Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

Особенностью легких обжиговых укрупненных изделий является их способность выдерживать длительный нагрев до температуры 1000°С и более. Из изделий на основе вспученных материалов с калиброванными плоскостями можно собирать крупные сборные элементы различного назначения, склеивая их силикатными или синтетическими клеями.

§ 25. Материалы различного назначения

Трубы. По назначению трубы делят на дренажные, канализацион­ ные, кислотоупорные специального назначения.

Дренажные трубы изготовляют из обычных гончарных глин. Такие трубы представляют собой цилиндрические отрезки диамет­ ром 5—10 см без раструбов. Их применяют для устройства водо­ понижающих дренажей либо для орошения. Обычные трубы, про­ питанные битумом, пригодны для канализации.

Канализационные трубы, изготовляемые из тугоплавких глин с добавкой шамота, имеют на одном конце раструб. Поверхность труб покрывают кислотоустойчивой глазурью. Канализационные трубы выдерживают гидростатическое давление не менее 2 ат. Длина канализационных труб 800—1200 мм, внутренний диаметр 150—600 мм.

В комплект кислотоупорных труб входят колена, тройники, крестовины, переходы, вставные кольца, задвижки. Водопоглоще-

санитарных кабин в качестве стояков взамен чугунных.

В настоящее время изготовляют керамические трубы, выдер­ живающие гидростатическое давление выше 10 ат.

Санитарно-технические изделия. К ним относят умывальники, раковины, унитазы, смывные бачки, ванны и др. Изготовляют изде­ лия главным образом из беложгущихся фаянсовых или полуфарфоровых и фарфоровых масс, в состав которых входит каолин, огнеупорная глина, кварц, полевой шпат, шамот. Изделия покрыва­ ют белой и реже цветной глазурью, обладающей стойкостью к кислотам, щелочам, а также температурным изменениям. Изготов­ ляют санитарно-технические изделия в основном методом литья в гипсовые формы из шликерных масс.

Огнеупорные материалы. Огнеупорными называются материа­ лы, работающие в условиях высоких температур. Применяют их для топок, промышленных печей, различной аппаратуры, подвер­ женной нагреву.

К огнеупорным материалам предъявляют требования, вытекаю­ щие из особенностей их применения. Для правильного выбора и эффективного использования их в различных областях необходимо

знать условия применения и химическую природу самого материа­ ла. Качество огнеупорного материала характеризуется в основном способностью его в рабочих условиях выдерживать заданную на­ грузку при высоких температурах без деформации.

Огнеупорные материалы должны быть стойкими к резким изме­ нениям температур, к химическому воздействию на них газов, расплавленных шлаков, металлов, не должны изменять своего объема.

По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные (температура плавления 1580—1770° С), высокоогнеупорные (тем­ пература плавления 1770—2000° С) и высшей огнеупорности (тем­ пература плавления выше 2000° С). Изготовляют огнеупорные материалы в виде кирпича, фасонных изделий, крупноблочных эле­ ментов.

По характеру пористости огнеупорные изделия делят на спек­ шиеся, особо плотные, плотные, уплотненные, обычные, легковес­ ные, ультралегковесные. Пористость, в зависимости от назначения огнеупора, может быть в пределах 3—80%.

По способу изготовления огнеупорные изделия различают: пиленые безоблсиговые из горных пород; обжиговые пластического формования, полусухого и сухого прессования, литые шликерные; плавленые литые. Кроме названных, существуют безобжиго­ вые огнеупорные бетоны.

Для кладки конструкций из огнеупорных материалов приме­ няют огнеупорные растворы, называемые мертелями.

Группу обжиговых огнеупорных материалов по химико-минера­ логическому составу подразделяют на кремнеземистые, алюмоси­ ликатные, магнезиальные и хромомагнезиальные, углеродистые.

Кремнеземистые огнеупоры называют динасовыми. Сырьем для изготовления динаса служат кварциты, песчаники, с известко­ выми или глинистыми добавками.

Иногда в смесь добавляют хромит СггОз и получают динасохромитовый огнеупор. Огнеупорность динаса 1670—1710° С. Пре­ дел прочности при сжатии плотного динаса (175-^—200) ІО5 н/м2, легковесного —35- ІО5 нім2.

Алюмосиликатные огнеупоры подразделяют на полукислые, ша­ мотные, высокоглиноземистые, цирконийсодержащие. Полукислые огнеупоры изготовляют в основном из естественно отощенных огне­ упорных глин, иногда к ним добавляют шамот. Огнеупорность их не ниже 1670° С. Шамотные огнеупоры изготовляют из огнеупор­ ных глин, отощенных в основном шамотом. Огнеупорность шамот­ ных материалов 1610—1730° С, предел прочности при сжатии (100-;— 125) ІО5 нім2. Изготовляют также легковесный и ультралегковесный шамотные кирпичи объемной массой 300—600 кг/м3, проч­

с цирконийсодержащими материалами с последующей разливкой расплава в формы. Огнеупорность их выше 2000° С.

Магнезиальные и хромомагнезиальные огнеупоры подразделяют на магнезитовые (огнеупорность 2000° С), форстеритовые (огне­ упорность 1750° С), выпиленные из талькокарбонатной породы — доломитовые (огнеупорность 1920° С), хромомагнезитовые, магне­ зито-хромитовые (огнеупорность 2000° С).

Углеродистые огнеупоры изготовляют из углерода и его соединений. Их разделяют на карборундовые, глинисто-графитовые и углеродистые. Отличаются они высокой теплопроводностью, элек­ тропроводностью, стабильностью размеров и прочностью при высо­ ких температурах (выше 1700° С). Карборундовые изделия изго­ товляют из измельченного карборунда на связке из огнеупорной глины, растворимого стекла, глинисто-графитовые — из огнеупор­ ной глины и графита, углеродистые — из кокса, термоантрацита и смоляной связки.

Легковесные и ультралегковесные огнеупоры получают изготов­ лением масс со специальными выгорающими и пенообразующими добавками.

Кислотоупорные изделия. К числу кислотоупорных относят спе­ циальные изделия, применяемые в агрессивных средах: вентили, трубы, баки, вентиляторы, термокислотоупорный кирпич. Послед­ ний применяют для футеровки реакционных аппаратов, ванн, работающих при повышенных температурах. Марка кислото­ упорных изделий не менее 300, водопоглощение черепка 6—9%. Поверхность изделий покрывают внутри и снаружи кислотостойкой глазурью.

Электроизоляционные изделия. Из керамических масс, содер­ жащих в своем составе каолин, огнеупорную глину, кварц, полевой шпат, изготовляют различные электроизоляционные материалы: изоляторы низкого и высокого напряжения, ролики, розетки, выключатели и др. Эти изделия изготовляют способом пластиче­ ского или полусухого прессования. Обжиг производят до спекания (водопоглощение — около нуля). Поверхность электроизоляцион­ ных керамических материалов покрывают глазурью.

Отопительные радиаторы. Радиаторы изготовляют из фарфоро­ вых масс (каменных) литьем в гипсовых формах. Их поверхность снаружи и изнутри покрывают глазурью.

Массу для литья приготовляют из каолина, огнеупорных глин, кварца, полевого шпата, тонко размалывая ее с водой и добавками доз электролита (соды, растворимого стекла). Гипсовую форму, имеющую очертание наружных форм радиатора, заполняют жид­ кой глинистой массой (шликером) и выдерживают до образования внутри гипсовой формы уплотненной стенки. После этого через отверстие в форме выливают избыток массы, разбирают форму, сушат пустотелое изделие, глазируют и обжигают. Такие радиаторы применяют вместо металлических для парового отопления. Они вы­ держивают давление до 10 ат.

Фасонные строительные изделия. Из пластичных глинистых масс ленточным способом изготовляют фасонные изделия различ­ ного назначения: клиновой и лекальный кирпич для кладки арок и сводов различных сооружений, скорлупы для защиты подземных коммуникаций, линий связи, кормушки для птиц и скота и др.

Керамический щебень. В районах, где отсутствуют каменные породы, рациональным может быть выпуск керамического щебня для бетонных и железобетонных изделий.

Лучшими для изготовления щебня будут низкоспекающиеся глины. Для облегчения веса щебня к глине добавляют опилки, шлак, угольный унос, торф, диатомит.

Использование отходов керамического производства. При про­ изводстве обжиговых изделий получаются отходы в виде керами­ ческого боя, очажных остатков в печах.

Керамический бой после дробления можно использовать как отощающую добавку в керамическом производстве, как заполни­ тель для бетонных и железобетонных изделий, для жаростойкого бетона, для подготовки под асфальтобетонное покрытие и др. Очажные остатки из печей, состоящие из смеси топливной золы и керамического тера, могут служить гидравлической добавкой при получении местного гидравлического вяжущего.

V.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

§ 26. Общие сведения

развитию металлургической промышленности в Советском Со- ■ юзе уделяется особое внимание. В 1958 г. СССР по производству чугуна опередил Англию и Францию, вместе взятых. На рис. 25 по­ казана динамика роста производства стали в дореволюционной России и СССР.

За последние годы советскими учеными и практиками исследова­ ны и внедрены в технологию металлургии новые усовершенствова­ ния: за счет применения кислорода для дутья ускорена выплавка стали; освоен эффективный метод вакуумной обработки жидкой ста­ ли; получены новые виды высокосортных сталей и чугунов со спе­ циальными свойствами; разработана высокоэффективная техноло­ гия получения алюминия из нефелинов; освоены новые виды облег­ ченного проката, гнутого из лейт и полос, а также прогрессивные способы литья, диффузионный метод сварки металлов в вакууме, легирование с вакуумной обработкой; широко развивается порош­ ковая металлургия и др.

Одной из важнейших проблем металлургии является процесс прямого восстановления железа из руды.

Важным фактором является экономное расходование металла за счет уменьшения брака, уменьшения угара при нагреве и обре­ за при прокате, изготовления экономичных профилей проката и труб, использования низколегированных и термообработанных ста­ лей и т. и.

В решениях XXIV съезда КПСС подчеркнута актуальность по­ вышения прочности и надежности металлов и других материалов, в частности функционирующих в условиях сверхвысоких давлений, температур и скоростей.

Для улучшения качества сталей и придания им специальных свойств в СССР и за рубежом создаются новые технологические процессы и новые составы сталей. Так, применяя техническую и термомеханическую обработку стали, повышают во много раз пре­ дел текучести и предел выносливости. Вводя незначительные .до­ бавки лантаноидов и легирующих веществ в углеродистые стали с последующей термической обработкой, получают стали с высо­ кими пределами прочности, текучести и выносливости.

За последнее время созданы новые высокопрочные так назы­ ваемые мартенсито-стареющие легированные стали с высокой пластичностью и обрабатываемостью. Для упрочнения металлов широко применяют такие средства воздействия, как ультразвук, высокое давление, магнитные поля и др.

Огромное значение имеет предохранение металла различными защитными средствами от коррозии. В ближайшем будущем про­ катная продукция металлургических заводов будет выпускаться с антикоррозионными покрытиями.

Несмотря на то, что синтетическим материалам и заменителям металлов уделяется в нашей стране большое, внимание, значение цветных металлов и их сплавов в строительстве остается большим. Среди них особая роль принадлежит алюминию и его сплавам.

Предприятия по производству цветных металлов оснащают ус­ тановками по комплексному извлечению свинца, цинка, кадмия, германия, селена, индия, галлия и других металлов-спутников.

С развитием металлургической промышленности в стране уве­ личивается выход металлургических шлаков. Перед металлургами и строителями поставлена задача полного использования шлаков в строительстве.

§ 27. Общие свойства металлов

Строение металлов. Различают металлы химически чистые и сплавы. Чистые металлы состоят из однородных частиц (атомов).

В состав сплавов могут входить различные металлы или металлы

снеметаллическими добавками, придающими сплавам необходимые свойства.

Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют простран­ ственную кристаллическую решетку. У различных металлов или