II расход материалов на заданный объем

II расход материалов на заданный объем

1. Что такое морозостойкость и каковы методы ее определения? Какие требования по морозостойкости предъявляют к керамичес­ким стеновым и облицовочным материалам?

2. Что представляют собой пустотелые стеклянные блоки? Ука­жите область применения.

3. Что представляет собой строительный гипс и где его целесо­образно применять?

4. Кратко опишите методы испытания бетона в конструкциях без их разрушения.

5. Охарактеризуйте акустические изделия «акмигран» и «акминит».

1. Определить количество негашеной комовой извести, получен­ной при полном обжиге 100 т чистого известняка. Относительная атомная масса кальция (Са) — 40, кислорода (О) — 16, углерода (С) — 12.

2. Рассчитать расход материалов (цемента и заполнителей), нуж­ных для бетонирования плит, балок и колонн среднего сечения об­щим объемом 1000 м 3 . Бетон класса В25 (марка 300). Для приготов­ления бетонной смеси использованы: портландцемент активностью 480 кгс/см 2 , песок речной, гранитный щебень наибольшей круп­ностью 20 мм. Характеристика исходных материалов приведена в приложении.

Пояснения к решению задач

Задача 1

Масса чистого известняка СаСO₃ – m т

Масса негашеной комовой извести – m₁ т

Порядок расчета

При обжиге известняка происходит его разложение по уравнению реакции

СаO ¾ М(СаO) ¾ 40 + 16 = 56 кг/моль

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль чистого известняка получается 1 моль чистой негашеной извести

Задача 2

Порядок расчета

I Номинальный состав бетона

Номинальный состав бетона рассчитать аналогично расчету, приведенному в варианте 1 (задача 2, раздел II).

Материалы рядовые, поэтому расчета В/Ц А = 0,6.

Для определения расхода воды по таблице подвижность смеси принять О.К. = 3 – 4 см.

II Расход материала на заданный объем

Расход материала на заданный объем рассчитайте аналогично расчету, приведенному в варианте 4 (задача 2, раздел II).

Вариант 6

1. Что такое морозостойкость и каковы методы ее определения? Какие требования по морозостойкости предъявляют к керамическим стеновым и облицовочным материалам?

2. Что представляют собой пустотелые стеклянные блоки? Указать область применения.

3. Что представляют собой строительный гипс и где его целесообразно применять?

4. Кратко опишите методы испытания бетона в конструкциях без их разрушения.

5. Охарактеризуйте акустические изделия «акмигран» и «акминит».

1. Определить коэффициент размягчения плотного известняка, если прочность его образца-куба в сухом состоянии — 120 МПа, а в насыщенном водой состоянии — 105 МПа. Сделать вывод о водо­стойкости данного материала.

2. Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вмести­мостью барабана 425 л при следующих данных: бетон класса В10 (марка 150). Подвижность бетонной смеси — 4 см, активность шлакопортландцемента — 340 кгс/см 2 , песок речной, наибольшая круп­ность заполнителя (известняковый щебень) — 40 мм. Характеристи­ка исходных материалов приведена в приложении.

Пояснения к решению задач

Задача 1

Коэффициент размягчения или водостойкости определяется по формуле

R_нас – прочность образца в насыщенном водой состоянии;

R_сух – прочность образца в сухом состоянии.

Материал считается водостойким, если К_р 0,8

Задача 2

Порядок расчета аналогичен расчету, приведенному в варианте 2, задача 2.

Вариант 7

1. Перечислите разновидности паркета и выполните рисунки от­дельных его видов, указав размер.

2. По каким признакам классифицируется стальная арматура для железобетона? Представьте рисунки и укажите марки стержневой арматуры.

3. Из каких материалов изготавливают силикатный кирпич, ка­ковы его свойства и где его применяют?

4. Охарактеризовать следующие рулонные гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол.

5. Какова роль связующих в красочных составах?

1. Определить пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а истинная плотность твердого вещества равна 2,6 г/см 3 .

2. Рассчитать расход материалов (цемента и заполнителей), нуж­ных для бетонирования массивных фундаментов общим объемом 300 м 3 . Бетон класса В15 (марка 200). Для приготовления бетонной смеси использованы: шлакопортландцемент активностью 360 кгс/см 2 , песок речной, известняковый щебень наибольшей крупностью 40 мм. Характеристика исходных материалов приведена в приложении.

Пояснения к решению задач

Задача 1

Водопоглощение по объему W_v %

Водопоглощение по массе W_m %

Истинная плотность r г/см 3

Средняя плотность r_m г/см 3

Порядок расчета

1. Средняя плотность горной породы определяется из соотношения

(Л.Н. Попов Строительные материалы, с. 8)

2. Пористость определяется по формуле

Задача 2

Расчет произвести аналогично расчету в варианте 4, задача 2.

Вариант 8

1. Изложить сущность работ по флюатированию камня кремнийорганическими соединениями.

2. Перечислите и кратко охарактеризуйте изделия, изготовлен­ные способом литья и широко применяемые в строительстве. При­ведите рисунки некоторых изделий из чугуна.

3. Чем объясняется коррозия затвердевшего цементного камня в минерализованных водах?

4. Перечислите, кратко охарактеризуйте и укажите область при­менения герметизирующих материалов.

5. Укажите роль пигментов в красочных составах.

1. Определить по объему и по массе количество известкового теста влажностью 50 %, полученного из 80 т извести-кипелки, име­ющей активность 85 %. Средняя плотность теста — 1400 кг/м3. В расчете необходимо принять относительную массу кальция (Са) — 40, кислорода (О) — 16 и водорода (Н) — 1.

2. Рассчитать производственный состав бетонной смеси по мас­се и объему при следующих данных: бетон класса В25 (марка 300), подвижность бетонной смеси — 3 см, активность портландцемен­та — 460 кгс/см2, наибольшая крупность гранитного щебня — 20 мм. Характеристика исходных материалов приведена в приложении.

Пояснения к решению задач

Задача 1

Масса извести — кипелки (комовой) СаО m т

Масса известкового теста Са(ОН)₂ m₁ т

Объем известкового теста V_т м 3

Влажность теста W %

Средняя плотность теста r_m.т т/м 3

Активность извести – кипелки А %

Порядок расчета

1. Количество активной извести СаО, т.е. извести, способной гаситься, определяем из формулы

2. Гашение извести заключается в гидратации оксида кальция при действии воды

СаО — М(СаО) = 40 + 16 = 50 кг/моль

Са(ОН)₂ — М(Са(ОН)₂) = 40 + (17 + 2) = 74 кг/моль

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль СаО получается 1 моль Са(ОН)₂, поэтому

из 56 т СаО получается 74 т Са(ОН)₂

из m т СаО получается m ‘ т Са(ОН)₂ – пушонки

3. Масса известкового теста с W = 50 %

4. Объем известкового теста

Задача 2

Производственный состав бетонной смеси рассчитать аналогично расчету, приведенному в вариантах 2 или 4, задача 2.

Для расчета В/Ц коэффициент А = 0,6.

Вы получаете в расчете расход материалов по массе, т.е. в кг.

Для расчета расхода материалов по объему следует воспользоваться формулой

r_m – средняя плотность в кг/ м 3 (приведено в приложении в г / см 3 )

Для расчета принять

Расход песка по массе 300 кг

Расход песка по объему

Вариант 9

1. Что такое теплопроводность материалов? Каково ее значение при выборе материалов для ограждающих конструкций зданий?

2. Что представляет собой стеклопрофилит и где его применяют? Представьте его рисунки.

3. Каковы свойства воздушной извести и где в строительстве она применяется?

4. Перечислите основные асбестоцементные изделия и укажите область их применения. Выполните рисунки изделий.

5. Что такое минеральная вата, как ее получают, каковы ее свой­ства и какие изделия из нее изготавливают?

1. Масса сухого образца ракушечника равна 580 г. После насы­щения его водой масса увеличивается до 720 г. Найти пористость, массовое и объемное водопоглощение ракушечника, если истинная плотность — 2,4 г/см 3 , а объем образца — 460 см 3 .

2. Рассчитать расход материалов (цемента и заполнителей), нуж­ных для бетонирования массивных фундаментов общим объемом 500 м 1 . Бетон класса В15 (марка 200). Для приготовления смеси ис­пользованы: шлакопортландцемент активностью 380 кгс/см 2 , песок речной, гравий наибольшей крупностью 40 мм. Характеристика ис­ходных материалов приведена в приложении.

Пояснения к решению задач

Задача 1

Масса сухого образца m_сух г

Масса насыщенного образца m_нас г

Массовое водопоглощение W_m %

Объемное водопоглощение W_v %

Истинная плотность r г/см 3

Объем образца V см

Средняя плотность r_m

Порядок расчета

1. Массовое водопоглощение определяется по формуле

2. Объемное водопоглощение

3. Средняя плотность определяется по формуле

4. Пористость образца

Задача 2

Расчет произвести аналогично расчету в варианте 4, задача 2.

Для расчета В/Ц коэффициент А = 0,55.

Для определения расхода воды О.К. = 5 – 6 см

Вариант 10

1. Какие изверженные горные породы применяют в строитель­стве и каковы их основные свойства?

2. Опишите способы защиты древесины от гниения и возгора­ния.

3. Каковы свойства воздушной извести и где в строительстве она применяется?

4. Что представляет собой асфальтобетон; каковы его свойства и область применения?

5. Перечислите теплоизоляционные и звукоизоляционные мате­риалы на основе полимеров и укажите их свойства.

1. Определить расход глины по массе и объему, необходимый для изготовления 4000 шт. керамического кирпича при следующих дан­ных: средняя плотность кирпича — 1750 кг/м 3 , средняя плотность сы­рой глины — 1650 кг/м 3 , влажность глины — 12 %. При обжиге сырца в печи потеря при прокаливании составляет 8 % от массы сухой глины.

2. Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вмести­мостью барабана 1200 л при следующих данных: бетон класса В25 (марка 300), подвижность бетонной смеси — 4 см, активность порт­ландцемента — 520 кгс/см 2 , песок речной, наибольшая крупность гранитного щебня — 40 мм. Характеристика исходных материалов приведена в приложении.

Пояснения к решению задач

Задача 1

Решить аналогично задаче 1 в варианте 2.

Задача 2

Решить аналогично задаче 2 в варианте 2.

Характеристика материалов для расчета состава тяжелого бетона по методу абсолютных объемов.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Основные источники:

1. Попов К.Н Строительные материалы и изделия: учебник/ К.Н.попов, М.Б.Каддо. — М., Высш.шк., 2010.- 367 с. ил.

2. Попов Л.Н., Попов Н.Л. Строительные материалы и изделия: учебник – М. ГУП ЦПП, 2012. – 384с.,ил.

3. Строительные материалы: учебник/Под общей редакцией В.Г. Микульского. – М.: Изд-во АСВ, 2011,. – 490 стр.: с илл.

4. Основин В.Н. Справочник по строительным материалам и изделиям / В.Н. Основин, Л.В.Шуляков, Д.С.Дубяго. – Изд. 4 -ое. – Ростов н/Д: Феникс, 2012. – 443, [1] с.: ил. – (Строительство и дизайн).

Дополнительные источники:

1. СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

2. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

Исходные данные для расчета состава тяжелого бетона

Контрольная работа по дисциплине «Строительные материалы и изделия» выполняется в межсессионный период, для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков. Домашняя контрольная работа состоит из теоретической и практической части. Выполненная работа сдается в учебную часть заочного отделения. Вариант контрольной работы выбирается по порядковому номеру в журнале, согласно таблице, приведённой ниже.

Таблица вариантов

Правила оформления контрольной работы

Контрольная работа должна содержать:

1. Титульный лист;

2. Оглавление (содержание);

3. Основная часть (ответы на вопросы);

4. Решение задач (при наличии);

5. Заключение (вывод о проделанной работе);

6. Список литературы.

Общий объем контрольной работы должен быть в пределах 10 печатных страниц формата А4 (210×297 мм). При выполнении рукописным способом на каждой странице ученической тетради объем контрольной работы не должен превышать 24 страниц.

Номера страниц должны быть проставлены внизу по центру. При использовании текстового редактора Word, для выполнения этих условий необходимы следующие настройки:

· размер бумаги А4;

· поля слева, сверху, справа по 2 см, нижнее поле 2,5 см, расстояние от нижнего края страницы до нижнего колонтитула 2 см;

· номер страницы – внизу по центру.

Основной текст контрольной работы набирается шрифтом TimesNewRoman, размер 14 пт, начертание обычное, через полуторный интервал, выравнивание по ширине страницы. Для оформления таблиц и подписей к рисункам допускается TimesNewRoman, размер 12 пт. Контрольная работа должна быть переплетена в обложку или помещена в папку–скоросшиватель (картонную или пластиковую).

Задания на домашнюю контрольную работу

Вариант 1

1. Классификация строительных материалов.

2. Приведите классификацию горных пород в зависимости от условий образования.

3. Охарактеризуйте способы производства портландцемента.

4. Что называется строительным раствором. Основные характеристики.

5. Для каких целей предназначены герметизирующие материалы? Какие их разновидности вы знаете?

1. Масса образца камня в сухом состоянии – 100г. При насыщении его водой масса камня увеличилась до 118г. Определить среднюю плотность, массовое водопоглощение и пористость камня, если его объемное водопоглощение составляет 20%, а истинная плотность камня равна 2,5г/см 3 .

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 2

1. В чем разница между истинной и средней плотностью материала?

2. Укажите причину разрушения природных каменных материалов в сооружениях. Какие методы для их защиты следует применять?

3. Что такое портландцемент, сырьевые материалы для его производства?

4. Приведите классификацию бетонов

5. Номенклатура органических теплоизоляционных материалов, область применения

1. Рассчитать расход глины (по массе и обьему), необходимый для изготовления 30000 шт. кирпичей, при следующих данных: средняя плотность кирпича- 1760кг/м 3 , средняя плотность сырой глины в карьере -1640 кг/м 3 , ее влажность -15%, при обжиге сырца в печи потеря при прокаливании составляет 8 % от массы сухой глины.

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 3

1. Что такое морозостойкость, водопоглощение, гигроскопичность материалов?

2. Назовите основные виды природных каменных материалов и изделий, применяемых в строительстве? Перечислите технические требования к ним.

3. Изложите свойства портландцемента и область применения.

4. Что такое марка бетона? На какие марки делятся тяжелые бетоны?

5. Что представляют собой лакокрасочные составы, для каких целей их применяют?

1. Определить количество полуводного гипса, полученного после термической обработки в варочном котле 15 т гипсового камня. Относительная атомная масса кальция (Са) -40, серы (S) – 32, кислорода (О) -16 и водорода (Н) -1.

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 4

1. Каков физический смысл теплопроводности, от чего она зависит и какова её размерность?

2. Назовите основные метаморфические горные породы, охарактеризуйте их свойства и укажите, для каких свойств их применяют?

3. Расскажите о видах коррозии цементного камня и мерах борьбы с ней.

4. Перечислите и кратко охарактеризуйте специальные виды тяжелых бетонов

5. Охарактеризуйте полимерцементные краски и укажите их использование.

1. Определить количество сухой извести — пушонки, полученной при гашении 10 т негашеной извести, имеющей активность ( содержание СаО-85 %). В расчете необходимо применять относительную атомную массу кальция (Са) -40, кислорода (О) -16 и водорода (Н) -1.

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 5

1. Что такое огнестойкость и огнеупорность?

2. Каковы условия образования и где применяются следующие осадочные горные породы: песок, известняк, мел?

3. Получение и твердение строительного гипса.

4. Перечислите и кратко охарактеризуйте основные свойства растворной смеси.

5. Полимерные теплоизоляционные материалы (пенопласты, поропласты).

1. Определить количество негашеной комовой извести, полученной при полном обжиге 100 т чистого известняка. Относительная атомная масса кальция (Са) -40, кислорода (О)-16, углерода (С)-12.

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 6

1. Что такое упругость, пластичность и хрупкость? Приведите примеры упругих и хрупкость материалов.

2. Назовите свойства и область применения следующих изверженных горных пород: гранита, лабрадорита, базальта, вулканического туфа.

3. Свойства строительного гипса и область его применения.

4. Кратко изложите основы технологии бетона.

5. Охарактеризуйте светопрозрачные полимерные материалы (поликарбонат).

1. Определить коэффициент размягчения плотного известняка, если прочность его образца-куба в сухом состоянии -120 МПа, а в насыщенном водой состоянии – 105 МПа. Сделать вывод о водостойкости данного материала.

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 7

1. Что такое прочность материала и чем она характеризуется?

2. Какими показателями характеризуется качество керамического кирпича и где в строительстве его применяют?

3. Приведите классификацию минеральных вяжущих веществ;

4. Охарактеризуйте деревоцементные материалы

5. Назовите изделия из минеральной и стеклянной ваты, охарактеризуйте их свойства и укажите область применения.

1. Определить пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по обьему в 1,7 раз больше водопоглощения по массе, а истинная плотность твердого вещества равна 2,6 г/см 3 .

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 8

1. Назовите породы древесины, применяемые в строительстве.

2. Приведите классификацию керамических материалов и изделий.

3. Кратко изложите технологию получения воздушной извести, способы её гашения, свойства и область применения.

4. Дайте понятие о пластификаторах для раствора

5. Охарактеризуйте 3-4 вида современных гидроизоляционных материалов

1. Определить по обьему и по массе количество известкового теста влажностью 50%, полученной из 80 т извести-кипелки, имеющей активность 85%. Средняя плотность теста -1400 кг/м 3 . В расчете необходимо принять относительную массу кальция (Са) – 40, кислорода (О) – 16 и водорода (Н)

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 9

1. Назовите структурные элементы древесины, видимые невооруженным глазом и под микроскопом.

2. Какие керамические изделия применяют для внутренней облицовки стен и полов, какие требования предъявляют к их качеству?

3. Что такое битум, каковы его свойства и область применения?

4. Перечислите основные виды сборных железобетонных изделий, применяемых для жилищного и промышленного строительства.

5. Расскажите об этапах модификации рулонных материалов.

1. Масса сухого образца ракушечника равна 580 г. После насыщения его водой масса увеличивается до 70 г. Найти пористость, массовое и обьемноеводопоглощение ракушечника, если истинная плотность – 2,4 г/см 3 , а объем образца -460 см 3

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Вариант 10

1. Назовите способы защиты древесины от гниения и поражения насекомыми.

2. Кратко изложите технологию производства керамического кирпича.

3. В чем состоят основные положения теории твердения портландцемента?

4. Охарактеризуйте основные свойства и укажите область применения легких бетонов на пористых заполнителях

5. Мастичные и мембранные покрытия. Основные свойства, применение.

1. Определить расход глины по массе и объему, необходимый для изготовления 4000шт. керамического кирпича при следующих данных: средняя плотность кирпича – 1750 кг/м 3 , средняя плотность сырой глины -1650 кг/м 3 , влажность глины -12%. При обжиге сырца в печи потеря при прокаливании составляет 8% от массы сухой глины.

2. Рассчитать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона заданной марки. Исходные данные для расчета принять по таблице № 1.

Исходные данные для расчета состава тяжелого бетона

Таблица 1.

Вариант

Пример решения задач

Задача 1. Определение плотности и пористости Масса образца горной породы, насыщенной водой, равна 42,5 г, а

в сухом состоянии – 40,5 г. Определить среднюю плотность и пористость породы, если истинная плотность ее составляет 2,6 г/см3, объемноеводопоглощение – 10,5 %.

Водопоглощениемассовое можно определить по формуле:

Вм = ( тнас. − тсух. ) / Vест. 100% = (42,5 – 40,5)/40,5*100 % = 5 %.

Объемное и массовое водопоглощения связаны между собой соотношение Во=Вм*r м, отсюда средняя плотность r м=Во/Вм=10,5/5=2,1(г/см3)

Пористость определяют по формуле: П=(1-r м/rист)*100%

П = (1 — 2,1/2,6) · 100 % = 20 %

Задача 2. Определение предела прочности Сухой образец кирпича при испытании на сжатие разрушился при

показании манометра 5 МПа. Определить предел прочности при сжатии кирпича в водонасыщенном состоянии, если известно, что коэффициент размягчения кирпича равен 0,85, а площадь образца в 2 раза больше площади поршня гидравлического пресса.

Предел прочности при сжатии образца в водонасыщенном состоянии можно определить из формулы коэффициента размягчения:

К разм.= Rнас./ Rсух.;Rнас. = Rсух.К разм.

Предел прочности образца в сухом состоянии можно определить:

Rсух. =Рразр./ Sобр.;

Разрушающая нагрузка равна: Pразр.= Pман.*Sпоршня;

площадь поршня: Sпоршня=Sобр./2 .

Предел прочности образца в сухом состоянии: Rсух.= Рразр./ Sобр.= 2,5Sобр./ Sобр.= 2,5(МПа);

Rнас. = 2,5× 0,85= 2,125(МПа).

Задача 3. Определение времени релаксации Для увеличения длины каучуковой ленты с 10 до 140 мм необходимо приложить напряжение 8,44 МПа. После выдержки ленты в этом положении в течение 42 суток напряжение снизилось до 4,22 МПа. Определить постоянную времени релаксации и действующее напряжение после выдержки в течение 90 суток.

Согласно уравнению релаксации напряжений:

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 669 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Т.В. Хмеленко Строительные материалы и изделия

П о д г о т о в к а с ы р ь е в ы х м а т е р и а л о в. Она должна обеспечивать для каждого компонента керамической массы заданный химико-минералогический состав, необходимую степень чистоты, а также физическое состояние для дальнейшей переработки. Эта стадия включает процессы обогащения или “облагораживания” минерального сырья, т.е. промывку водой, сортировку, магнитную или ситовую сепарацию, химическую очистку и другие способы удаления вредных примесей, предварительное дробление, сушку сырья до влажности, обеспечивающей возможность измельчения, предварительную термическую обработку и т.д.

И з м е л ь ч е н и е к о м п о н е н т о в. Измельчение обеспечивает получение размеров зерна в соответствии с особенностями последующей технологии и требованиями к свойствам изделий. Для измельчения используют разнообразные дробилки (щековые, конусные, валковые, молотковые) и шаровые мельницы непрерывного или периодического действия. Для глинистых пород процесс измельчения нередко заменяют, так называемым “распусканием”, т.е. диспергированием до природных первичных частиц глиняных минералов под действием воды на куски породы.

С м е ш и в а н и е к о м п о н е н т о в. Оно должно обеспечивать получение однородной композиции (шихты, массы) определенного хи- мико-минералогического и зернового состава. После массовой или объемной дозировки компонентов их смешивают в периодически или непрерывно действующих смесителях. В ряде случаев процессы смешивания компонентов совмещают с их измельчением в мельницах тонкого помола.

П о д г о т о в к а м а с с ы. Она должна придавать массе определенные физические свойства (плотность, вязкость, пластичность), необходимые для последующих процессов формования. Эти свойства обусловливаются прежде всего надлежащим содержанием в массе “временной” или технологической связки. Последняя представляет собой, как правило, жидкость, хорошо смачивающую минеральные частицы, обеспечивает определенную пластичность дисперсной системы, а затем удаляется при последующей термической обработке сформованного полуфабриката. Роль такой жидкости могут выполнять вода, водные растворы минеральных или органических веществ. Формовочные свойства любых типов керамических масс в значительной мере зависят от их строения и содержания воздуха. Во многих производствах преду-

сматривают специальные технологические операции для улучшения строения масс и удаления воздуха.

П р о ц е с с ы ф о р м о в а н и я. Они должны придавать полуфабрикату (сырцу, заготовке) требуемую форму и размеры с учетом последующих изменений объема в сушке и обжиге. Одновременно должны быть обеспечены плотность, однородность строения полуфабриката и механическая прочность, достаточная для транспортирования и последующих технологических операций.

Варианты процесса формования, используемые в керамической технологии, могут быть сведены к трем главным группам:

а) прессование из порошковых масс, осуществляемое с приложением высоких давлений (плитки для полов);

б) формование из пластичных масс – выдавливание, штемпельное формование и раскатка заготовок в тела вращения (огнеупоры, строительная керамика, черепица, трубы);

в) отливка из текучих суспензий, так называемых керамических шликеров. Получение достаточно прочной отливки основано на удалении (отсасывании) избытка жидкости из тела отливки в пористую форму, либо на изменении агрегатного состояния (затвердевании) технологической связки. Процессы чаще осуществляются без внешнего давления (тонкая керамика, техническая керамика). В необходимых случаях все перечисленные способы формования сочетаются с последующей механической обработкой полуфабриката (резкой, обточкой, шлифованием), завершающей придание ему требуемой формы.

С у ш к а к е р а м и ч е с к о г о п о л у ф а б р и к а т а. Она должна закреплять форму полуфабриката и снижать содержание связующей жидкости в такой степени, чтобы исключить ее отрицательное влияние на последующий процесс обжига изделий. Если основным компонентом связки является малолетучее органическое вещество, то вместо процесса сушки осуществляется предварительное выжигание связки.

О б ж и г п о л у ф а б р и к а т а. Это важнейший этап керамической технологии, превращающий полуфабрикат в готовое изделие. Во время обжига протекает ряд сложных физико-химических процессов, в результате которых упрочняется и уплотняется изделие. Уплотнение и упрочнение, которые объединяются общим понятием “спекание”, сопровождаются приобретением необходимых физических, химических и технологических свойств. В процессе обжига изделия при температуре

до 100 о С происходит испарение свободной воды. Удаление химически связанной воды — дегидратация – происходит при 450–500 о С, оно приводит к образованию безводного метакаолинита. Затем происходят выгорание органических добавок и разложение карбонатов. При 600 о С и выше протекает диссоциация безводного метакаолинита. Более высокая температура 900–1000 о С способствует образованию муллита 3Al 2 O 2 2SiO 2 , который и придает основные эксплуатационные свойства обжигаемому изделию. В процессе обжига и последующего охлаждения происходит изменение объема изделия на 2–3%, т.е. огневая усадка, которая связана с переходом кварца из α -модификации в β -форму и в α -кристобалит.

Обожженное изделие еще не всегда является готовой продукцией. Для ее выпуска могут требоваться различные дополнительные процессы, такие как шлифование, глазурование, декорирование, металлизация и др.

2.2.4. Свойства керамического кирпича

Кирпич глиняный обыкновенный имеет форму параллелепипеда размером 250×120×65 мм. Средняя плотность кирпича 1600–1900 кг/м 3 . Водопоглощение 6–20 %. В зависимости от предела прочности при сжатии кирпич делят на марки М75; М100; М125; М150; М200; М250; М300. Теплопроводность кирпича 0,7–0,82 вт/м. о С. Марка кирпича по морозостойкости F15; F25; F35; F50. Пористость кирпича колеблется в пределах 20–40 %.

2.2.5. Пример решения задач

Задача 1 Определить, какое количество глины по массе и по объему необ-

ходимо для получения 10000 штук кирпича со средней плотностью 1800 кг/м 3 . Средняя плотность глины 1700 кг/м 3 , влажность ее 15 %, а потери при прокаливании составляют 10 % от массы сухой глины.

Определяем, какой объем будут иметь 10000 штук кирпича.

V к = 10000·0,25·0,12·0,065=19,5 м 3 .

Определяем массу 10000 штук кирпича.

V к ρ к = 19,5·1800=35100 кг.

Определяем массу сырой необожженной глины, необходимой для изготовления 10000 шт. кирпича с учетом потерь при прокаливании и влажности.

35100 1,10·1,15=44402 кг.

Определяем объем сырой глины.

V гл = m / ρ гл = 44402/1700 = 26,12 м 3 .

2.2.6. Задачи для самостоятельного решения

1. Сколько штук обыкновенного красного кирпича можно приготовить из 5 т глины? Влажность глины 19 %, потери при прокаливании

8 % от массы сухой глины. Кирпич должен иметь среднюю плотность 1750 кг/м 3 .

2. Требуется получить 1000 штук пористого кирпича со средней плотностью 1000 кг/м 3 . Средняя плотность обыкновенного кирпича из этой глины 1800 кг/м 3 . Рассчитать массу древесных опилок, необходи-

мых для получения 1000 штук пористого кирпича, если насыпная плотность опилок 300 кг/м 3 .

3. Сколько кг глины требуется на изготовление 2000 штук плиток

для пола размером 150×150×13 мм, пористость плиток 4 %, истинная плотность спекшейся массы 2520 кг/м 3 , а потери при сушке и обжиге составляют 15% от массы глины?

4. Масса кирпича керамического обыкновенного стандартных размеров марки 150 в сухом состоянии равна 3,5 кг. Найти пористость

кирпича и решить вопрос о пригодности его для кладки стен гражданских зданий, если истинная плотность его равна 2,5 г/см 3 .

5. Определить предел прочности кирпича при изгибе, если площадь поршня пресса равна 40 см 2 , а показание манометра при разрушении кирпича равно 10 атм. Кирпич имеет стандартные размеры. Расстояние между опорами при испытании равно 20 см.

6. Сколько потребуется глины для изготовления 2500 штук плиток

для пола размером 150×150×13 мм, если известно, что пористость плиток 5 %, плотность спекшейся массы 2,60 г/см 3 , а потери при сушке и обжиге глины составили 13 % от массы глины?

7. Масса кирпича керамического обыкновенного стандартных размеров марки 200 в сухом состоянии равна 3,5 кг. Найти пористость

кирпича и решить вопрос о пригодности его для кладки стен гражданских зданий, если истинная плотность его равна 2,6 г/см 3 .

8. Сколько штук кирпича стандартных размеров получится из 65 т глины влажностью 8 %, если потери при обжиге сырца составляют 6 % от массы сухой глины, а средняя плотность кирпича равна 1750 кг/м 3 ?

9. Сколько расходуется глиняной массы на изготовление 4500 штук плиток для пола размером 150×150×13 мм с пористостью 4,5 %, если истинная плотность готовой плитки равна 2,56 г/см 3 , а потери при сушке и обжиге составляют 16 % от массы глиняного сырья?

10. Определить предел прочности при изгибе глиняной плоской ленточной черепицы, размером 365×155 и толщиной 12 мм. Разрушающая нагрузка при испытании на изгиб 70 кг. Расстояние между опорами равно 30 см.

11. Определить предел прочности кирпича при изгибе, если площадь поршня пресса равна 40 см 2 , показание манометра перед разрушением кирпича 12 атм, ширина кирпича 122 мм, толщина 66 мм, расстояние между опорами 20 см.

12. Определить количество глиняной черепицы для 10 м 2 кровли и определить массу кровли. Для покрытия кровли применяется плоская ленточная черепица, кроющие размеры которой по длине 160 мм, по ширине — 155 мм. Вес 1 м 2 покрытия в насыщенном водой состоянии равен 65 кг. Габаритные размеры черепицы: длина 365 мм и ширина 155 мм. Полное водопоглощение черепицы 8 %.

13. Масса образца кирпича в сухом состоянии 60 г. Определить массу кирпича после насыщения его водой, а также относительную плотность твердого вещества, если известно, что водопоглощение по объему кирпича равно 18 %, пористость кирпича 29 %, истинная плотность кирпича 1700 кг/м 3 .

14. Определить пористость кирпича, если известно, что его водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а плотность твердого вещества кирпича равна 2200 кг/м 3 .

15. Определить коэффициент размягчения кирпича, если при испытании образца кирпича в сухом состоянии на сжатие максимальное показание манометра пресса было равно 41,3 МПа, тогда как такой же образец в водонасыщенном состоянии показал на манометре 37,4 МПа.

16. Определить среднюю плотность и пригодность кирпича марки

75 для изготовления фундаментов одноэтажного промышленного здания на обводненных грунтах, если известно, что водопоглощение кир-

пича по массе 16,4 %, по объему 27,6 %. Разрушающая нагрузка при испытании кирпича в водонасыщенном состоянии равна 135 кН.

Требования к сырью для производства кирпича

Глины и суглинки, применяемые в качестве сырья для производства кирпича, представляют собой землистые породы. При проминке с водой они образуют пластичное тесто, способное принимать придаваемую ему форму, сохранять эту форму при высушивании, а после обжига приобретать твердость и прочность.

На земной поверхности глины и суглинки возникли в результате разрушения горных полевошпатовых пород. К этим породам относятся гранит, порфир, гнейс, сиенит и др. Разрушение этих пород происходило и происходит постепенно, под переменным воздействием ветра, воды, тепла и мороза.

Глины, оставшиеся на месте образования, называются первичными или остаточными. В большинстве же случаев глины, были смыты водой или перенесены ледниками и ветром, а затем осели в виде отложений у подножьев гор, в низменностях, в долинах рек, на дне морей и озер. Такие перенесенные глины называют вторичными или отложенными. Именно эти глины в большинстве случаев и используют для производства кирпича.

Глины и суглинки, перенесенные ветром, называют лёссом, а перенесенные ледниками — моренными глинами и суглинками. Последние обычно содержат много окатанной гальки и валунов. Глины, осаждавшиеся на дне озер, часто называются ленточными вследствие характерного для них отложения в виде расположенных один над другим тонких слоев — лент. Все эти разновидности отложенных глин во время своего перемещения, как правило, смешивались с песками, песчаной и известняковой пылью, пропитывались растворами различных минеральных солей. Этим объясняется чрезвычайно большое разнообразие состава и свойств различных глин.

Природная окраска глин и суглинков так же разнообразна, как и их свойства. Встречаются глины белые, черные, различных оттенков желтого, красного, коричневого, голубого и других цветов. Цвет глины после обжига зависит от содержания окислов железа. Глины, содержащие значительные примеси окислов железа, после обжига имеют красный цвет. При небольшом (3—4%) содержании окислов железа обожженная глина получается кремового или бледно-розового цвета, а при еще меньшем их содержании — белого цвета.

В кирпичном производстве чаще всего используют наиболее распространенные поверхностные отложения суглинков желтовато-землистого цвета, дающих после обжига красный (кирпичный) цвет.

Глины и суглинки, используемые для изготовления кирпича, в зависимости от их качества применяют в чистом виде или в смеси с добавками. В качестве добавок берут песок, глины и суглинки других слоев или месторождений, а также опилки, торф или иные примеси, выгорающие при обжиге кирпича. Смесь глины с различными добавками называют шихтой.

Качество готового кирпича во многом зависит от качества сырья. Так, при использовании глины, засоренной камнями, получается брак при формовке, сушке и обжиге. Кроме того, камни могут повлечь поломку оборудования. Слишком жирная глина плохо перемешивается и дает много трещин при сушке сырца. Из чрезмерно тощей глины получается непрочный, легко разрушающийся кирпич.

Основные требования к сырью, свойства глин и способы их определения необходимо знать для правильного выбора участка сырья.

Используемая для изготовления кирпича глина не должна быть засорена включениями гальки и камешков, особенно известняковых (называемых дутиком). Известняковые включения при обжиге кирпича превращаются в комочки негашеной извести. При выдерживании на воздухе эти включения поглощают влагу из воздуха (гасятся) и, увеличиваясь в объеме (приблизительно в 3 раза), разрушают кирпич.

В исключительных случаях, когда уже построенный завод вынужден использовать сырье с включениями дутика (ввиду отсутствия другого сырья), должны приниматься меры к его обезвреживанию. Эти меры заключаются в следующем. Во-первых, при добыче глины необходимо по возможности отбирать и отбрасывать все обнаруженные включения, а участии глины, наиболее засоренные дутитам, не разрабатывать. Во-вторых, для обезвреживания мелких зерен дутика (до 3—4 мм) глину следует увлажнять соленой водой, добавляя к воде поваренную соль из расчета 30—35 кг на 1 тыс. кирпичей. И, наконец, рекомендуется обожженный кирпич сразу же после его выгрузки из печи погружать на несколько минут в воду. При этом комочки обожженной извести внутри кирпича сразу превращаются в известковое молоко, равномерно распределяющееся в порах кирпича, благодаря чему кирпич не разрушается.

Однако все перечисленные меры усложняют и удорожают производство, поэтому при выборе сырьевой базы для нового кирпичного предприятия следует избегать сырья, засоренного известняковыми включениями.

Одним из важнейших свойств глины, определяющих ее пригодность для кирпичного производства, является пластичность. Под (пластичностью понимают способность глины при ее замачивании и проминке давать связное, легко формующееся (пластичное) тесто, сохраняющее приданную ему форму. Это свойство у разных глин выражено в различной степени. Различают глины малопластичные (тощие), средней пластичности (кирпичные) и высокопластичные (жирные — гончарные). Лучшими для производства кирпича являются глины и суглинки средней пластичности. Если таких глин нет, можно использовать и жирные глины, но с обязательным отощением, т. е. добавкой песка или других непластичных материалов.

Пластичность глины зависит от ее зернового (гранулометрического) состава, т. е. наличия в ней песка, Пыли и мельчайших частиц (менее 0,005 мм), последние собственно и являются глинистым веществом. Большое количество пыли в глине нежелательно, так как пыль понижает связность глины, затрудняет сушку, способствует растрескиванию кирпича при обжиге и ‘охлаждении, а также уменьшает прочность кирпича.

С увеличением ‘Содержания песка пластичность глины понижается. Глины с повышенным содержанием песка — суглинки — обычно используют в кирпичном производстве без отощения, а иногда они сами служат отощителями для более жирных глин.

При высушивании глиняных изделий происходит так называемая воздушная усадка, т. е. изделия уменьшаются в размерах. Воздушная усадка у различных глин может быть от 5 до 12°/о, а иногда и более. С увеличением воздушной усадки при других равных условиях ухудшаются сушильные свойства глины, поэтому в глины с большой усадкой вводят песок или другие отощающие добавки в таком количестве, чтобы усадка не превышала б—8%.

Сушильные свойства глины имеют важное значение. Эти свойства должны обеспечивать высушивание кирпича-сырца в нормальных производственных условиях без особых мер предосторожности, в короткие сроки, без трещин и искривлений.

Высушенный сырец должен быть достаточно прочным. Он должен выдержать, не ломаясь, перевозку к обжигательной печи и садку в нее высотой до 30 и более рядов кирпича в зависимости от размеров печи.

Кирпич из разных глин большей частью обжигают при температуре от 900 до 1000°. Если температура обжига более высокая, чем это допустимо для данной глины, то кирпичи пережигаются, т. е. размягчаются, теряют правильность формы или даже сплавляются между собой ,в сплошные глыбы. Желательно, чтобы глина имела достаточный, как говорят, интервал спекания, т. е. достаточную (не менее 50—80°) разницу между температурой нормального обжига и температурой размягчения и сплавления кирпича. При наличии такого интервала спекания случайное увеличение температуры при обжиге не будет опасным и не повлечет брака. Кроме того, обжиговые свойства глины должны позволять проводить обжиг и охлаждение кирпича в небольшие сроки и получать кирпич без трещин.

Наконец, что самое важное, глина должна быть такой, чтобы изготовленный из нее в производственных условиях кирпич обладал достаточной прочностью, достаточной морозоустойчивостью, и, по возможности, не только отвечал всем другим требованиям существующего стандарта на кирпич, «о и превышал эти требования.

Если глины по своему качеству не отвечают некоторым из перечисленных выше требований, а крупных залежей лучшей глины поблизости от данного колхоза не имеется, следует подобрать искусственную сырьевую смесь, пригодную для получения из нее кирпича. Для этого к глине добавляют, как уже указывалось, те или иные примеси (песок, суглинок, опилки, торф, другие сорта привозной глины и т. п.), подбирая такой состав шихты, который обеспечил бы наилучшее качество кирпича при наименьших производственных затратах.

Одновременно с подбором оптимальной (наилучшей) шихты необходимо разработать технологический процесс с учетом особенностей сырья. Надо предусмотреть также надлежащую подготовку и обработку глины, соответствующие условия формовки, сушки и обжига кирпича для обеспечения нормального хода производства и продуктивной работы кирпичного завода.