Урока Наименование разделов и тем программы



Скачать 147.86 Kb.
Дата28.04.2016
Размер147.86 Kb.
Просмотров31
Скачиваний0
ТипУрок

ФГОУ СПО ЧТОТиБ

ПМ 1 Участие в проектировании зданий и сооружений

Раздел 1 Изготовление строительных материалов и изделий

15 ноября 2012 г.

270802 Строительство зданий и сооружений

Применение строительных материалов

Автор: Мананникова Е.В.

Стр. из 11


Содержание раздела

урока

Наименование разделов и тем программы

Содержание лекции

Перечень наглядных пособий и оборудования

Раздел 1 Изготовление строительных материалов и изделий

1

Лекция №1

Сырье для изготовления строительных материалов




Понятие о строительных материалах, изделиях, конструкциях. Классификация сырьевых материалов и технологий производства строительных материалов. Понятие об энерго- и ресурсосберегающих технологиях.

Слайд-фильм

Интернет-ресурсы:

materialsworld.ru


2

ЛР №1

Изучение горных пород и минералов

Классификация горных пород и минералов. Свойства. Определение основных горных пород и минералов по внешнему виду

Коллекции горных пород и минералов. Инструменты, приборы и оборудование

3

ПЗ №1

Семинар «Сырьевая база строительных материалов Забайкалья»

Сырьевая база для производства строительных материалов в Забайкалье: месторождения, заводы, проблемы и перспективы

Интернет-ресурсы:

protown.ru, mining-enc.ru

4

Лекция №2 Изготовление строительных материалов: обжиговые и безобжиговые технологии, технология композитов.

Обжиговые и безобжиговые технологии производства строительных материалов, изделий, конструкций. Их достоинства и недостатки. Примеры

Слайд-фильм

5

ПЗ №2

Семинар «Энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов»

Причины появления энергосберегающих технологий. Преимущества современных технологий в производстве строительных материалов. Экологическая безопасность при производстве и эксплуатации строительных материалов

Интернет-ресурсы:

renewable.com.ua,

zagdomspb.ru,

Занятие №1

Сырье для изготовления строительных материалов

Расходы на строительные материалы, изделия и конструкции составляют 50-70% от стоимости строительства. Поэтому так важно знать, как минимизировать расходы на них. Это можно сделать за счет применения современных ресурсо- и энергосберегающих технологий, местного сырья, отходов промышленности. При этом от материалов, изделий и конструкций требуется обеспечение требуемого качества.



Строительные материалы - природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различают строительные материалы общего и специального назначений.

В качестве классификационных признаков выбирают: производственное назначение строительных материалов, вид исходного сырья, основной показатель качества, например их масса, прочность, и другие. В настоящее время в классификации учитывают также и функциональное назначение, например теплоизоляционные материалы, акустические материалы и другие в дополнение к делению на группы по признаку сырья — керамические, полимерные, металлические и т. п. Одна часть материалов, объединенных в группы, относится к природным, а другая их часть — к искусственным.

Каждой группе материалов или отдельным их представителям в промышленности соответствуют определенные отрасли, например цементной промышленности, стекольной промышленности и т. п., а планомерное развитие этих отраслей обеспечивает выполнение планов строительства объектов.

Природные, или естественные, строительные материалы и изделия получают непосредственно из недр земли или путем переработки лесных массивов в «деловой лес». Этим материалам придают определенную форму и рациональные размеры, но не изменяют их внутреннего строения, состава, например химического. Чаще других из природных используются лесные (древесные) и каменные материалы и изделия. Кроме них в готовом виде или при простой обработке можно получить битум и асфальт, озокерит, казеин, кир, некоторые продукты растительного происхождения, например солому, камыш, костру, торф, лузгу и др., или животного мира, например шерсть, коллаген, боннскую кровь и др. Все эти природные продукты в сравнительно небольших количествах тоже используют в строительстве, хотя главными остаются лесные и природные каменные материалы и изделия.

Искусственные строительные материалы и изделия производят в основном из природных сырьевых материалов, реже — из побочных продуктов промышленности, сельского хозяйства или сырья, получаемого искусственным путем. Вырабатываемые строительные материалы отличаются от исходного природного сырья как по строению, так и по химическому составу, что связано с коренной переработкой сырья в заводских условиях с привлечением для этой цели специального оборудования и энергетических затрат. В заводской переработке участвует органическое (дерево, нефть, газ и др.) и неорганическое (минералы, камень, руды, шлаки и др.) сырье, что позволяет получать многообразный ассортимент материалов, употребляемых в строительстве. Между отдельными видами материалов имеются большие различия в составах, внутреннем строении и качестве, но они и взаимосвязаны как элементы единой материальной системы.



Классификация сырья для производства строительных материалов, изделий и конструкций

  1. Сырье

1.1 Природного происхождения:

  • горные породы и минералы;

  • древесина;

  • сырье растительного (древесная смола, растительные масла, солома, камыш, мох, лен, хлопок, конопля, кора деревьев) и животного происхождения (шерсть, кожа, кровь, кости животных).

1.2 Искусственного происхождения: синтетические смолы – полимеры.

1.3 Отходы промышленного производства



  1. Технологии изготовления строительных материалов:

    1. Обжиговые технологии: производство извести, производство строительного гипса, производство стекла, производство керамических изделий, производство цемента.

    2. Безобжиговые технологии: производство силикатного кирпича, изготовление бетонов и строительных растворов, производство асбестоцемента, изготовление материалов на основе полимеров.

    3. Технология композитов. Компоненты композитов: матрица (смола, полимер) и включенные в нее армирующие элементы (ткань, волокно, слоистые материалы). Примеры композитов: железобетон, пластики, металлокерамика, напорные трубы.

    4. Нанотехнологии. Нанотехнологии в производстве цемента, бетона, арматуры, стекла, полимеров, краски, добавок и пр. Обеспечение безопасности при использовании наноматериалов.

  2. Утилизация бракованных строительных материалов и изделий.


Занятие №4

Изготовление строительных материалов

Обжиговые (высокотемпературные) технологии

Обжиг глины требует высоких температур и длительного времени. Температура должна повышаться и понижаться постепенно. Вот почему удобно использование электрических муфельных печей, где можно совместить процесс сушки — медленно (температура должна возрастать при этом медленно, чтоб не образовывались перекосы и трещины) до 150-200 в течении 1-2 часов, затем подъем температуры с интервалом 1 час до конечной температуры 900-1100 в течение 4-6 часов (например, с установкой режима 400–600-800-1000). В печах встраивается компьютеризированный термоэлектрический пирометр, который осуществляет контроль температурной шкалы или устанавливается ручной терморегулятор.

Что происходит при изменении температуры в печи? При температуре 200–400 удаляются органические вещества, присутствующие в глине. При 500 происходит полный процесс обезвоживания. От 680 начинается процесс остекловывания, флюсы в составе глиняной смеси начинают расширяться и, выполняя роль клеящихся веществ, скрепляют твердые частицы, заполняя поры. При 800 начинается процесс перехода флюсов в стеклообразное состояние (остекловывание). Изделие уменьшается в объеме, становится твердым. От 900 и выше — при достижении оптимальной температуры она поддерживается в течение некоторого времени, чтоб перейти к этапу закаливания, пока температура не снизится до 100. Если изделие извлечь из печи раньше, то оно получит термический удар, что приведет к расколу. 

Обжиг известняка

Основным процессом при производстве воздушной извести является обжиг, при котором известняк декарбонизируется и превращается в известь по следующей реакции:

СаСО3 + 42,52 ккал < = > СаО + СО2

Из этого уравнения видно, что  для разложения одной грамм-молекулы СаСО3 на СаО и СО2 нужно затратить 42,52 ккал тепла, а для разложения 1 кг СаСО3-425,2 ккал.

Практически температура обжига известняка в заводских условиях колеблется в пределах 1000-1200°С.

При неправильной эксплуатации печи, а также при попадании в нее кусков больших размеров или более высокой плотности, на что не рассчитан установленный на заводе режим обжига, часть материала не дожигается, так как не успевает декарбонизироваться. Такой недожог уменьшает выход теста из кипелки, так как недожженная часть материала при гашении не рассыпается в порошок и остается в виде кусков. Вредного влияния на качество твердеющей извести недожог не оказывает. При слишком высокой температуре обжига возможен пережог извести, при котором появляется крупнокристаллическая окись кальция. Пережог ухудшает качество извести, подвергающейся гашению, так как вызывает медленное гашение частиц пережженной извести, которые могут полностью погаситься уже в сооружении и вызвать не только образование в нем трещин, но даже и его разрушение.



Гипсовые вяжущие вещества делят на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества получают при нагревании двухводного гипса CaSO4-2H2O до температуры 150...160°С с частичной дегидратацией двуводного гипса и переводом его в полуводный гипс CaSO4-5H2O (строительный гипс или алебастр).

Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие получают обжигом двуводного гипса при более высокой температуре до 700... 1000°С с полной потерей химически связанной воды и образованием безводного сульфата кальция — ангидрита CaSO4. К низкообжиговым относится строительный, формовочный и высокопрочный гипс, а к высокообжиговым — ангидритовый цемент и эстрихгипс.

Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый камень и природный ангидрид CaSCu, а также отходы химической промышленности, содержащие двуводный или безводный сернокислый кальций, например фосфогипс. Возможно применение гипсосодержащего природного сырья в виде сажи и глиногипса.



Варка стекломассы (стекловарение) —главнейшая и самая сложная операция всего стекольного производства, производится чаще всего в ванных печах непрерывного действия, представляющих собой бассейны, сложенные из огнеупорных материалов. При варке специальных стекол (оптических, цветных и т. п.) используют горшко-вые печи. При нагревании шихты до 1100... 1150 °С происходит образование силикатов (силикатообразование) сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO2 и А12О3 — образуется стекломасса. Эта стекломасса насыщена газовыми пузырьками и неоднородна по составу. Для осветления и гомогенизации стекломассы ее температуру повышают до 1500...1600 °С. При этом вязкость расплава снижается и соответственно облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава.

Стекловарение завершается охлаждением (студкой) стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий принятым методом (вытягиванием, прокатом, прессованием, литьем, выдуванием и др.).

Закрепление формы изделия осуществляют быстрым охлаждением. При этом вследствие низкой теплопроводности стекла возникают большие перепады температур, вызывающие внутренние напряжения в стеклоизделии. Поэтому обязательная операция после формования — отжиг, т. е. охлаждение изделий по специальному ступенчатому режиму: быстрое — до начала затвердевания стекломассы, очень медленное — в момент перехода стекла от пластического состояния к хрупкому (собственно отжиг) и вновь быстрое — до нормальной температуры. Отжиг может производиться сразу при формировании изделий или после повторного нагрева до температуры начала размягчения.



Производство цемента

Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:

  1. Добыча и обработка сырья.

    • Добывается известняк, глина, гипсовый камень.

    • Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% извесняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.

Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)

  1. Обжиг сырьевого состава и получение клинкера - следующий шаг в производстве цемента

    • Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.

    • При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.

    • Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния

  1. Смешивание компонентов и получение портландцемента.

    • В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.

    • В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)


Безобжиговые технологии

1. Прямое безобжиговое прессование

Прямое безобжиговое прессование кирпичей, плиток и стройблоков — экологически абсолютно чистое производство. Таким путем можно получить строительные материалы различных назначений: стройблок, кирпич, дорожный камень (брусчатку), черепицу, облицовочную и тротуарную плитку. Качество изделий зависит только от качества изготовления пуансона и матрицы: поверхность может получаться глянцевая, прочность — в зависимости от количества и качества связующего, вводимого в смесь,— до 600 кГ/см2.

Условием прямого безобжигового прессования строительных изделий является минимальное количество влаги и большое предварительное обжатие.

Условием получения изделий более высокой прочности является их пропаривание при высоком давлении (обработка в автоклавах).

Полная естественная сушка заканчивается через неделю. При минимально необходимом количестве влаги в смеси, с использованием связующего цемента и предварительном обжатии до 5 кГ/см2, готовые изделия имеют способность к самопрогреванию, в результате чего сушка проходит более интенсивно, и уже через сутки изделие созревает для использования.
Экструзия (продавливание)

Продавливание (экструзия) – способ получения изделий продавливанием массы через часть пресса – экструзионную решетку. Методом экструзии можно изготавливать изделия на минеральной основе (гипс, цемент, глина, известь), например: кирпич, блоки, безнапорные трубы, плиты перекрытия, стеновые панели и др.



http://www.greiner-extrusion.com/uploads/pics/wood-plastic-composites.jpghttp://km-sochi.ru/images/005.jpghttp://infoarena.ru/infoa_files/users/963/keramicheskiy_kirpich.jpghttp://www.poliolefins.ru/uploads/posts/2011-10/1317887212_876545674.jpg

Методом экструзии можно изготовлять изделия из древесных опилок и смолы (древесно-полимерные материалы).



http://c-a-m.narod.ru/wpc/picture/primeriprimenenia.gif

Методом экструзии получают строительные изделия на основе полимеров, например плинтусы, стыковочные профили, трубы.



стыковочные профили

http://www.silic.ru/upload/small_information_items_1188715026.jpghttp://www.silic.ru/upload/small_information_items_1188719615.jpgпластиковый плинтус

Производство бетона и раствора методом твердения

Производство бетонных и железобетонных конструкций (фундаменты, колонны, балки, плиты перекрытия и др.) основано на твердении приготовленной смеси в условиях высокой влажности и положительной температуры. Твердение происходит за счет химической реакции минералов цемента и воды. Твердение портландцемента в значительной мере зависит от температурно-влажностных условий. Так, понижение температуры от 20 до 5° С замедляет твердение в 2—3 раза, а повышение до 80° С увеличивает скорость гидратации в 6 раз. При температуре ниже -10°С гидратация цемента практически прекращается.



Аналогичным образом получаются изделия из гипса. Для расширения ассортимента в гипс добавляют акрил (синтетическая смола), красители, наполнители. Так появляются разнообразные отделочные материалы.

http://www.arkada-gips.isar.ru/rl07.jpghttp://www.artstuco.ru/photoart/mini_gips_22.jpghttp://4.static.slando.com/photos/live/61/gipsovaya_lepnina_kolonny_karnizy_moldingi_skulptury_29234161_1_f.jpghttp://tmf.com.ua/rozetka/rozetka.jpg


Технология композитов

Композицио́нный материа́л (компози́т)  — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды.

Для создания композиции используются самые разные армирующие наполнители и матрицы. Это — гетинакс и текстолит (слоистые пластики из бумаги или ткани, склеенной термореактивным клеем), стекло- и графитопласт (ткань или намотанное волокно из стекла или графита, пропитанные эпоксидными клеями), фанера. Есть материалы, в которых тонкое волокно из высокопрочных сплавов залито алюминиевой массой. Булат — один из древнейших композиционных материалов. В нем тончайшие слои (иногда нити) высокоуглеродистой стали «склеены» мягким низкоуглеродным железом.файл:composite 3d.png

http://www.gidroprofmontag.ru/upload/image/basein/composit-page/composetech.jpghttp://8083175.fis.ru/files/8083174.jpg


Нанотехнологии в строительстве

Результаты их использования в этой области выглядят впечатляюще. Это конструкционные материалы с уникальными прочностными свойствами, новые виды арматурной стали и бетона, самоочищающиеся и износостойкие покрытия, гибкие и паропроницаемые стекла. Все это призвано облегчить конструкцию зданий, сделать их более прочными и создавать дома нового поколения, способные приспосабливаться к жильцам. Благодаря нанотехнологиям здания смогут противостоять разрушениям во время землетрясений и даже самовостанавливаться за счет уникальных свойств бетона, которые он приобретает при введении в его состав полимерных наночастиц. Благодаря нанотехнологиям в десятки раз может быть повышена стойкость красок и внешних покрытий. При использовании теплоизоляции на основе нановолокон повысится комфорт помещений за счет того, что стены начнут дышать и выводить вредные вещества наружу, сохраняя тепло. Новейшим достижением в этой области является разработка и создание бетонов со сроком службы 100-500 лет. Они предназначены для строительства большепролетных мостов, небоскребов, защитной оболочки атомного реактора, хранилищ и т.д. При использовании нанотехнологий получены нержавеющие стали для армирования конструкций и реставрации, срок службы которых оценивается в 200-1000 лет. В Германии разработан пористый дренирующий бетон, снижающий уровень шума от движущегося транспорта на несколько децибел и повышающий безопасность движения на трассах за счет исключения эффекта скольжения. В Дании в опытном порядке производится тротуарная плитка, покрытая слоем из самоуплотняющегося бетона, которая более долговечна в эксплуатации, более упруга и менее подвержена коррозии.

Так, к примеру, компания NaturalNano разработала особую краску, которая блокирует нежелательные сигналы сотового телефона по желанию владельца.

Состав краски «Цемянка» – это старый кирпич, щебень и известь, но при сверхизмельчении кристаллическая решетка веществ меняется. Внешне «Цемянка» похожа на расплавленное стекло и экологически безопасна. http://rusnanonet.ru/upload/iblock/456/bridge_sochi_day.jpg

Углепластиковый мост у художественного музея г. Сочи. Прозрачные поручни моста включают наноалмазы, износостойкое покрытие содержит углеродные волокна и нанокарбиды. Мост - подарок фирмы «АпАТэК» будущей олимпийской столице.

Сверхтонкая жидкая теплоизоляция «Корунд». Основной компонент теплоизоляционного материала Корунд — керамические микросферы в акриловой композиции со специальными присадками в зависимости от модификации: Корунд Классик, Корунд Фасад, Корунд Антикор, Корунд Зима. Микросферы вакуумированы, отсюда низкая теплопроводность и низкий вес материала.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал