Керамический кирпич, стекло, минеральные активные добавки

Изделия керамические огнеупорные. Огнеупорным кирпичом называется кирпич, способный выдерживать не расплавляясь действие высокой температуры (не ниже 1580 ⁰С).

Предъявляемые к огнеупорному кирпичу требования бывают весьма разнообразными в зависимости от условий его работы в той или иной промышленной печи. Основными требованиями являются следующие:

1) высокая огнеупорность;

2) устойчивость под  нагрузкой (обычно 2 кг/см²) при высоких температурах, т.е. сохранение достаточной строительной прочности до высоких температур;

3) термическая стойкость,  т.е. устойчивость при резких  и частых температурных колебаниях;

4) сохранение постоянства  объема, т.е. отсутствие значительной  дополнительной усадки или расширения;

5) газонепроницаемость при высоких температурах;

6) точность размеров  и формы;

7) нужная механическая  прочность в холодном состоянии.

В качестве строительных материалов для промышленных печей (доменных, мартеновских, стекольных) наибольшее значение имеют кирпичи динасовый, шамотный и магнезитовый.

Динасовый кирпич изготавливается  из измельченного кварца или чаще кварцита с небольшой (около 1,5…2%) добавкой к ним извести (в виде известкового молока) или глины.

Шамотный кирпич изготавливается  из смеси необожженной огнеупорной  глины с шамотом, т.е. предварительно обожженной при высокой температуре и измельченной огнеупорной же глиной. Количество шамота в составе рабочей массы может колебаться в пределах от 30 до 70%, а в некоторых случаях (у так называемых многошамотных изделий) доходить даже до 95%. Шамотный кирпич отличается от динасового тем, что в процессе своей службы прир высоких температурах он не только не показывает приращения объема, но, наоборот, даже дает некоторую усадку.

Магнезитовый кирпич является менее употребительным материалом, нежели динасовый и шамотный кирпичи. Состоя исключительно из основных окислов (магнезитовый кирпич содержит МgO не ниже 85%), он хорошо противостоит разъедающему действию только основных шлаков, почему и должен употребляться в соответствующих случаях (футеровка пода и боковых стенок основных мартеновских печей, пода и боковых стенок некоторых электроплавильных и карбидных печей).

 

К свойствам (характеристикам) керамического кирпича можно отнести:

• плотность. Плотность керамического кирпича определяется путем

деления массы  на его объем и выражается в  г/см3 или кг/м3.Чем плотность керамического кирпича выше, как правило, выше и прочность и хуже теплопроводность;

• прочность. Этим качеством определяют способность материала

противостоять разрушению под воздействием внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения. Прочность керамического кирпича характеризуется пределом прочности при трех видах воздействия на него — сжатии, изгибе и растяжении. Марку керамического кирпича выясняют испытывая его на сжатие и изгиб (кг/см2). Керамический кирпич подразделяют на марки 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250 и 300. Для кладки малоэтажных домов прочность кирпича может быть достаточно невысокой (М50 - М150).;

• морозостойкость. Это способность материала, насыщенного водой, 

выдерживать многократное попеременное замораживание (-15) и оттаивание (комнатная температура) без значительных технических повреждений  и ухудшений свойств. Стеновые материалы должны выдерживать не мене 15 циклов, а изделия для облицовки фасадов зданий – не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Керамический кирпич делится на марки Мрз15, Мрз25, Мрз30, Мрз35, Мрз50 и т.д.;

• теплопроводность. Это свойство материала (керамического кирпича)

передавать  теплоту при наличии разности температур снаружи и внутри конструкции. Эта характеристика зависит от ряда факторов: природы и строения материала (керамического кирпича), пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты;

• водопоглощение. Так называют максимальную способность

материала впитывать  и удерживать в своих порах  влагу. Насыщение материала водой  ухудшает его основные свойства, увеличивает  теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность керамического кирпича. Водопоглощение  не должно быть для рядового кирпича не менее 6 %, для лицевого кирпича не менее 6% и не более 14%.;

• долговечность материалов. Свойство долговечности керамического

кирпича относится к комплексной характеристике качества и выражается  в способности сопротивляться сложному воздействию внешних и внутренних факторов,  проявляющихся в эксплуатационный период работы конструкции из керамического кирпича;

• внешний вид. Внешний вид имеет значение при использовании их для

кладки и  для облицовки фасадов зданий и внутренних помещений. Он оценивается  показателями внешнего вида: точностью  формы, отсутствием искривлений  поверхностей, ребер и отклонений сторон от прямого угла, трещин, выцветов, пятен.

 

 

 

3. Перечислите активные минеральные добавки к цементам. В чем заключается их активность?

 

Изготовление портландцемента  – сложный энергоемкий процесс, требующий больших затрат топлива. На обжиг 1 т клинкера затрачивается  около 226 кг условного топлива, на помол  – до 30кВт*ч электроэнергии. Чтобы снизить энергетические и материальные затраты, изготовляют цементы составного типа, т.е. такие, которые кроме клинкерной части содержат минеральные добавки. Расход топлива на сушку 1 т этих добавок составляет всего 20…25 кг, т.е. более чем в 10 раз меньше, чем на обжиг клинкера. Заменяя часть клинкера минеральной добавкой, значительно экономят топливо и электроэнергию.

Среди веществ этой группы различают активные минеральные  добавки (таблица 3.1).

 

Таблица 3.1 - Классификация минеральных добавок

Активные минеральные  добавки			Добавки-наполнители
природные		искусственные	природные	искусственные
вулканического происхождения	осадочного происхождения
вулканический пепел, вулканический  туф, пемза, трасс, витрофир	Диатомит, трепел, опока, глиеж	гранулированный доменный и электротермофосфорный  шлаки, топливные золы и шлаки, нефелиновый  шлам, искусственно обожженные глинистые  материалы, кислые золы ТЭС	Молотый известняк, кварцевая мука, изверженные горные породы, глина	промышленные отходы (топливные шлаки и золы)

 

Активными минеральными (гидравлическими) добавками называют природные или  искусственные вещества, которые  при смешивании в тонкоизмельченном  виде с воздушной известью и затворении водой придают ей гидравлические свойства, а при смешивании с портландцементом повышают его водостойкость. Гидравлические добавки в порошкообразном состоянии, будучи смешаны с водой, самостоятельно не затвердевают.

Активные минеральные добавки содержат вещество, способное в

обычных условиях вступать в химическое взаимодействие с гидратом оксида

кальция и давать труднорастворимые  продукты реакции. В диатомитах, трепелах и других добавках осадочного происхождения  этим веществом является водный кремнезем, а в вулканических и искусственных — преимущественно алюмосиликаты. 

Минеральная добавка  считается активной, если она обеспечивает конец схватывания теста, приготовленного  на основе добавки и воздушной извести, не позднее 7 суток после затворения и обеспечивает водостойкость образца не позднее 3 суток после конца его схватывания. Активность минеральных добавок характеризуется также количеством СаО, поглощенной из раствора на 1 г добавки в течение 30 суток. Отдельные виды минеральных добавок имеют активность не менее (мг/л): трепелы и диатомиты — 150, трассы — 60, пемзы, туфы, пеплы — 50, глиежи — 30.

Добавки-наполнители  не обладают гидравлическими свойствами (либо эти свойства выражены у них  в очень слабой степени). Активность смешанного вяжущего уменьшается пропорционально  количеству введенных добавок-наполнителей. Их используют для снижения расхода цемента в растворах и бетонах низких марок, а также при изготовлении специального цемента для строительных растворов.

Исходя из вышеизложенного  можно сделать вывод, что назначение активных минеральных добавок в портландцементе состоит в том, чтобы связать в нерастворимые в воде  соединения свободный гидрат окиси кальция, выделяющийся при твердении цемента. В соответствии с этим, основным показателем качества гидравлической добавки является способность ее связывать Са(ОН)₂. Эта способность добавки характеризуется ее активностью. 
За показатель активности гидравлической добавки, принимается количество извести в миллиграммах, поглощаемой из известкового раствора 1 г добавки в течение 30 суток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Новые виды стекла и изделия из стекла, применяемые в строительстве.

 

Стеклом называют твердый аморфный материал, получаемый при переохлаждении минеральных расплавов. В стеклообразном виде могут быть получены многие вещества. В строительстве же используют почти исключительно силикатное стекло, основным компонентом которого является диоксид кремния (кремнезем) SiO₂.

Разновидности стекла, применяемые  в строительстве.

Листовые стекла представляют собой плоские листы, у которых длина и

ширина во много раз больше толщины  изделия. Они являются самыми распространенными стеклами для строительных целей. В строительстве применяют следующие виды листовых стекол: оконное, витринное полированное и неполированное, теплозащитное, светорассеивающее (узорчатое и матовое), цветное, армированное, увиолевое, многослойное, закаленное.

• Оконным стеклом называют бесцветное прозрачное листовое

стекло (светопропускание в зависимости от толщины не менее 84…90%). Выпускают толщиной 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм в виде листов от 400*400 до 1600*2200 мм или по спецификации потребителя, которое применяется для остекления окон, балконных дверей, теплиц.

• Витринным называют крупногабаритные листы бесцветного

прозрачного неполированного и  полированного стекла толщиной 6-10 мм. Основное назначение – остекление витрин и витражей зданий аэропортов, автовокзалов, торговых и спортивных зданий.

• Теплозащитное стекло способно поглощать до 75% инфракрасных

лучей. Его изготовляют из стекломассы, в которую вводят оксиды кобальта, никеля и железа, или путем обработки  поверхности стекла специальными растворами при его вытягивании. Применяют такое стекло для остекления зданий и средств транспорта с целью уменьшения солнечной и тепловой радиации, особенно в южных районах.

• Светорассеивающее стекло характеризуется декоративностью и

светорассеивающей способностью. Оно  может быть узорчатым и матовым.

Узорчатое стекло (рисунок 4.1) получают методом непрерывного проката на гравировальных вальцах из бесцветной или цветной стекломассы.

Матовое стекло изготовляют пескоструйной обработкой поверхности оконного стекла, при этом с помощью трафарета можно получить матово-узорчатый рисунок.

Светорассеивающее стекло применяют  для остекления оконных и дверных  проемов, перегородок, когда требуется  освещение без сквозной видимости  или рассеянный свет.

 

Рисунок 4.1 – Разновидности узорчатого стекла

 

• Цветное листовое стекло вырабатывают или из окрашенной

стекломассы, или путем плотного соединения при формовании бесцветного  и тонкого цветного слоев. Этот вид  стекла используют для декоративного  остекления световых проемов, оформления фасадов, внутренней облицовки, а также для изготовления витражей.

• Армированное стекло (рисунок 4.2) получают путем проката

стекломассы с запрессовкой металлической сетки. Такое стекло может быть в виде плоских или волнистых листов. Армированное стекло обладает повышенной прочностью и огнестойкостью. Стекло может быть цветным, а поверхность узорчатой. Его применяют для остекления окон, дверей, ограждения лестничных клеток и балконов, устройство перегородок и кровли.

 

Рисунок 4.2 – Армированное волнистое стекло

 

• Увиолевое стекло пропускает не менее 25% ультрафиолетовых

лучей. Это достигается за счет применения стекольной шихты с минимальным  содержанием примесей оксидов железа, титана и хрома. Такое стекло используют для остекления проемов в лечебных, детских учреждениях,  оранжереях и других специальных сооружениях.

• Многослойное стекло состоит из нескольких листов обычного

стекла, склеенных между собой  прозрачной эластичной прокладкой. Наибольшее распространение получило трехслойное стекло – триплекс, которое обладает высокой прочностью и безопасностью. В строительстве многослойное стекло используют в качестве дверных полотен, специальных перегородок и ограждений.