Пояснювальна записка до магістерської кваліфікаційної роботи



Сторінка3/9
Дата конвертації23.10.2017
Розмір1.69 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Технологія виробництва пластмас


Вироби з пластмас одержують з використанням різних прийомів, при виборі яких визначальним фактором є природа полімеру й вид наповнювача.Основними прийомами переробки пластмас є:

  • пряме пресування просоченої гарячими смолами основи (тканини, деревного шпону, паперу) у кілька шарів ( листові пластики) або полімерного прес- порошку(плитка для підлог) у гідравлічних пресах, що обігрівають, зазначений спосіб застосовується в основному при переробці термореактивних полімерів і композицій на їхній основі;

  • лиття просте, при якому рідка композиція заливається у форму й затвердіває у результаті реакції полімеризації або холодження (оргскло,плитки для підлоги та інші вироби з полікапролактаму й поліметилметакрилату);

  • лиття під тиском, застосовують при виготовленні пластмас на основі термопластичних полімерів: полістиролу, ефірів целюлози, поліетилену. Полімер у в'язкотекучому стані під тиском впорскується у форму, охолоджувану водою;

  • екструзії або продавлювання пластичної маси через насадку певного розміру й форми (плинтуси, поручні для сходів, рейки, герметизуючі й ущільнювальні прокладки для вікон); 

  • промазки верхньої поверхні просоченого полотна основи (паперу, тканини, склотканини) пастоподібною полімерною масою з наступним глибоким нанесенням малюнка;

  • вальцево-каландровим, що складається з ретельного перемішування компонентів на вальцях,наступної прокатки пластичної маси між двома обертовими в різні сторони валками із зазором, що визначає товщину майбутнього виробу;

  • вспінювання полімерної маси за рахунок інтенсивного механічного перемішування в сполученні з дією перегрітої пари з наступним швидким охолодженням,заливанням і фіксуванням пористої структури виробу (пінопласти) [15].




    1. Скло та скляні матеріали

Скло (неоргані́чне скло) — тверда аморфна речовина, прозора, в тій чи іншій частині оптичного діапазону (в залежності від складу), отримана під час застигання розплаву, що має склотвірні компоненти.

Склотвірний компонент — речовина, яка в процесі застигання розплавленої маси утворює скло.

Під склом розуміють сплави різних силікатів з надлишком діоксиду силіцію. Розплавлене скло не відразу твердне при охолодженні, а поступово збільшує свою в'язкість, аж поки не перетвориться в однорідну тверду речовину. Скло при твердінні не кристалізується, тому воно не має різко вираженої точки плавлення. На відміну від кристалічних матеріалів скло, при нагріванні у відповідному температурному інтервалі розм'якшується поступово, переходячи з твердого крихкого стану у тягучий високов'язкий і далі — у текучий стан — скломасу[16].





      1. Властивості скла

Властивості скла визначаються передусім, складом вхідних в нього оксидов. Головними стеклообразующими оксидами є оксиды кремнію, фосфору і бора, відповідно до чого скло називає силікатними, фосфатними або боратными. Переважна більшість промислового скла є силікатними. Фосфатні скляні розплави застосовують в основному для виробництва оптичного, электровакуумных скла, боратные - для спеціальних видів скла (рентгенопрозрачных, реакторних і інш.). Змішане боросиликатные скло застосовує для виготовлення оптичних і термічно стійких стеклоизделий.

Хімічний склад скла значною мірою впливає на їх властивості. Будівельне скло містить 71,5 - 72,5 % SiO2, 1,5 - 2 % Al2O3, 13 - 15 % Na2O, 6,5 - 9 % CaO, 3,8 - 4,3 % MgO і незначна кількість інших оксидов (Fe2O3, K2O, SO3). Збільшення змісту оксидов Al2O3, CaO, ZnO, B2O3, BaO підвищує міцність, твердість, модуль пружності скла і знижує його крихкість. Підвищений зміст SiO2, Al2O3, B2O3, Fe2O3 увеличивает теплопровідність. Оксиди лужних металів, а так само CaO, BaO підвищують температурний коефіцієнт лінійного розширення, а SiO2, Al2O3, ZnO, B2O3, ZrO2 зменшує його. Введення до складу скла оксиду свинця замість частини SiO2 и Na2O замість K2O приводить до підвищення блиску і світлової гри, що дозволяє отримувати криштальні вироби. Добавки фторидів і пятиокиси фосфору зменшують светопрозрачность скла, дозволяють отримувати «глушені», непрозорі стеклоизделия. Таким чином, варіювання хімічного складу скла дозволяє змінити їх властивості в потрібному напрямі відповідно до області їх використання.

Скло як будівельний матеріал володіє цілим рядом цінних якостей, не властивих іншим матеріалам, і передусім, светопрозрачностью при високій густині і міцності, в зв'язку з чим воно є незамінним матеріалом для светопроемов.

Густина звичайного будівельного скла становить 2,5 т/м3. З збільшенням змісту оксидов металів з низькою молекулярною масою (B2O3, LiO2) густина скла знижується до 2,2 т/м3, із збільшенням змісту оксидов важких металів (свинця, вісмуту і інш.) густина підвищується до 6 т/м3и більш.

Міцність при стисненні скла досягає 700 - 1000 МПа, міцність при розтягненні значно нижче - 30 - 80 МПа. Прочностные показники виробів з скла залежать не тільки від складу, але і від цілого ряду інших чинників: способу отримання, режиму теплової обробки, стану поверхні, розмірів виробу. Низька міцність скла при розтягненні і згині зумовлена наявністю на його поверхні микротрещин, микронеоднородностей і інших дефектів. Теоретична міцність скла при розтягненні, розрахована різними способами, досягає 10000 МПа.

На міцність скла при розтягненні і згині в значній мірі впливає розмір виробу. Так, міцність на розтягнення скляного волокна діаметром 10-3мм досягає 200 - 500 МПа, що значно вище за показники для масивного скла. Вплив тривалих навантажень знижує міцність скла приблизно в 3 рази, після чого значення цього показника стабілізується. Наступає так зване явище втоми скла, яке зумовлене впливом навколишнього середовища, і передусім води. Міцність скла змінюється із зміною температури. Скло має мінімальну міцність при + 2000С, максимальну при - 2000С і +5000С. Збільшення міцності при пониженні температури пояснюють зменшенням дії поверхнево-активних речовин (волога), а при високих температурах (до 5000С) можливістю появи пластичних деформацій.

Скло є типово крихкими матеріалами. Вони практично не випробовують пластичної деформації і руйнуються, як тільки напруження досягає межі пружної деформації. Крихкість стікти - величина зворотна ударної міцності. Ударна міцність при згині звичайного скла становить 0,2 МПа, загартованого - 1 - 1,5 МПа. Крихкість можна знизити збільшенням вмісту в склі оксидов B2O3, Al2O3, MgO, а так само гартуванням скла, труєнням кислотою і іншими способами його зміцнення. Твердість звичайного силікатного скла становить 5 - 7 по шкалі Мооса. Кварцове скло і борсодержащие малощелочные скла мають велику твердість.

Теплоємність промислового скла коливається в межах 0,3 - 1,1 кДж/(кг*Со), збільшуючись з підвищенням температури і змісту оксидов легких металів.

Температурний коефіцієнт лінійного розширення звичайного будівельного скла порівняно невысок, він лежить в межах (9 - 15)*10-6 Со -1, збільшуючись з підвищенням вмісту в склі лужних металів.Найменший температурний коефіцієнт лінійного розширення у кварцового скла:5*10-7 Со-1.

Термостійкість скла визначається сукупністю термічних властивостей (теплоємністю, теплопровідністю, температурним коефіцієнтом лінійного розширення), а так само розмірами і формою виробу. Кварцове і боросиликатные скло має найбільшу термостійкість. Тонкостенные виробу більш термостійкі, ніж товстостінні.

Електричні властивості скла оцінюються об'ємною і поверхневою електропровідністю. Електропровідність визначає можливість застосування скла як ізолятори і враховується при розрахунку режимів роботи стекловарных электропечей. При нормальній температурі об'ємна електрична провідність скла мала. З зростанням температури вона підвищується. Збільшення вмісту в складі лужних оксидов, особливо оксиду літію, підвищує електропровідність скла. Гартування скла приводить до збільшення їх електропровідність, кристалізація - до її зменшення.

Скло володіє просто унікальними оптичними властивостями: светопропусканием (прозорістю), світлозаломлення, відображенням, розсіюванням. Светопропускание скла досягає 92%. Воно знаходиться в прямій залежності від його відображаючої і поглинаючої здатності. Показник заломлення для звичайного будівельного скла становить 1,46 - 1,51. Він визначає светопропускание скла при різних кутах падіння світла. При зміні кута падіння світла з 00(перпендикулярно площини скла) до 750 светопропускание меншає з 92 до 50%. Коефіцієнт відображення може бути знижений або збільшений шляхом нанесення на поверхню скла спеціальних прозорих плівок певної товщини і з меншим або великим показником заломлення, що виборче відображають промені з певною довжиною хвилі [15].

Поглинаюча здатність скла значною мірою залежить від його хімічного складу, збільшуючись з підвищенням змісту оксидов важких металів, і від товщини виробів. Багато які спеціальні види скла (наприклад, солнцезащитные) відрізняються значним светопоглощением - до 40%.



Хімічна стійкість скла характеризує їх опірність руйнуючій дії водних розчинів, атмосферних впливів і інших агресивних серед. Силікатне скло відрізняється високою стійкістю до більшості хімічних реагентів, за винятком плавикової і фосфорної кислот. Хімічна стійкість силікатного скла пояснюється утворенням при впливі води, кислот і солей захисного нерозчинного поверхневого шара з гелеобразной кремнекислоты - продукту розкладання силікатів.


      1. Рідке скло в будівництві


Рідке скло - це унікальний матеріал, який має безліч властивостей і застосовується в різних сферах. На рисунку 1.2 показано процес виготовлення рідкого скла. Найбільш широко використовується рідке скло в будівництві. Давайте розберемося, чого ж такого можна зробити, маючи в наявності такий матеріал, як рідке скло.

Дуже поширене застосування рідкого скла для гідроізоляції. Їм можна просочувати як стіни, так і перекриття. Крім того, ми знаємо, що фундаменти будівель часто піддаються атмосферних впливів: стічні води, різниця температур, підвищена вологість можуть здорово пошкодити фундамент і цоколь будинку. Застосування рідкого скла в будівництві і обробці фундаменту і цоколя це в рази збільшитьстійкість до атмосферних впливів.

Давайте тепер уявімо собі, що вам потрібно побудувати басейн у себе на дачі. Якщо просто викопати яму, обкласти її і заштукатурити, то вода швидко знайде собі хід, і басейн буде протікати: потрібна гідроізоляція. Тому в даному випадку також знадобиться рідке скло, воно досить часто використовувалося і продовжує використовуватися при будівництві басейнів. Те ж саме можна сказати і про колодязі: гідроізоляція з використанням рідкого скла там також не завадить.

Рідке скло має гарну адгезію, тобто добре клеїться до поверхні, тому його і застосовують для склеювання і зв'язки різного роду матеріалів. З його допомогою можна клеїти картон, фарфор, скло і т.д.

Для того щоб підвищити щільність і вогнестійкість виробів з паперу, дерева або який-небудь тканини, їх просочують все тим же рідким склом [14].



Інший матеріал

сода

пісок


Приготування шихти


Варка в скловарній печі




Силікатна брила



Варка в автоклаві

відгрузка



Рідке скло



відгрузка

Розлив в бочки і куби




відгрузка

Рисунок 1.2 – Процес виготовлення рідкого скла


    1. Застосування металевих матеріалів в будівництві

Метали - кристалічні речовини, що характеризуються високими електро-і теплопровідністю, ковкість, здатністю добре відображатиелектромагнітні хвилі та іншими специфічними властивостями. Властивості металів обумовлені їх будовою.

Застосовувані в будівництві метали ділять на дві групи: чорні і кольорові. До чорних металів належать залізо й сплави на його основі (чавун і сталь). Сталь - сплав заліза з вуглецем (до 2,14%) та іншими елементами. За хімічним складом розрізняють, сталі вуглецеві та леговані, а за призначенням - конструкційні, інструментальні і спеціальні. Чавун - сплав заліза з вуглецем (більше 2,14%), деякою кількістю марганцю (до 2%), кремнію (до 5%), а іноді й інших елементів. Залежно від будови і складу чавун буває білий, сірий і ковкий.

Металеві матеріали мають високі механічні властивості, великі електро- і теплопровідність, здатні до значних пластичних деформацій, що дає можливість обробляти їх під тиском: прокатуванням, куванням, штампуванням, волочінням. Вони добре зварюються, працюють при низьких та високих температурах тощо. Ці властивості зумовлені наявністю в кристалічній решітці металів електронів, що вільно пересуваються. Тому метали при нормальній температурі є кристалічними тілами. Однак метали мають істотні недоліки – велику щільність, здатність до корозії під дією різних агресивних середовищ, істотні деформації при високих температурах тощо. Усе це зумовило широке застосування сплавів металів – матеріалів, які утворилися при затвердінні розплавів, що містять два і більше хімічних елементи, і мають характерні властивостіметалів.

Висока теплопровідність металів потребує влаштування теплової ізоляції металоконструкцій будівель. Металеві конструкції будівель необхідно спеціально захищати від дії вогню, тому що вони втрачають стійкість і деформуються. Великих збитків економіці завдає корозія металів. Метали широко застосовують в інших галузях промисловості, тому їх використання у будівництві повинно бути обгрунтовано економічно.

Основні переваги використання металу в будівництві:



  • висока швидкість спорудження об’єкта;

  • можливість великовузлового (конструкторського) складання каркасу будівлі на місці, з мінімальним впливом на оточуючі елементи міської структури (дороги, будівлі і т. і.);

  • більш легка об’ємна вага, що дозволяє зменшити навантаження на фундамент;

  • можливість облаштування великих відкритих планувальних просторів за рахунок застосування великопролітних конструкцій;

  • можливість втілення сміливих та оригінальних архітектурних ідей [17].




      1. Сталь, як будівельний матеріал

У будівництві сталь використовують для виготовлення конструкцій, армування залізобетонних конструкцій, пристрої покрівлі, риштовання, огорож, форм залізобетонних виробів і т.д. Правильний вибір марки сталі забезпечує економну витрату сталі і успішну роботу конструкції.

Для виготовлення несучих (розрахункових) зварних і клепаних конструкцій рекомендують наступні види сталей: мартенівську - марок ВМСтЗпс (сп, кп), низьколеговану - марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД; природно-леговану - марок 15ХСНД, 10ХСНД; киснево-конвертерну - марок ВКСтЗсп (пс, кп).

Стали марок Ст4 і СТ5 рекомендують для конструкцій, що не мають зварних з'єднань, і для зварних конструкцій, що сприймають лише статичні навантаження.

Сталь для конструкцій, що працюють на динамічні та вібраційні навантаження і призначених для експлуатації в умовах низьких температур, повинна додатково перевірятися на ударну в'язкість при негативних температурах.

Для армування залізобетонних конструкцій сталь застосовують у вигляді стрижнів, дроту, зварних сіток, каркасів. Арматурна сталь може бути гарячекатана (стрижнева) і холоднотягнутий (дротяна). За формою сталь найчастіше буває кругла, а для поліпшення зчеплення - періодичного профілю. В окремих випадках для підвищення механічних властивостей сталь обробляють наклепом і застосовують термічну обробку.

Стрижневу арматуру залежно від механічних властивостей ділять на класи: AI, A-II, A-III, A-IV та ін. При позначенні класу термічно зміцненої арматурної сталі додають індекс «т» (наприклад, Ат-III), зміцнену витяжкою - «в» (наприклад, А-Шв).

Арматурний дріт може бути холоднотянуті класу BI (низьковуглецевої) для ненапружуваної арматури і класу В-II (вуглецевої) для напруженої арматури. Для звичайного армування переважно застосовують арматурний сталь класів A-III (марок 25Г2С, 35ГС та ін.), А-II (марок Ст5) і звичайну арматурний дріт, а при особливому обгрунтуванні також AI (марки СТЗ) і А-ІІВ. Для попередньо напруженого армування використовують високоміцний дріт, арматурні пасма і арматуру класу A-IV (марок ЗОХГ2С, 20ХГСТ, 20ХГ2Ц та інші низьколеговані сталі), а також зміцнену витяжкою сталь класу А-IIIв (марок 35ГС, 25Г2С).

Асортимент прокатного металу і металовиробів в будівництві різноманітний:

  • сортова сталь;

  • прокатна сталь листова;

  • куточки;

  • швелери;

  • двотаври;

  • труби та інші служать основою для виготовлення металевих конструкцій (балки, колони, ферми і т.д.).

Сортова сталь: кругла (діаметром 10 ... 210 мм) застосовується для виготовлення арматури, скоб, болтів; квадратна (сторона квадрата 10 ... 100 мм); смуговий (шириною 12 ... 20 мм) - для виготовлення зв'язків, хомутів, бугелів.

Сталь листова включає листи товщиною від 4 ... 160 мм, шириною 600 ... 3800 мм; тонколистова покрівельна - чорна і оцинкована товщиною до 4 мм; широкополочних товщиною 6 ... 60 мм, шириною 200 ... 1500 мм, довжиною 5 ... 12 м.

Уголковие профілі (рівнополочні і полками) випускають площею перетину 1,0 ... 140 см2.

Швелери характеризуються перетином швелерів і визначаються його номером, який відповідає висоті стінки швелера в сантиметрах.

Двутаври - основний балковий профіль - різноманітні за типами; позначаються номером, відповідним їх висоті в сантиметрах. Труби круглі мають діаметр 8 ... ... 1620 мм. Труби можуть бути квадратного і прямокутного перерізу.

У будівництві також широко застосовують спеціальні профілі і металеві матеріали: сталеві канати і дріт, профільовані настили і т.д. [18]


      1. Чавун в будівництві


Чавуну називають залізовуглецевих сплави, що містять більше 2%. вуглецю. Чавун володіє більш низькими механічними властивостями, ніж сталь, але дешевше і добре відливається у вироби складної форми. Розрізняють декілька видів чавуну.

Білий чавун, в якому весь вуглець (2,0 ... 3,8%) знаходиться у зв'язаному стані у вигляді Fe3C (цементиту), що і визначає його властивості: високі твердість і крихкість, хорошу опірність зносу, погану оброблюваність ріжучими інструментами. Білий чавун застосовують для отримання сірого і ковкого чавуну і сталі.

Сірий чавун містить вуглець у зв'язаному стані тільки частково (не більше 0,5%). Решта вуглець знаходиться в чавуні у вільному стані у вигляді графіту. Графітові включення роблять колір зламу сірим. Чим злам темніше, тим чавун м'якше. Утворення графіту відбувається в результаті термічної обробки білого чавуну, коли частина цементиту розпадається на м'яке пластичне залізо і графіт. Залежно від переважної структури розрізняють сірий чавун на перлітною, феритної або феррітоперлітной основі.

Властивості сірого чавуну залежать від режиму охолодження і наявності деяких домішок. Наприклад, чим більше кремнію, тим більше виділяється графіту, а тому чавун робиться м'якше. Сірий чавун має помірну твердість і легко обробляється ріжучими інструментами. Сірий чавун, що застосовується в будівництві, повинен мати межу міцності при розтягуванні не менше 120 МПа, а межа міцності при вигині 280 МПа.

З сірого чавуну відливають елементи конструкцій, що добре працюють на стиск: колони, опорні подушки, черевики, тюбінги, опалювальні батареї, труби водопровідні та каналізаційні, плити для підлог, станини і корпусні деталі верстатів, головки і поршні двигунів, зубчасті колеса та інші деталі.

Ковкий чавун отримують після тривалого відпалу% білого чавуну при високих температурах, коли цементит майже повністю розпадається з виділенням вільного вуглецю на феритної або перлітною основі. Вуглецеві включення мають округлу форму. На відміну від сірих ковкі чавуни є більш міцними і пластичними і легше обробляються.

Високоміцні (модифіковані) чавуни значно перевершують звичайні сірі по міцності і володіють деякими пластичними властивостями. Їх застосовують для виливків відповідальних деталей.

При випробуванні сірого і високоміцного чавунів визначають межу міцності при розтягуванні, вигині і стиску, а при випробуванні ковкого чавуну - межа міцності при розтягуванні, відносне подовження і твердість.

При маркуванні сірого і модифікованого чавуну, наприклад СЧ12-28, перші дві цифри позначають межу міцності при розтягуванні, наступні дві - межа міцності при вигині. [18]


      1. Кольорові метали і сплави


Сплави кольорових металів застосовують для виготовлення деталей, що працюють в умовах агресивного середовища, піддаються тертю, вимагають великої теплопровідності, електропровідності і зменшеної маси.

Мідь - метал червонуватого кольору, що відрізняється високою теплопровідністю і стійкістю проти атмосферної корозії. Міцність невисока: σв = 180 ... 240 МПа при високій пластичності δ> 50%.

Латунь - сплав міді з цинком (10 ... 40%), добре піддається холодної прокатці, штампування, витягування σв = 250 ... 400 МПа, δ = 35 ... 15%. При маркуванні латуней (Л96, Л90, ..., Л62) цифри вказують на вміст міді у відсотках. Крім того, випускають латуні багатокомпонентні, тобто з іншими елементами (Мn, Sn.Pb.Al).

Бронза - сплав міді з оловом (до 10%), алюмінієм, марганцем, свинцем і іншими елементами. Володіє хорошими ливарними властивостями (вентилі, крани, люстри). При маркуванні бронзи Бр.ОЦСЗ-12-5 окремі індекси позначають: Бр - бронза, О - олово, Ц - цинк, С - свинець, цифри 3, 12, 5 - вміст у відсотках олова цинку, свинцю. Властивості бронзи залежать від складу: σв = 150 ... 2ю МПа, δ = 4 ... 8%, НВ60 (в середньому).

Алюміній - легкий сріблястий метал, що володіє низькою міцністю при розтягуванні - σв = 80 ... 100 МПа, твердістю - НВ20, малою щільністю - 2700 кг / м3, стійкий до атмосферної корозії. У чистому вигляді в будівництві застосовують рідко (фарби, газоутворювач, фольга). Для підвищення міцності в нього вводять легуючі добавки (Мn, Сn, Mg, Si, Fe) і використовують деякі технологічні прийоми. Алюмінієві сплави поділяють на ливарні, застосовувані для відливання виробів (силуміну), і деформуються (дюралюмінію), що йдуть для прокатки профілів, листів і т.п.

Силумін - сплави алюмінію з кремнієм (до 14%), вони володіють високими ливарними якостями, малою усадкою, міцністю σв = 200 МПа, твердістю НВ50 ... 70 при досить високій пластичності δ = 5 ... 10%. Механічні властивості силумінів можна істотно поліпшити шляхом модифікування. При цьому збільшується ступінь дисперсності кристалів, що підвищує міцність і пластичність силумінів.

Дюралюміни- складні сплави алюмінію з міддю (до 5,5%), кремнієм (менше 0,8%), марганцем (до 0,8%), магній (до 0,8%) та ін. Їх властивості покращують термічною обробкою ( загартуванням при температурі 500- 520 Со з подальшим старінням). Старіння здійснюють на повітрі протягом 4 - 5 сут при нагріванні на 170Со протягом 4 - 5 год.

Термообробка алюмінієвих сплавів заснована на дисперсному твердінні з виділенням твердих дисперсних частинок складного хімічного складу. Чим дрібніші частинки новоутворень, тим вище ефект зміцнення сплавів. Межа міцності дюралюминов після гартування і старіння складає 400 ... 480 МПа і може бути підвищений до 550 ... 600 МПа в результаті наклепу при обробці тиском.

Останнім часом алюміній і його сплави все ширше застосовують у будівництві для несучих та огороджуючих конструкцій. Особливо ефективним є застосування дюралюминов для конструкцій в великопрольотних спорудах, в збірно-розбірних конструкціях, при сейсмічному будівництві, в конструкціях, призначених для роботи в агресивному середовищі. Розпочато виготовлення тришарових навісних панелей з листів алюмінієвих сплавів із заповненням пінопластовими матеріалами. Шляхом введення газообразователей можна створити високоефективний матеріал пеноалюминия із середньою щільністю 100 ... 300 кг / м3. йг

Всі алюмінієві сплави піддаються зварюванні, але вона здійснюється більш важко, ніж зварювання сталі, через утворення тугоплавких оксидів Аl2О3.

Особливостями дюралюмина як конструкційного сплаву є: низьке значення модуля пружності, приблизно в 3 рази менше, ніж у сталі, вплив температури (зменшення міцності при підвищенні температури більше 400 ° С і збільшення міцності і пластичності при негативних температурах); підвищений приблизно в 2 рази в порівнянні зі сталлю коефіцієнт лінійного розширення; знижена зварюваність.

Титан за останній час почав застосовуватися в різних галузях техніки завдяки цінним властивостям: високої корозійної стійкості, меншої щільності (4500 кг / м3) в порівнянні зі сталлю, високим міцності властивостями, підвищеної теплостійкості. На основі титану створюються легкі і міцні конструкції зі зменшеними габаритами, здатні працювати при підвищених температурах. [19].


    1. Керамічні будівельні матеріали

Керамічними називають штучні кам'яні матеріали й вироби, отримані в процесі технологічної обробки мінеральної сировини й наступного випалу при високих температурах. Назва "кераміка" походить від грецького слова "keramos" - глина. Тому під технологією кераміки завжди мали на увазі виробництво матеріалів і виробів із глинистої сировини й сумішей її з органічними й мінеральними добавками. Матеріал, з якого складаються керамічні вироби після випалу, у технології кераміки називають керамічним черепком.

За призначенням керамічні вироби підрозділяють на такі види: стінові, оздоблювальні, покрівельні, для підлог, перекриттів, шляхові, санітарно-технічні, кислототривкі теплоізоляційні, вогнетривкі й заповнювачі для бетонів.

За структурою розрізняють керамічні вироби з пористим спеченим (щільним) черепком. Пористими вважають вироби з водопоглинанням по масі більше 5 %. До них належать вироби як грубої кераміки (керамічна стінова цегла й камінь, вироби для покрівлі й перекриттів, дренажні труби), так і тонкої кераміки (оздоблювальні плитки, фаянсові вироби тощо). До щільних відносять вироби з водопоглинанням за масою менше 5 %. До них належать також вироби грубої (клінкерна цегла, великорозмірні оздоблювальні плити), і тонкої (фаянс, напівпорцеляна, порцеляна) кераміки.

За температурою плавлення керамічні матеріали й вироби підрозділяються на:


  • легкоплавкі (нижче 1350 °С);

  • тугоплавкі (1350-1580 °С);

  • вогнетривкі (1580-2000 °С);

  • вищої вогнетривкості (більше 2000 оС).

Основним сировинним матеріалом для виробництва будівельних керамічних виробів є глиниста сировина, застосовувана в чистому вигляді, а частіше в суміші з добавками (для зниження усадки - спіснювальні, пороутворювальні, плавнями, пластифікаторами та ін.).

Глиниста сировина (глини й каоліни) - продукт вивітрювання вивержених польовошпатних гірських порід, що містить домішки інших гірських порід. Глинисті мінеральні частки діаметром 0,005 мм і менше забезпечують здатність при замішуванні водою утворювати пластичне тісто, що зберігає при висиханні додану форму, а після випалу набуває водостійкість і міцність каменю.

Крім глинистих часток у складі сировини є пилоподібні частки з розмірами зерен 0,005-0,16 мм і піщаних часток з розмірами зерен 0,16-2 мм. Глинисті частки мають пластинчасту форму, між якими при змочуванні утворюються тонкі шари води, викликаючи набрякання часток і здатність їх до ковзання відносно одна одної без втрати зв’язності. Тому глина, змішана з водою перетворюється у легко формовану пластичну масу.

При сушінні глиняне тісто втрачає воду й зменшується в об'ємі. Цей процес називається повітряною усадкою. Чим більше в глинистій сировині глинистих часток, тим вище пластичність і повітряна усадка глин. Залежно від цього глини підрозділяються на високопластичні, середньопластичні, помірно-пластичні, малопластичні й непластичні. Високопластичні глини мають у своєму складі до 80-90 % глинистих часток, число пластичності 6-25, водопотреба складає більше 28 %, повітряна усадка - 10-15. Середньо - помірно-пластичні глини мають у своєму складі 60 % глинистих часток, число пластичності 15-25, водо потреба - 20-28 % і повітряна усадка 7-10 %. Малопластичні глини мають відповідно 5-30 % глинистих часток, водопотребу менше 20 %, число пластичності 7-15 і повітряну усадку 5-7 %. Непластичні глини не утворюють пластичне тісто, яке легко формується.

Глини з вмістом глинистих часток більше 60 % називають "жирними". Вони відрізняються високою усадкою, для зниження якої в глини додають спіснювальні добавки. Глини з вмістом глинистих часток менше 10-15 % - "худі" глини, до них при виготовленні виробів додають тонкодисперсні добавки, наприклад, бентонітову глину.

У технологічному процесі одержання кераміки випал є найважливішим і завершальним процесом. Цей процес можна розділити на три періоди: прогрів сирцю, власне випал і регульоване охолодження. При нагріванні сирцю до 120 °С видаляється фізично зв'язана вода й керамічна маса стає непластичною. Але якщо додати воду, пластичні властивості маси зберігаються. У температурному інтервалі 450-600 °С відбувається видалення хімічно зв'язаної води, руйнування глинистих мінералів і глина переходить у аморфний стан. При цьому й при подальшому підвищенні температури вигорають органічні домішки й добавки, а керамічна маса безповоротно втрачає свої пластичні властивості. При 800 °С починається підвищення міцності виробів завдяки протіканню реакцій у твердій фазі на границях поверхонь часток компонентів. У процесі нагрівання до 1000 °С можливо утворення нових кристалічних силікатів, наприклад силіманіту Al2O3·SiО2, a при нагріванні до 1200 оС - муліту 3Al2O3·SiО2. Одночасно з цим легкоплавкі сполуки керамічної маси й мінерали плавнів створюють деяку кількість розплаву, що заповнює порожнечі між частками, стягає їх і призводить до ущільнення й усадки маси в цілому. Ця усадка називається вогневою. Залежно від виду глини вона становить 2-8 %. Після остигання виріб набуває каменеподібний стан, водостійкість і міцність. Властивість глин ущільнюватися при випалі й утворювати каменеподібний черепок називається спіканням.

Залежно від призначення випал виробів ведуть до різного ступеня спікання. Спеченим вважається черепок з водопоглинанням менше 5 %. Більшість будівельних виробів випалююь до одержання черепка з неповним спіканням у певному температурному інтервалі від температури вогнетривкості до початку спікання, що називається інтервалом спікання.

Інтервал спікання для легкоплавких глин становить 50-100 °С, а вогнетривких - до 400 °С. Чим ширше інтервал спікання, тим менше небезпека деформацій і розтріскування виробів при випалі.

Інтервал температур випалу знаходиться у межах: для цегли, каменю, керамзиту - 900-1100 °С, для клінкерної цегли, плиток для підлог, гончарних виробів, фаянсу - від 1100°С до 1300°С; для порцелянових виробів - від 1300 °С до 1450 °С, для вогнетривкої кераміки - 1300-1800°С [19].




      1. Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка