Технология производства строительных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. Основные свойства строительных материалов

Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т.е. их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. Все свойства строительных материалов по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические.

К физическим относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному воздействию внешней эксплуатационной среды. Химические свойства по существу своему также оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и его разрушение. Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы.

Технологические свойства - способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий. Состав. Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом. Химический состав строительных материалов позволяет судить о ряде свойств материала - механических, огнестойкости, биостойкости, а также других технических характеристиках. Основные и кислотные окислы химически связаны и образуют минералы, которые характеризуют многие свойства материала. Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в данном материале, например, в портландцементе содержание трехкальциевого силиката составляет 45 - 60 %, причем при большем содержании этого минерала ускоряется процесс твердения и повышается прочность. Фазовый состав и фазовые переходы воды, находящейся в его порах, оказывает большое влияние на свойства материала. В материале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, т.е. каркас и поры, наполненные воздухом или водой.

2. Свойства и основы производства керамических материалов и изделий

Керамические материалы получают из глиняных масс путем формования и последующего обжига. При этом часто имеет место промежуточная технологическая операция - сушка свежесформованных изделий, называемых «сырцом». Универсальность свойств, широкий ассортимент, высокая прочность и долговечность керамических изделий позволяют широко использовать их в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений: для стен, тепловых агрегатов, в качестве облицовочного материала для полов и стен, в виде труб для сетей канализации, для облицовки аппаратов химической промышленности, в качестве легких пористых заполнителей для сборных железобетонных изделий.

Несмотря на обширный ассортимент керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств и видов сырьевого материала, основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят из следующих операций: добычи сырьевых материалов; подготовки сырьевой массы; формования изделий (сырца); сушки сырца, обжига изделий; обработки изделий (обрезки, глазурования и пр.) и упаковки.

Добыча сырья. Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода. Разработку (добычу) сырья осуществляют на карьерах открытым способом - экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки. Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы.

Формование. Подготовку керамической массы в зависимости от свойств исходного сырья и вида изготовляемой продукции осуществляют полусухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами. При полусухом способе производства глину вначале дробят и подсушивают, затем из мельчают и с влажностью 8 - 12 % подают на формование. При пластическом способе формования глину дробят, затем направляют в глиносмеситель, где она перемешивается с обогощающими добавками до получения однородной пластичной массы влажностью 20 - 25 %. Формование керамических изделий при пластическом способе осуществляют преимущественно на ленточных прессах. При полусухом способе глиняную массу формуют на гидравлических или механических прессах под давлением до 15 МПа и более. По шликерному способу исходные материалы измельчают и смешивают с большим количеством воды (до 60 %) до получения однородной массы - шликера. В зависимости от способа формования шликер используют как непосредственно для изделий, получаемых способом литья, так и после его сушки в распылительных сушилках.

Сушка. Искусственную сушку производят в камерных сушилах периодического действия или туннельных сушилах непрерывного действия. Обжиг является завершающей стадией технологического процесса. В печь сырец поступает с влажностью 8 - 12 %, где в начальный период происходит его досушивание. В результате обжига изделие приобретает камневидное состояние, высокие водостойкость, прочность, морозостойкость и другие ценные строительные качества.

3. Свойства и основы производства минеральных вяжущих веществ

Минеральными вяжущими веществами называют тонкоизмельченные порошки, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, под влиянием физико-химических процессов переходящее в камневидное состояние. Это свойство вяжущих веществ используют для приготовления на их основе растворов, бетонов, безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий. Различают минеральные вяжущие вещества воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие вещества твердеют, долго сохраняют и повышают свою прочность только на воздухе. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие, воздушная известь и кислотоупорный цемент. Гидравлические вяжущие вещества способны твердеть и длительно сохранять свою прочность не только на воздухе, но и в воде. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.

Портландцемент является важнейшим вяжущим веществом. По производству и применению он занимает первое место среди всех других вяжущих веществ. Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Оно получается тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм называется клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость в различных эксплуатационных условиях. Портландцемент, получаемый на заводах из различных видов природного сырья и с неодинаковой технологией производства, отличается как по химико-минералогическому составу, так и по свойствам.

Технологический процесс производства портландцемента состоит из следующих основных операций: добычи известняка и глины, подготовки сырьевых материалов и корректирующих добавок, приготовления из них однородной смеси заданного состава, обжига смеси и измельчения клинкера в тонкий порошок совместно с гипсом, а иногда с добавками.

В зависимости от приготовления сырьевой смеси различают два основных способа производства портландцемента: мокрый и сухой.

4. Свойства и основы производства бетона и железобетона

Бетон - искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью. Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет роль смазки заполнителей, придающей бетонной смеси подвижность (текучесть). Цементное тесто, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень - бетон. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетоном. Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: плотности, прочности, долговечности, виду вяжущего вещества и заполнителя и по назначению. Основной считается классификация бетона по плотности, в результате чего бетон делят на особо тяжелый плотностью более 2500 кг/м3, тяжелый - 2200 - 2500 кг/м3, облегченный - 1800 - 2200 кг/м3 и легкий - 500 - 1800 кг/м3, особо легкий (теплоизоляционный) - менее 500 кг/м3. В зависимости от крупности применяемого заполнителя бетоны бывают на мелкозернистом заполнителе (до 10 мм) и крупнозернистом (10 - 150 мм). Важнейшими показателями качества бетона являются его прочность и долговечность. Приготовление бетонной смеси включает две основные технологические операции - дозировку исходных материалов и их перемешивание. Технологический процесс производства железобетонных изделий складывается из следующих последовательно выполняемых операций: приготовления бетонной смеси; армирования железобетонных изделий; формования; тепловлажностной обработки, обеспечивающей получение необходимой прочности изделий из бетона к заданному сроку; отделки лицевой поверхности изделий. Организация выполнения этого комплекса основных технологических операций и их техническое оформление в современной технологии сборного железобетона осуществляются по трем принципиальным схемам: 1. Изготовление изделий в неперемещаемых формах; в этом случае все технологические операции от подготовки форм до распалубки готовых отвердевших изделий осуществляются на одном месте. К этому способу относится формование изделий на плоских стендах или матрицах, в кассетах. 2. Изготовление изделий в перемещаемых формах; в этом случае отдельные технологические операции формования или отдельный комплекс их производится на специализированных постах. Форма, а затем изделие вместе с формой перемещаются от поста к посту по мере выполнения отдельных операций. В зависимости от степени расчлененности общего технологического процесса формования по отдельным постам различают конвейерный, имеющий наибольшую расчлененность, и поточно-агрегатный способы. Последний отличается тем, что ряд операций - укладка арматуры и бетонной смеси, уплотнение - выполняются на одном посту, т.е. сагрегированы между собой. При конвейерном способе большинство операций выполняется на соответствующих постах, образующих в совокупности технологическую линию. 3. Непрерывное формование - способ, возникший сравнительно недавно, но хорошо зарекомендовавший себя. Он отличается металлоемкостью и высоким объемом продукции с единицы производственной площади предприятия. Способ непрерывного формования изделий осуществляется на вибропрокатном стане.

5. Общая характеристика применяемых в строительных технологиях конструкций из древесины

Конструкции из древесины и индустриальные строительные детали изготовляют на специальных строительных заводах. Комплекты деревянных изделий и деталей для домов заводского изготовления делят на следующие группы: комплекты для брусчатых домов; для каркасных домов со стенами несущего деревянного или железобетонного каркаса с различными заполнителями; для панельных домов со стенами из несущих панелей - деревянных (щитов), железобетонных или из других материалов; для домов со стенами из местных каменных и других строительных материалов. Комплекты деревянных изделий и деталей изготовляют из древесины хвойных (сосна, ель, лиственница, кедр, пихта) и лиственных пород (бук, береза, тополь, ольха, осина, липа). Изделия и детали поставляют на стройку в готовом виде, исключающем их подгонку; детали и изделия, соприкасающиеся с землей, обрабатывают антисептиком.

Клееные конструкции применяют в покрытиях, перекрытиях, мостах в качестве балок прямоугольного и двутаврового сечения, а также в виде арок и частей металлодеревянных ферм в виде криволинейных и прямолинейных блоков верхних поясов ферм и элементов решетки, рам и стоек, свай и шпунта, мостовых брусьев, шпал, клеефанерных щитов (покрытий стен и перекрытий), а также инвентарной опалубки. Клееные конструкции изготовляют путем склейки из досок (брусков) или из досок (брусков) и фанеры. строительный керамический железобетон пластмасса

6. Основы технологии получения строительных пластмасс, полимеров и изделий из них

Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения - полимеры, способные при нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму. Главными компонентами пластмасс являются: связующее вещество - полимер; наполнители в виде органических или минеральных порошков, волокон, нитей, тканей, листов; пластификаторы; стабилизаторы, отвердители и красители. В основу классификации пластмасс положены их физико-механические свойства, структура и отношение к нагреванию. По физико-механическим свойствам все пластмассы разделяют на пластики и эластики. Пластики бывают жесткие, полужесткие и мягкие. Жесткие пластики - твердые упругие материалы, аморфной структуры с высоким модулем упругости (свыше 1000 МПа) и малым удлинением при разрыве, сохраняющие свою форму при внешних напряжениях в условиях нормальной или повышенной температуры. Полужесткие пластики - твердые упругие материалы кристаллической структуры со средним модулем упругости (выше 400 МПа), высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве, причем остаточное удлинение обратимо и полностью исчезает при температуре плавления кристаллов. Мягкие пластики - мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (не выше 20 МПа), высоким относительным удлинением и малым остаточным удлинением, причем обратимая деформация исчезает при нормальной температуре с замедленной скоростью. Эластики - мягкие и эластичные материалы с низким модулем упругости (ниже 20 МПа), поддающиеся значительным деформациям при растяжении, причем вся деформация или большая ее часть исчезает при нормальной температуре с большой скоростью (практически мгновенно). По строению полимерной цепи различают пластмассы карбоцепные (цепь состоит только из атомов углерода) и гетероцепные (в состав цепи кроме углерода входят кислород, азот и другие элементы). По структуре пластмассы делят на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные). Структура пластмасс зависит от введения в нее наряду с полимером других компонентов.

Литература

Основная

1. Производственные технологии : учебник / В. В. Садовский [и др.] ; под ред. В. В. Садовского. - Минск : БГЭУ, 2008. - 431 с.

2. Производственные технологии : учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-25 01 07, 1-25 01 08, 1-25 01 04, 1-26 02 02 / сост. и общ. ред. А. С. Кириенко. - Новополоцк : ПГУ, 2005. - 352 с.

3. Основы технологии важнейших отраслей промышленности : учеб. пособие для вузов : в 2 ч. / под ред. И. В. Ченцова. - Минск : Выш. шк., 1989

4. Материаловедение и технология материалов : учеб. пособие / В. Т. Жадан [и др.]. - Москва : Металлургия, 1994. - 623 с.

Дополнительная

1. Геллер, Ю. А. Материаловедение / Ю.А. Геллер, А. Г. Рахштадт. - Москва : Металлургия, 1984. - 383 с.

2. Горюшкин, В. И. Основы гибкого производства деталей машин и приборов / В. И. Горюшкин. - Минск : Наука и техника, 1984. - 15 с.

3. Жалнерович, Е. А. Применение промышленных роботов / Е. А. Жалнерович, А. М. Титов, А. И. Федосов. - Минск : Беларусь, 1984. - 219 с.

4. Кипарисов, С. С. Порошковая металлургия / С. С. Кипарисов, Г. А. Либенсон. - Москва : Металлургия, 1980. - 400 с.

5. Либенсон, Г. А. Основы порошковой металлургии / Г. А. Либенсон. - Москва : Металлургия, 1975. - 198 с.

6. Степанов, Ю. А. Технология литейного производства / Ю. А. Степанов, Г. Ф. Баландин, В. А. Рыбкин. - Москва : Машиностроение, 1984. - 285 с.

7. Технология важнейших отраслей промышленности / под общ. ред. И. В. Ченцова. - Минск : Выш. шк., 1977. - 373 с.

8. Технология важнейших отраслей промышленности / под ред. А. М. Гинберга, Б. А. Хохлова. - Москва : Высш. шк., 1985. - 495 с.

Размещено на Allbest.ru