. Глина пригодна для изготовления кирпича должна хорошо формироваться, сушиться и спекаться. В природе редко встречается такая глина. Поэтому для улучшения свойств кирпича, а также уменьшение расхода топлива до глины добавляют определенное количество песка, опилок, шелухи семечек, просяной и гречневой половы или породы, полученной при добыче каменного угля и т.д.. Однако следует помнить, что надвишок этих веществ ухудшает свойства кирпича.

Первая подсистема. Глину с карьера подают на площадку, где ее разрыхляют (элемент -1г/глина /). Затем глина на площадке отлеживается в течение 6-12 месяцев для улучшения свойств (элемент 2 г). Вилежану глину измельчают на вальцах (элемент 3 г). Сортируют по размерам кусков с помощью решет (элемент 4 г).

Вторая подсистема. Породу дробят на дробилках (элемент 1п -/порода /). Полученные куски сортируют по размерам на решетах (элемент 2п). Куски размером 50-150 мм высушивают в сушилках (элемент С п), затем измельчают на дробилках иной конструкции для получения мелких кусков (элемент 4 п).

Подготовленная глина и порода поступают в смеситель для смешивания (элемент 5с - / смесь /), а затем на вальцы для измельчения (элемент 6 с). Хорошо размолотая смесь глины и породы поступает в смеситель (элемент 7 с). Сюда же подают воду и другие вещества (при необходимости) для создания глиняной массы. Влажность полученной массы составляет 18-23%. При помощи пресса глиняной массе придают форму бруса, протискаючы ее через мундштук соответствующей формы и размеров (элемент 8 с). На выходе из мундштука брус режут на кирпичи (элемент 9 с). Резак изготовлен в виде струны, которая автоматически опускается на брус для отрезания кирпича. Потом снова поднимается, чтобы отрезать следующую кирпич. Полученные кирпича называют кирпичом-сырцом. Их составляют на рамы и транспортируют в сушилок (элемент 10 с). Высушивают кирпич на воздухе (под навесом) или в специальных сушилках. Время высушивания кирпича-сырца составляет 6-25 суток. Высушенный кирпич содержит 6-8% влаги.

Высушенную кирпич-сырец переводят на платформы (открытые вагоны) и заталкивают в туннельную печь для обжига (элемент 11с). Кирпич обжигают при температуре 1050-1100 ° С в течение 28 часов. За время обжига через каждые 40 мин. платформы перемещают в более горячую зону печи. Так продолжается вплоть до выхода их из печи. Выжженный кирпич охлаждают на воздухе, сортируют, складывают в деревянные поддоны и отправляют к потребителю. Советом народных депутатов

По происхождению связующие вещества разделяют на естественные и искусственные. В современном строительстве чаще используют искусственные связующие вещества, изготовленные из веществ минерального происхождения.

1. Технологическая система производства извести. Технология получения апна является трехстадийном: на первой стадии проводят подготовка сырья (дробление и сортировка по размерам), на второй - выжигание измельченной массы, на третьей - измельчение и сортировка по размерам частей готовой продукции, ее расфасовки и хранения.

Стволовые печи работают на твердом или газовом топливе. Высота печи достигает 20 м, диаметр - 4 м. Еще недавно в таких печах обжигали до 85% извести. Куски измельченного сырья (известняка) размером 8-20 см послойно с топливом (антрацит, кокс и т.д.) загружают в печь сверху, снизу под давлением подают воздух. По степени нагрева печь по высоте разделена на три зоны. В средней зоне печи температура высокая (1000-1200 ° С), здесь сырье выжигается формула (3.1.1):

Полученное известь загрязненный обложенный. В вращающихся печах сравнению со стволовыми получают известь лучшей качества. На качество извести влияет также выбор топлива. С использованием газового топлива улучшается качество извести.

2. Гашение извести. Для получения гашеной извести необходимо иметь негашеная известь (СаО) и воду, расходы которой составляют 70-100% массы негашеной извести. В процессе гашения извести происходит такая реакция формула 3.1.2:

Скорость гашения извести зависит от размеров кусков негашеной извести и температуры. С повышением температуры процесс гашения извести ускоряется. Изменяя количество воды в процессе тушения, можно получить гашеную известь в виде «теста» или порошка.

Образующийся карбонат кальция (СаС03) срастается с кристаллитами Са (ОН) 2, и укрепляет раствор. Гашеная известь твердеет медленно, прочность образованного монолита возрастает со временем. Для ускорения твердения к извести добавляют цемент и гипс или повышают температуру в помещении. Добавки цемента и гипса увеличивают водостойкость известковых растворов.

Гипс используется в строительстве, фарфоро-фаянсовой, машиностроительной промышленности, медицине и т.д.. Раствор, образованный после смешивания гипса с водой, сначала вскакивает, затем затвердевает и превращается в монолит.

И. Технологическая система производства гипса. Сырьем для производства гипса является природный гипсовый камень (СаS04 * 2НгО) и отходы промышленности, содержащие сернокислый кальций. К отходам относится фосфогипс, который получают в процессе производства фосфорных минеральных удобрений и т.д..

Технология производства гипса трехступенчатая. На каждой стадии происходит определенный технологический процесс: измельчение, размол и выжигания (дегидратация) гипсового камня. Эти процессы могут происходить в различной последовательности. В зависимости от последовательности их проведения известно несколько технологических систем производства строительного гипса.

В одной технологической системе измельчения гипсового камня предшествует обжигу, во второй, наоборот, сначала происходит выжигание, затем измельчение, а в третьей измельчения и обжига совмещены в одном агрегате.

1. Низьковипалювальний гипс получают обжигом природного камня при температурах 150Т60 ° С. В процессе обжига гипсовый камень частично теряет воду и превращается в пивводний (формула 3.2.1):

Строительный гипс (греч. «алебастр») - это мелкий порошок белого цвета, который после смешивания с водой быстро схватывается и твердеет. Из него изготавливают растворы для штукатурки стен, гипсовые плиты, панели, декоративные, теплоизоляционные и архитектурные изделия.

Формовочный гипс - это мелко смолотый строительный гипс. При смешивании с водой он очень быстро схватывается и твердеет. Его используют для изготовления декоративных изделий и очень качественных облицовочных растворов.

Очень крепкий гипс используют с той же целью, что и строительный, но изделия могут использоваться в умеренно-средах. Из этого гипса изготовляют литейные формы в металлургической и фарфоро-фаянсовая промышленности.

2. Высоко обжигательный гипс получают обжигом природного сырья при температурах 600-900 ° С. В процессе обжига двуводный гипсовый камень полностью теряет воду и превращается в безводный сульфат кальция (СаS04). Часть сульфата кальция разлагается по формуле (3.2.2):

Данный вид гипса затвердевает вследствие образования карбоната кальция и гидратации сульфата кальция. Твердый високовипалювальний гипс устойчив к истиранию. Его используют для изготовления полов, кладки и штукатурки стен, изготовления искусственного мрамора и т.п..

Образован двуводный гипс выпадает из раствора в виде мелких (коллоидных) частиц, которые превращаются в кристаллиты СаS04 * 2Н20 и раствор густеет (вскакивает). Со временем кристаллиты двоводного гиспу срастаются и образуется прочный гипсовый камень.

По скорости охвата и твердения гипс делят на быстро-, нормально-и повильнотвердиючий. Наименьшее время охват имеет быстротвердеющий гипс - до 2 мин. Повильнотвердиючий гипс схватывается через 20 мин. после приготовления теста.

Цемент относится к гидравлическим связующих веществ. Промышленность строительных материалов производит различные виды цементов, всего портландцемента (название происходит от города Портленд, что находится в Великобритании). Кроме портландцемента производят шлаковые цементы, глиноземистый цемент и т.п..

Технология изготовления портландцемента состоит из трех основных стадий: подготовка известняка, глины, а затем их смеси; обжига смеси для получения цементного клинкера; измельчения цементного клинкера в порошок и добавление добавок. Подготовка сырья к обжига проводят двумя способами: сухим и мокрым. Согласно способы производства портландцемента подразделяют на сухой и мокрый.

В ходе мокрого способа измельченную глину (3-5 мм) перемешивают с водой в железобетонных резервуарах для получения суспензии. Глиняный суспензию и измельченный известняк (3-5 мм) подают в трубовий мельницу, где с помощью стальных шаров смесь размалывают и перемешивают. Трубе мельницы непрерывного действия. Размолотая смесь поступает в отстойника для отстаивания (выравнивание химического состава смеси). После отстаивания смесь подают в печь для обжига.

Длина печей - 95, 185, 230 м, диаметр - 5-7 м. Печь установлена с небольшим наклоном и вращается со скоростью 0,016 с-1. Сырье подается в несколько приподнятую часть печи, топливо сжигают в опущенной части печи. Газовые вещества, образовавшиеся в процессе горения топлива, и обжиговая известково-глиняный смесь движутся навстречу друг другу. Во время встречи этих потоков сначала испаряется влага и высушивается сырье. Затем разлагаются гидраты, карбонаты и образуются оксиды. Эти реакции происходят в зоне печи, нагретой до температуры 700-1100 ° С. В этих условиях известняк разлагается по формуле 3.2.4:

В той же зоне печи глинистые минералы разлагаются на оксиды Sи02, Al203, Fе203, которые вступают в реакцию с СаО при температурах 1100-1300 ° С и образуются минералы: 2Са * Sи02; ЗСаОА * Al203; 4СаО * А1203 * Fe203. И, наконец, при температуре 1300-1450 ° С образуется основной минерал будущего цемента - Алит (ЗСаО-Sи02).

1. В процессе спекания минералов образуется клинкер (нем. «Кlиnker» - искусственный камень большой прочности) в виде шариков размером 15 мм, которые выкатываются из печи в ее опущенной части и поступают в холодильник для охлаждения (элемент 7), а оттуда - на склад для вылеживания (элемент 8). На складе клинкер отлеживается в течение двух недель. За это время надвишок извести (СаО), которое содержится в клинкере, гасится влагой, которая есть в атмосфере состава по формуле 3.2.5:

Размалывают клинкер вместе с вспомогательной сырьем в шаровых мельницах (элемент 9). Готовый портландцемент ссыпают в железобетонные силосы-хранилища (элемент 10) для охлаждения. Затем его фасуют в тару (элемент 11). Транспортируют цемент в закрытой таре, хранят в сухих складах.

Преимущества и недостатки способов получения цемента. Каждый из способов получения цемента имеет свои преимущества и недостатки. Так, при использовании мокрого способа легче измельчать сырье, лучшие санитарно-гигиенические условия труда, но расход топлива на 40% превышают расходы в случае использования сухого способа.

Важное значение в строительстве имеет естественное пиленая камни в виде стеновых блоков разного размера, которые производятся из сравнительно мягких пористых известняков - ракушечников, вулканического туфа и др.. Большая часть разведанных запасов пильных известняков - ракушечников сосредоточена на юге Украины (44,5% запасов всех стран СНГ). Украина занимает первое место по запасам и добыче (51%) пильных известняков, который ведется в Причерноморье и Крыму, а также в Приднестровье. Из 450 известных на Украине месторождений балансом запасов учтено 140 месторождений, из которых 95 разрабатывается. Общие разведанные запасы известняков составляют 1094,5 млн. м3, а добыча их (с учетом потерь при добыче) - равна 13,5 млн. м3 в год. Большинство месторождений и запасов пильных известняков (68,8%) находится в южных областях Украины; Крымской (44,5%) и Одесской (17%), а в Черновицкой и Винницкой областях - менее 24%.

В производстве стеновых материалов широкое распространение получили такие эффективные материалы, как силикатный кирпич, керамические и силикатно-бетонные блоки, естественное пиленая камней, а также строительная керамика (облицовочная керамическая плитка, метлахская плитка для пола, керамические трубы и др.)., Огнеупорные и кислотоупорные материалы, строительный гипс и известь. С ростом строительных работ возрастает потребность в декоративном камне. Например, на облицовку зданий используется черное мелкозернистое габбро Слипчитського месторождения Житомирской области.

Во многих странах СНГ широко известны и применяются цветные (преимущественно красные) граниты украинских месторождений (Бокивського, Новоданиловское, Новоукраинского, Янцевского, Емельяновского, Ореховского, Токовського, Кудашевського, Жежелевское, Богуславского, Коростышевского месторождений и проч.). Гранита, лабрадорита и габбро указанных и других месторождений Украины широко использовались в Киеве при сооружении подземных переходов и станций метро. В отделке некоторых сооружений используют также мрамор Закарпатья и Крыма. В Донбассе большие запасы мраморовидного известняка, песчаника и гипса.

В подготовке и расширении минерально-сырьевой базы промышленности строительных материалов, интенсивно развивается, при широком использовании природных каменных строительных и облицовочных материалов большое значение имеют поисково-разведочные работы различных полезных ископаемых.

В перспективе развитие отраслей промышленности строительных смесей пов "связан с реконструкцией технической базы, дальнейшим внедрением механизации и автомотизации технологических процессов, расширением выпуска новых строительных смесей, удобных и экономических и изделий улучшенного качества. Важным направлением является комплексное использование сырья, широкое внедрение материалов, попутной добычи вторичного сырья, неуклонное повышение качества изделий для строительства.