НОУ ВПО «Белгородский инженерно-экономический институт»

Факультет заочного образованпия

Кафедра естественнонаучных и инженерно-технических  дисциплин

Контрольная работа

по дисциплине «Строительные материалы»

 
Вариант - 5

              Выполнил: студент группы ЭУз-21Б

          Шпак Игорь Сергеевич

     Проверил: доцент, канд. техн. наук

     Столярова А.Д.

 
 

Белгород 2011

 

1.Принцип получения строительных изделий из стекла.

  Основным сырьем для изготовления стекла являются кварцевый песок, известняк, сода и сульфат натрия. Высококачественные стекольные белые пески содержат немного примесей, в частности оксида железа, придающего стеклу зеленоватую окраску. В стекольную шихту вводят соду, сульфат натрия, поташ, которые понижают температуру варки стекла и ускоряют процесс стеклообразования. При варке смеси чистого песка SiО₂ и соды Na₂CО₃ образуется полупрозрачная стеклообразная масса Na₂SiO₃, растворяющаяся в воде («растворимое стекло»). Благодаря введению в шихту СаО в виде известняка СаСО₃ или доломита стекло становится нерастворимым в воде. 
 Варка строительного силикатного стекла производится в стекловаренных печах при температуре до 1500°С. В процессе стекловарения, начиная с температур 800-900°С протекает стадия силикатообразования. К концу следующей стадии стеклообразования (1150-1200°С) масса становится прозрачной, но в ней еще содержится много газовых пузырей. Дегазация заканчивается при 1400-1500 °С, к ее концу стекломасса освобождается от газовых включений, свилей и становится однородной. Для достижения необходимой для формования рабочей вязкости температуру массы снижают на 200-300 °С. Вязкость стекломассы зависит от химического состава: оксиды SiО₂, Al₂О₃, ZrО₂ повышают вязкость, Na₂О, СаО, Li₂О, наоборот, понижают ее. 
 Переход от жидкого состояния в стеклообразное является обратимым. При длительном нахождении на воздухе и нагревании некоторых стекол обычная для них аморфная структура может переходить в кристаллическую, это явление называют расстекловыванием («заруханием»). 
 Строительное силикатное стекло имеет следующий примерный химический состав, %, по массе:SiО₂ - 71- 73; Na₂О-13-15; СаО -8-10,5; MgO-I-4; Al₂О₃ -0,5 -1; Fе₂O₃-0, l; К₂О до 1; SО₃ -0,3 -0,7. 
В процессе изготовления в стекло вводят соединения, придающие ему специальные свойства. Глинозем Аl₂О₃, вводимый в шихту в виде каолина и полевого шпата, повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкость стекла. При замене части диоксида кремния борным ангидридом В₂О₃ повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца PbO, вводимый, главным образом, при изготовлении оптического стекла и хрусталя, повышает показатель светопреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффициент линейного расширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость. 
 Вспомогательные сырьевые материалы делят по своему назначению на следующие группы: осветлители - вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфат натрия, плавиковый шпат); обесцвечиватели - вещества, обесцвечивающие стекольную массу; глушители - вещества, делающие стекло непрозрачным. 
Свойства стекла:

Предел прочности  при сжатии 700…1000 МПа

Предел прочности  при растяжении 30…60 МПа

Плотность 2200…2600 кг/м³

Теплопроводность 0,5…1 Вт/(м*^оС)

Теплоемкость 0,63…1,05 кДж/(кг*^оС)

Температура плавления 1000 ^оС

1. Виды и назначение стеклоизделий, свойства.

Листовое  стекло. Листовое стекло получают вытягиванием или прокатом вязкой стекломассы.

Листовое  оконное стекло – основной вид стекла, используемый для остекления оконных и дверных проемов, наружной и внутренней отделки зданий.

Вытягиванием  получают стекло в виде листов толщиной 2;2,5;3;4;5 и 6мм

Выпускают листовое стекло обычно неполированным. Светопропускание его 87…90%.

Витринное стекло. Этот вид стекла широко применяют для остекления больших поверхностей фасадов торговых помещений, административных зданий. Витринное стекло, как правило получают прокатом стекломассы и выпускают полированным (во избежание оптических искажений) толщина 6-10мм.

Стекла, отражающие тепловые лучи. Этот вид стекла уменьшает нагрев помещений и по своему составу отличается от обычных стекол содержанием оксидов железа, кобальта и никеля, имеет слабый сине- зеленый оттенок. Эти стекла задерживают 70...75 % инфракрасных лучей, т.е. в 2...3 раза больше, чем обычное стекло.

Увиолевое стекло получают из шихты с минимальными примесями оксидов железа, титана, хрома. Увиолевое стекло пропускает до 75 % ультрафиолетовых лучей, т.е. гораздо больше, чем обычное стекло. Используют это стекло для остекления оранжерей, оконных проемов детских учреждений, больниц.

Армированное  стекло. Армируют стекло металлической сеткой из отожженной, хромированной или никелированной стальной проволоки и получают путем проката стекломассы. Выпускают армированное стекло плоским и волнистым. Его размеры по длине - 1200...2000 мм, по ширине -

700...1500 мм. Применяют армированное стекло для остекления фонарей верхнего света, перегородок, устройства ограждений балконов.

Закаленное  стекло относится к “безопасным стеклам” Получают его путем нагрева до температуры закаливания (540...650 °С) с последующим быстрым охлаждением. Этим добиваются однородного распределения в нем внутренних напряжений. Прочность при ударе и предел прочности при изгибе у этого стекла выше, чем у обычного. Применяют закаленное стекло в витринах, при изготовлении стеклянных дверей, лестничный ограждений, перегородок, а также на транспорте.

Многослойные  стекла (триплекс) состоят из основных и промежуточных (амортизирующих) слоев. При разрушении осколки оказываются сцепленными с промежуточным слоем.

Термостойкое  стекло. Это стекло носит еще название боросиликатное и содержит оксиды бора, рубидия, лития. Термостойкие стекла имеют коэффициент линейного расширения в 2...3 раза меньше, чем обычное стекло. Изделия из таких стекол выдерживают перепады температур до 200 °С.

Кроме того, промышленностью выпускаются стекла, устойчивые к радиоактивным излучениям, электропроводящие стекла, светорассеивающие стекла, стекла, поглощающие тепловые лучи и др.

Облицовочное  стекло. Такое стекло широко применяют для отделки фасадов и внутренних помещений зданий. Для облицовочных стекол характерна высокая декоративность (яркие цвета, блестящая поверхность), большая атмосферостойкость и долговечность. К этим стеклам относят стекло для облицовочных панелей (стемалит), марблит, стеклянную эмалированную плитку, стеклянную мозаику, смальту, зеркала.

Стемалит - облицовочный материал для наружной отделки зданий. На внутреннюю поверхность толстого полированного стекла наносят при нагревании непрозрачное покрытие из керамической эмали различного цвета, составляющее единое целое со стеклом.

Марблит представляет собой листы толщиной 12 мм из цветного стекла с полированной лицевой поверхностью и рифленой тыльной. Применяют при внутренней и наружной отделке, а также для устройства подоконников, крышек столов, прилавков и т.п.

Стеклянная  эмалированная плитка Получают ее из отходов листового оконного стекла покрытием стеклоэмалью с последующим обжигом в печи. Размеры плиток - 150x150 мм и 75x150 мм, толщина - 3...5 мм.

Стеклянная  мозаика представляет собой ковровую мозаику в виде мелких квадратных плиток 20x20 мм или 25x25 мм из цветного стекла.

Смальту изготавливают из цветной стекломассы отливкой или прессованием крупных плиток толщиной около 10 мм. Из смальты набирают мозаичные картины и орнаментальное панно.

Зеркала изготавливают из полированного стекла толщиной 4... 10 мм. На стекло наносят тонкий слой алюминия или серебра, защищенный слоем стеклянной эмали или лака. Применяют зеркала для внутренней отделки.

Изделия из стекла.

Стеклянные  блоки пустотелые получают путем сваривания двух отпрессованных из стекломассы половинок. Блоки имеют размеры до 294x294x98 мм. Плотность блоков - 800 кг/м³, теплопроводность - в среднем 0,46 Вт/(м*°С), светопропускание - 50 ..60 %. Применяют стеклоблоки для устройства перегородок, заполнения проемов.

Стеклопакеты - строительные изделия из двух или более листов стекла, соединенных по периметру металлической рамкой. Применяют стеклопакеты для застекления зданий. Окна из стеклопакетов не замерзают при наружной температуре до - 40°С, не запотевают и не нуждаются в протирке внутренних поверхностей. Звукопроницаемость окон уменьшается в 2...3 раза.

Стеклянные  трубы получают способом вертикального или горизонтального вытягивания и центробежным формованием. Их выпуск ют диаметром ОД...40 мм (тонкостенные) и 50...200 мм (толстостенные длиной 1...3 м. Эти изделия рассчитаны на температуру жидкости Щ 120 °С и давление 0,3 МПа. Применяют стеклянные трубы в пищевод медицинской, химической промышленности.

Кроме указанных изделий, из стекла выпускают также дверные полотна, стеклокристаллит, облицовочные стеклянные плитки.

Ситаллы и шлакоситаллы.

Ситаллы представляют собой стеклокристаллические материалы получаемые из стекла в результате его полной или частичной кристаллизации. Размер кристаллов - несколько микрометров (мкм), а прослоек стеклофазы I около одного микрометра. Таким образом, строение ситаллов напоминает микробетон, где заполнителем является кристаллическая фаза, а связующим 1 прослойка стекла между кристаллами. При этом микрочастицы кристаллической фазы равномерно распределены в стекле.

В качестве катализаторов кристаллизации служат соединения фторидов или фосфатов щелочных или щелочноземельных металлов (CaF2), а также оксиды - ТЮ₂, Р2О5 и др.

По внешнему виду ситаллы могут быть черного, коричневого, серого, кремового цвета, а также глухими или прозрачными. Кристаллически структура определяет исключительно высокие физико-механические свойства сигаллов. Предел прочности при их сжатии может достигать 500 МПа и более.

Применяют ситаллы для производства облицовочных плиток, труб и других изделий. Получение  сигаллов предложено И.И. Китайгородским.

Шлакоситаллы- это строительные материалы микрокристаллического строения. Сырьем служат металлургические шлаки. Из расплава шлака формуют изделия методом проката или прессования и направляют на термообработку, где происходит кристаллизация. Шлакоситаллы - очень прочные, плотные материалы серого или белого цвета. Возможна их окраска керамическими красками в любой цвет.

Используют  шлакоситаллы при производстве облицовочных плиток, плиток для полов, в качестве защитной оболочки строительных конструкций зданий и сооружений. По долговечности шлакоситаллы могут конкурировать с лучшими природными каменными материалами - гранитом, габбро и др. Получение шлакоситаллов предложено И. И. Китайгородским совместно с К.Т. Бондаревым.

Литые каменные материалы. Из расплавленных горных пород методом литья можно получать разнообразные строительные материалы. Это производство получило название петрургии. Сырьем для каменного литья служат легкоплавкие горные породы: базальт, диабаз и др. Изделия имеют темный цвет. Для светлого каменного литья используют осадочные, главным образом карбонатные горные породы.

С целью  ускорения процесса кристаллизации в расплав добавляют так называемые минерализаторы или затравки (хромит, магнезит). Температура плавления массы 1400... 1500 °С. Расплав при температуре 1300 °С разливают в формы или прокатывают на специальных станах или центрифугах. Для понижения температуры плавления массы и уменьшения вязкости расплава применяют добавки-плавни, например плавиковый шпат.

Изделия из каменного литья обладают высокой  плотностью и прочностью. Плотность их составляет 2900...3000 кг/м³. Вследствие малой пористости (1...2 %) и замкнутого ее характера, плавленые изделия почти не поглощают воду. Литые изделия морозостойки, хорошо сопротивляются коррозии, в том числе действию концентрированных серной и соляной кислот. Высокая долговечность сочетается с большой прочностью. Предел прочности при сжатии составляет 200...240 МПа, при изгибе - 40...50 МПа и при растяжении - 20...30 МПа. Истираемость каменного литья составляет всего 0,7 г/см², т.е. в 3...5 раз меньше, чем, например, у гранита, базальта, диабаза. Все это позволяет применять литые изделия в качестве облицовочных плиток, плиток для полов, труб, кислотоупорных материалов, которые эксплуатируются в особо тяжелых условиях. Диэлектрические свойства каменного литья позволяют использовать его при производстве электрических изоляторов. 

2. Разновидности цементов  и их свойства.

Цемент – это порошкообразная группа веществ, отличающаяся вязкостью и способностью при смешивании с водой или ее солевыми растворами превращаться в пластичную массу, приобретающую при высыхании вид и свойства камня. Основными составляющими цемента являются глинистые, известковые, мергелистые породы, а также различные добавки. Эти сырьевые материалы после высокотехнологичной и высокотемпературной обработки полностью или частично расплавляются. Так образуются алюминаты кальция и силикаты, а цемент приобретает достаточно высокую прочность – важнейшее свое качество.