Размещение отраслей промышленности строительных материалов - Геология - Скачать бесплатно
План.
1.Вступ.
2. Основний зміст теми:
1) Основні властивості будівельних матеріалів і конструкцій.
2) Природні камяні матеріали.
3) Керамічні матеріали та вироби.
4) Матеріали та вироби з мінеральних розплавів.
5) Неорганічні вяжучі речовини.
6) Бетони.
7) Будівельні розчини.
8) Бетонні й залізобетонні вироби та конструкції.
9) Азбестоцементні вироби.
10) Матеріали та вироби на безцементних вяжучих.
11) Лужні цементи та бетони.
12) Органічні вяжучі та матеріали на їхній основі.
13) Полімерні матеріали та вироби.
14) Матеріали та вироби з деревини.
15) Металеві матеріали та вироби.
16) Теплоізоляційні матеріали.
17) Лакофарбові матеріали.
18) Використання вторинних сировинних продуктів у виробництві будівельних
матеріалів.
19) Перспективи розвитку галузей промисловості будівельних матеріалів.
3. Список використаної літератури.
(1)
Номенклатура будівельних матеріалів і виробів надзвичайно
різноманітна, проте вони органічно взаємоповязані спільним функціональним
призначенням – використанням у будівництві. Основним критерієм для
зіставлення різних видів матеріалів є їхні технічні властивості.
Залежно від призначення (для доріжних покриттів, теплоізоляціі,
гідроізоляції тощо) будівельні матеріали характеризуються певним комплексом
властивостей, які найчастіше задають у вигляді числових величин,
установлених нормативними документами – міждержавними і державними
стандартами, технічними умовами чи будівельними нормами.
Властивості будівельних матеріалів значною мірою залежать від їхньої
структури, хімічного, мінералогічного та фазового складу, на які, в свою
чергу, впливають умови утворення їх у природі чи властивості сировини, а
також особливості технології виготовлення й обробки штучних будівельних
матеріалів.
Залежно від будови матеріали можуть бути щільними (граніт, сталь),
пористими (піноскло, ніздрюваті бетони), пухкозернистими (пісок, щебінь),
шаруватими (фанера, шаруваті пластики) і волокнистими (шлаковата,
деревина). Будова матеріалу істотно впливає на його властивості. Наприклад,
чим більша пористість, тим легший матеріал, менший коефіцієнт
теплопровідності. За структурним станом матеріали поділяють на ізотропні,
що в усіх напрямах мають однакові властивості, оскільки часточки, з яких
складається матеріал, рівномірно розподілені в масі, та анізотропні, що
мають шарувату або волоенисту будову з певною напрямленістю шарів, у звязку
з чим їхні властивості в різних напрямах різні.
Будівельні матеріали мінерального походження можуть перебувати в
кристалічному та аморфному станах. Більшість природних і штучних камяних
матеріалів- це кристалічні тіла, для яких характерне правильне розміщення
іонів у вигляді просторової решітки на відміну від аморфних, де атоми
розміщені хаотично. Цей стан також впливає на властивості матеріалів.
На властивості будівельного матеріалу істотно впливає його склад.
Хімічний склад звичайно
характеризується кількістю оксидів, що їх містить матеріал. За наявністю
тих чи інших оксидів можна робити висновки щодо хімічної стійкості,
міцності, вогнестійкості та інших властивостей матеріалу.
Мінералогічний склад виражається видом і кількістю мінералів, які
утворюють будівельний матеріал мінерального походження. Матеріали можуть
бути моно- та полімінеральними. В останньому випадку великого значення
набуває кількісне співвідношення мінералів з різними властивостями.
Виготовляючи штучні будівельні матеріали, можна регулювати це
співвідношення, тобто управляти їхніми властивостями.
Фазовий склад характеризується наявністю в матеріалі різних фаз:
твердої, рідкої та газоподібної. Тверді речовини утворюють “каркас”
матеріалу, стінки пор, які звичайно заповнені повітрям і водою. Коли вода
витісняє повітря або відбувається перехід води у твердий стан, тоді
змінюються міцність і теплопровідність матеріалу.
Основні властивості будівельних матеріалів:
Фізичні властивості можна поділити на такі підгрупи:
структурно – фізичні, що характеризують особливості фізичного стану
матеріалу: істинна густина, питома вага, середня густина, насипна густина,
пористість, поржнистість, будова та структура;
гідрофізичні, що зумовлюють реакцію матеріалу на дію вологи:
гідроскопічність, капілярне всмоктування, водопоглинання, водостійкість,
вологість.
теплофізичні, що визначають реакцію матеріалу на дію теплоти та
вогню; теплопровідність, теплоємність, теплостійеість, термічна стійкість,
температурні деформації, температуропровідність, теплозасвоєння,
вогнестійкість, вогнетривкість, жаростійкість.
Фізико – механічні властивості характеризують здатність матеріалу
чинити опір руйнуванню під дією різних механічних навантажень: міцність,
твкрдість, стираність, опір удару, опір зношуванню, деформативні
властивості.
Фізико – хімічні властивості характеризують взаємозвязок фізичного та
хімічного станів або хімічних процесів, які відбуваються в будівельних
матеріалах: дисперсність, вязкість, пластичність мінерального тіста,
когезія, адгезія, здатність до твердіння та емульгування.
Хімічні властивості відбивають здатність матеріалу до хімічних
перетворень при взаємодії з речовинами, що контактують з ним: стійкість
щодо дії мінералізованих середовищ, кислотно- та лугостійкість, токсичність
тощо.
Технологічні властивості визначають здатність матеріалу піддаватись
технологічній переробці під час виготовлення
та наступній обробці:
технологічність, полірувальність, подрібнюваність, гвоздимість,
оброблюваність, розпилюваність, абразивність, формівність,
розшаровуваність, злежуваність тощо.
Спеціальні властивості: декоративність, акустичні властивості,
електропровідність, прозорість, газопроникність, радіоційна непроникність.
Експлуатаційні властивості характеризують здатність матеріалу чинити
опір руйнівній дії зонішніх факторів: атмосферо- та повітростійкість,
біостійкість, корозійна стійкість, старіння, надійність тощо.
(2)
Природні камяні матеріали одержують механічною переробкою та обробкою
гірських порід, не змінюючи їх природної структури та властивостей.
Гірські порди – це мінеральні маси, які утворюють земну кору і мають
відносно сталі склад і будову. Вони складаються з мінералів – продуктів
природних фізико – механічних процесів. Мінерали – це природні утворення,
однорідні за хімічним складом, будовою та властивостями. Гірські порди
можуть бути полімінеральними, тобто складатися з кількох мінералів або
мономінеральними – з одного мінералу.
У будівництві природні камяні матеріали застосовують з глибокої
давнини, про що свідчать памятки архитектури багатьох країн світу, у тому
числі і нашої країни.
Залежно від виду обробки природні камяні матеріали бувають такі:
подрібнені, колоті, пиляні (блоки, плити) та штучні вироби різного ступеня
обробки.
У сучасному будівництві визначалися такі основні напрями використання
згаданих матеріалів:
штучне каміння та вироби для зведення стін будівель, улаштування
підлог, сходів тощо;
облицювальні (декоративні) вироби – плити, каміння, рофільовані
вироби;
каміння та вироби для дорожнього будівництва – брущатка, шашка для
мостіння, плити, бордюрний камінь;
каміння та вироби різних типів для гідротехнічних та інших споруд;
нерудні матеріали – бутовий камінь, заповнювачі для бетону (щебінь,
гравій, пісок).
Гірські порди широко застосовують не лише для виготовлення камяних
матеріалів, а й як сировину для одержання мінеральних вяжучих речовин,
керамічних, скляних та інших плавлених матеріалів.
2.1.
МАТЕРІАЛИ Й ВИРОБИ З ПРИРОДНОГО КАМЕНЮ
Грубооброблені матеріали. Бутовий камінь – це куски каменя
неправильної форми розміром 150…500мм, масою 20…40кг. Бутовий камінь може
бути рваним та постілистим. Рваний бут розробляють здебільшого вибухоаим
способом. Постілистий бут одержують з порід пластового залягання. З буту
зводять греблі та інші гідротехнічні споруди, підпірні стінки, фундаменти,
його також переробляють на щебінь.
Гравій одержують просіюванням сипких порід; у разі потреби їх
промивають, щоб видалити шкідливі домішки (глину, пил).
Піски бувають природними та штучними.
Щебінь, гравій та пісок використовують як заповеювачі для бетонів і
розчинів.
Каміння та блоки для укладання стін. Багато пористих гірських порід
легко розпилюються на камені та блоки правильної геометричної форми.
Каміння та блоки застосовують для зведення зовнішніх стін, перегородок та
інших частин будівель і споруд.
Застосовуючи крупні стінові блоки розміром до 3000_1000_1500мм і
масою до 1,5т, можна знизити затрати праці на їхнє виготовлення та монтаж,
забезпечити індустріальність будівництва.
Облицювальні матеріали та вироби. Облицювальне каміння й плити, а
також архітектурно – будівельні вироби виготовляють, розпилюючи блоки –
напівфабрикати або вдаючись до безпосереднього випилювання з масиву
гірської порди. Можна виготовляти також колені вироби. Цокольні плити а
також деталі карнизів та інших частин будівлі, що виступають, виготовляють
з найстійкіших порід. Спеціальне одлицювання застосовують для захисту від
корозії.
Матеріали та вироби для дорожнього будівництва. Брущатий камінь
призначається для впорядкування покриттів проїзджої частини доріг. Має
форму зрізаної піраміди з паралельними прямокутними верхньою та нижньою
основами. Виготовляють брущатку з однорідних дрібно- й середньозернистих
порід. З таких самих порід виготовляють і шашку для мозаїчного блоку.
Колотий і брущатий камінь використовують для влаштування основ доріг,
а також дорожніх покриттів, для укріплення схилів земляних порід тощо.
Тротуарні плити виготовляють з шаруватих гірських порід. Вони мають
форму прямокутної чи квадратної плити.
Бортове каміння, що відокремлює проїзджу частину дороги від тротуару,
виготовляють із щільних вивержених порід, яким притаманні вискі морозо- й
зносостійкість, а також міцність. Залежно від способу виготовлення вони
бувають пиляні й колені.
Каміння для гідротехнічних споруд. Для річкових і мрських
гідротехнічних споруд застосовують каміння правильної та неправильної
геометричних форм. Каміння неправильної форми – використовують для
влаштування камененакидних гребель, перемичок, дамб, берегоукріплень та
інших споруд. Каміння правильної форми – колене й пиляне, використовують
для облицювання гребель, набережних, шлюзів. До всіх матеріалів ставлять
підвищені вимоги не лише щодо міцності, а й щодо водо- та морозостійкості.
Особливо несприятливими є умови експлуатації матеріалів у зоні змінного
рівня води, де під час замерзання можуть утворюватися льодові скупчення,
які спричинюють значні внутрішні напруження. Захисне облицювання в цій зоні
виконують із щільних вивнржених порід з водопоглинанням не більш як 1%,
міцністю на стиск не нижче ніж 8…100МПа і морозостійкістю не менш як 300
циклів.
Хімічно стійкі та жаростійкі матеріали й вироби. Численні гірські
порди використовують для футерування різних апаратів та установок, які
зазнають дії кислот, лугів, солей і агресивних газів, а також впливу
високих і різномістких температур і тисків. Із щільних кислототривких
гірських порід виготовляють тесані плити, цеглу, бруски, фасонні вироби
потрібної форми. У подрібненому вигляді ці породи використовують як
заповнювачі в кислототривких цементах. Для захисту від дії кислот
використовують гранит, сієніт, базальт, андезит, кварцит, а від дії лугів –
карбонатні породи: щільні вапняки, доломіти, магнезити, мармури. Для
жаростійких облицювань застосовують вироби з базальту, діабазу, вулканічних
туфів.
(3)
Керамічні матеріали одержують з глинястих мас формуванням, сушінням і
подальшим випалюванням. Це найстародавніші з усіх штучних камяних
матеріалів. Вік керамічної цегли становить понад 5000 років.
Висока довговічність, порівняна простота виготовлення керамічних
матеріалів висунули їх на одне з перших місць серед інших будівельних
матеріалів. Випуск керамічної цегли становить майже половину обсягу
виробництва всіх стінових матеріалів. Керамічні облицювальні плити й досі
лишаються основними матеріалами для опорядження санітарних вузлів та
багатьох інших приміщень. Не втратили свого значення й керамічні матеріали
для зовнішнього одлицювання будівель. Висока міцність, універсальність
властивостей і широкий асортимент дають змогу використовувати керамічні
вироби у найрізноманітніших конструкціях будівель і споруд : для стін, для
мереж каналізації, як легкі пористі заповнювачі для залізобетонних виробів
тощо.
За призначенням керамічні матеріали й вироби поділяють на такі види:
стінові – цегла звичайна, цегла й каміння поржнисті й пористі, крупні блоки
й панелі з цегли та каміння; для зовнішнього облицювання – цегла й каміння
керамічні лицьові, кераміка килимова, плитки керамічні фасадні; для
внутрішнього облицювання – плитки й плити для стін і підлог; покрівельні –
черепиця; труби – дренажні й каналізаційні; заповнювавчі для легких
бетонів – керамзит, аглопорит; санітарно – технічні вироби – умивальні
столи, ванни; дорожня цегла; кислототривкі вироби – цегла, плитки, труби;
вогнетривкі матеріали.
За структурою черепка всі види поділяють на дві групи: пористі і
щільні. Пористі поглинають більш ніж 5 % води; в середньому їхнє
водопоглинання становить 8…20 %. До цієї групи належать стінові,
покрівельні, облицювальні матеріали, дренажні труби тощо. Щільні вироби
поглинають менш як 5 % води, найчастіше 1…4 % за масою. Щільну структуру
мають плитки для підлоги, дорожня цегла, стінки каналізаційних труб тощо.
(4)
Спільною ознакою будівельних матеріалів і виробів із мінеральних
розплавів є силікатна основа, тобто в їхньому складі переважають SiO2 та
сполуки на його основі – силікати. Сировиною для силікатних розплавів є
поширені гірські породи (піски, глини, базальти, діабази, граніти, гнейси,
маргелі, мармури, сієніти, сланці тощо), побічні продукти й відходи
промисловості, вторинна сировина і т. ін.
Характерна особливість силікатних розплавів полягає в тому, що вони
мають здатність при швидкому охолодженні переходити в склоподібний стан –
аморфний різновид твердого стану.
Уводячи до силікатного розплаву спеціальні добавки і вибираючи режим
термічної обробки, можна одержати склокресталічні матеріали (ситали).
Залежно від виду вихідної сировини матеріали й вироби з мінеральних
розплавів поділяють на вироби із скла, шлаків та гірських порід.
(5)
Неорганічними вяжучими речовинами називають порошкоподібні матеріали,
які при змішуванні з водою утворюють пластично – вязке тісто, здатне
внаслідок фізико – хімічних процесів самочинно тверднути й переходити в
каменоподібний стан. Виняток становлять магнезіальні та шлаколужні вяжучі,
а також кислототривкий цемент, які змішують водними розчинами деяких солей
та інших сполук.
Затверділе вяжуче скріплює між собою неорганічні або органічні
заповнювачі, утворюючи моноліт – штучний будівельний конгломерат. На цьому
грунтується виробництво будівельних розчинів, бетонів, виготовлення різних
безвипалювальних штучних матеріалів та виробів.
Неорганічні вяжучі речовини залежно від умов твердіння та міцності в
часі поділяють на повітряні, гідравлічні та вяжучі автоклавного твердіння.
Повітряні вяжучі речовини можуть тверднути й тривалий час зберігати
міцність лише на повітрі, а тому їх застосовують у наземних спорудах, які
не зазнають впливу води. До них належать гіпсові вяжучі матеріали,
магнезіальні, рідке скло, а також повітряне будівельне вапно.
Гідравлічні вяжучі тверднуть і зберігають міцність, а іноді й
підвищують її в часі не лише на повітрі, а й у воді. Їх застосовують у
наземних, підземних, гідротехнічних та інших спорудах, які зазнають впливу
води. До гідравлічних вяжучих належать гідравлічне вапно, романцемент,
портландцементи, спеціальні цементи тощо.
Вяжучі автоклавного твердіння – це речовини, здатні тверднути й
давати міцний цементний камінь у автоклавах при підвищених температурі,
тиску та вологості. До таких вяжучих належать вапняно-кремнеземисті,
вапняно-зольні, вапняно-шлакові вяжучі, нефеліновий цемент.
Прості неорганічні вяжучі речовини почали виробляти й застосовувати
за 3 – 4 тис. Років до н. е. Їх одержували випалюванням гіпсового каменю та
вапняків, а щоб підвищити водостійкість, до вяжучих добавляли
тонкоподрібнені мінеральні порошки – вулканічні попели, пемзу тощо.
Наукові основи виробництва неорганічних вяжучих речовин уперш були
розроблені й сформувалися в XVIII ст. У 1825 р. Є.Г. Челієв, намагаючись
одержати досконаліший вид гідравлічних вяжучої речовини, зробив важливе
відкриття: при випалюванні суміші вапняку та глини до “білого жару”
(температура 1200…1300 С) утворюється спечений продукт, який у подрібненому
вигляді набуває високих гідравлічних та механічних властивостей. На цьому
грунтуються основні елементи сучасної технології цементів.
У розробку фізико-хімічних основ виробництва неорганічних вяжучих
речовин вагомий внесок зробили праці Д.І. Менделєєва, О.Р. Шульяченка,
І.Г. Малюги, М. М. Ляміна, М.О. Белелюбского, О.О. Байкова та інших вчених.
Сировиною для виробництва неорганічних речовин є гірські
порди та побічні продукти промисловості. З гірськіх порід застосовують:
сульфатні – гіпс, ангідрит; карбонатні – вапняк, крейду, вапнякові туфи,
вапняк-черепашник, мармур, доломіти, доломітизовані вапняки, магнезид;
мергелисті – вапнякові маргелі; алюмосилікатні – нефеліни, глини, глинясті
сланці; високоглиноземисті - боксити, корунди; кремнеземисті – кварцовий
пісок, траси, вулканічний попіл, діатоміт, трепел, опоку. З побічних
продуктів для виробництва неорганічних вяжучих застосовують металургічні та
інші шлаки, золи ТЕС.
Виробляючи неорганічні вяжучі, крім основної сировини застосовують
різні спеціальні добавки, які надають вяжучим потрібних властивостей.
(5.1.)
Розвиток виробництва вяжучих речовин.
Значні об”єми будівництва потребують істотного збільшення випуску
в”яжучих різних видів і підвищення їхньої якості. Серед сучасних в”яжучих
речовин однією з найбільш застосовуваних, важливих та дефіцитних є цемент.
Передбачається збільшити випуск цементу, поліпшити його якість а також
розширити виробництво високомарочних та спеціальних цементів.
Починається докорінна реконструкція діючих цементних заводів,
переведення їх з мокрого на комбінований та сухий способи виготовлення
цементу, що має велике значення в умовах економії паливно-енергетичних
ресурсів. Так, комбінований спосіб дає змогу знизити майже на 30% витрату
палива, але при цьому на 15…20% підвищується витрата електроенергії.
Поліпшується асортимент цементів, збільшується виробництво
швидкотверднучих портландцементу й шлакопортландцементу. Економія від
застосування 1т. ШТЦ марки 600 порівняно з маркою 400 досить значна
внаслідок скорочення витрати цементу й прискорення виробничого циклу
виготовлення залізобетонних виробів. При цьому заводська собівартість
залізобетонних виробів, якщо використовується ШТЦ, знижується.
Підвищення марки на один ступінь еквівалентне економії 10…15% цементу
в бетоні. Уведення гідрофобно-пластифікуючих добавок надає цементам
спеціальних властивостей, дає змогу знизити витрату цементу на 1мм 3 бетону
й трудозатрати на формування виробів; ці самі добавки є інтенсифікаторами
помелу клінкеру й знижують витрату електроенергії на помел.
У найближчі роки в значних обсягах розвиватиметься виробництво
в”яжучих низької водопотреби (ВНВ).
(6)
Бетон – це штучний каменеподібний матеріал, результат твердіння
раціонально дібраної суміші вяжучого, заповнювачів, води і, у разі потреби,
спеціальних добавок. До затвердіння цю суміш називають бетонною.
Бетон – один з основних видів будівельних матеріалів. У загальній
вартості матеріальних ресурсів, використовуваних у капітальному
будівництві, вартість збірних та монолітних бетонних виробів і конструкцій
становить майже 25 %.
Одночасно бетон є економічним матеріалом, оскільки вироби з нього
більш як на 80 % об”єму складаються з місцевої сировини: піску, щебеню,
гравію чи побічних продуктів промисловості у вигляді шлаків, золи тощо.
Оскільки бетон – штучний будівельний конгломерат, то, змінюючи склад
бетонної суміші, можна в період формування надавати виробам і конструкціям
практично будь якої конфігурації та розмірів, а після затвердіння
одержувати задані в широкому діапазоні властивості щодо міцності,
щільності, теплопровідності. Ці можливості тепер значно зростають завдяки
науковим успіхам у пошуку різного роду добавок. Склад бетонної суміші
розраховують і добирають залежно від потрібних властивостей матеріалу.
Суміш ретельно гомогенізують у бетонозмішувачах різної конструкції,
укладають в опалубку або форми й ущільнюють механізованими способами.
Відформована суміш затвердіває в природних, а з метою прискорення твердіння
- в штучних тепловологих умовах з додержанням спеціальних режимів або при
введені комплексу хімічних добавок.
(7)
Будівельним розчином називають затверділу суміш в”яжучої речовини,
дрібного заповнювача та води. За складом будівельний розчин подібний до
дрібнозернистого бетону, і для нього справжнюються закономірності,
притаманні бетонам. В основу групової класифікації розчинів покладено такі
ознаки: середня густина, вид в”яжучої речовини, призначення й фізико-
механічні властивості.
За густиною у сухому стані розчини поділяють на важкі з середньою
густиною 1500 кг/м і більше та легкі, що мають середню густину менш як
1500 кг/м.
За видом в”яжучого розчини бувають: цементні, приготовані на
портландцементі чи його різновидах; вапнякові – на повітряному чи
гідравлічному вапні; гіпсові – на основі гіпсових в”яжучих речовин; мішані
– на цементно вапняному в”яжучому. Вид в”яжучого добирають залежно від
призначення розчину, вимог температурно-вологового режиму твердіння, а
також умов експлуатації будівель і споруд.
За призначенням будівельні розчини розрізняють так: мурувальні для
кам”яного будування та зведення стін з- великих елементів; монтажні для
заповнення швів між великими елементами під час монтажу будівель і споруд з
готових збірних конструкцій та деталей; опоряджувальні для штукатурення;
спеціальні, що мають особливі властивості.
За фізико – механічними властивостями розчини класифікуються за
міцністю та морозостійкістю, що характеризують довговічність розчину.
Мінеральні та органічні добавки застосовують, щоб одержати
легкоукладну розчинну суміш при використанні портландцементу.
Як ефективні мінеральні добавки в цементні розчини вводять вапняне чи
глиняне тісто. Ці добавки підвищують водоутримувальну здатність, поліпшують
легкоукладальність і дають економію цементу.
Будівельні розчини
|
