61.06 ЗХТ лекції

Приготування керамічної маси полягає у змішуванні сировини (глин з додатками) з деякою кількістю води до одержання керамічної маси певної консистенції, що залежить від способу подальшої переробки. Масу готують у шнекових змішувачах, бігунах-змішувачах, апаратах з мішалками.

Формування виробів здійснюється одним із способів: 1) пластичним; 2) напівсухим і сухим; 3) відливанням у форми.

Пластичне формування, де використовується тістоподібна керамічна маса, яка містить 18-23 % вологи, здійснюється зазвичай на стрічковому пресі. Керамічна маса завантажується у горизонтальний циліндр преса, переміщається шнеком усередині циліндра і видавлюється у вигляді стрічки, яка під час виготовлення, наприклад, цегли розрізається на окремі вироби.

Напівсухе і сухе формування полягає у пресуванні виробів з порошкоподібної маси, яка містить 4... 16 % води. Воно здійснюється на механічних і гідравлічних пресах. У форму, що має конфігурацію виробу, штампом видавлюється керамічна маса Таким методом формується цегла

Відливання виробів здійснюється із рідкої керамічної маси, яка містить 30 - 35 % води. Рідку масу, так званий шлікер, заливають у товстостінні

гіпсові форми. Гіпс всмоктує вологу, тверді частинки осідають на поверхні форми і виріб затвердіває, утворюючи черепок. Унаслідок затвердіння відбувається стягнення маси і виріб відділяється від форми. Відливанням у форми переважно виготовляють фарфорові, фаянсові, кислотостійкі та інші вироби.

Сушіння відформованих керамічних виробів здійснюється в природних умовах на повітрі або частіше топковими газами в сушарках різних типів: камерних, тунельних тощо.

Випалювання - найвідповідальніша стадія виробництва керамічних виробів. При випалюванні відбуваються різноманітні фізичні і хімічні процеси: видалення механічної і гігроскопічної вологи, видалення хімічно зв’язаної, гідратної води і власне випалювання, внаслідок якого керамічна маса перетворюється у твердий черепок. Температурний інтервал випалювання залежить від виду матеріалу і виробу. Так, наприклад, будівельну цеглу випалюють за (1050... 1100) °С, вогнетривкі вироби - за (1350... 1650) °С, кислотостійку кераміку - за (1250...1350) °С.

Випалювання керамічних виробів здійснюється в печах періодичної або безперервної дії. Найширше використовуються тунельні печі безперервної дії. Для випалювання керамічних плиток застосовують щілинні роликові печі.

Нанесення рисунка і поливи на виріб здійснюється різними способами: ручним розписом, розфарбовуванням за допомогою пульверизатора за трафаретом, розфарбовуванням штампом, декалькоманією і фотокерамікою. З цих способів найрозповсюдженішим є декалькоманія, яка полягає в тому, що рисунок, надрукований на гумованому папері керамічними фарбами, переводять на виріб (подібно до перевідних малюнків для дітей). Керамічними фарбами переважно служать оксиди металів та їх солі: борати, силікати, алюмінати.

181

Переведений рисунок закріплюють спеціальною обробкою, після чого виріб сушать і потім випалюють. За способом фотокераміки на випалений, у більшості випадків покритий поливою, виріб наносять світлочутливий шар і фотографують рисунок. Після нанесення тим чи іншим способом рисунка виріб повторно випалюють за нижчої температури, ніж основне випалювання.

Нанесення поливи здійснюється з метою надання виробу декоративного вигляду або для захисту від дії довкілля. Полива - це склоподібні силікати. Переважно застосовують лужноземельні, сольові, а також безсвинцеві поливи. Полива наноситься на виріб зануренням його в посуд з поливою, обливанням виробів поливою, покриттям її пензлем й обприскуванням з пульверизатора Вироби покривають поливою до випалювання або після нього (у цьому випадку їх повторно випалюють).

На кислотостійкі вироби наноситься сольова полива У цьому випадку в піч, у зону випалювання, вводиться кухонна сіль, яка сублімується і переходить в парову фазу, взаємодіючи з парами води і утворюючи натрію оксид. Останній взаємодіє з SiO2, який міститься у виробі, і утворює склоподібне покриття із

натрію силікату.

18.2. Основні види кераміки Пориста цегла виробляється аналогічно червоній, але з додаванням

речовин, які під час випалювання вигоряють, наприклад, деревних опилок тощо.

Силікатна цегла. Цей будівельний матеріал виробляють не з глини, а з тонкоподрібненого піску (кварциту) з додаванням вапна Випускають звичайну і облицювальну силікатну цеглу. Аналогічно до будівельної цегли, розрізняють одинарну з розмірами 250x120x65 мм і модульну цеглу (з розмірами 250x120x88 мм). Маса одинарної цеглини не нормується. Практично вона не перевищує 3,5...3,7 кг. Виготовляють суцільну і порожнисту цеглу. Модульна цегла виготовляється лише порожнистою з масою в сухому стані не більше як 4,3 кг. Залежно від межі міцності на стискання силікатна цегла, як і звичайна червона,

ділиться на п’ять марок - 200, 150, 125, 100 і 75 (кГс/см2). Марка облицювальної силікатної цегли не повинна бути нижчою як 125. Водопоглинання для облицювальної силікатної цегли не повинно бути більшим як 14 %, для звичайної - 16 %.

Технологія силікатної цегли охоплює такі стадії:

1.добування піску відкритим способом у кар’єрах або гідронамиванням;

2.підготовлення піску - підсушування, розділення на фракції за розмірами (грохотания), введення додатків;

3.дроблення вапна у щокових, валкових і молоткових дробарках

знаступним його розмелюванням у трубчастих млинах;

182

4.приготування силікатної суміші (дозування і змішування піску

івапна, зволожування і гасіння суміші). Змішування здіснюється в одно- і двовалкових змішувачах безперервної дії з парозволожуванням. Гасіння силікатної суміші відбувається в барабанах, силосах або реакторах безперервної дії;

5.пресування силікатної суміші під тиском 20...37 МПа в пресах СМС-152, прес-автоматах РА-550 тощо, внаслідок чого суміш ущільнюється і набуває форми цеглин;

6.завершальною стадією виробництва силікатної цегли є гідротермічне її оброблення насиченою парою за температури 174,5—

200,4 °С і тиску відповідно (8...16)105 Па, яке здійснюється в автоклавах.

Вогнетривкі матеріали, або вогнетриви, використовуються для виготовлення і футерування печей, топок та інших апаратів, що працюють за температур, вищих як 1000 °С. Вони не руйнюються під дією газів та розплавів і витримують багаторазові коливання температури в широких межах.

Шамотні вогнетриви мають найбільше використання в промисловості Вони виготовляються з вогнетривких глин або каолінів з додаванням шамоту. Шамот - це випалена за 1300 °С глина, яка додається в кількості від 20 до 90 % залежно від призначення виробу. Вогнетривкість шамотних виробів становить 1580-1770 °С. Розрізняють звичайні шамотні вогнетриви, кислі (частину шамоту заміняють піском) і глиноземисті (до складу останніх уводять боксит). Шамотні вогнетриви використовуються для викладання металургійних, коксових печей і печей для варіння скла, генераторів, топок тощо.

Динасові вогнетриви. Сировиною для виробництва динасових вогнетривів служать природні кварцити, що містять 96...98 % SiO2. До них

додають 2...5 % зв’язувальних і мінералізуючих додатків - вапняного молока, заліза оксидів, шлаку тощо. Вироби із динасу випалюють за 1400 °С. Вогнетривкість динасу становить 1670... 1730 °С, він стійкий до дії кислих шлаків, проте основні шлаки, зола палива й оксиди металів руйнують його, утворюючі легкоплавкі шлаки.

Динас широко використовується для викладання печей, оскільки він разом з вогнетривкістю поєднує високу теплопровідність і меншу газопроникність, ніж шамотні вогнетриви. Його використовують для спорудження та футерування мартенівських, склоплавильних, електричних і коксових печей.

Магнезитові вогнетриви — високовогнетривкі матеріали, які містять 8085 % і більше MgO. їх вогнетривкість сягає понад 2000 °С, вони витримують дію основних шлаків і розплавлених металів, проте не витримують значних коливань температури. Магнезитові вогнетриви виготовляються з магнезиту MgСO3, який попередньо випалюють за 1550...1600 °С з одержанням MgO.

Потім магнію оксид (магнезію) зволожують до вмісту вологи 5...6 %,

183

витримують у вологій атмосфері декілька діб, при цьому MgO частково гідратується. Одержаний матеріал змішують з клеючими додатками (сульфітноспиртовою бардою, мелясою тощо) для утворення тіста, яке добре формується і з якого пресуванням формують вироби. Випалювання магнезитових виробів здійснюється за 1560...1600 °С. Магнезитові вогнетриви застосовуються переважно для викладання мартенівських печей.

Кислотостійкі керамічні вироби, або кислототриви, складаються із щільної непрозорої маси, покритої шаром поливи, яка захищає поверхню від руйнування кислотами і газами. Ці вироби мають високе значення напруги стискання, розриву, вони стійкі до стирання, газонепроникні. Пористість кислоготривів зазвичай не перевищує 0,1 %.

Сировиною для їх виробництва служать легкоплавкі пластичні глини, які після випалювання утворюють щільний черепок.

Кислотостійкі керамічні вироби широко застосовуються в хімічній, фармацевтичній, харчовій та інших галузях промисловості для спорудження башт, реакторів та їх футерування, а також виготовлення змійовиків, насосів, кілець, труб, кранів тощо.

Тонка кераміка — вироби із фарфору і фаянсу. Ці цінні вироби застосовуються в техніці (баки, апарати, високо- і низьковольтні ізолятори тощо) і в побуті (господарський посуд - тарілки, горнятка тощо та декоративні вироби - вази, статуетки тощо). Фарфор має щільний склоподібний черепок, фаянс - пористий. Черепок тонкої кераміки відзначається білизною, твердістю, жаротривкістю і термічною стійкістю. Фарфорові і фаянсові вироби зазвичай покриваються поливою для надання їм водонепроникності і декоративності Сировиною для викотовлення фарфору і фаянсу служать каолінові глини з пісними додатками (кварц, випалені глини, фарфоровий і фаянсовий брухт) і плавнями (польовий шпат тощо). З цієї маси пластичним способом або литтям формують сирі вироби. їх сушать і випалюють двічі: перший раз за 900...1000 °С (“бісквітне” випалювання) і другий раз після покриття поливою за 1320...1350 °С (“поливане” випалювання). Для надання декоративності під поливу або на поливу наносять рисунки. Якщо рисунок нанесений на поливу, виріб випалюють третій раз для закріплення рисунка за 900... 1000 °С.

Кам’яне лиття широко використовується для виготовлення хімічних кислотостійких апаратів. Гірські породи - діабаз, базальт тощо - плавлять в печах за 1400... 1500 °С, а потім заливають у металічні або земляні форми. Для підвищення міцності і усунення механічних напруг їх випалюють за 600...800 °С з наступним повільним охолодженням. Ці вироби характеризуються щільністю, міцністю і високою кислотостійкістю.

Пориста цегла виробляється аналогічно червоній, але з додаванням речовин, які під час випалювання вигоряють, наприклад, деревних опилок тощо.

Силікатна цегла. Цей будівельний матеріал виробляють не з глини, а з тонкоподрібненого піску (кварциту) з додаванням вапна Випускають звичайну і

184

облицювальну силікатну цеглу. Аналогічно до будівельної цегли, розрізняють одинарну з розмірами 250x120x65 мм і модульну цеглу (з розмірами 250x120x88 мм). Маса одинарної цеглини не нормується. Практично вона не перевищує 3,5...3,7 кг. Виготовляють суцільну і порожнисту цеглу. Модульна цегла виготовляється лише порожнистою з масою в сухому стані не більше як 4,3 кг. Залежно від межі міцності на стискання силікатна цегла, як і звичайна червона,

ділиться на п’ять марок - 200, 150, 125, 100 і 75 (кГс/см2). Марка облицювальної силікатної цегли не повинна бути нижчою як 125. Водопоглинання для облицювальної силікатної цегли не повинно бути більшим як 14 %, для звичайної - 16 %.

Скло - це аморфна ізотропна тверда речовина, яку одержують переохолодженням розплаву. Скло за зовнішнім виглядом нагадує тверде кристалічне тіло. Однак за своєю внутрішньою структурою воно відрізняється від кристалічного тіла, оскільки не має геометрично правильної просторової ґратки. Скло, на відміну від кристалічного тіла, не має також чітко визначеної температури плавлення і застигання. При затвердіванні розплавленого скла в’язкість його стає практично нескінченно великою, що перешкоджає кристалізації компонентів розплаву. У загальному вигляді склад скла можна виразити формулою xR2O yRO zRO2, де R2O - оксиди лужних металів: Na2O,

К2O, Li2O тощо; RO - оксиди лужноземельних і важких металів: CaO, MgO, BaO, SrO, PbO, ZnO, FeO, МnО тощо; RO2 - кислотний оксид SiO2. Скло може

містити й інші оксиди: Аl2О3, В2О3, Р2O5 тощо.

Скло повинно володіти прозорістю, певною міцністю, хімічною стійкістю. Найрозповсюдженіше трикомпонентне скло, яке використовується в промисловості і побуті, має склад, близький до Na2O CaO 6SiO2. Від природи і

кількісного співвідношення між оксидами залежать властивості скла Так, кислотні оксиди надають склу високої термічної, хімічної і механічної стійкості. Оксиди лужних металів знижують в’язкість і температуру плавлення скла, а також зменшують його твердість, погіршують термічні і хімічні властивості. Оксиди лужноземельних металів надають склу потрібної в’язкості. Крім звичайного, застосовується кольорове і непрозоре (матове скло). Для одержання скла спеціального призначення до його складу вводять оксиди калію, свинцю, барію, цинку, бору тощо.

Скломаса має схильність до кристалізацій внаслідок чого в тверду фазу випадає SiO2 у формі кристобаліту. Оскільки утворення кристалів псує скло,

його хімічний склад підбирають так, щоб унеможливити кристалізацію. Багатокомпонентні скломаси менше здатні до кристалізації. Окрім того, кристалізації запобігає часткова заміна SiO2 на Аl2О3, а також введення MgO

замість СаО.

Унаслідок охолодження скломаси відбувається деяке зменшення розмірів скловиробу (стягнення). На практиці охолодження виробів відбувається

185

нерівномірно, зовнішні шари застигають, тоді як внутрішні ще перебувають у рідкому стані. Унаслідок цього зовнішні шари стягуються раніше внутрішніх, що спричинює виникнення внутрішніх напруг у склі. Ці напруги можуть бути настільки великими, що скло самочинно розколюється на шматки. Тому скляні вироби намагаються охолоджувати так, щоб внутрішні напруги ніби армували скло і збільшували його міцність. Особливе значення має рівномірність розподілу внутрішніх напруг. Щоб досягти такої рівномірності, скляні вироби відпалюють, тобто нагрівають до 600...650 °С і повільно рівномірно охолоджують. Інколи застосовують швидке, але теж рівномірне охолодження (загартовують скло). Міцність загартованих виробів різко зростає.

Механічні, термічні, оптичні, електричні властивості і хімічна стійкість визначають якість і сфери застосування скла Залежно від властивостей та сфер застосування скло ділиться на будівельне, архітектурне, технічне, тарне, хімічне лабораторне, побутове, художнє та оптичне.

Звичайне віконне скло має такий усереднений хімічний склад (мас.%):

SiO2 71; Na2O 15,5; CaO 8,5; MgO 3,5; Аl2О3 1,5. З метою надання склу тих чи

інших властивостей зазначені оксиди можуть замінювати іншими.

Початкові матеріали для виготовлення скла (природні і штучно виготовлені) поділяються на склоутворювальні і допоміжні.

До склоутворювальної сировини належать кварцевий пісок SiO2, сода Na2CO3, вапняк або крейда СаСО3, поташ К2СО3, натрію сульфат Na2SO4 магнезит MgCO3, доломіт CaCO3-MgCO3, барит BaSO4, каолін Al2O3 2SiO2 2H2O, борна кислота Н3ВО3, бура Na2B4O7, плюмбовий сурик РЬ3O4, плюмбовий глет РЬО, скляний брухт тощо. Наприклад, шихта для

виготовлення звичайного віконного скла складається з таких речовин (мас.ч.): пісок 100; сода 39,34; доломіт 25,09; крейда 8,57; технічний глинозем 0,49. Для здешевлення скла частину соди замінюють натрію сульфатом. У цьому випадку до шихти необхідно вводити невелику кількість відновників, які полегшують розклад натрію сульфату. Шкідливими домішками в сировині є заліза оксиди, які надають склу зеленого забарвлення, ТіО2, органічні та глинисті домішки

тощо. Для їх видалення сировину, особливо пісок, промивають хлоридною кислотою.

Підготовлення шихти передбачає змішування компонентів сировини між собою та промивання, сушіння, подрібнення і просіювання одержаної суміші. Під час промивання видаляються глинисті та органічні речовини, разом із глиною відмивається і більша частина оксидів заліза Подрібнення сировини здійснюють в щокових, а потім в молоткових дробарках або в бігунах. Подрібнену сировину сушать у барабанних сушарках. Сухі сировинні матеріали просіюють і змішують у певних співвідношеннях, одержуючи шихту, яку подають на варіння в скловарильну піч.

186

Варіння скла здійснюється у ванних або горшкових печах. Останні призначені для варіння невеликих партій спеціального скла, наприклад, оптичного або кришталю. На днищі такої печі встановлюються шамотні горшки із скляною шихтою. Ванні і горшкові печі опалюються димовими газами, одержаними від спалювання генераторного або природного газу у верхній частині печі над скляною шихтою і над утвореним склом. Паливо і повітря, яке необхідне для горіння, перед подаванням в піч підігріваються в регенераторах, насадка яких попередньо нагрівається димовими газами, що виходять з печі. Ванна має довжину 28 м, ширину 6 м і глибину 1,5 м. Днище і стінки ванни викладені вогнетривкими блоками.

Варіння скла - складний гетерогенний процес, який умовно можна поділити на окремі послідовні стадії. Спочатку відбувається видалення гігроскопічної та кристалізаційної води і вигоряння органічних сполук за температури нижче як 500 °С. На другій стадії відбувається утворення силікатів, що закінчується за 900...1000 °С. Шихта перетворюється в запечену масу, яка складається із кальцію, натрію, магнію та інших металів силікатів і вільного кремнезему. Цей складний процес можна описати за таким спрощеним механізмом. У інтервалі 400...900 °С відбувається частковий розклад кальцію і магнію карбонатів, а також утворення подвійних солей, наприклад, Na2Са(СО3)2. Карбонати реагують з кремнеземом, утворюючи силікати, за

такими основними реакціями:

Якщо до складу щихти входить натрію сульфат і вугілля, то відбуваються такі реакції:

Одержані продукти реакцій теж утворюють силікати

За температури 1000...1200 °С відбувається стадія склоутворення. Маса плавиться і вільний кремнезем розчиняється в силікатному розплаві, внаслідок

187

чого утворюється прозора рідка скломаса, яка є ще неоднорідною за хімічним складом і містить велику кількість бульбашок газу.

Після цього скломасу нагрівають до 1450...1500 °С для дегазації і гомогенізації. Внаслідок підвищення температури її в’язкість зменшується і з неї виділяються бульбашки газу. Для гомогенізації, тобто цілковитої однорідності, скломасу витримують в умовах зазначеного температурного інтервалу протягом декількох годин. Іноді до скломаси додають воду або вологу деревину. Пари води і гази, які при цьому бурхливо виділяються, перемішують розплав, що теж сприяє вирівнюванню його складу.

На завершення процесу варіння відбувається охолодження скломаси до температури 1100... 1200 °С, за якої вже можна формувати вироби.

Формування виробів здійснюється витягуванням, видуванням, відливанням у форми, прокатуванням і пресуванням.

Витягування застосовують для виготовлення листового скла, наприклад, віконного. Широкого застосування набув так званий човниковий спосіб витягування скла, де використовується машина вертикального витягування скла. У високій вертикальній шахті цієї машини вздовж її висоти парами розташовані валки, покриті азбестом. У кожній парі валки обертаються в протилежні боки, між ними проходить скломаса, яка витягується в полотно.

Спосіб видування застосовують для виготовлення різноманітних пустотілих виробів, а саме: хімічного лабораторного і тарного посуду, скляних трубок, електролампових колб тощо. Вироби видувають за допомогою спеціальної склодувної машини з нагнітанням повітря повітронагнітачем або вручну, використовуючи склодувну трубку з гумовим балоном на кінці для нагнітання повітря.

Відливання у форми застосовується для виготовлення різноманітних архітектурно-будівельних і художніх виробів, а також дисків об’єктивів оптичних виробів.

Прокатування застосовується для одержання листового полірованого скла. Процес виробництва такого скла складається зі стадії прокатування і стадій шліфування та полірування. Безперервний спосіб прокатування полягає в тому, що скломаса протягується між пустотілими металевими валками прокатувальної машини, які обертаються в протилежні боки і зсередини охолоджуються водою. Утворюється прокатана скляна стрічка Після конвеєрного шліфування і полірування таке скло відправляють споживачеві Полірованим листовим склом склять вітрини, вікна вагонів, автомашин, літаків. Його використовують також для виготовлення дзеркал.

Пресування застосовують для виготовлення товстостінних виробів - склянок, кухлів, ваз, банок, ізоляторів, гудзиків, намиста тощо. Розплавлена скломаса, витікаючи безпосередньо з ванної печі, заповнює чавунну пресформу. Прес-форма оснащена сердечником (пуансоном), який, опускаючись в розплавлену скломасу, витискує її у простір між стінками форми і сердечником, унаслідок чого формується зовнішня і внутрішня поверхня виробу.

188

Відпалювання скла. Унаслідок швидкого, нерівномірного охолодження поверхневих і внутрішніх шарів у сформованих скляних виробах виникають внутрішні перенапруги, для зняття або зменшення яких і служить стадія відпалювання. Сутність цього процесу полягає в тому, що сформований скляний виріб нагрівається в печі відпалювання до температури 600-650 °С, за якої залишкові перенапруги в склі зникають.

Різноманітне оброблення виробів охоплює шліфування, полірування, травлення, огранювання тощо.

18.3. Основні види скла

Тришаровим склом склять вікна автомобілей, тролейбусів, автобусів, залізничних вагонів, вагонів метро тощо. Воно складається з двох шарів скла, які склеюються між собою органічною прозорою плівкою, тому у разі удару таке скло не розсипається. Для вікон автомобілей застосовується також спеціальне загартоване скло, яке має підвищену механічну міцність.

Піноскло являє собою пористий будівельний матеріал, з якого виготовляють будівельні перегородки, теплоізоляцію тощо. Піноскло одержують спіканням тонкозмеленого скляного брухту з піноутворювачами

Скловолокно одержують витягуванням тонких скляних волокон з розплавленої скломаси. Із скловолокна виготовляють скляну пряжу, скляні захисні тканини, воно застосовується у кислотостійких фільтрах тощо. Скловолокно в композиції з пластмасами дає можливість одержати матеріалу з яких виготовляють корпуси автомобілей, суден тощо.

Лужне (переважно натрієве) скло Na2ОnSiO2 розчиняється у воді і

застосовується для вогнетривкого покриття деревини, у виробництві мила, для одержання силікагелю, як зв’язувальне в цементах, як клей у побуті тощо. Воно утворюється внаслідок сплавлення за 1300... 1500 °С кварцевого піску і соди (або суміші натрію сульфату з вугіллям). Обробляючи одержаний скляний твердий сплав водою в автоклавах за 0,4...0,8 МПа, одержують рідке скло, яке оцінюють за модулем (відношенням SiO2:Na2O), що повинен дорівнювати 1...4.

Додавання свинцю оксиду дає можливість одержати кришталеве скло з великим коефіцієнтом світлозаломлення. Деколи свинцю оксид у кришталевому склі частково заміняють барію оксидом.

Хімічно стійке скло має дуже важливе значення в лабораторній практиці, оскільки саме з нього виготовляють різноманітний хімічний посуд (колби, ректифікаційні колонки тощо). Додаванням до складу скла В2О3, ZnO і

збільшенням вмісту АІ2О3 в ньому досягають стійкості проти дії кислот і лугів.

Хімічно стійке скло широко застосовують також для виготовлення різноманітних промислових апаратів - колон, абсорберів, кранів, труб тощо.

189

18.4. В'яжучиі матеріали В'яжучими матеріалами називаються одно або багатокомпонентні

порошкоподібні мінеральні речовини, що утворюють при змішуванні з водою пластичні форми масу, що твердіють при витримці в міцне камневидне тіло. Залежно від складу і властивостей в'яжучі речовини поділяються на три групи.

Повітряними в'яжучими матеріалами називаються матеріали, які після змішування з водою твердіють і тривалий час зберігають міцність тільки на повітрі. Гідравлічними в'яжучими матеріалами називаються матеріали, які після змішування з водою і попереднього затвердіння на повітрі продовжують тверднути у воді. До кислотостійких в'язких матеріалів відносяться такі, які після затвердіння на повітрі зберігають міцність при впливі на них мінеральних кислот. Це досягається тим, що для їх замішування використовують водні розчини силікату натрію, а в масу матеріалу вводять кислотостійки наповнювачі (діабаз, андезит).

Сировиною для виробництва силікатних матеріалів, що використовуються в якості в'яжучих, служать природні мінерали - гіпсовий камінь, вапняк, крейда, глини, кварцовий пісок, а також промислові відходи - металургійні шлаки, недогарок колчедана, шлами переробки нефеліну. В'язкі матеріали в будівництві застосовуються у формі цементного тесту (в'яжучий матеріал + вода), будівельного розчину (в'яжучий матеріал + пісок + вода), бетонних сумішей (в'яжучий матеріал + наповнювач вода).

Дія в'яжучих матеріалів може бути розбита на три послідовних стадії:

-Зачиннення або утворення пластичної маси у вигляді тіста або розчину змішанням в'язкої речовини з відповідною кількістю води або силікатної розчину;

-Схоплювання або первісним загусненням і ущільненням тіста з втратою

плинності і переходом в щільне, але неміцне з'єднання; - Тверднення або поступовим збільшенням механічної міцності в процесі утворення камневидного тіла.

Одним з найважливіших матеріалів є портландцемент.

Портландцементом називається гідравлічний в'яжучий матеріал, що складається з силікатів і алюмосилікатів кальцію різного складу. Основними компонентами портланд-цементу є наступні сполуки:

-Аліт (трикальційсилікат) 3СаО * SiО2

-Беліт (дикальційсилікат) 2СаО * SiО2 -Трикальційалюмінат 3СаО * Аl2О3.

Крім цих сполук у портланд-цементі містяться домішки трикальційалюмоферіту 3СаО * Аl2О3 * Fе2О3, оксидів кальцію і магнію.

Характеристиками портланд-цементу є «марка» і «модуль». Маркою цементу називається межа міцності на стиск зразка цементу після затвердіння його протягом двадцяти восьми діб, який виражається у кг/см2. Чим більше марка цементу, тим вище його якість. Існують марки 400, 500 і 600. Модулем цементу називається показник, що виражає співвідношення між

190