Значение промышленности строительных материалов

Содержание

1. Введение.
2. историческая справка.
3. Классификация.
4. Сырьевые материалы.
5. Основные технологические процессы и оборудования.
6. Основные свойства продукции.
7. Технико-экономические показатели.
8. Заключение.
9. Список использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

   Значение промышленности  строительных материалов в нашей  стране огромно - от уровня  производства их всецело зависят  темпы и качество строительных  работ.

   Главными направлениями технического прогресса промышленности строительных материалов являются: создание новых и совершенствование существующих технологических процессов, обеспечивающих получение продукции с минимальными затратами энергетических, материальных и трудовых ресурсов; получение новых видов строительных материалов и изделий с заданными свойствами, отвечающими самым высоким требованием строительства; широкое внедрение малоотходных и безотходных технологий, использование вторичных продуктов производства.

   Различные эксплуатационные условия зданий и сооружений, параметры технологических процессов обуславливают разнообразные требования к строительным материалам, а отсюда вытекает весьма обширная номенклатура их свойств: прочность при нормальной или высокой температуре (последняя характеризует жаро - или огнестойкость материала), водостойкость, стойкость против действия различных солей, кислот и щелочей, шлакостойкость (имеющая особое значение в металлургических прочесах) и т.д. Не менее важна в строительстве и технике проницаемость (или не проницаемость) материалов для жидкостей, газов тепла, холода, электрического и радиоактивного излучения. Наконец материалы для отделки помещений жилых и общественных зданий, садов и парков должны быть красивыми, долговечными и прочными.

Важнейшие свойства строительных материалов определяют области их применения. Только глубокое и всестороннее знание свойств материалов позволяет рационально  и в техническом, и в экономическом отношениях выбрать материал для конкретных условий использования.

 

Историческая  справка.

   Производство керамических изделий имеет тысячелетнюю историю. Археологами обнаружены керамические изделия, изготовленные 12-13 тыс. лет назад. 
  Керамика — собирательное название широкой группы искусственных каменных материалов, получаемых формованием из глиняных смесей с минеральными и органическими добавками с последующей сушкой и обжигом. На древнегреческом языке «керамос» означало гончарную глину, а также изделия из обожженной глины. 
   До новой эры технологию развития керамики можно разделить на три этапа: первый – до изобретения огня, когда различные изделия, в основном прикладного характера, формовали из влажной глины и сушили на солнце или воздухе, второй связан с изобретением огня и печей, что позволило после сушки уже обжигать изделия, третий (1 век до н.э.) – связан с изобретением гончарного круга, когда научились изготавливать изделия тонкой керамики. 
   Стеновые материалы — это кирпич и камни (последние отличаются от кирпича большими размерами). Самые первые постройки из кирпича, обнаруженные в Древнем Египте и Ассирии, относятся к III — I тысячелетию до н. э. В то время кирпич имел в плане форму, близкую к квадратной, со сторонами 300...650 мм и толщиной 30...80 мм. Подобный кирпич позже применялся в Древней Греции и Византии, где его называли «плинфа» (от гр. plinthos — кирпич). Плинфа использовалась и в древнерусском зодчестве. Так, при строительстве Софийского собора в Киеве использовалась плинфа размером около 400 х 400 см и толщиной 30...40 мм. Такая форма древнего кирпича объясняется, видимо, в основном технологическими причинами: проще формовать и легче сушить. 
   Только в XV в. плинфу сменил похожий на современный «Аристотелев кирпич» (289х189x67 мм). Первый российский кирпич, предусматривавший перевязку швов, был «Государев кирпич». В современных размерах кирпич был узаконен стандартом в 1927 г. Какого-либо общемирового стандарта на размеры кирпича не существует. Однако размеры и масса кирпича лимитируются размером и силой человеческой руки. 
   Замечательными памятниками русского кирпичного зодчества, особенно широко развившегося в XVI-XVIIв.в., является собор Василия Блаженного в Москве, церковь Вознесения в селе Коломенском под Москвой. 
   В период правления Екатерины II выпускали кирпич – размером 240x120x55, 255x120x66 и  255x120x55 мм. В первой половине XIX в. размеры кирпича стабилизировались (255x121x66), практически приблизились к размерам обычного кирпича, выпускаемого в настоящее время.

  

Классификация.

     Керамические строительные  материалы в зависимости от их структуры  разделяют на две основные группы: пористые и плотные. Пористые поглощают более 5% воды (по массе), в среднем их водопоглощение составляет 8 - 20% по массе или 14 - 36% по объему. Пористую структуру имеют стеновые, кровельные и облицовочные материалы, а так же стенки дренажных труб и т.д. Плотные поглощают менее 5% воды, чаще всего 1 - 4% по массе или 2 - 8% по объему. Плотную структуру имеют плитки для пола, дорожный кирпич, стенки канализационных труб и др.

    По назначению керамические материалы и изделия делят на следующие виды: стеновые изделия (кирпич, пустотелые камни и панели из них); кровельные изделия (черепица); элементы перекрытий; изделия для облицовки фасадов (лицевой кирпич, малогабаритные и другие плитки, наборные панно, архитектурно-художественные детали); изделия для внутренней облицовки стен (глазурованные плитки и фасонные детали к ним - карнизы, уголки, пояски); заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит); теплоизоляционные изделия (перлитокерамика, ячеистая керамика); санитарно - технические изделия (умывальные столы, ванны, унитазы); плитка для пола; дорожный кирпич; кислотоупорные изделия; огнеупоры; изделия для подземных коммуникаций (канализационные и дренажные трубы). Приведенная классификация показывает широкое распространение керамических материалов и изделий в строительстве. Керамические стеновые материалы, изготовляемые из глин с добавками или без них и обожженные, можно классифицировать по следующим признакам. 
По способу формирования:

1. изделия пластического прессования;
2. изделия полусухого прессования. 

К изделиям пластического  прессования относятся: 

1. кирпич обыкновенный сплошной;
2. кирпич пустотелый;
3. кирпич пористо-пустотелый;
4. кирпич строительный легковесный;
5. камни керамические пустотелые.

К изделиям полусухого прессования  относятся:

1. кирпич обыкновенный; 
2. кирпич пустотелый. 

По размерам:

1. кирпичи (полнотелые и пустотелые);
2. камни керамические пустотелые.

По теплотехническим свойствам:

1. кирпич с объемной массой более 1450 кг/м³, с коэффициентом теплопроводности л = 0,7-0,6 ккал/м· ч·град;
2. кирпич с объемной массой более 1200 кг/м³, с л=0,50-0,55 ккал/м · ч∙град;
3. кирпич с объемной массой менее 1200 кг/м³, с л=0,45-0,50 ккал/м · ч · град;
4. камни керамические с объемной массой менее 1450 кг/м³, с л=0,40-0,5 ккал/м · ч · град;
5. камни керамические с объемной массой менее 1200 кг/м³, с л = 0,25-0,35 ккал/м. · ч · град.

По назначению в конструкциях:

1. конструктивные - для рядовой кладки под штукатурку или последующую облицовку;
2. лицевые – с расшивкой швов, совмещающие функции конструкционного и облицовочного материала.

По средней плотности (кг/м³) на:

1. особо легкие (до 600);
2. легкие (600-1300);
3. облегченные (1300-1600); 
4. тяжелые (1600-2200).

По прочности (кг/см²) на:

1. марки 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300 (изделия с вертикально расположенными пустотами);
2. марки 25, 35, 50, 100 (с горизонтальными).

По морозостойкости на:

1. марки F15, F25, F35, F50, F75 (рядовые изделия);
2. марки F35, F50, F75, F100 (лицевые). 

 

Сырьевые материалы

   Сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются каолины и глины, применяемые в чистом виде, а чаще - в смеси с добавками (отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами и др.) Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние.

   Каолины. Каолины состоят почти исключительно из минерала Al2O3 2SiO2 2H2O и содержат значительное количество частиц меньше 0,01 мм; после обжига сохраняют белый цвет.

   Глины боле разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями. Глинистое вещество (с частицами меньше 0,005 мм) состоит в основном из каолинита и родственных ему минералов - монтмориллонита Al2O3 4SiO2 nH2O, галлуазита Al2O3 2SiO2 4H2O.

   Содержание таких частиц определяет пластичность и другие свойства глин. Высокопластичные глины содержат частицы размером менее 0,005мм 80 - 90 %.  В глинах могут быть примеси снижающие, температуру плавления: карбонат кальция, полевой шпат, Fe (OH) 3, Fe2O3. Камневидные включения CaCO3 являются причиной появления "дутиков" и трещин в керамических изделиях, так как гидротация CaO, получившегося при обжиге керамических изделий, сопровождается увеличением его объема. Часто встречающаяся примесь оксида железа придает глине привычную красную окраску. Вообще же окраски глин весьма разнообразны: от белой, коричневой, зеленой, серой до черной. Окраска глин зависит от примесей как минерального, так и органического происхождения, богатых углеродом.

   Бентонитами называют высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтромориллонита. Содержание в них частиц меньше 0,001 мм достигает 85 - 90 %.

   Трепелы и диатомиты, состоящие в основном из аморфного кремнезема, используют для изготовления теплоизоляционных изделий, строительного кирпича и камней.

Основные технологические  процессы и оборудования

    Все разнообразие керамических материалов производится в принципе по однотипной схеме, включающей в себя следующие переделы: добычу сырьевых материалов и карьерные работы, подготовку сырьевой массы, формование изделий, сушку и обжиг, сортировку и хранение. Однако для получения изделий с различной структурой черепка и различной конфигурации применяют разные методы формования: литье, пластическое формование, полусухое и сухое прессование. Основные изделия стеновой строительной керамики — кирпич и керамические камни, производят методами пластического и полусухого формования. Эти методы формования наиболее просты и получили наибольшее распространение. Ниже рассмотрена схема производства керамики с использованием метода пластического и метода полусухого формования на примере производства обычного глиняного кирпича. 
 
1. Добыча глины и карьерные работы. 
   Когда глина испытана и намечено место для организации производства, приступают к ее добыче и заготовке. 
   Кирпич можно вырабатывать из глины вылежавшейся и из свежей глины, только что взятой из карьера — «свежевки». Лучший кирпич получается из вылежавшейся, промороженной глины. Особенно необходимо вылеживание, если глина плотная, жирная, трудно размокающая. Добытая осенью глина обычно вылеживается и промораживается. 
   С глиняной залежи снимают растительный слой и весь не пригодный для выработки кирпича грунт. Затем начинают добычу глины уступами, как показано на рис. 3. Глину нагружают в тачку и отвозят к месту переработки, где укладывают в конус. Высота конуса не должна быть более 1 м, так как иначе глина плохо промерзнет; длина и ширина конуса принимаются в зависимости от количества заготовляемой глины. При добыче глины в карьере ее обычно берут сразу на всю глубину, чтобы перемешать слои, имеющие различные свойства. При заготовке же глины в конусах в карьере ее можно брать не на всю глубину сразу, а на два-три штыка на всю длину врачи: первые два-три штыка надо развалить по земле там, где предполагается устройство конуса, затем на них сверху еще два-три штыка, а самые нижние — на верх конуса. Весною, при выборке глины из конуса на производство, ее следует брать на всю высоту конуса, чтобы она еще раз перемешалась. Тогда получается однородная глина, а из нее хороший кирпич. При послойной загрузке глины в конус каждый слой обильно поливают водой. Кроме того, в конусе делают отверстия ломом или деревянным кслом, чтобы вода проникала на всю толщину конуса.

Желательно на конусах глины, заложенной для промораживания, не допускать большого снежного покрова, чтобы глина могла хорошо промерзнуть. 
   Площадка для размещения конуса должна быть очищена от дерна, утрамбована и выровнена, чтобы с нее не стекала вода. 
    Если осенью глину не заготовили, можно подвергнуть ее летованию (выветриванию). Для этого глину также укладывают в гряды высотою около 0,5 м и замачивают, а затем, когда она подсохнет, неоднократно поливают водой. Чем жирнее глина, тем продолжительней должно быть ее вылеживание. 
   Летование рекомендуется производить в течение 15—30 дней. 
   Если глина не промораживалась и не подвергалась летованию, ее следует подвергнуть замачиванию. Замачивают глину в невысоких грядах (40—50 см), в кучах или в специальных траншеях, облицованных горбылями. Замочив послойно глину, ее покрывают рогожами, соломенными матами и т. п., чтобы влага из глины не испарялась. Малопластичные глины выдерживают в замоченном состоянии от 0,5 до 2 суток, более жирные — до 3 и 7 суток. 
 
2. Подготовка сырьевой массы.  
  Подготовка сырья в старину велась «естественным» образом: глина, добытая в карьере, в течение 1...2 лет выдерживалась в буртах под открытым небом. Периодическое намокание, замораживание и оттаивание разрушало природную структуру глины, вымывало из нее соли (вспомните белые высолы на современном кирпиче). После этого глину обрабатывали на глинорыхлителях и камнеотделительных валках и доводили до требуемой пластичности добавлением воды.

   В настоящее время глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают на бегунах, дезинтеграторах и валках (это в какой-то мере заменяет вылеживание) до получения пластичной удобоформуемой массы без крупных каменистых включений (кусочки СаС0₃должны быть удалены или измельчены в порошок). 
   Качество массы и будущих изделий зависит от тщательности проработки сырьевых компонентов. Подготовка сырьевых материалов состоит из разрушения природной структуры глины, удаления или измельчения (рис. 4) крупных включений, смешения глины с добавками и увлажнения до получения удобоформуемой глиняной массы. 
 
3. Формование изделий. 
   Формование изделий ведется двумя способами: пластическим и полусухим. 
   Пластическое формование.  
   Производство кирпича методом пластического формования ведется на хорошо проработанной пластичной массе с влажностью 15...25 % из легкоплавких глин средней пластичности, содержащих 40...50 % песка. 
   Формование кирпича-сырца производят на ленточном прессе (рис. 5). Увлажненная и тщательно размятая глиняная масса продавливается винтовым конвейером 8 через решетку 7 в вакуумную камеру 6, где жгуты глины разбиваются вращающимся ножом 5 для удаления воздуха из глиняной массы. Далее масса винтовым валом 1 подается в конусную головку 2 пресса, где окончательно уплотняется и продавливается сквозь формующую часть пресса — мундштук 3. Мундштук придает глиняной ленте, выходящей из пресса, определенную высоту и ширину. В мундштуке могут быть установлены керны, образующие каналы в выдавливаемой ленте; так получают пустотелый кирпич и трубы. 
   Глиняная лента нарезается автоматическим устройством на кирпич-сырец. Размер таких кирпичей несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и при обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10... 15 %.