Група кварцу 3 страница. Приготування скляної шихти починається з усереднення, дозування та перемішування компонентів

Приготування скляної шихти починається з усереднення, дозування та перемішування компонентів.

Скловаріння здійснюється у печах безперервної (ванні печі) і періодичної (горшкові печі) дії.

Процес варіння скла складається з п’яти етапів: силікатоутворення, склоутворення, освітлення, гомогенізації та охолодження.

На першому етапі утворюються силікати та інші проміжні сполуки, і внаслідок плавлення евтектичних сумішей з’являється рідка фаза. Утворені в шихті силікати разом з рідкою фазою та компонентами, які не прореагували, спікаються в щільну масу. Процес силікатоутворення звичайно розпочинається при температурі майже 725 ^оС і завершується майже при 1150 ^оС.

З подальшим підвищенням температури в розплаві завершуються реакції силікатоутворення, відбувається взаємне розчинення силікатів і надлишкового кремнезему, внаслідок чого утворюється скломаса, насичена газовими бульбашками. Процес склоутворення завершується при температурі майже 1250 ^оС.

Освітлення та гомогенізація скломаси відбуваються майже в одному інтервалі температур. З цією метою скломасу нагрівають до температури 1150…1600 ^оС. З підвищенням температури різко знижується в’язкість розплаву й відповідно полегшується видалення газових бульбашок.

Процес скловаріння завершується охолодженням скломаси на 300 ^оС, внаслідок чого вона набуває в’язкості, необхідної для формування виробів (витягування, прокатування, пресування, лиття тощо).

Формування виробів здійснюється різними методами: вертикальним та горизонтальним витягуванням, прокатуванням, способом плаваючої стрічки (флоат – спосіб), пресуванням, видуванням тощо.

Спосіб плаваючої стрічки є найбільш досконалим з усіх способів, відомих на цей час. Він дозволяє виготовляти скло з високою якістю поверхні. Особливістю цього способу є те, що процес формування стрічки протікає на поверхні розплавленого олова. Нижня поверхня скла виходить рівною за рахунок контакту з розплавленим металом, а верхня – завдяки дії сил поверхневого натягу скломаси. Після формування поверхня листового скла не потребує подальшого полірування.

Відпалювання – обов’язкова операція при виготовленні виробів. При швидкому охолодженні у виробах виникають великі внутрішні напруження, які можуть призвести до їх саморуйнування.

Гартування – ця операція застосовується для підвищення фізико-механічних характеристик скла і здійснюється доведенням скла до пластичного стану з подальшим різким охолодженням його поверхні.

Крім гартування, для покращення механічних властивостей застосовують травлення з наступним покриттям плівками, електрохімічну обробку поверхні, мікрокристалізацію.

Заключна стадія обробки включає операції шліфування, полірування, декоративної обробки.

Властивості скла. Структура скла зумовлює ряд його властивостей, у тому числі прозорість, міцність, стійкість до атмосферних впливів, водо- та газонепроникність.

Найбільш важливими для скла є не тільки оптичні властивості, але й механічні, оскільки його використання є багатоцільовим.

Оптичні властивості скла характеризуються прозорістю, світлопроникністю, світлопоглинанням, світловідбиванням, світлорозсіюванням тощо. Звичайні віконні стекла пропускають видиму частину світлового спектра й не пропускають інфрачервоних та ультрафіолетових променів. Світлопроникнення вимірюють коефіцієнтом пропускання, який визначається відношенням кількості світлової енергії, що пройшла крізь скло, до повної його енергії. Світло пропускання віконного скла при товщині 5 мм становить 84…87 % і залежить не тільки від виду скла, а й кута падіння світлових променів.

У будівельних конструкціях скло зазнає дії розтягу вальних й ударних навантажень, рідше – дії стиску, тому основними характеристиками, що визначають його якість, є міцність при розтягу та крихкість.

Теоретична міцність скла при стиску становить більше 20000 МПа, а при розтягу – 12000 МПа, фактична – значно нижча (при стиску – 500…2000 МПа, при розтягу – 35…100 Мпа).

Однією з причин великої різниці між теоретичною і реальною міцністю скла є дефектність поверхні реального скла – наявність мікротріщин, що сильно послаблюють опір матеріалу впливу зовнішніх навантажень.

Вважають, що утворення поверхневих дефектів залежить від ступеня однорідності вихідної маси, способу і умов формування виробів, характеру механічної та термічної обробки, температури і вологості навколишнього середовища, тривалості дії навантаження, масштабного фактора.

Крихкість як показник деформативності є головним недоліком скла.

Густина скла становить 2,45…2,55 г/см³, а для спеціальних стекол може досягати 8 г/см³.

Теплопровідність звичайного скла становить 0,4…0,8 Вт/(м·К), теплоємність – 0,63…1,05 кДж/(кг·К).

Термічна стійкість. При різкому охолодженні скла поверхневі шари охолоджуються швидше внутрішніх, тому на поверхневих шарах скловиробів виникають напруження розтягу, у внутрішніх - стиску. При швидкому нагріванні виробу, навпаки, на поверхневих шарах скловиробів виникають напруження стиску, у внутрішніх - розтягу. Враховуючи, що руйнування скла починається з поверхні і міцність скла при стиску в багато разів більша міцності при розтягу, різке охолодження скловиробів більш безпечне, ніж швидке нагрівання. Звичайно термостійкість скла залежить від хімічного складу, температурного коефіцієнта лінійного розширення і товщини виробів.

Скло має значну густину і водночас високу звукоізоляційну здатність. За цим показником скло завтовшки 1 см відповідає цегляній стіні завтовшки 12 см.

Хімічна стійкість скла залежить від його хімічного складу. Оксиди елементів І групи найбільш вагомо знижують водостійкість скла. Найбільший вплив на підвищення хімічної стійкості стосовно води мають оксиди ІУ групи елементів: SiO₂, TiO₂, ZrO₂.

Силікатне скло має високу стійкість до більшості розчинів кислот, за винятком HF і H₃PO₄.

4.1.2. Матеріали й вироби із скла

Таблиця 2 - Основні види виробів із будівельного скла і їхнє застосування

Вироби	Вид скла	Застосування
Листове будівельне та декоративне скло	Віконне та вітринне неполіроване Вітринне поліроване Візерункове кольорове та безбарвне, «Мороз» і «Заметіль» Армоване кольорове та безбарвне	Скління вікон, дверей, вітрин, ліхтарів верхнього світла, виготовлення елементів меблів, влаштування внутрішніх перегородок і огорож балконів
Листове скло зі спеціальними властивостями	Увіолеве (пропускає ультрафіолетові промені) Тепловбирне Тепловідбивне Теплозахисне Загартоване	Скління дитячих і лікувальних установ, спортивних і оздоровчих споруд, музеїв, бібліотек, електронагрівальних скляних споруд
Кольорове та художнє скло	Вітражне, забарвлене в масі або накладне, скляна мозаїка, смальта	Виготовлення художніх вітражів, напівпрозорих екранів, виготовлення художніх панно
Будівельні вироби	Скляні порожнисті блоки, лінзи, плитки, профільне скло, склопакети, труби, ніздрювате скло, скляне волокно	Заповнення світлових прорізів у стінах, перегородках, покриттях, спорудження стін неопалюваних споруд, улаштування внутрішніх перегородок, тепло- і звукоізоляційні вироби, напірні, безнапірні та вакуумні трубопроводи для транспортування агресивних речовин.

Таблиця 3 - Марки листового скла

Марка скла	Товщина, мм	Умовна назва	Рекомендована галузь застосування
М1	2…6	Дзеркальне поліпшене	Виготовлення високоякісних дзеркал, вітрових стекол легкових автомобілів
М2	2…6	Дзеркальне	Виготовлення дзеркал загального призначення, безпечних стекол транспортних засобів
М3	2…6	Технічне поліроване	Виготовлення декоративних дзеркал, безпечних стекол транспортних засобів
М4	2…6	Віконне поліроване	Високоякісне скління світлопрозорих конструкцій
М5	2…6	Віконне неполіроване	Скління світлопрозорих конструкцій, безпечних стекол для сільськогосподарських машин
М6	2…6	Те саме	Скління світлопрозорих конструкцій
М7	6,5…12	Вітринне поліроване	Високоякісне скління вітрин, вітражів
М8	6,5…12	Вітринне неполіроване	Скління вітрин, вітражів, ліхтарів

4.1.3. Склокристалічні матеріали

Склокристалічними називають штучні полікристалічні матеріали, які одержують кристалізацією скла або кам’яного розплаву відповідного хімічного складу.

Сировиною для склокристалічних матеріалів є ті самі матеріали, що й для скла (з підвищеними вимогами щодо чистоти), а також спеціальні домішки – каталізатори (модифікатори), які інтенсифікують процес кристалізації скла.

Шлакоситали – це різновид склокристалічних матеріалів, які виготовляють направленою кристалізацією шлакових стекол. До складу шихти входять гранульований доменний шлак, кварцовий пісок та каталізатори кристалізації (сульфат натрію, кремнефтрорид натрію, оксиди і сульфіди хрому, титану, цинку, феруму тощо).

Виробництво шлакоситалів складається з двох етапів:

1) одержання шлакового скла й формування виробів;

2) термічна обробка виробів.

4.1.4. Матеріали й вироби із кам’яного литва

Литі кам’яні вироби – це штучні силікатні матеріали, одержані на основі розплавлених гірських порід: базальту, діабазу, доломіту, крейди тощо.

Змінюючи умови структуроутворення, одержують матеріали різної структури: щільні, ніздрюваті й волокнисті.

З кам’яного литва випускають вироби у вигляді плоских і вигнутих плиток, деталей жолобів, труб, штуцерів. Литі вироби світлих тонів застосовують у будівництві як облицювальний матеріал, архітектурні деталі, а також в інших галузях промисловості.

Плавлені вироби характеризуються великою середньою густиною (2900…3000 кг/м³). Через малу пористість (до 2%) і закритий характер пор вони мають низьке водопоглинення (до 0,22 %) і підвищену морозостійкість (до 500 циклів). Висока довговічність їх зумовлена підвищеними значеннями кислото- (98,6…99,8 %) й лугостійкості (до 90 %). Стиранність виробів становить 0,04…0,08 г/см², тобто в 3…5 разів менша, ніж у граніту. Границя міцності при стиску складає 230…300 МПа, при згині 30…50 МПа. Литі кам’яні вироби відрізняються діелектричними властивостями й високою термостійкістю (до 900 ^оС).

Волокнисті матеріали виготовляють на основі мінерального волокна. Як сировину використовують вивержені гірські породи (габро, базальт, діабаз, сієніт) або метаморфічні (гнейси, слюдяні сланці). З мінеральних розплавів виготовляють мінеральну вату та вироби на її основі. Високі теплоізоляційні властивості мінеральної вати зумовлюються її малою середньою густиною за рахунок високої пористості (93…95 %). Мінеральна вата не сприяє розвитку грибів, проте внаслідок виділення останніми органічних кислот вона може руйнуватися. Мінеральну вату застосовують як тепло- та звукоізоляційний матеріал, а також як основу для виготовлення різних виробів (шнури, джгути, плити, циліндри, сегменти тощо).

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Ознайомитися з вимогами відповідних ГОСТів до якості листового будівельного й декоративного скла і письмово відповісти на запитання:

1.1. Які для скла допускаються недоліки в невеликій кількості?

1.2. Які стандартні типорозміри скла?

1.3. Для чого рекомендовано використовувати армоване скло та листове скло зі спеціальними властивостями?

2. Навести технологію виготовлення багатошарового ламінованого скла «триплекс».

3. Охарактеризувати будівельні вироби зі скляних розплавів. Навести їх номенклатуру і дати рекомендації щодо використання.

4. Навести технологію виготовлення декоративних облицювальних виробів.

5. Порівняти властивості склокристалічних і аморфних матеріалів.

6. Обґрунтувати можливість використання відходів у виробництві плавлених силікатних виробів.

7. Навести приклади використання відходів.

4.2. МЕТАЛЕВІ МАТЕРІАЛИ

4.2.1. Загальна характеристика металів

Металами називають матеріали, які мають велику електро- і теплопровідність, непрозорі, здатні до значних пластичних деформацій, що дає можливість обробляти їх під тиском: прокатуванням, куванням, штампуванням, волочінням. Вони добре зварюються, працюють при низьких і високих температурах.

Металічний блиск і пластичність –основні властивості, які притаманні всім металам. Усі метали в твердому стані мають кристалічну будову. Розташування атомів (іонів) у кристалічній речовині зображують у вигляді елементарної комірки, яка є найменшим комплексом атомів. Багаторазове повторення її відображає розташування атомів у об’ємі всієї речовини.

Кристалічна будова реальних металів і сплавів не є ідеальною, тобто періодичність розташування атомів (іонів) у кристалічній решітці порушується чисельними мікро дефектами.

Під час поліморфних перетворень змінюється будова кристалічної решітки металу та його властивості – об’єм, пластичність, здатність розчиняти різні домішки тощо.

Метали й сплави поділяють на чорні й кольорові. До чорних металів належать залізо та сплави на його основі (чавун, сталь, феросплави), а до кольорових – мідь, алюміній, цинк, нікель та ін. Як правило, використовують не чисті метали, а їхні сплави, що дає змогу підвищити властивості кінцевого продукту.

4.2.2. Основні властивості металів

Особливості структури металів обумовлюють їхні фізичні властивості, тобто високу густину, твердість, тепло- та електропровідність, тугоплавкість, ковкість.

Істинна густина металів змінюється в широких межах: найлегшим є калій – 0,86 г/см³, найважчим – осмій (22,5 г/см³).

Висока електропровідність металів пояснюється наявністю вільних електронів, що переміщуються в потенціальному полі решітки. Висока теплопровідність металів обумовлюється рухливістю вільних електронів, а висока пластичність – періодичністю їх атомної будови та відсутністю спрямованості металевого зв’язку. Наприклад, при прокатуванні залізного бруска товщиною 80…100 мм отримують дріт товщиною 4 мм та менше.

4.2.3. Фізико-хімічні основи отримання чорних металів і сплавів на їх основі

Чавун – це сплав заліза з вуглецем, вміст якого становить понад 2,14 %. Його виплавляють в доменних печах. Принцип одержання чавуну в доменній печі полягає у відновленні заліза, насиченні його вуглецем та іншими домішками – марганцем, сіркою, фосфором.

Вихідними матеріалами для виробництва чавуну є залізні руди, флюсуючі матеріали й паливо. Залізна руда – це порода, яка містить різну кількість заліза у вигляді його хімічних сполук.

У доменному виробництві застосовують такі руди: магнітний залізняк (Fe₃O₄), що містить заліза 70 %, червоний залізняк (Fe₂O₃) – до 60 %, бурий залізняк (2Fe₂O₃·3Н₂О) – до 40 %.

Для зниження температури плавлення пустої породи і відокремлення її від металу в доменну піч подають флюси (крейда, вапняк). Введені в шахту доменної печі флюси утворюють з пустою породою руди сплав, який відокремлюють від металу у вигляді шлаків.

Як паливо у доменному виробництві застосовують кокс.

У процесі плавлення залізної руди кокс, з’єднуючись з киснем повітря, інтенсивно згоряє і утворює вуглекислий газ, який відновлює оксиди феруму до чистого заліза за схемою

Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO→Fe.

Головними реакціями відновлення є:

3Fe₂O₃ + СО = 2Fe₃O₄ + СО₂↑;

Fe₃O₄+ СО = 3FeO + СО₂↑;

FeO+ СО = Fe + СО₂↑;

Fe₂O₃+ 3СО = 2FeO + 3СО₂↑.

При цьому відновлюються також інші сполуки, що містяться в руді.

При температурі 1130 ^оС чавун (сплав заліза з вуглецем в кількості 2,14…6,67 %) розплавляється.

У процесі доменної плавки можна одержати: переробний (білий) чавун у кількості до 90 %, який використовують для виробництва сталі; ливарний (сірий) чавун – 8…15 %; феромарганець і дзеркальний чавун, які використовують як домішки при виробництві сталі.

Існує декілька способів виробництва сталі, в тому числі мартенівський, конвертерний і електросталеплавильний. Виробляють киплячу, спокійну та напівспокійну сталь.

4.2.4. Класифікація і характеристика чавунів

Білі чавуни – це сплави, в яких вуглець знаходиться у зв’язаному стані – у вигляді цементиту. Ці чавуни мають високу твердість і крихкість, практично не обробляються ні різанням, ні тиском. Проте значна кількість цементиту обумовлює високу зносостійкість білих чавунів. Цей матеріал переробляють на сталь і сірі чавуни.

Сірі чавуни характеризуються наявністю у структурі вуглецю у вільному стані – у вигляді графіту пластинчатої форми. Чим більше графіту, тим нижчі механічні властивості чавуну. Ось чому кількість карбону не повинна перевищувати 3,8 %, але для забезпечення ливарних якостей його повинно бути не менше 2,4 %.

Сірі чавуни поділяють на сірі, високоміцні, леговані, ковкі.

Незважаючи на низькі механічні властивості, сірі чавуни мають ряд позитивних якостей: низька собівартість, високі ливарні якості, добрі антифрикційні властивості, висока корозійна стійкість, жаростійкість.

Ковкий чавун отримують з білого тривалим відпалюванням при високих температурах.

Маркують ковкі чавуни літерами КЧ, за якими вказують дві групи цифр. Першою позначено межу міцності, другою – відносне видовження у процентах. Наприклад, КЧ 350-10 – ковкий чавун міцністю 350 МПа, відносне видовження складає 10 %.

Високоміцні чавуни отримують модифікуванням, тобто перед розливанням у рідкий чавун додають домішки магнію або церію (до 1%). За ДСТУ 3925-98 високоміцні чавуни маркують літерами ВЧ і двома групами цифр: першою позначено границю міцності при розтягу, другою – відносне видовження. Наприклад, ВЧ 800-2 - високоміцний чавун міцністю 800 МПа, відносне видовження складає 2 %.

4.2.5. Класифікація вуглецевих сталей

Залежно від вмісту шкідливих домішок сірки і фосфору вуглецеві сталі поділяють на:

· сталі звичайної якості (S ≤ 0,05%, P ≤ 0,04%);

· якісні сталі (S ≤ 0,04%, P ≤ 0,35…0,04%);

· високоякісні сталі (S ≤ 0,02%, P ≤ 0,03%).

Вуглецеві сталі, повністю розкислені після виплавлення, називають спокійними (СП), розкислені частково – напівспокійними (НС) і киплячими (КП). Спокійні сталі твердіють без помітного виділення газів. Їм притаманні кращі міцнісні властивості, але вища вартість.

Сталі звичайної якості дешеві, їх використовують у мостобудуванні у вигляді зварних, клепаних чи болтових конструкцій (швелери, балки, труби, листи, апарати, каркаси парових котлів, конструкції підйомних кранів).

Маркування таких сталей починається з літер Ст. (сталь), а далі – цифри від 0 до 6. Ці цифри позначають умовний номер марки сталі, залежно від хімічного складу і механічних властивостей. Чим більша цифра, тим більше у складі сталі вуглецю і тим вища міцність. Для позначення ступеня розкислення сталі після цифри ставлять індекси: кп – кипляча, сп – спокійна, нс – напівспокійна. Зварні конструкції виготовляють із спокійних чи напівспокій них низьковуглецевих сталей типів С т1, Ст3, Ст.

Між індексом, який вказує на ступінь розкислення, і номером марки може стояти літера Г, що означає підвищений вміст мангану. Наприклад, ВСт3Гнс2.

Сталі звичайної якості поділяють на три групи: група А – з нормованим складом; Б – з нормованими властивостями; В – з нормованими механічними властивостями і хімічним складом. Сталь кожної групи додатково поділяють на категорії залежно від нормованих показників.

Основою для будівельних зварних конструкцій є сталь групи В. Для неї встановлені такі марки: ВСт2, ВСт3, ВСт3Гнс, ВСт4, ВСт5.

Якісні сталі поділяють на конструкційні й інструментальні.

Конструкційні сталі маркують цифрами 08, 10, 15, 20…80, 85, які відповідають середньому вмісту вуглецю у сотих частках процента.

Вуглецеві інструментальні сталі маркують за літерою У і цифрою, що вказує на вміст вуглецю у десятих частках процента: У7, У10, У11, У12, У13.

Із збільшенням вмісту вуглецю зростає міцність і твердість сталей, але знижується пластичність і зварюваність. Для покращення властивостей вуглецевих сталей до їхнього складу вводять спеціальні легуючі елементи, наприклад, домішки алюмінію, молібдену, мангану, купруму, кобальту, хрому. Залежно від вмісту цих домішок розрізняють сталі: низьколеговані (до 2,5 %), середньолеговані (2,5…10 %) й високолеговані (більше 10 %).

Марка легованої сталі означає її приблизний хімічний склад: цифри перед літерами – середній вміст вуглецю, збільшений у 100 разів; цифри після літер – вміст легуючої домішки у процентах. Наприклад, марка 09Г2СД розшифровується так: карбону 0,09%, мангану до 2 %, силіцію до 1 %, купру му до 1%.

4.2.6. Вироби із сталі

Сталеві конструкції виготовляють з прокатних виробів, а також із гнутих і зварних профілів (ДСТУ ЕN 10079-2002).

Найчастіше використовують прокатні вироби: сортову сталь, листову сталь, спеціальні види прокату, труби. З прокатних виробів збирають колони, балки, бункери, башти, трубопроводи, резервуари тощо.

Сортова сталь включає профілі масового попиту (круглу, квадратну, куткову), швелери, двотаври й профілі спеціального призначення (рейки). Найлегші кутикові профілі мають розміри 20×20 мм і товщиною 3 мм, найважчі – відповідно 250×250 та 30 мм.

Двотаври й швелери вибирають за номерами, що відповідають їхній висоті в сантиметрах. Номери двотаврів змінюються від 10 до 60, швелерів – від 5 до 40. Двотаври прокатують завдовжки до 19 м, а швелери – до 18 м.

Листову сталь залежно від товщини листів поділяють на товстолистову (4…160 мм), тонколистову (0,2…4 мм), універсальну широкополицеву (4…60 мм), рулонну й рифлену. Ширина листів - 8500 мм, довжина - до 12 м. Найширше у будівництві використовують сталеві листи завтовшки до 40 мм.

Металочерепиця – це багатошаровий виріб, що використовується для влаштування покрівель. Виготовляється з гарячеоцинкованої холоднокатаної листової сталі товщиною 0,5 мм, покритої після пасивації і ґрунтування шаром кольорового полімерного покриття. Довжина панелі 500…8000 мм, крок - 275…450 мм.

4.2.7. Кольорові метали та сплави і матеріали на їхній основі

Кольорові метали, на відміну від чорних, мають вищу пластичність при нормальних температурах, більшу стійкість проти корозії, більш тепло- і електропровідні, мають нижчу температуру плавлення. У будівництві кольорові метали використовують у вигляді сплавів.

Алюміній і його сплави. Щільність алюмінію – 2,7 г/см³, температура плавлення – 660 ^оС. Алюмінієвими рудами є боксити, нефеліни, апатити й алуніти.

Силуміни – сплави алюмінію з кремнієм (в кількості 4…13 %). Ці сплави мають високі ливарні якості, малу усадку і пористість, тверді й міцні.

Магналії – сплави алюмінію з магнієм, які відрізняються здатністю до зварювання і високою корозійною стійкістю.

Авіалії – сплави алюмінію з магнієм та силіцієм. Дюралюміни – сплави алюмінію з міддю та магнієм. Ці сплави мають високу міцність, але меншу корозійну стійкість порівняно з магналіями.

Сплави алюмінію використовують для виготовлення зварних деталей, трубопроводів, бункерів та інших деталей і виробів.

Вироби й конструкції з алюмінієвих сплавів є антимагнітними, вогне- та сейсмостійкими, при ударі не дають іскор. Вони економічні, мають гарниййзовнішній вигляд, не потребують додаткової обробки лицьової поверхні, легко обробляються різанням.

Останнім часом алюміній набуває широкого використання у будівництві для виготовлення конструкцій, в тому числі панелей зовнішніх стін і покриттів безперервного типу, підвісних стель, збірно-розбірних та листових конструкцій.

Вироби з алюмінієвих сплавів у вигляді листового прокату, гнутих і пресованих профілів широко застосовують для виготовлення огороджувальних конструкцій та вікон і дверей.

Мідь – це метал щільністю 8,94 г/см³, температура плавлення – 1083 ^оС.

Латунь – сплав міді з цинком. Бронзи – це сплави міді з такими легуючими елементами, як олово, алюміній, берилій, силіцій. Ці сплави застосовують для виготовлення таких виробів, як пружини, мембрани, слюсарний інструмент тощо.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Обґрунтувати можливість використання нікелю та сплавів на його основі для виготовлення газопроводів і хімічної апаратури.

2. Навести приклади використання сплавів на основі титану.

3. Розшифрувати марки сталі 09Г2СД; Ст3нс2; 1Х18Н9; 35ХН3МА.

4. Привести номенклатуру прокатних виробів.

Лекція 5

НЕОРГАНІЧНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ

5.1. Фізико-хімічні закономірності формування складу й структури мінеральних в’яжучих речовин

До неорганічних в’яжучих речовин належать переважно порошкоподібні матеріали, що утворюють при змішуванні з водою або іншою рідиною (наприклад, розчинами солей, лугів і кислот) пластичне тісто, яке внаслідок певних фізико-хімічних процесів перетворюється у каменеподібне тіло.

Процес твердіння в’яжучих речовин починається з тужавіння пластичного тіста (ущільнення і загуснення) з поступовим перетворенням його у каменеподібне тіло, що здатне з часом набирати міцності за рахунок протікання процесів структуроутворення.

За теорією О.О.Байкова, твердіння в’яжучих речовин здійснюється за змішаним механізмом: спочатку продукти гідратації знаходяться у колоїдному стані, а потім має місце їхня перекристалізація у більш стабільні сполуки.

5.2. Класифікація неорганічних в’яжучих речовин

Повітряні в’яжучі речовини можуть тверднути й набирати міцності у повітряно-сухих умовах. До них належать гіпсо-ангідритові в’яжучі речовини, повітряне вапно та його різновиди, магнезіальні в’яжучі речовини та розчинне скло.

Гідравлічні в’яжучі речовини тверднуть і зберігають (або підвищують) міцність після тужавіння в повітряно-сухих умовах і наступного витримування у воді. До них належать гідравлічне вапно, романцемент; портландцемент та його різновиди, пуцолановий цемент, шлакопортландцемент, композиційний цемент; глиноземистий та розширні цементи.

В’яжучі речовини автоклавного твердіння здатні тверднути й утворювати міцний камінь в автоклавах (в умовах підвищених температур, тиску і вологості). До таких в’яжучих речовин належать вапняно-кремнеземисті, вапняно-шлакові й вапняно-зольні.

5.3. Повітряні в’яжучі речовини

Гіпсові в’яжучі речовини (ДСТУ Б. В. 2.7-82-99) є типовим прикладом повітряних в’яжучих речовин. Вони складаються переважно з напівводяного гіпсу CaSO₄· 0,5H₂O або ангідриту CaSO₄, отримують їх внаслідок теплової обробки вихідної сировини та її розмелювання. Продукт твердіння таких в’яжучих вважається майже ідеальним будівельним матеріалом, оскільки є екологічно безпечним, негорючим і вогнестійким.

Як вихідну сировину для виготовлення гіпсових в’яжучих речовин використовують природний гіпс, ангідрит, відходи промисловості (борогіпс, фосфогіпс).

Залежно від умов термообробки гіпсової сировини утворюються α- або β-модифікації напівгідрату і розчинного ангідриту.

Твердіння гіпсових в’яжучих речовин відбувається внаслідок розчинення напівводного сульфату кальцію (напівгідрату) й появи насиченого розчину, в якому відбуваються реакції гідратації з утворенням двоводного сульфату кальцію:

CaSO₄· 0,5H₂O + 1, 5 H₂O = CaSO₄· 2H₂O.

Гіпсові в’яжучі речовини, що складаються переважно з α –модифікації

CaSO₄· 0,5H₂O і відрізняються підвищеною міцністю (25…60 МПа) і меншою пористістю, виготовляють обробкою гіпсового каменю під тиском (0,13…0,7 МПа) або витримуванням у рідких середовищах (наприклад, з використанням CaCl₂). Залежно від параметрів теплової обробки гіпсові в’яжучі речовини поділяються на дві групи: низько- й високовипалювальні.

Низьковипалювальні гіпсові в’яжучі речовини, що швидко тужавіють та тверднуть, отримують тепловою обробкою природного гіпсу при низьких температурах (110…160 ^оС), або обробкою парою під тиском 0,13…0,70 МПа. Дегідратація сировини у вказаних умовах обумовлює перетворення двоводного гіпсу на напівгідрат за схемою:

Дата добавления: 2014-11-06