Производство керамики, основанное на использовании пластических свойств сырья, постепенно вытесняется производством основанным на применении высоких и сверхвысоких давлений при прессовании сырца. Необходимость повышенной пластичности исходного сырья тогда отпадает, так как пластическое формование заменяется полусухим прессованием изделий, но получаемые готовые изделия продолжают оставаться керамическими, поскольку они по-прежнему подвергаются обжигу в печах.
Вначале принцип прессования нашел отражение в производстве магнезитовых и динасовых огнеупорных и санитарно-фаянсовых изделий. В связи с развитием техники потребовались более современные виды керамических материалов. Их отличительная особенность выражена рядом специфических свойств (высокая прочность, устойчивость при высоких и сменяющихся температурах, изностойкость). Эта новая керамика необходима, в частности, для реактивной авиации и ракетостроения. Для получения чистых сплавов и редких металлов в металлургии требуется специальная керамическая обмуровка тиглей, отличающаяся большой химической стойкостью при высоких температурах. Для атомной промышленности необходима керамика с определенными ядерными свойствами в сочетании с огнеупорностью, термостойкостью и коррозиестойкостью. Поэтому современная техническая или специальная керамика основывается на новых разновидностях сырья, а роль глины, и отчасти каолина, резко упала. Важнейшей разновидностью сырья для технической керамики являются химически чистые оксиды, получаемые искусственным путем; среди них — оксид бериллия диоксид тория, диоксид циркония, оксид магния, оксид кальция и др., а также некоторые смеси оксидов, например, алюминия и магния (шпинель), оксиды циркония и кремния (циркон) и др. Чем химически чище применяемые оксиды, тем выше, как правило, огнеупорность получаемых керамических изделий.
Технология керамики чистых оксидов и металлокерамики подобна технологии обычной керамики, т. е. формованию изделий из порошкообразного сырья и обжигу их до требуемой температуры, однако имеются и специфические стороны, связанные с необходимостью использования высокодисперсного исходного сырья (1—2 мкм) .
Литература: [1, с. 81…105]; [4, с. 54…73].
Вопросы для самопроверки
1 Как образуются глины? Химический и минеральный состав глин; 2 Классификация глин по условиям образования и степени огнеупорности; 3 Основные свойства глин: пластичность, отношение к сушке и нагреванию; 4 Как определить огнеупорность Глины? 5 Что такое отощающие добавки и для каких целей их применяют в керамическом производстве? 6 Для чего в глину вводят выгорающие добавки и что используют в качестве добавок? 7 Какие керамические материалы имеют пористый и какие плотный черепок? 8 Какова общая технологическая схема производства керамических изделий? 9 Два основных метода производства кирпича и их особенность; 10 Как изменяется температура в печи при обжиге кирпича? 11 Основные свойства кирпича и требования, предъявляемые к его качеству? 12 Какие стеновые блоки изготовляют из кирпича? 13 Какие существуют эффективные керамические изделия? 14 Какие основные керамические изделия изготовляют для облицовки стен, и какие требования предъявляют к их качеству? 15 Как производят и где применяют керамзит? 16 Какие существуют огнеупорные керамические материалы? 17 Особенности изготовления санитарно-технической керамики.
3.4 Стекло и изделия из стекла
Эта группа объединяет строительные материалы, получаемые путем переохлаждения расплавов. В ней представлены неорганические стекла, изделия из плавленых горных пород и шлаков.
Изучение программного материала следует начать с выяснения вопроса о структуре стекол и сходных с ними материалов. Эти материалы характеризуются аморфной структурой, образующейся в результате быстрого увеличения вязкости расплава при его охлаждения в условиях, неблагоприятных для процесса кристаллизации. Атомы и молекулы этих тел не ориентированы относительно друг друга, вследствие чего неорганические стекла и литые камни отличаются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего микростроения.
В строительстве используют в основном силикатные стекла, главнейшими стеклообразующими компонентами которых являются диоксид кремния, а иногда оксид алюминия в алюминосиликатных и борный ангидрит в боросиликатных стеклах.
Основным сырьем для изготовления стекла служит кварцевый песок, объединяемый в ходе варки стекла с известняком и содой или сульфатом натрия. Эти исходные сырьевые материалы и некоторые дополнительные компоненты, поступающие в расплав, обусловливают химический состав, особенности структуры и свойств стекол. В формировании свойств этой группы материалов и изделий большую роль играют технологические режимы термической, химической и механической обработки, высоко температурной варки стекломассы и механизированной резки листового стекла.
После изучения общих свойств стекол рекомендуется перейти к рассмотрению отдельных разновидностей стекольной продукции, применяемой в строительстве. Из стекломассы вырабатывается следующая продукция: стекла оконные, стеклянные трубы, стеклянные пустотелые блоки и панели, пеностекло, архитектурно строительное стекло, стеклопрофилит, узорчатое и армированное стекло, мозаичные плитки, стеклянные волокна и изделия из этого волокна. В последнее время изготовляются специальные разновидности стекол для защиты от вредных или слишком ярких излучений, от теплового (инфракрасного) излучения, стекла, устойчивые к радиоактивным излучениям и нейтронам. Большое значение приобрела новая продукция стекло варения - пирокерам, или ситалл. Эти стекла, получаемые путем закристаллизовыванено, обладают повышенной жаростойкостью и механической прочностью. Распространено пленочное и чешуйчатое стекло.
Из каменного литья необходимо более детально познакомиться с получением и свойствами базальтина, который вырабатывают путем плавления базальтовых и диабазовых пород, и с белой (светлой) разновидностью литого камня, получаемого сплавлением кварцевого песка и доломита с добавкой плавикового шпата и последующим отжигом отлитых изделий.
Литье из шлаков, в основном доменных, завершает данный раздел курса. Из доменных шлаков изготовляют бруски, литые плиты, бортовой щебень, фасонные изделия, а также по специальной технологии - термозит, шлаковую вату. В отдельных случаях для литья применяют мартеновские, ваграночные, медеплавильные и некоторые другие виды шлаков. Получил распространение шлакоситаллы.
При изучении литературы сведения необходимо законспектировать
Литература: [1, с. 272…280]; [4, с. 226….2371].
Вопросы для самопроверки
1 Из каких сырьевых материалов производят стекло? 2 Какие строительные изделия изготовляют из стекломассы? 3 Какие виды оконного стекла предусмотрены стандартом? 4 Какие компоненты делают стекло устойчивым к радиоактивному излучению? 5 Какие стекла называются теплопоглощающими и какова роль оксидов железа при их изготовлении? 6 Где применяют кварцевые стекла, и каковы их технические свойства? 7 Что такое ситаллы и шлакоситаллы? Каковы их свойства? 8 Какими свойствами обладает стеклянное волокно? 9 Что представляет собой черное и белое каменное литье? 10 Каковы технические свойства изделий из плавленого камня? 11 Что такое шлаковая брусчатка и где она применяется? 12 Какие матери алы и изделия изготовляют на основе доменных и других видов шлака?
3.5 Неорганические вяжущие вещества
Среди неорганических вяжущих веществ цементы занимают ведущее положение. На их применении основано индустриальное производство — заводское изготовление сборного железобетона, а также монолитного и сборно-монолитного бетона и железобетона.
Изучение неорганических вяжущих веществ следует начинать с классификации, в соответствии, с которой эти материалы разделяются на две группы: воздушные и гидравлические. По химическому составу и технологии производства воздушные вяжущих вещества относятся к более простым материалам и поэтому рекомендуется начать изучение с этой группы вяжущих веществ. К ней относятся воздушная известь, гипсовые вяжущие вещества, магнезиальные вяжущие вещества, а также растворимое стекло.
Уяснив разновидности, основные свойства и область применения воздушных вяжущих веществ, следует в такой же последовательности изучить и вторую группу - гидравлические вяжущие материалы. В ней представлены портландцемент, специальные портландцементы - быстротвердеющий, белый, цветной, гидрофобный, пластифицированный, сульфатостойкий, тампонажный и дорожный, цемент глиноземистый - обыкновенный, расширяющийся и безусадочный, смешанные цементы — пуццолановый и шлаковый портландцементы, цементы на известковой основе, сульфатошлаковые цементы, кислотоупорные цементы. К этой же группе относятся, хотя практически не изготовляемые сейчас, романцемент и гидравлическая известь
Обширная номенклатура цементов пополняется. В дорожном, аэродромном и других видах строительства получают применение полимерцементные, повышающие плотность и эластичность бетонов. В огнеупорной промышленности требуются жароупорные цементы, в нефтяной и газовой - специальные тампонажные и расширяющиеся цементы и т. п.
В 1985 г. производство цемента составило около 134 млн. т. с увеличением вы пуска высокомарочных и специальных видов цемента - быстротвердеющего, напрягающего, декоративного и др.
Для производства смешанных цементов требуются порошкообразные активные минеральные вещества (добавки). В дальнейшем изучают отдельные природные (пуццолан, диатомит и др.) и искусственные (доменный шлак, глинит и др.) добавки.
При изучении свойств воздушных и гидравлических веществ студент должен ознакомиться с методами испытания и оценкой их качества. Если теоретическая подготовка по этому разделу курса строительных материалов совпала с прохождением лабораторного практикума, то изучение методов испытаний вяжущих веществ проходит в лаборатории. Студент пользуется наглядными пособиями и приборами и сравнительно просто усваивает специфику определения прочностных характеристик и физических свойств цементов, гипсов и других вяжущих веществ. Если теоретическая подготовка по вяжущим веществам не совпадает с периодом прохождения лабораторных занятий, то кроме рекомендованных учебников необходимо проработать соответствующий раздел пособия по лабораторному практикуму [и воспользоваться ГОСТами].