книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

(дорожные камни, фундаментные блоки и др.). Шлаки можно пре­ вращать в легкую щебенку (легкий заполнитель для бетона пем­ зовидного строения), а также перерабатывать на минеральное волокно (шлаковату). При этом в соответствующих установках состав огненно-жидкого шлака может быть изменен без его охлаж­ дения. Более простой, но не рациональный способ утилизации шлаков— это сливание шлаков в отвалы с последующей выра­ боткой щебня.

Гранулированные шлаки получают быстрым охлаждением во­ дой огненно-жидкого шлака. При этом шлаки застывают в виде стекловидного вещества, рассыпающегося на гранулы величиной 5—20 мм в поперечнике. Гранулированный шлак состоит из стек­ ла, двухкальциевого силиката, геленита и других минералов. В бо­ гатых магнезией основных доменных шлаках кристаллизуется ми­ нерал монтичеллит. Кроме того, в быстро охлажденном или гра­ нулированном шлаке содержится алюмосиликат, обладающий гидравлическими свойствами. Однако при охлаждении доменного шлака, содержащего более 35% двухкальциевого силиката, воз­ можно увеличение его объема, в результате чего шлак рассыпает­ ся в доменную муку.

Для переработки огненно-жидкого шлака в гранулированный применяют различные установки. Наиболее распространена уста­ новка, представляющая собой желоб длиной 10—15 м с неболь­ шим уклоном, в котором грануляция осуществляется водой, пода­ ваемой под давлением через специальные многосопловые насадки. Такой грануляционный агрегат имеет большую производитель­ ность и высокие эксплуатационные качества. Гранулированный шлак, получаемый гидрожелобным способом, хорошо остеклован, имеет размер гранул 2—5 мм. Влажность гранулированного шлака после вылеживания на складе 4—6%. Производство гранули­ рованного шлака может быть организовано вне доменного цеха либо непосредственно у доменных печей.

Гранулированные шлаки широко применяются в производстве вяжущих, шлакобетона, иногда для изоляционной засыпки пере­ крытий.

Качество доменных шлаков, используемых в производстве шла­ ковых цементов, определяется химическим составом (модулем основности и модулем активности), а также условиями грануля­ ции.

Мартеновские шлаки используют в качестве сырья для вяжу­ щих, бетонов и растворов. Основные и кислые мартеновские шла­ ки, кислые шлаки электроплавки могут служить также для литья пористых и плотных изделий и производства минеральной ваты.

Ваграночные шлаки, содержащие повышенное количество же­ леза, марганца и глинозема, могут быть использованы для литья камней и производства шлаковой ваты.

Шлаки ферросплавных производств (ферромарганца, феррова­ надия и др.) в зависимости от их состава используют в производ­ стве вяжущих материалов.

Шлаки, получаемые при выплавке меди, могут быть использо­ ваны для изготовления каменного литья, минеральной ваты, плот­ ной и пористой щебенки (шлаковой пемзы), для изготовления цементных бетонов и асфальтобетона.

Из алюминиевых шлаков соответствующего состава получают высокосортный глиноземистый цемент.

В последнее время из металлургических шлаков изготовляют шлакоситалл — материал с особыми свойствами.

Из отходов металлообрабатывающей промышленности в строи­ тельстве могут найти применение металлическая стружка, высечка, отходы жести, травильные отходы и др.

Металлическая стружка может быть применена как заполни­ тель в бетонах, из которых изготовляют полы в зданиях с интен­ сивным движением (стальбетон), для бетонов, защищающих от ядерных излучений.

Высечку, в зависимости от размеров, применяют в качестве ар­ матуры при изготовлении плит настила, арматуры при кладке тон­ ких кирпичных стен и сводов, для устройства ограждений и др.

Отходы жести можно использовать для штамповки кровель­ ной черепицы.

VI.

МАТЕРИАЛЫ ИЗ РАСПЛАВЛЕННЫХ СИЛИКАТНЫХ МАСС

§ 38. Общие сведения

«строительстве широко применяют строительные материалы и ^изделия (плотные, ячеистые, волокнистые), изготовленные из расплавленных силикатных масс: стеклянных, каменных, шлако­ вых.

Материалы из расплавленных силикатных масс долговечны, устойчивы ко многим химическим реагентам. В пироплдстическом состоянии им можно придавать различный внешний вид, их можно поризовать, превращать в волокно, армировать при изготовлении, окрашивать. Материалы из расплавленных силикатных масс при­ меняют в строительстве в качестве архитектурно-отделочных, кон­ структивных, теплоизоляционных и специального назначения.

Высокие технические свойства изделий из расплавленных масс, сравнительная простота и быстрота их изготовления, возможностьмеханизации процессов производства, разнообразность способов изготовления изделий (выдувание, литье, прессование, прокатка, вытягивание, раздув), повсеместное распространение сырья (пес­ ки, каменные горные породы, шлаки) дают возможность широко применять их.

За последнее время благодаря развитию химии, термохимии, физико-химической механики найдены способы получения материа­ лов из силикатных расплавов с заданными свойствами. В числе от­ раслей промышленности из силикатных расплавов, кроме стеколь­ ной, появились петрургня (каменное литье), промышленность шлакопередела, ситаллургия, шлакоситаллургия.

В зависимости от исходного сырья материалы и изделия из силикатных расплавов можно разделить на стеклянные, шлаковые, горные, ситаллы и шлакоситаллы.

Номенклатура основных материалов и изделий из расплавлен­ ных силикатных масс следующая:

стеклянные — плотные (стекло оконное листовое, пакетное,' закаленное, профильное, безосколочное, узорчатое, цветное, увиолевое, теплопоглощающее, электропроводящее, пленочное, смальты, пустотелые камни, линзы, подоконники, двери, трубы, электроизо­ ляторы); ячеистые (газоили пеностекло); волокнистые (стеклян­ ное волокно, стеклянная вата, стеклорогожка, стеклоткань, нетка­ ное полотно, изоляционные маты, изоляционные штучные изде­ лия) ;

шлаковые— плотные (камни различного назначения, трубы, различные конструктивные изделия, щебень); ячеистые (ячеистые камни, термозит), волокнистые (шлаковая вата, изоляционные ма­ ты, изоляционные плиты) ;

каменные — плотные (антикоррозионные изделия, абразивно стойкие изделия и детали, облицовочные материалы, белые за­ полнители для дорожных покрытий); ячеистые (камни ячеистые); волокнистые (минеральная вата и изделия из нее);

ситаллы и шлакоситаллы.

Материалы из расплавленных силикатных масс относят к чис­ лу аморфных твердых тел, получаемых охлаждением минераль­ ного расплава. Процесс перехода массы из текучего состояния в твердое обратим. При определенных условиях (состав, режим тер­ мообработки) твердое аморфное тело может быть переведено в кристаллическое.

Составляющие минеральных расплавов делят на главные и вспомогательные. К числу главных кислотных видов сырья относят кварцевыемаложелезистые ' пески, диабазы, базальты, металлур­ гические шлаки.

Для получения цветных стекол в состав шихты вводят окислы. Для изготовления темных стеклянных изделий (бутылочное стек­ ло) можно применять пески, содержащие большее количество окиси железа и титана.

но

Ценным вторичным сырьем для производства стеклянных мате­ риалов служит бой стекла.

Добавками к кислотным материалам при получении стекла слу­

борная кислота В20з, свинцовый сурик РЬО, каолин, полевой

тивных материалов, применяемых в строительстве. Ячеистое стек­ ло (пеностекло) используют в качестве теплоизоляционного мате­ риала, волокнистое (стекловолокно) — в качестве армирующего, фильтрующего, теплоизоляционного, электроизоляционного мате­ риала, для изготовления ткани, стеклопластиков и др.

Успехи в области синтеза силикатных стекол определили полу­ чение стекол с новыми свойствами. Введением в состав стекол окислов рассеянных, редкоземельных, редких, тяжелых и других элементов определились новые области использования стекла.

Путем изменения химического состава расплава можно изме­ нять прочностные, диэлектрические, теплофизические свойства стекла, обусловливать способность к пропусканию или поглоще­ нию ультрафиолетовых, инфракрасных лучей, радиоактивных из­ лучений и др.

До последнего времени стекло применяли в строительстве глав­ ным образом для остекления проемов.

Отечественный и зарубежный опыт строительства показал, что область применения стекла и изделий из минеральных распла­ вов может быть значительно расширена. Двери и подоконники из закаленного стекла, отопительные панели, тепло- и звукоизоляци­ онные заполнения стен и перегородок из пеностекла, стены из стеклянных пустотелых камней, цветные облицовочные плитки и панели, цветная стеклянная мозаика для внутренней и наружной отделки зданий — все это находит место в современном строитель­ стве. Расширился ассортимент листового стекла. В практике при­ меняется стекло армированное (плоское и волнистое), пакетное, электропроводящее, теплопоглощающее, увиолевое, пленочное и др.

Широко применяют стекло в сочетании с железобетоном, ста­ лью, алюминием. Однако наряду с замечательными свойствами стекло пока не лишено недостатков, ограничивающих его приме­ нение в качестве конструктивного материала: хрупкость, малое со­ противление удару, разрыву, изгибу и недостаточная устойчивость к резким сменам температуры; устранение их является одной из важных проблем современной науки о стекле.

Теоретическая прочность стекла на растяжение равна при­ мерно 1200-ІО5 н/м2, практическая— (500-ь600) 105 н/м2, поэтому в стекле при изготовлении образуются микротрещины.

Путем изменения химического состава стекла можно улучшить его механические и термические свойства. Так, новые виды мало­ щелочных, бесщелочных, боросиликатных стекол обладают высо­ кой термической стойкостью, пониженным коэффициентом линей­ ного расширения и высокой прочностью. Такие стекла хи­

Значительный эффект упрочнения стекла достигается в резуль­ тате растворения поверхностного слоя в агрессивно действующих на стекло растворах кислот и щелочей. После травления стекло промывают водой и на поверхность его наносят кремнийорганические гидрофобизирующие покрытия. Такой метод применяют для упрочнения оконного, зеркального, узорчатого, армированного стекол.

Как известно, развитие атомной техники требует специальных конструктивных материалов, не пропускающих биологически вред­ ных лучей. Стекло с высоким содержанием свинца предохраняет людей от облучения ß- и у-лучами. Для защиты от медлен­ ных нейтронов в состав стекол вводят окиси кадмия, бора, для защиты от быстрых нейтронов — окислы бериллия и др.

Добавка двуокиси циркония в шихту придает стеклу химиче­ скую стойкость, особенно по отношению к щелочам. Щелочестой­ кие стекла представляют собой интерес в связи с перспектив­ ностью применения стеклянного волокна в качестве арматуры в цементных бетонах.

В практике известны стекла фосфатные, молибденовые, воль­ фрамовые, ванадиевые, обладающие свойствами полупроводников. Фосфатные стекла, устойчивые к действию паров натрия и плави­ ковой кислоты, могут быть использованы для изготовления флуо­ ресцирующих, люминесцирующих изделий; такие стекла обладают хорошей пропускаемостыо для ультрафиолетовых лучей.

Обычное строительное стекло имеет следующие свойства:

Растворы химических веществ влияют на стекло по-разному: щелочные растворы и плавиковая кислота разрушают стекло; сер­ ная кислота на стекло действует слабо. Свойством плавиковой ки­ слоты растворять стекло пользуются для изготовления матового стекла, для травления рисунков на стекле. Пресная вода очень медленно, но также разрушающе действует на стекло. Однако подбором соответствующего состава стекла это действие может быть значительно снижено.

Плотные стеклянные материалы и изделия. К плотным стеклян­ ным материалам относят большую группу изделий в виде листо­ вого стекла различного назначения, прирезаемого в дальнейшем по проемам, либо в виде изделий, имеющих законченную форму.

Стекло оконное листовое по объему выработки занимает основ­ ное место в производстве строительного стекла.

Изготовляют листовое стекло толщиной 2, 3, 4, 5 и 6 мм. По качеству стекло делят на три сорта. Размеры листов стекла от 250 X 250 до 1600 X 2200 мм и по спецификации потребителя.

Светопропускаемость его должна быть не менее (в проц.): для стекла толщиной 2 мм — 87, толщиной 3 и 4 мм — 85 и толщиной 5 и 6 мм — 84.

Оконное стекло должно быть бесцветным. Оттенок стекла допу­ скается при условии, если он не снижает светопропускаемость.

Процесс изготовления листового стекла состоит из таких основ­ ных операций: подготовки компонентов, составления шихты, рас­ плавления шихты и получения расплада, формования, отжига, резки, шлифовки и полировки изделий, нанесения рисунка (для некоторых видов стекла).

Расплавляют массу в специальных печах. В качестве топлива употребляют мазут, газ или электричество. Печи для получения рас­ плавов применяют в основіном непрерывного (ванные печи), реже периодического действия (горшковые).

На машинах непрерывного вертикального и горизонтального действия вытягивают ленту стекла шириной до 3 м со скоростью движения больше 130 м/ч.

Армированное листовое стекло, стекло с рельефной поверх­ ностью, утолщенное полированное стекло изготовляют из расплав­ ленной массы прокаткой.

Стекло пакетное изготовляют в виде двойного окантован­ ного пакета. Благодаря наличию замкнутой воздушной прослойки такое стекло уменьшает теплопередачу и сохраняет прозрач­ ность.

Пакетное стекло применяют для остекления одинарных окон­ ных переплетов, заменяющих двойные, для остекления холодиль­ ников, вагонов, автомобилей. Применение такого стекла в строи­ тельстве экономит 40—50% древесины при изготовлении оконных блоков.

Стекло закаленное — высокопрочное стекло, полученное при нагревании его несколько выше максимальной температуры отжи­ га с последующим охлаждением струей холодного воздуха.

Стекло армированное при ударе или во время пожара сохра­ няет свою форму, даже будучи покрыто многочисленными трещи­ нами. Светопропускаемость белого армированного стекла толщи­ ной 5,5 и ! — 60%. Его изготовляют на вальцовочных машинах или на литейных столах запрессованием в массу металлической сетки в виде плоских и волнистых листов. Волнистые листы раз­ мерами и формой напоминают волнистые асбестоцементные листы. Применяют армированное стекло для кровель; оно особенно целе­ сообразно при покрытии теплиц и других сооружений с верхним светом; для перегородок, окон промышленных зданий, огражде­ ний лестничных клеток и др.

Стекло триплекс — безосколочное стекло, изготовляемое из двух или нескольких слоев обычного стекла, склеенных искусст­ венными смолами. Между слоями стекла можно прокладывать целлулоид, этилцеллюлозу и другие прозрачные искусственные ма­ териалы. Достоинства безосколочного стекла в том, что при ударе оно не дает осколков. Недостатком безосколочного стекла являет­ ся помутнение его с течением времени под действием света.

Светопропускаемость его 75—80%.

Стекло витросилк является разновидностью многослойных сте­ кол. Оно представляет собой трехслойный материал, состоящий из двух листов стекла, между которыми находится прокладка из стеклянного волокна. Витросилк ослабляет тепловую интенсив­ ность солнечных лучей, хорошо рассеивает свет и используется для теплоизоляции.

Стекло узорчатое применяют для декоративного остекления проемов. Это непросматриваемое стекло, сохраняющее достаточ­ ную светопропускаемость. Изготовляют его прессованием в фор­ мах или прокаткой.

Разновидностью узорчатого стекла является стекло «мороз», изготовляемое путем нанесения на обработанную пескоструйным аппаратом поверхность расплавленного столярного клея. После высыхания клея и удаления его на поверхности стекла образуются узоры, напоминающие естественный зимний узор на стеклах. Узор­ чатое стекло с матовой поверхностью можно получить нанесением на поверхность стекла рисунка с помощью пескоструйного аппа­ рата, подающего песок под давлением 3—5 атм или специальной обработкой незащищенных шаблоном мест плавиковой кислотой.

Стекло цветное бывает прозрачным, глушеным, покрытым эма­ лью, муфельными красками. Глушеное стекло обычно белое или с различными оттенками. Глушеное белое стекло с цветными раз­ водами имитирует мрамор. Поверхность такого стекла может быть полированной или матовой. Цветное стекло применяют для от­ делки интерьеров, облицовки панелей стен, покрытия столов и др. Для получения цветного стекла в него вводят до 15% окислов ме­ таллов.

Для архитектурной отделки зданий используют стеклянные витражи, представляющие собой орнамент из цветных стекол в металлической оправе или стекол с рисунком, нанесенным метал­

лическими красками, закрепленными (расплавленными) в му­ феле.

Выпускают листовое накладное стекло, предназначенное для облицовки поверхностей зданий, а также стеклянные плитки, на поверхность которых пульверизатором наносят эмалевый состав (шликер). Затем плитки обжигают и отжигают в электропечах. Стеклянные плитки крепят к каменным стенам на смешанном из­ вестково-цементном растворе или на мастике, составленной из мела, олифы и клея.

Стекло увиолевое. На жизнедеятельность человека, животных и растений благотворно влияют ультрафиолетовые лучи с длиной волны 280—320 мк. Однако обычное стекло поглощает их.

Вводом в стекольные массы специальных веществ (ВаО, СаО и др.) можно получить стекло, пропускающее 50—70% ультрафио­ летовых лучей нужной длины. Такое стекло называют увиолевым, его целесообразно применять для остекления оконных переплетов в лечебных учреждениях.

Стекло изготовляют из очень чистого сырья — материалов с минимальной примесью окислов железа, титана и хрома (содер­ жание РегОз не более 0,03%), добавляя в массу соединения бора.

Стекло, поглощающее ультрафиолетовые лучи. Ультрафиолето­ вые лучи, благоприятно влияя на живой организм, разрушающе действуют на некоторые вещества, ткани, картины и т. д.

Для защиты от ультрафиолетовых лучей применяют стекло, по­ глощающее их. Таким свойством обладают стекла с окисно-метал- лическими пленочными покрытиями, имеющими в своем составе' окислы свинца, церия, ванадия — они бесцветны и поглощают ко­ роткие и частично длинные ультрафиолетовые лучи.

Теплопоглощающее, стекло. В последнее время площадь осте­ кления многих сооружений значительно возросла по отношению к общей площади наружных стен, что увеличивает количество ин­ фракрасных лучей, попадающих внутрь зданий и сооружений. Стекло, поглощающее инфракрасную часть спектра, получают из стекольных масс, в состав которых входят окислы меди, кобальта, никеля и т. д.

Теплопоглощающими свойствами обладают также фосфатные стекла, содержащие 60—78% Р20 5, и фотохромные. В составе последних содержатся галоидные соединения серебра, которые в процессе варки стекла частично растворяются, частично улетучива­ ются.

Радиозащитное стекло. Широкое использование электромагнит­ ной энергии, вредно влияющей на людей, требует средств защиты.

Помимо известных экранирующих материалов, например ме­ таллов, обладающих высокой электропроводностью, используют стекла с пленочными покрытиями из окиси олова с одной или обеих сторон.

Теплозащитное стекло предназначено для защиты помещения от тепловой радиации солнца. Его изготовляют нанесением на оконное стекло прозрачной пленки цвета от серо-дымчатого до