Технології промисловості будівельних матеріалів Будівельне виробництво (стр. 2 из 6)
Облицювальні вироби (камені, плити, профільні деталі). їх виготовляють із блоків каменю розпилюванням або розколюванням і наступною механічною обробкою (з граніту, лабрадориту, габро, мармуру, вапняку, піщанику, туфу та ін.). Такі вироби довговічні, їх використання скорочує трудові витрати на експлуатацію.
 |
Бортові камені.
Рис. 3. Кам'яні вироби для дорожного будівництва
Їх використовують для відділення проїжджої частини дороги від тротуару. Виготовляють їх відколюванням і обтісуванням порід. Є прямі, лекальні бортові камені і такі, що служать для оформлення з'їздів (рис. 3а, б, в).
Бруківка і шашка.
Це камені для влаштування мостових, трамвайних полотен та ін. Виготовляють їх із граніту, базальту, габро, діабазу у вигляді паралелепіпеда (прямокутник - це бруківка, квадрат - шашка). Є високі, середні і низькі. Верхні грані мають шорстку поверхню з виступами і впадинами (2-3 мм), що забезпечує зчеплення шин автомобілів з поверхнею покриття (рис. 3 г, д).
До природних кам'яних матеріалів належать також булижний камінь, гравій, щебінь, пісок та ін.
Техніко - економічні показники.
Природні кам'яні матеріали і вироби відзначаються високою якістю, довговічністю в експлуатації. Особливо шліфовані та поліровані (облицювальні вироби). Так, використання облицювальних плит і каменів дає змогу скоротити у 5-8 разів трудові витрати порівняно з облицюванням кольоровими розчинами. Більш довговічні бортові камені порівняно з подібними із залізобетону. Деякі природні камені є дорогими, водночас собівартість виробів із них часто значно менша від інших матеріалів. Так, собівартість їм природного стінового каменю приблизно в два рази нижча від собівартості їм2 глиняної цегли. Найефективніше використовувати природні кам’яні матеріали там, де вони є місцевим матеріалом.
2.2. Керамічні будівельні матеріали і вироби
Керамічні будівельні матеріали належать до штучних кам'яних матеріалів (випалювальних). Це найдавніші із штучних каменів. Виготовляти будівельну кераміку (цеглу, черепицю) почали близько 5000 років тому. Глиняні речі різного призначення виготовляли набагато раніше.
Керамічні будівельні матеріали мають порівняно невелику масу одиниці об'єму, низьку теплопровідність, високу теплоємність, вони вогнестійкі, довговічні. Деякі види спеціальної кераміки мають підвищену хімічну стійкість, вогнетривкість, електроізоляційні властивості. Керамічні матеріали можна виготовляти з візерунками на поверхні.
Розрізняють стінову кераміку, облицювальну, покрівельну, санітарно-технічну, керамічні труби, кераміку спеціального і дорожньо-будівельного призначення.
Технологічний процес виготовлення керамічних виробів поділяється на такі етапи: підготовка формової маси; формування виробів; сушіння; випалювання; опорядження.
Сировиною для одержання керамічних виробів є глинисті гірські породи. Для поліпшення технологічних властивостей глин і надання виробам високих фізико-механічних властивостей застосовують непластичні матеріали - кварцовий пісок, шамот, шлак, деревні ошурки, доломіт, вугільний пил, барвники та ін. Із суміші вихідних матеріалів одержують однорідну масу, додаючи певну кількість води. Вологість маси може бути 15-25% (пластичний спосіб), 8-12% (напівсухий спосіб), 4-8% (сухий спосіб), 40% (мокрий спосіб).
Формування виробів здійснюється декількома способами. Найчастіше вироби формують на гідравлічних, механічних, стрічкових пресах. Цеглу, наприклад, формують на стрічкових пресах (рис. 4).
 |
Рис. 4. Схема стрічкового преса: 1 - мундштук; 2 – головка; 3 - циліндр; 4 - шнек; 5 - чаша
Підготовлена маса у вигляді бруска виходить через мундштук 1 преса і розрізується ножем на вироби. Деякі керамічні вироби формують литтям (килимову мозаїку), деякі штампуванням.
Далі сформовані вироби сушать. При цьому значно зменшується вміст вологи, вироби краще випалюються. Термін сушіння вибирається залежно від типу сушарень.
Випалювання виробів проводять у кільцевих або тунельних печах. Тунельні печі ефективніші, в них краще використовується теплова енергія. Максимальна температура в печі при випалюванні стінових матеріалів із легкоплавких глин - 950-1100 °С.
Після випалювання вироби поступово охолоджують, щоб попередити утворення тріщин. Далі вироби сортують і опоряджують.
У керамічних будівельних матеріалів і виробів найбільше значення мають: цегла глиняна звичайна розмірами 250x120x65 мм, цегла пустотна (має наскрізьні різного перерізу отвори) розмірами 250x120x102 мм, 250x120x138 мм, керамічні камені розмірами 250x120x138, 250x250x138, 250x200x80, 250x250x120, 288x138x138 мм, керамічні плитки для зовнішнього і внутрішнього облицювання, для підлог, черепиця.
На спеціальних підприємствах із цегли і каменів виготовляють стінові панелі і блоки. Панелі мають розміри на кімнату і можуть бути одно-, дво- і тришаровими. Фасадну сторону облицьовують плиткою. Панелі і блоки армують стальними сітками або каркасами.
Використовують керамічні матеріали і вироби для різних будівель або їх частин. Цеглу звичайну, наприклад, використовують для стін, фундаментів, печей, димових каналів. Пустотну цеглу ефективно використовувати для стін, але не можна використовувати для фундаментів, печей, димових каналів, стін вологих приміщень. Не рекомендуються для цих частин і керамічні камені (вони мають знижену міцність, волого- і теплостійкість). Для цегли, каменів за границею міцності на стискання встановлюють марки і відповідно до цих марок їх використовують. Цегла звичайна має марки: 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300.
Техніко-економічні показники
Керамічні будівельні матеріали доволі ефективні, особливо пустотні. Використання пустотної цегли і каменів дає змогу підвищувати продуктивність, зменшувати трудові витрати, прискорювати спорудження будівель. А використання блоків і панелей перетворює керамічні матеріали в індустріальний будівельний матеріал. Час на будівництво і трудові витрати зменшуються до 40%, значно зменшуються витрати цегли. При використанні пустотної кераміки зменшується маса будівлі, поліпшується її теплоізоляція, скорочуються витрати на виробництво і транспортування.
Важливе значення також має довговічність керамічних будівельних матеріалів, їх стійкість до агресивних середовищ.
З метою підвищення ефективності використання керамічних матеріалів та виробів необхідно: збільшити випуск пористо-пустотної стінової кераміки, облицювальних плиток; підвищити рівень механізації та автоматизації підприємств; вдосконалити технологію виробництва керамічних виробів, впровадивши маловідхідні, безвідхідні й енергозберігаючі процеси; ширше використовувати відходи інших виробництв, місцеву сировину.
2.3 Мінеральні в'яжучі матеріали
Мінеральними в'яжучими називають тонко подрібнені порошки, які при змішуванні з водою утворюють пластичнов'язку і добре формуючу масу (тісто), що поступово твердіє і переходить у камінь.
Вапно, глина, гіпс - найперші мінеральні в'яжучі матеріали. Пізніше появилися гідравлічне вапно і романцемент. З 1824 року використовується портландцемент (винайдений в Англії). Портландцемент (скорочено цемент) зайняв провідне місце в будівництві.
Розрізняють повітряні, гідравлічні, кислототривкі в'яжучі, в'яжучі автоклавного твердіння. Так їх поділяють залежно від умов твердіння і збереження міцності.
Портландцемент.
Це гідравлічний в'яжучий матеріал. Він твердіє і довгий час зберігає і підвищує міцність на повітрі та у воді. В його складі є силікати, алюмінати і ферити кальцію. Чим їх більше в цементі, тим кращі його гідравлічні властивості і вища міцність. Наявність оксиду кальцію у вільному стані погіршує гідравлічні властивості цементу.
Технологічний процес одержання цементу має такі стадії: підготовка вихідних матеріалів, їх змішування; одержання цементного клінкеру; помел цементного клінкеру і одержання цементу.
Сировиною для одержання цементу є вапняково-глиняна суміш (75% карбонатних порід - вапняк, крейда, черепашник, 25% глиняних - легкоплавкі глини, глинисті мергелі, глинисті сланці). Іноді використовують коректуючі домішки до сировини (залізну руду, трепел та ін.).
Одержують цемент мокрим, сухим і комбінованим способами. У нашій країні переважає мокрий спосіб. Цим способом виробляють 75% цементу. Іноді використовують комбінований спосіб, при якому сировинні матеріали готують мокрим способом, а клінкер - сухим.
Мокрий спосіб.
Спочатку подрібнюють вапняк і глинисті породи. Потім подрібнений вапняк і глиноводяну суміш подають у кульові млини, де одержують однорідну подрібнену масу - шлам. Його далі подають у шламбасейни, де остаточно коректується хімічний склад і створюється деякий запас для безперебійної роботи печей. Випалюють шлам у обертових печах (рис. 5). Довжина печей 150-230 м, діаметр - 4-5-7 м. Піч нахилена під кутом 3,5—4 градуси і обертається із швидкістю 0,5 - 1,4 об/хв. Паливо для печей - це природний газ, кам'яновугільний пил та ін.
Рис. 5. Схема обертової печі
У верхній частині печі шлам підсушується, вигоряють органічні домішки. При температурах 550-800°С алюмосилікати глини розпадаються на окремі оксиди. При температурі 900°С розкладаються карбонати кальцію і магнію з утворенням оксидів. Оксид кальцію у твердому стані вступає у взаємодію з продуктами розкладу глини, утворюючи клінкерні сполуки 3CaOSi02 (аліт), 2CaOSi02 (беліт), ЗСаОА1203 (целіт), 4СаОА1203 Ре203 (целіт). Температура досягає 1500°С і більше. Цементний клінкер (грудочки розмірами 4-25 мм) швидко охолоджується, і його витримують на складах до 15 діб. Після цього подрібнюють на тонкий порошок в кульових млинах. При помелі додають невелику кількість гіпсу (1,5-3,5%). Можна додавати мінеральні активні та інертні домішки, кварцовий пісок та інші (для одержання спеціальних цементів).