Πυριτικά υλικά τοίχου. Προϊόντα πυριτικών σε αυτόκλειστο Ιδιότητες πυριτικών υλικών

Κατηγορία Κ: ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Πυριτικά υλικά και προϊόντα

Πυριτικά προϊόνταείναι ένα υλικό τεχνητής πέτρας που κατασκευάζεται από μείγμα ασβέστη, άμμου και νερού, χυτευμένο με πίεση υπό υψηλή πίεση και σε αυτόκαυστο.

Τα τούβλα από άμμο χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή. πυριτικό πυκνό σκυρόδεμα και προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτό. κυψελωτό πυριτικό σκυρόδεμα και προϊόντα. πυριτικό σκυρόδεμα με πορώδη αδρανή.

Το τούβλο άμμου-ασβέστη συμπιέζεται από μίγμα ασβέστη-άμμου της ακόλουθης σύνθεσης (%): καθαρή χαλαζιακή άμμος 92-94. αεράσβεστος 6-8 και νερό 7-8. Η μάζα ασβέστη-άμμου που παρασκευάζεται σε μίξερ χυτεύεται σε πρέσες υπό πίεση 15-20 MPa και ατμίζεται σε αυτόκλειστα σε πίεση κορεσμένου ατμού 0,8 MPa και θερμοκρασία περίπου 175 °C.

Κατά τον ατμό, ο ασβέστης, η άμμος και το νερό αντιδρούν, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται υδροπυριτικό ασβέστιο, το οποίο τσιμενώνει τη μάζα και της προσδίδει υψηλή αντοχή. Η διάρκεια του κύκλου επεξεργασίας σε αυτόκλειστο είναι 10-14 ώρες και η όλη διαδικασία κατασκευής τούβλων από ασβέστη είναι 16-18 ώρες, ενώ η διαδικασία κατασκευής συνηθισμένων τούβλων αργίλου διαρκεί 5-6 ημέρες.

Το τούβλο από ασβέστη είναι διαθέσιμο σε δύο τύπους: μονό μέγεθος 250 X 120 X 65 mm και αρθρωτό μέγεθος 250 Χ 120 Χ 88 χλστ. Η ογκομετρική μάζα του τούβλου άμμου ασβέστη είναι 1800-1900 kg/m3, η αντοχή στον παγετό δεν είναι μικρότερη από το Mr3 15, η απορρόφηση νερού είναι 8-16% κατά βάρος. Όσον αφορά τη θλιπτική αντοχή, το τούβλο από άμμο-ασβεστό χωρίζεται σε πέντε κατηγορίες: 75, 100, '25, 150 και 200. Όσον αφορά τη θερμική αγωγιμότητα, το τούβλο από άμμο ασβέστη διαφέρει ελαφρώς από το συνηθισμένο τούβλο αργίλου και αντικαθιστά πλήρως το τελευταίο κατά την τοποθέτηση τους τοίχους οποιωνδήποτε κτιρίων, εκτός από τοίχους που είναι κατασκευασμένοι σε συνθήκες υψηλής υγρασίας ή εκτεθειμένοι σε υψηλές θερμοκρασίες (φούρνοι, καμινάδες). Το χρώμα του τούβλου άμμου ασβέστη είναι ανοιχτό γκρι, αλλά μπορεί επίσης να χρωματιστεί, να χρωματιστεί στη μάζα με την εισαγωγή ορυκτών χρωστικών σε αυτό.

Προϊόντα από πυκνό πυριτικό σκυρόδεμα. Λεπτόκοκκο πυκνό πυριτικό σκυρόδεμα - σκυρόδεμα χωρίς τσιμέντο που σκληραίνει σε αυτόκλειστο με βάση ασβεστοπυριτικά ή ασβεστούχα συνδετικά υλικά - παράγεται σύμφωνα με το ακόλουθο τεχνολογικό σχήμα: μέρος της χαλαζιακής άμμου (8-15%) αναμιγνύεται με ασβέστη (6- 10%) και ψιλοτριμμένο σε σφαιρόμυλους, στη συνέχεια θρυμματισμένο ασβέστη-άμμο συνδετικό και κανονική άμμος(75-85%) αναμιγνύεται με νερό (7-8%), αναμιγνύεται σε μπετονιέρες και στη συνέχεια το μείγμα πηγαίνει στη βάση χύτευσης. Τα χυτευμένα προϊόντα μαγειρεύονται στον ατμό σε αυτόκλειστα σε θερμοκρασία 175-190 ° C και πίεση ατμού 0,8 και 1,2 MPa.

Τα προϊόντα από πυκνό πυριτικό σκυρόδεμα έχουν ογκομετρική μάζα 1800-2200 kg/m3, αντοχή στον παγετό 25-50 κύκλους και αντοχή σε θλίψη 10-60 MPa.

Μεγάλοι συμπαγείς τοίχοι, ενισχυμένες πλάκες δαπέδου, κολώνες, δοκοί, μπλοκ θεμελίωσης και πλίνθων, δομές σκαλοπατιών και διαχωριστικών κατασκευάζονται από πυκνό πυριτικό σκυρόδεμα.

Οι πυριτικοί λίθοι για εξωτερικούς τοίχους και τοίχους σε υγρούς χώρους πρέπει να έχουν βαθμό τουλάχιστον 250.

Προϊόντα από κυψελωτό πυριτικό σκυρόδεμα. Σύμφωνα με τη μέθοδο σχηματισμού της πορώδους δομής, τα κυψελωτά πυριτικά σκυροδέματα είναι αφρώδες πυριτικό και αέριο πυριτικό.

Το κύριο συνδετικό υλικό για την παρασκευή αυτών των σκυροδέματος είναι ο αλεσμένος ασβέστης. Η αλεσμένη άμμος, ο ηφαιστειακός τύφφος, η ελαφρόπετρα, η ιπτάμενη τέφρα, η τρίπολη, ο διατομίτης, η τρας και η σκωρία χρησιμοποιούνται ως πυριτικά συστατικά του συνδετικού και λεπτά αδρανή.

Στην κατασκευή κυτταρικών πυριτικών προϊόντων, μια πλαστική μάζα ασβέστη-άμμου αναμιγνύεται με σταθερό αφρό που παρασκευάζεται από παρασκεύασμα ΗΑ, ρίζα σαπουνιού κ.λπ., ή με παράγοντες σχηματισμού αερίων - σκόνη αλουμινίου, και στη συνέχεια το μείγμα χύνεται σε καλούπια και υποβάλλονται σε επεξεργασία σε αυτόκλειστο.
Η ογκομετρική μάζα των προϊόντων πυριτικού αφρού και των προϊόντων πυριτικού αερίου είναι 300-1200 kg/m3, η αντοχή σε θλίψη είναι 1-20 MPa.

Σύμφωνα με τον προορισμό τους, τα κυψελωτά πυριτικά προϊόντα χωρίζονται σε θερμομονωτικά προϊόντα με ογκομετρική μάζα έως 500 kg/m3 και σε δομικά-θερμομονωτικά προϊόντα με ογκομετρική μάζα μεγαλύτερη από 500 kg/m3.

Τα θερμομονωτικά κυψελωτά πυριτικά χρησιμοποιούνται ως μονωτικά υλικά και οι εξωτερικοί τοίχοι και τα πάνελ, καθώς και οι σύνθετες πλάκες επίστρωσης κτιρίων, κατασκευάζονται από δομικά και θερμομονωτικά πυριτικά άλατα.

Προϊόντα από πυριτικό σκυρόδεμα σε πορώδη αδρανή. Τα λεπτά αλεσμένα μείγματα ασβέστη-πυριτίου χρησιμοποιούνται ως συνδετικό πυριτικό σκυρόδεμα σε πορώδη αδρανή και διογκωμένη άργιλος, ελαφρόπετρα, πορώδης σκωρία και άλλα πορώδη ελαφριά φυσικά και τεχνητά υλικάσε μορφή χαλικιού και θρυμματισμένης πέτρας. Μετά την επεξεργασία σε αυτόκλειστο, τέτοια σκυρόδεμα αποκτούν αντοχή σε θλίψη από 3,5 έως 20 MPa με βάρος από 500 έως 1800 kg/m3 και από αυτά κατασκευάζονται κυρίως μπλοκ και πάνελ εξωτερικών τοίχων κατοικιών και δημόσιων κτιρίων.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ πυριτικά υλικά σε αυτόκλειστο Αυτά περιλαμβάνουν υλικά των οποίων η παραγωγή βασίζεται στην υδροθερμική σύνθεση ενός μείγματος ορυκτών (κύριες πρώτες ύλες, συνδετικά και πληρωτικά), που πραγματοποιείται σε υψηλή πίεση (έως 1,5 MPa) και θερμοκρασία (174...200 °C) υδρατμών.

Οι κύριες πρώτες ύλες για υλικά σκλήρυνσης σε αυτόκλειστο είναι κυρίως μείγματα ασβέστη-άμμου και βιομηχανικά απόβλητα - σκωρία υψικαμίνου, τέφρα καυσίμου, λάσπη νεφελίνης κ.λπ. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα μείγματα ασβέστη-άμμου. (πυριτικό άλας)υλικά.

Το κύριο συνδετικό συστατικό των υλικών σε αυτόκλειστο είναι ο ασβέστης. Για την παραγωγή πυριτικών προϊόντων, συνιστάται η χρήση ασβέστη ταχείας σβέσης με συνολική περιεκτικότητα σε ενεργά οξείδια ασβεστίου και μαγνησίου μεγαλύτερη από 70%. Σε αυτή την περίπτωση, η περιεκτικότητα σε MgO δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 5%. Μαζί με τον ασβέστη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το τσιμέντο Portland, ιδιαίτερα στην παραγωγή κυψελωτού σκυροδέματος. Η χρήση τσιμέντου Portland συμβάλλει στην αύξηση της αντοχής στον παγετό των προϊόντων.

Το πιο κοινό υλικό πλήρωσης πυριτικά υλικά- χαλαζιακή άμμος. Όταν χρησιμοποιείτε άστρο και ανθρακική άμμο φυσικές και μηχανικές ιδιότητεςτα προϊόντα αλλοιώνονται.

Κατά τη θερμική επεξεργασία των κύριων πρώτων υλών σε αυτόκλειστα, υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ του υδροξειδίου του ασβεστίου, του πυριτίου και του νερού, που συνοδεύεται από το σχηματισμό ελάχιστα διαλυτών προϊόντων αντίδρασης - υδροπυριτικά ασβέστιο:

ΕΝΑ Ca(OH) 2 + Si0 2 + ( ν-α)Н 2 0 → ένα CaO. Si0 2 . n H20,

και την τιμή του συντελεστή ΕΝΑκαθορίζεται από την αναλογία των συγκεντρώσεων CaO και Si0 2 στην υγρή φάση.

Οι άμορφες και υαλώδεις πρώτες ύλες έχουν υψηλή αντιδραστικότητα κατά την επεξεργασία σε αυτόκλειστο. Αυτά περιλαμβάνουν ηφαιστειακά διαχυτικά πετρώματα, κοκκώδεις σκωρίες, τέφρα καυσίμου κ.λπ.

Η εντατικοποίηση της σκλήρυνσης και η βελτίωση των βασικών ιδιοτήτων των υλικών αυτόκλειστου επιτυγχάνονται με τη χρήση πρώτων υλών υψηλής διασποράς. Στην κατασκευή προϊόντων ασβέστη-άμμου υψηλής αντοχής, ο ασβέστης αλέθεται με άμμο σε συγκεκριμένη επιφάνεια 3000...5000 cm 2 /g και χρησιμοποιείται ως συνδετικό.

Ανάλογα με τον προορισμό τους, τα προϊόντα που κατασκευάζονται από πυριτικά υλικά διαφέρουν κατασκευαστικόςΚαι θερμομονωτικά προϊόντα,και σύμφωνα με τη μορφή κατασκευής - επάνω κομμάτιΚαι προϊόντα μεγάλου μεγέθους.

Όσον αφορά τον όγκο παραγωγής προϊόντων από υλικά σκλήρυνσης σε αυτόκλειστο, την ηγετική θέση κατέχουν τούβλο άμμου ασβέστη,και πίσω του - προϊόντα τοίχουαπό πυκνό και κυψελωτό σκυρόδεμα.

Τούβλο από άμμο ασβέστηείναι ένα τεχνητό δομικό υλικό τοίχων που δεν πυροδοτείται με συμπίεση από ένα μείγμα χαλαζιακής άμμου (90...92%) και σβησμένου ασβέστη (8...10%) που ακολουθείται από σκλήρυνση σε αυτόκλειστο.

Στη σύνθεση του μείγματος πρώτης ύλης για την παραγωγή τούβλου άμμου-ασβεστόλιθου, η περιεκτικότητα σε ασβέστη κυμαίνεται από 7 έως 10% ως προς τον ενεργό ρόλο του CaO. Για να αυξηθεί η αντοχή του τούβλου άμμου-ασβέστη, χρησιμοποιούνται λεπτοαλεσμένα μείγματα ασβέστη-πυριτίου, ασβέστη-σκωρίας και ασβέστη-στάχτης ως συνδετικό συστατικό.

Στην παραγωγή τούβλων άμμου ασβέστη, οι πιο επιθυμητές είναι οι κουάρκ άμμοι με κόκκους μεγέθους 0,2...2 mm και με ελάχιστο αριθμό κενών. Η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες αργίλου δεν επιτρέπεται να υπερβαίνει το 10%, καθώς με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άργιλο, αυξάνεται η απορρόφηση νερού και μειώνεται η αντοχή και η αντοχή στον παγετό του τούβλου. Η παρουσία οργανικών ακαθαρσιών στο μείγμα πρώτης ύλης για την παραγωγή τούβλων μειώνει την αντοχή του και μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό ρωγμών λόγω της απελευθέρωσης αερίων κατά τη σκλήρυνση σε αυτόκλειστο.

Το τούβλο από ασβέστη χρησιμοποιείται μαζί με κεραμικά τούβλα για την τοποθέτηση πέτρας και ενισχυμένης πέτρας εξωτερικού και εσωτερικές δομέςστο υπέργειο τμήμα κτιρίων με κανονικές και υγρές συνθήκες λειτουργίας. Λόγω της χαμηλότερης αντίστασης στο νερό και τις ουσίες που διαλύονται σε αυτό, το τούβλο άμμου, σε αντίθεση με το κεραμικό τούβλο, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τοποθέτηση θεμελίων και πλίνθων κτιρίων κάτω από το στρώμα στεγανοποίησης. Δεν επιτρέπεται η χρήση τούβλου από αμμοάσβεστο για τοίχους κτιρίων με υγρές συνθήκες λειτουργίας (λουτρά, πλυντήρια κ.λπ.) χωρίς ειδικά μέτρα προστασίας των τοίχων από την υγρασία. Δεν επιτρέπεται η χρήση για τοποθέτηση εστιών, σωλήνων, γιατί δεν αντέχει την παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Πυριτικό σκυρόδεμαείναι ένα συμπιεσμένο μείγμα σκληρυμένο σε αυτόκλειστο, που αποτελείται από χαλαζιακή άμμο (70...80%), αλεσμένη άμμο (8...15%) και αλεσμένο ασβέστη (6...10%). Χαρακτηρίζεται από μικρότερη αντοχή στη διάβρωση του οπλισμού, η οποία οφείλεται στην ασθενή αλκαλικότητα του περιβάλλοντος. Η ανθεκτικότητα του οπλισμού διασφαλίζεται αξιόπιστα σε υγρασία αέρα 60%. Όπως και το τσιμέντο, τα πυριτικά σκυροδέματα ταξινομούνται ανάλογα με την πυκνότητα, τα δομικά χαρακτηριστικά, το μέγιστο μέγεθος και τον τύπο των αδρανών, καθώς και την περιοχή εφαρμογής.

Σύμφωνα με αέριο-δυναμικές παραμέτρους, διακρίνονται στρωτή και τυρβώδης φλόγα.

Ελασματώδης(από το λατινικό lamina - στρώμα, πλάκα) ονομάζεται ήρεμη, ερεθιστική φλόγα σταθερού γεωμετρικού σχήματος.

Ταραχώδης(από το λατινικό turbulenze - ανεμοστρόβιλος) είναι μια ανήσυχη, στροβιλιζόμενη φλόγα που αλλάζει συνεχώς σχήμα.

Όλοι έχετε παρατηρήσει και τους δύο αυτούς τρόπους πολλές φορές. Θυμηθείτε έναν συνηθισμένο αναπτήρα: όταν ο ρυθμός ροής αερίου είναι ρυθμισμένος στο χαμηλό, η φλόγα είναι ήρεμη, σαν φλόγα κεριού, αυτή είναι μια στρωτή φλόγα· όταν αυξάνεται ο ρυθμός ροής, η φλόγα αλλάζει σχήμα και γίνεται ανήσυχη, στροβιλιζόμενη με δίνες, αλλάζει συνεχώς σχήμα, αυτή είναι μια ταραχώδης φλόγα.

Αυτή η συμπεριφορά της φλόγας σε μια τυρβώδη λειτουργία εξηγείται από το γεγονός ότι πολύ μεγάλη ποσότηταεύφλεκτο αέριο, δηλαδή, σε μια δεδομένη στιγμή πρέπει να οξειδώνεται όλο και περισσότερο καύσιμο, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους της φλόγας και περαιτέρω στροβιλισμό της.

Το καθεστώς αεριοδυναμικής καύσης εξαρτάται από τη γραμμική ταχύτητα της εύφλεκτης ουσίας ή μείγματος και χαρακτηρίζεται από Κριτήριο Reynolds (μέτρο του λόγου των αδρανειακών δυνάμεων και της εσωτερικής τριβής στη ροή):

× (για να θυμάστε: "κουβάς γάλα")

όπου v είναι η γραμμική ταχύτητα της ροής του αερίου, m/s.

d είναι το χαρακτηριστικό μέγεθος ροής, m;

r - πυκνότητα αερίου, kg/m3;

m - συντελεστής δυναμικού ιξώδους, N×s/m 2

Το στρωτό καθεστώς παρατηρείται στο Re< 2300, при 2300 < Re < 10000 режим переходный, а при Re >10000 - ταραχώδης. Σε όλες τις περιπτώσεις, το πάχος d της ζώνης καύσης (μπροστά) της φλόγας είναι d lams< d п epex < d т yp .

Λόγω των περιορισμών που επιβάλλονται από τον ρυθμό διάχυσης, τα εύφλεκτα αέρια και ατμοί συχνά δεν έχουν χρόνο να αντιδράσουν πλήρως με το οξυγόνο στον αέρα και τα προϊόντα καύσης, εκτός από πτητικά αέρια και ατμούς, περιέχουν μικρά θερμά συμπυκνωμένα σωματίδια άκαυτου άνθρακα οργανική ύλημε τη μορφή αιθάλης, η οποία εκπέμπει φως και θερμότητα.

Η ακτινοβολία μιας φλόγας καθορίζεται από την ακτινοβολία των προϊόντων καύσης σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης.

Δομή φλόγας

Η φλόγα έχει τη δική της δομή, η γνώση της οποίας είναι εξαιρετικά απαραίτητη για την κατανόηση της διαδικασίας καύσης στο σύνολό της.

Η ίδια η χημική αντίδραση οξειδοαναγωγής εμφανίζεται σε ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα που περιορίζει τη φλόγα, που ονομάζεται μέτωπο φλόγας .

Μπροστά με φλόγα- ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα που περιορίζει τη φλόγα, άμεσα στο οποίο συμβαίνουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής.

Το πάχος του μετώπου της φλόγας είναι μικρό· εξαρτάται από τις αέριοδυναμικές παραμέτρους και τον μηχανισμό διάδοσης της φλόγας (αναφύσημα ή έκρηξη) και μπορεί να κυμαίνεται από δέκατα του χιλιοστού έως αρκετά εκατοστά. Μέσα στη φλόγα, σχεδόν ολόκληρος ο όγκος καταλαμβάνεται από εύφλεκτα αέρια (GG) και ατμούς. Προϊόντα καύσης (PG) υπάρχουν στο μέτωπο της φλόγας. Υπάρχει ένας οξειδωτικός παράγοντας στο περιβάλλον.

Διάγραμμα φλόγας διάχυσης καυστήρας αερίουκαι οι αλλαγές στις συγκεντρώσεις των εύφλεκτων ουσιών, του οξειδωτικού και των προϊόντων καύσης κατά μήκος της διατομής της φλόγας φαίνονται στο Σχ. 1.2.

Το πάχος του μετώπου φλόγας διαφόρων μιγμάτων αερίων σε στρωτή λειτουργία είναι 0,5 - 10 -3 εκ. Ο μέσος χρόνος για την πλήρη μετατροπή του καυσίμου σε προϊόντα καύσης σε αυτή τη στενή ζώνη είναι 10 -3 -10 -6 s.

Ζώνη μέγιστης θερμοκρασίαςβρίσκεται 5-10 mm πάνω από τον φωτεινό κώνο της φλόγας και για ένα μείγμα προπανίου-αέρα είναι περίπου 1600 K.

Η φλόγα διάχυσης εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της καύσης όταν οι διαδικασίες καύσης και ανάμειξης συμβαίνουν ταυτόχρονα.

Όπως σημειώθηκε προηγουμένως, η κύρια διαφορά μεταξύ της καύσης διάχυσης και της καύσης προαναμεμιγμένων εύφλεκτων μιγμάτων είναι ότι ο ρυθμός χημικού μετασχηματισμού κατά την καύση διάχυσης περιορίζεται από τη διαδικασία ανάμειξης του οξειδωτικού και του καυσίμου, ακόμη και αν ο ρυθμός της χημικής αντίδρασης είναι πολύ υψηλή, η ένταση της καύσης περιορίζεται από τις συνθήκες ανάμειξης.

Μια σημαντική συνέπεια αυτής της ιδέας είναι το γεγονός ότι στο μέτωπο της φλόγας είναι μέσα το καύσιμο και το οξειδωτικό στοιχειομετρική αναλογία. Όποιες και αν είναι οι αναλογίες του χωριστά παρεχόμενου οξειδωτικού και των ροών καυσίμου, το μέτωπο της φλόγας ρυθμίζεται πάντα σε τέτοια θέση ώστε η ροή των αντιδραστηρίων να λαμβάνει χώρα σε στοιχειομετρικές αναλογίες. Αυτό έχει επιβεβαιωθεί από πολλά πειράματα.

Κινητήρια δύναμηΗ διάχυση του οξυγόνου στη ζώνη καύσης είναι η διαφορά στις συγκεντρώσεις του μέσα στη φλόγα (CO = 0) και στον περιβάλλοντα αέρα (αρχικό CO = 21%). Καθώς αυτή η διαφορά μειώνεται, ο ρυθμός διάχυσης του οξυγόνου μειώνεται και σε ορισμένες συγκεντρώσεις οξυγόνου στον περιβάλλοντα αέρα - κάτω από 14-16%, η καύση σταματά. Αυτό το φαινόμενο της αυθόρμητης εξασθένησης (αυτοσβήσιμο) παρατηρείται κατά την καύση σε κλειστούς όγκους.

Κάθε φλόγα καταλαμβάνει έναν ορισμένο όγκο στο χώρο, τα εξωτερικά όρια του οποίου μπορεί να είναι σαφώς ή αόριστα περιορισμένα. Όταν καίγονται αέρια, το σχήμα και το μέγεθος της φλόγας που προκύπτει εξαρτώνται από τη φύση του αρχικού μείγματος, το σχήμα του καυστήρα και τις συσκευές σταθεροποίησης. Η επίδραση της σύνθεσης του καυσίμου στο σχήμα της φλόγας καθορίζεται από την επιρροή της στον ρυθμό καύσης.

Το ύψος της φλόγας είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του μεγέθους της φλόγας. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν εξετάζουμε την καύση και το σβήσιμο των βρυσών αερίου και την καύση πετρελαιοειδών σε ανοιχτές δεξαμενές.

Το ύψος της φλόγας είναι μεγαλύτερο, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του σωλήνα και τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ροής και όσο μικρότερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η κανονική ταχύτητα διάδοσης της φλόγας.

Για ένα δεδομένο μείγμα καυσίμου και οξειδωτικού, το ύψος της φλόγας είναι ανάλογο με την ταχύτητα ροής και το τετράγωνο της διαμέτρου του πίδακα:

πού είναι η ταχύτητα ροής;

Διάμετρος πίδακα;

Συντελεστής διάχυσης.

Αλλά ταυτόχρονα, το σχήμα της φλόγας παραμένει άγνωστο και εξαρτάται από τη φυσική μεταφορά και την κατανομή θερμοκρασίας στο μέτωπο της φλόγας.

Αυτή η εξάρτηση παραμένει μέχρι ένα ορισμένο ρυθμό ροής. Καθώς η ταχύτητα ροής αυξάνεται, η φλόγα στροβιλίζεται και μετά σταματά η περαιτέρω αύξηση του ύψους της. Αυτή η μετάβαση συμβαίνει, όπως έχει ήδη σημειωθεί, σε ορισμένες τιμές του κριτηρίου Reynolds.

Για τις φλόγες, όταν υπάρχει σημαντική απελευθέρωση άκαυτων σωματιδίων με τη μορφή καπνού, η έννοια του ύψους της φλόγας χάνει τον ορισμό της, επειδή είναι δύσκολο να προσδιοριστεί το όριο καύσης των αερίων προϊόντων στην κορυφή της φλόγας.

Επιπλέον, σε φλόγες που περιέχουν στερεά σωματίδια, σε σύγκριση με φλόγες που περιέχουν μόνο αέρια καύσης, η ακτινοβολία αυξάνεται σημαντικά.

Χημικές και φυσικές διεργασίες σε φλόγα

Σε μια φλόγα, συμβαίνουν ταυτόχρονα χημικές και φυσικές διεργασίες, μεταξύ των οποίων υπάρχουν ορισμένες σχέσεις αιτίου-αποτελέσματος.

Οι χημικές διεργασίες σε μια φλόγα περιλαμβάνουν:

σχετικά με την προσέγγιση στη ζώνη καύσης:

Θερμική αποσύνθεση των αρχικών ουσιών με το σχηματισμό ελαφρύτερων προϊόντων (υδρογόνο, οξείδια του άνθρακα, απλοί υδρογονάνθρακες, νερό κ.λπ.).

στο μέτωπο της φλόγας:

Θερμοοξειδωτικοί μετασχηματισμοί με απελευθέρωση θερμότητας και σχηματισμό προϊόντων πλήρους (διοξείδιο του άνθρακα και νερό) και ατελούς καύσης (μονοξείδιο του άνθρακα, αιθάλη, αιθάλη, ρητίνες κ.λπ.).

Διάσπαση προϊόντων καύσης,

Ιοντισμός προϊόντων καύσης.

Οι φυσικές διεργασίες σε μια φλόγα περιλαμβάνουν:

Μεταφορά θερμότητας και μάζας στο μέτωπο της φλόγας.

Διεργασίες που σχετίζονται με την εξάτμιση και την παροχή πτητικών εύφλεκτων ουσιών στη ζώνη καύσης.

Ο ρυθμός μεταφοράς (διάχυσης) ουσιών είναι κρίσιμος, για παράδειγμα, σε ετερογενή συστήματα, όπου είναι πολύ μικρότερη ταχύτητααντιδράσεις χημικής οξείδωσης. Η αναλογία του ρυθμού των χημικών μετασχηματισμών και των φυσικών διεργασιών καθορίζει τον τρόπο της διαδικασίας καύσης.

Εξάπλωση της φλόγας στο διάστημα

Η εμφάνιση καύσης ή ανάφλεξης είναι μόνο το αρχικό στάδιο της διαδικασίας καύσης, η έναρξή της. Αυτό το στάδιο είναι σίγουρα σημαντικό από την άποψη της πρόληψης πυρκαγιών και εκρήξεων. Αλλά δεν είναι πάντα δυνατό να τα αποτρέψουμε, έτσι και για τους πρακτικούς πυροσβέστες μεγάλης σημασίαςέχει τη δυνατότητα να προβλέψει τη δυναμική της εξέλιξης της καύσης, δηλαδή, με ποιο τρόπο και με ποιες παραμέτρους θα αναπτυχθεί μια πυρκαγιά ή έκρηξη σε πραγματικά αντικείμενα. Εξάλλου, σε πρακτικές δραστηριότητεςπρέπει να αντιμετωπίσουμε την ανάγκη να αποκαταστήσουμε την εικόνα της εξέλιξης των πυρκαγιών και των εκρήξεων που έχουν ήδη συμβεί. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τους βασικούς νόμους των διαδικασιών διάδοσης και ανάπτυξης της καύσης. Αυτές οι πληροφορίες είναι επίσης απαραίτητες για η σωστή επιλογήο πιο αποτελεσματικός τύπος και μέθοδος χρήσης πυροσβεστικού μέσου σε συγκεκριμένες συνθήκες.

Το απλούστερο σχήμα καύσης είναι η καύση αερίων και ατμών. Όταν αναμειγνύονται με έναν οξειδωτικό παράγοντα (στις περισσότερες περιπτώσεις, το ατμοσφαιρικό οξυγόνο), σχηματίζουν ένα εύφλεκτο μείγμα. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η καύση μπορεί να είναι διάχυτη και κινητική.

Με την καύση διάχυσης των αερίων, η φλόγα εξαπλώνεται καθώς το καύσιμο αναμιγνύεται με το οξειδωτικό, το συζητήσαμε παραπάνω.

Κατά τη διάρκεια της κινητικής καύσης αερίων, η διάδοση της φλόγας μπορεί να συμβεί μέσω του μηχανισμού ανάφλεξης (κανονική καύση) και έκρηξης.

Κανονική καύση ή ανάφλεξη- αυτή είναι η εξάπλωση της φλόγας μέσω ενός ομοιογενούς εύφλεκτου μέσου, στο οποίο το μέτωπο της φλόγας κινείται λόγω της θέρμανσης στρώμα-στρώμα σύμφωνα με τον μηχανισμό της θερμικής αγωγιμότητας.

Μια φλόγα ανάφλεξης διαδίδεται με χαμηλή ταχύτητα, της τάξης πολλών μέτρων ή δεκάδων μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταφορά θερμότητας γίνεται στρώμα προς στρώμα χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό της θερμικής αγωγιμότητας.

Στην καύση με ανάφλεξη, η φλόγα εξαπλώνεται με μια ταχύτητα που ονομάζεται κανονική ταχύτητα διάδοσης της φλόγας.

Η ουσία του μηχανισμού διάδοσης της θερμικής φλόγας, όπως διαπιστώθηκε παραπάνω, είναι η μεταφορά θερμότητας από τη ζώνη καύσης με θερμική αγωγιμότητα και θέρμανση του παρακείμενου στρώματος φρέσκου εύφλεκτου μείγματος στη θερμοκρασία αυτοανάφλεξης.

Ο κίνδυνος ανάφλεξης, εκτός από όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, έγκειται επίσης στο γεγονός ότι υπό ορισμένες συνθήκες η ανάφλεξη μπορεί να μετατραπεί σε έκρηξη.

έκρηξη -Αυτή είναι μια λειτουργία καύσης στην οποία το μέτωπο της φλόγας διαδίδεται λόγω της αυτανάφλεξης του εύφλεκτου μείγματος στο μπροστινό μέρος ενός ωστικού κύματος που ταξιδεύει μπροστά.

Η ταχύτητα διάδοσης της φλόγας κατά την έκρηξη καθορίζεται εξ ολοκλήρου από την ταχύτητα διάδοσης του κρουστικού κύματος.

Ο ρυθμός έκρηξης σε πραγματικά συστήματα εύφλεκτων αερίων είναι πολύ υψηλότερος από την ανάφλεξη. Μπορεί να φτάσει τα 3 km/s. Αυτό καθορίζει τη μεγαλύτερη καταστροφική ικανότητα και κίνδυνο του κύματος έκρηξης.

Το φαινόμενο της αυθόρμητης εμφάνισης καύσης έκρηξης παρουσιάζει μεγάλο επαγγελματικό ενδιαφέρον για τους ειδικούς πυροσβεστών. Παρατηρείται αρκετά συχνά κατά την καύση ομοιογενών μιγμάτων ατμού και αερίου-αέρα σε αγωγούς, σε διάφορους στενούς χώρους μεταξύ εξοπλισμού, σε καλωδιακές σήραγγες, δοχεία κ.λπ. Σε αυτά τα μέρη, η κανονική λειτουργία καύσης με ανάφλεξη μπορεί να μετατραπεί σε έκρηξη.

Όπως και η ανάφλεξη, η έκρηξη των συστημάτων αερίου είναι δυνατή μόνο σε ένα συγκεκριμένο εύρος συγκεντρώσεων καυσίμου και οξειδωτικού.

Παραγωγή πυριτικών υλικών

Πυριτικά υλικάονομάζονται υλικά από μείγματαή κράματαπυριτικά, πολυπυριτικά και αργιλοπυριτικά. Αυτά είναι στερεά κρυσταλλικά ή άμορφα υλικά και τα πυριτικά ενίοτε περιλαμβάνουν υλικά που δεν περιέχουν οξείδια του πυριτίου.

Τα πυριτικά είναι ενώσεις διαφόρων στοιχείων με πυρίτιο (οξείδιο του πυριτίου), στο οποίο παίζει το ρόλο ενός οξέος. Το δομικό στοιχείο των πυριτικών αλάτων είναι η τετραεδρική ορθοομάδα -4με άτομο πυριτίου Si +4 στο κέντρο και άτομα οξυγόνου Ο -2 στις κορυφές του τετραέδρου. Τα τετράεδρα σε πυριτικά άλατα συνδέονται μέσω κοινών κορυφών οξυγόνουσε σύμπλοκα πυριτίου-οξυγόνου ποικίλης πολυπλοκότητας με τη μορφή κλειστών δακτυλίων, αλυσίδων, δικτύων και στρωμάτων. Τα αργιλοπυριτικά, εκτός από τα πυριτικά τετράεδρα, περιέχουν τετράεδρα της σύνθεσης [A1O 4 ] -5 με άτομα αλουμινίου Α1 +3, σχηματίζοντας σύμπλοκα αλουμινίου-πυριτίου-οξυγόνου με πυριτικά τετράεδρα.

Οι αλυσίδες, οι κορδέλες και τα στρώματα συνδέονται μεταξύ τους με κατιόντα που βρίσκονται μεταξύ τους. Ανάλογα με τον τύπο των οξοπυριτικών ανιόντων, τα πυριτικά έχουν ινώδη (αμίαντο) ή στρωματοποιημένη (μαρμαρυγία).

Εκτός από τα πυριτικά, είναι ευρέως διαδεδομένα στη φύση αργιλοπυριτικά, στον σχηματισμό του οποίου, μαζί με τα τετράεδρα SiO 4, συμμετέχουν και τα τετράεδρα AlO 4.

Εκτός από το ιόν Si +4, τα σύνθετα πυριτικά περιλαμβάνουν:

κατιόντα: Na + , K + , Ca ++ , Mg ++ , Mn ++ , B +3 , Cr +3 , Fe +3 , A1+ 3 , Ti +4 και ανιόντα : O 2 -2, OH –, F –, Cl -, SO 4 2-, καθώς και νερό. Το τελευταίο μπορεί να υπάρχει σε πυριτικά άλατα με τη μορφή συστατικών, που περιλαμβάνονται στο κρυσταλλικό πλέγμα με τη μορφή ΟΗ -, κρυστάλλωση H 2 O και φυσική, απορροφάται από πυριτικό άλας.

Οι ιδιότητες των πυριτικών αλάτων εξαρτώνται από τη σύνθεσή τους, τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος, τη φύση των δυνάμεων που δρουν μεταξύ των ιόντων και καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό υψηλή δεσμευτική ενέργεια μεταξύάτομα πυριτίου και οξυγόνου, τα οποία αποτελούν 450-490 kJ/mol. (Για επικοινωνία Ενέργεια C-Oείναι 314 kJ/mol). Τα περισσότερα πυριτικά είναι πυρίμαχα και πυρίμαχα· το σημείο τήξεώς τους κυμαίνεται από 770 έως 2130 °C. Η σκληρότητα των πυριτικών αλάτων κυμαίνεται από 1 έως 6-7 μονάδες. σύμφωνα με την κλίμακα Mohs. Τα περισσότερα πυριτικά είναι ελαφρώς υγροσκοπικά και ανθεκτικά στα οξέα, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας και των κατασκευών.

Η χημική σύσταση των πυριτικών αλάτων εκφράζεται συνήθως με τη μορφή τύπων που αποτελούνται από σύμβολα στοιχείων με αύξουσα σειρά σθένους ή από τους τύπους των οξειδίων τους με την ίδια σειρά. Για παράδειγμα, ο άστριος K 2 Al 2 Si 6 O 16 μπορεί να αναπαρασταθεί ως KAlSi 3 O 8 ή K 2 O×A1 2 O 3 × 6SiO 2.

Πυριτικά υλικά μετρώμεγάλο ποσότηταδιάφορος είδος, παρόνμεγάλης κλίμακας προϊόνχημική παραγωγή, είναι μεταχειρισμένασε ΠΟΛΛΟΥΣ ΤΟΜΕΙΣ τεχνολογία και βιομηχανία.

Επί ρύζι. 11.1δεδομένος ταξινόμηση πυριτικών αλάτων.

Ρύζι. 11.1. Παραγωγή πυριτικών υλικών

Όλα τα πυριτικά άλατα χωρίζονται σε φυσικά (ορυκτά) και συνθετικά (πυριτικά υλικά). Τα πυριτικά είναι οι πιο κοινές χημικές ενώσεις στον φλοιό και τον μανδύα της Γης. αποτελούν το 82% της μάζας τους, καθώς και σε σεληνιακούς βράχους και μετεωρίτες. Ο συνολικός αριθμός των φυσικών γνωστών πυριτικών ξεπερνά τα 1500. Με βάση την προέλευσή τους διακρίνονται σε πετρώματα κρυστάλλωσης (πυριγενή) και ιζηματογενή πετρώματα. Τα φυσικά πυριτικά χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες σε διάφορους τομείς Εθνική οικονομία:

Σε τεχνολογικές διεργασίες που βασίζονται στο ψήσιμο και την τήξη (άργιλοι, χαλαζίτης, άστριος κ.λπ.).

Σε διεργασίες υδροθερμικής επεξεργασίας (αμίαντος, μαρμαρυγία κ.λπ.).

Υπό κατασκευή;

Σε μεταλλουργικές διεργασίες.

Τα πυριτικά υλικά έχουν μεγάλο αριθμό διαφορετικών τύπων, αντιπροσωπεύουν προϊόν μεγάλης κλίμακας χημικής παραγωγής και χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς της εθνικής οικονομίας.

Πρώτες ύλεςγια το δικό τους παραγωγήσερβίρισμα:

– φυσικά ορυκτά (χαλαζιακή άμμος, άργιλοι, άστριος, ασβεστόλιθος),

– βιομηχανικά προϊόντα (ανθρακικό νάτριο, βόρακας, θειικό νάτριο, οξείδια και άλατα διαφόρων μετάλλων)

– απόβλητα (σκωρία, λάσπη, στάχτη).

Όσον αφορά την κλίμακα παραγωγής, τα πυριτικά υλικά καταλαμβάνουν μια από τις πρώτες θέσεις.

11.1 Τυπικές διαδικασίεςτεχνολογία πυριτικών υλικών

Στην παραγωγή πυριτικών υλικών χρησιμοποιούνται πρότυπες τεχνολογικές διεργασίες, γεγονός που οφείλεται στην ομοιότητα των φυσικών και χημικών αρχών παραγωγής τους.

Στο πολύ γενική εικόνα η παραγωγή οποιουδήποτε πυριτικού υλικού αποτελείται από επόμενα διαδοχικά στάδια (ρύζι. 11.2):

Ρύζι. 11.2. Σχηματικό διάγραμμαπαραγωγή πυριτικών υλικών

Το πρώτο στάδιο είναι η προετοιμασία της χρέωσης.

Αυτό το στάδιο περιλαμβάνει μηχανικές εργασίες για την παρασκευή στερεών πρώτων υλών: λείανση, (μερικές φορές κλασματοποίηση), ξήρανση, ανάμειξη συστατικών.

Το δεύτερο στάδιο είναι το στάδιο χύτευσης.

Η διαδικασία χύτευσης πρέπει να διασφαλίζει την παραγωγή ενός προϊόντος δεδομένου σχήματος και μεγέθους, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές τους σε επακόλουθες εργασίες ξήρανσης και επεξεργασίας σε υψηλή θερμοκρασία.

Η χύτευση περιλαμβάνει:

α) ύγρανση του υλικού (φόρτιση)·

β) μπρικετοποίηση ή δίνοντας στο υλικό ορισμένο σχήμα ανάλογα με τον σκοπό του προϊόντος.

Το τρίτο στάδιο είναι η ξήρανση του προϊόντος.

Η ξήρανση του προϊόντος πραγματοποιείται για να διατηρηθεί το σχήμα του προϊόντος πριν και κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας σε υψηλή θερμοκρασία.

Το τέταρτο στάδιο είναι η επεξεργασία του προϊόντος ή η φόρτιση σε υψηλή θερμοκρασία.

1) Σε αυτό το στάδιο, ορυκτά ορισμένης φύσης και σύνθεσης συντίθενται από τα συστατικά του φορτίου.

2) Ανάλογα με το σκοπό και τις ιδιότητες του προκύπτοντος υλικού, η επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία συνίσταται στο ψήσιμο του προϊόντος ή στο βράσιμο της γόμωσης.

Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας σε υψηλή θερμοκρασία στη φόρτιση, με την αύξηση της θερμοκρασίας, συμβαίνουν διαδοχικά οι ακόλουθες διεργασίες:

Αφαίρεση νερού, πρώτα φυσική και μετά κρυστάλλωση.

Πύρωση συστατικών φορτίου, δηλ. διαχωρισμός από αυτά του δομικού νερού (που εισέρχεται στο κρυσταλλικό πλέγμα με τη μορφή ιόντων ΟΗ) και μονοξειδίου του άνθρακα (IV).

Μετασχηματισμοί πολυμερών στα συστατικά του φορτίου και αναδιάρθρωσή τους κρυσταλλικού πλέγματος;

Εκπαίδευση νέων χημικές ενώσειςμε τη μορφή στερεών διαλυμάτων.

Σε αυτό το στάδιο, τα συστατικά του φορτίου - ανθρακικά μέταλλα, υδροξείδια μετάλλων και αργιλοπυριτικά άλατα μετατρέπονται σε όξινα οξείδια: SiO 2, B 2 O 3, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 και βασικά οξείδια: Na 2 O, K 2 Ο, CaO, MgO, τα οποία αντιδρούν μεταξύ τους.

Ποσυσσωμάτωση εξαρτημάτων φορτίου.

Η πυροσυσσωμάτωση μπορεί να συμβεί:

στη στερεά φάση σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο τήξης των συστατικών·

ή στην υγρή φάση, σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο τήξης τους.

Ψύξη της μάζας με σχηματισμό υγρών και άμορφων φάσεων.

11.2 Κεραμικά

Τα κεραμικά υλικά ή κεραμικά είναι πολυκρυσταλλικά υλικά και προϊόντα που παράγονται από αυτά, που λαμβάνονται με πυροσυσσωμάτωση φυσικών αργίλων και των μειγμάτων τους με ορυκτά πρόσθετα, καθώς και οξείδια μετάλλων και άλλες πυρίμαχες ενώσεις.

Τα κεραμικά προϊόντα είναι πολύ διαφορετικά και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

Με αίτηση:

Κατασκευές (τούβλα, πλακάκια);

Πυρίμαχα υλικά;

Λεπτά κεραμικά (πορσελάνη, φαγεντιανή).

Ειδικά κεραμικά.

Ανάλογα με τη δομή και τον βαθμό πυροσυσσωμάτωσης: - πορώδες ή χονδρόκοκκο (τούβλα, πυρίμαχα, πήλινα σκεύη).

Πυροσυσσωματωμένη ή λεπτόκοκκη (πορσελάνη, ειδικά κεραμικά).

Ανάλογα με την κατάσταση της επιφάνειας: τζάμια και χωρίς τζάμια.

11.2.1 Πρώτες ύλες

Ουσίες με ιδιότητες πυροσυσσωμάτωσης χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για την παραγωγή πυριτικών κεραμικών υλικών.

Η ικανότητα σχηματισμού ζαχαροπλαστικής είναι η ιδιότητα ενός χαλαρά χυμένου ή συμπιεσμένου (καλουπωμένου σε προϊόν) κονιώδους υλικού να σχηματίζεται όταν θερμαίνεται σε ορισμένη θερμοκρασίαπολυκρυσταλλικό σώμα - θραύσμα.

Τέτοιες πρώτες ύλες είναι:

Πλαστικά υλικά (πηλός);

Μη πλαστικά και αραιωτικά πρόσθετα (χαλαζιακή άμμος).

Ροές και μεταλλοποιητές (ανθρακικά ασβέστιο και μαγνήσιο).

Το πιο σημαντικό και μεγάλης χωρητικότητας κεραμικά υλικάείναι: οικοδομικά τούβλα και πυρίμαχα.

11.2.2 Παραγωγή οικοδομικών τούβλων

Πρώτες ύλες. Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή οικοδομικών τούβλων είναι πηλοί χαμηλής τήξης της σύνθεσης Al 2 O 3 ∙nSiO 2 ∙mH 2 O, άμμος και οξείδια σιδήρου (III).

Η προσθήκη χαλαζιακής άμμου εξαλείφει την εμφάνιση ρωγμών λόγω συρρίκνωσης του υλικού κατά την ξήρανση και το ψήσιμο και σας επιτρέπει να αποκτήσετε προϊόντα υψηλότερης ποιότητας.

Η τεχνολογική διαδικασία παραγωγής τούβλων μπορεί να πραγματοποιηθεί σε δύο εκδόσεις:

Με την πλαστική μέθοδο, κατά την οποία ένα μείγμα παρασκευασμένων συστατικών πρώτης ύλης μετατρέπεται σε πλαστική μάζα που περιέχει έως και 25% νερό.

Ημίξηρη μέθοδος, κατά την οποία τα συστατικά της πρώτης ύλης υγραίνονται με ατμό (έως 10%), γεγονός που εξασφαλίζει την απαραίτητη πλαστικότητα της μάζας.

Στην πραγματικότητα, και οι δύο μέθοδοι διαφέρουν ως προς την ποσότητα νερού και τη μέθοδο παροχής νερού.

Τεχνολογικό σχέδιο για την παραγωγή οικοδομικών τούβλων

1) Ένα φορτίο που παρασκευάζεται με τη μία ή την άλλη μέθοδο που περιέχει
40 - 45% άργιλος, έως 50% άμμος και έως 5% οξείδιο του σιδήρου συμπιέζονται σε πρέσα ιμάντα χρησιμοποιώντας την πλαστική μέθοδο ή μηχανική πρέσα που λειτουργεί υπό πίεση 10-25 MPa με τη χρήση ημιξηρής μεθόδου. Στο Σχ. Το 11.3 δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα της παραγωγής οικοδομικών τούβλων με τη χρήση της ημίξηρας μεθόδου.

Ρύζι. 11.3. Πρέσα ζώνης: 1 - χοάνη φόρτωσης. 2 – κύλινδροι; 3 – τρυπάνι; 4- επιστόμιο πίεσης. 5 – υγραντήρας 6 – μάζα αργίλου με τη μορφή κορδέλας. 7 – κύλινδροι στήριξης.

2) Το χυτευμένο τούβλο στέλνεται να στεγνώσει σε στεγνωτήριο σήραγγας συνεχής δράσηκαι στη συνέχεια πυροδοτήθηκε σε θερμοκρασία 900 - 1100 ºС. Για να επιταχυνθεί η ξήρανση, προστίθεται ηλεκτρολύτης στον πηλό.

11.2.3. Παραγωγή πυρίμαχων υλικών

Τα πυρίμαχα υλικά (πυρίμαχα) είναι μη μεταλλικά υλικά που χαρακτηρίζονται από αυξημένη αντοχή στη φωτιά, δηλαδή από ικανότητα αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς τήξη.

Περιοχή εφαρμογής.

Τα πυρίμαχα χρησιμοποιούνται:

Σε βιομηχανικές κατασκευές για την τοποθέτηση μεταλλουργικών κλιβάνων, εξοπλισμός επένδυσης που λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες.

Κατασκευή προϊόντων και εξαρτημάτων ανθεκτικών στη θερμότητα (χωνευτήρια, ράβδοι απορρόφησης νετρονίων σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, φέρινγκ πυραύλων).

Οι ακόλουθες απαιτήσεις ισχύουν για υλικά που χρησιμοποιούνται ως πυρίμαχα:

Θερμική αντίσταση, δηλαδή η ικανότητα συγκράτησης μηχανικά χαρακτηριστικάκαι δομή υπό απλές και πολλαπλές θερμικές επιρροές.

Χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής.

Υψηλή μηχανική αντοχή κατά τη λειτουργία θερμοκρασίας.

Αντοχή σε λιωμένα μέσα (μέταλλα, σκωρίες).

Η γκάμα των πυρίμαχων υλικών είναι πολύ μεγάλη. Ανάλογα με τη σύνθεσή τους χωρίζονται σε διάφορες ομάδες.

Στο Σχ. Το 11.4 παρουσιάζει την ταξινόμηση των πυρίμαχων υλικών ανάλογα με τη σύνθεσή τους:

Ρύζι. 11.4. Ταξινόμηση πυρίμαχων υλικών κατά σύνθεση

1. Τα αργιλοπυριτικά πυρίμαχα είναι από τα πιο κοινά πυρίμαχα.

Βασίζονται στο σύστημα «Al 2 O 3 -SiO 2» με διαφορετικές αναλογίες οξειδίων αλουμινίου και πυριτίου, από το οποίο εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό οι ιδιότητές τους, ιδίως η αντοχή σε τήγματα ποικίλης οξύτητας.

2. Τα πυρίμαχα Dinas περιέχουν 95% οξείδιο του πυριτίου με ένα μείγμα οξειδίου του ασβεστίου. Είναι ανθεκτικά στις όξινες σκωρίες και πυρίμαχα έως 1730 ºС.

Χρησιμοποιείται για φούρνους οπτάνθρακα και γυαλιού. Λαμβάνονται από χαλαζίτη και οξείδιο του ασβεστίου με ψήσιμο στους 1500 ºС.

3. Τα ημιόξινα πυρίμαχα περιέχουν έως και 70-80% οξείδιο του πυριτίου και 15-20% οξείδιο του αργιλίου. Είναι σχετικά ανθεκτικά στις όξινες σκωρίες και τα τήγματα πυριτικών αλάτων και χρησιμοποιούνται σε μεταλλουργικούς κλιβάνους και θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

4. Τα πυρίμαχα πυρίμαχα περιέχουν 50-70% οξείδιο του πυριτίου και έως 45% οξείδιο του αλουμινίου. Είναι ανθεκτικά στη δράση τόσο των βασικών όσο και των όξινων σκωριών, πυρίμαχα έως 1750 ºС και θερμικά σταθερά. Λήφθηκε σύμφωνα με το σχήμα (Εικ. 11.5):

Ρύζι. 11.5. Παραγωγή πυρίμαχων πυρίμαχων.

Κατά την καύση καολίνη, συμβαίνουν οι ακόλουθες αντιδράσεις:

Al 2 O 3 ∙2SiO 2 ∙2H 2 O = Al 2 O 3 ∙2 SiO 2 + 2H 2 O

3(Al 2 O 3 ∙2SiO 2) = 3Al 2 O 3 ∙2SiO 2 + 4SiO 2 ∙

5. Τα πυρίμαχα μαγνησίτη περιέχουν ως βάση οξείδιο του μαγνησίου. Για παράδειγμα, τα πυρίμαχα υλικά δολομίτη αποτελούνται από 30% οξείδιο μαγνησίου, 45% οξείδιο ασβεστίου και 15% οξείδια του πυριτίου.

Όλοι οι τύποι πυρίμαχων υλικών μαγνησίου είναι ανθεκτικοί στη δράση βασικών σκωριών, πυρίμαχοι έως 2500 ºС, αλλά η θερμική τους αντίσταση είναι χαμηλή.

Χρησιμοποιούνται για επένδυση μετατροπέων από χάλυβα, σε φούρνους ηλεκτρικής επαγωγής και ανοιχτής εστίας.

Λήφθηκε με πυροδότηση φυσικά ορυκτά, για παράδειγμα, δολομίτης:

CaCO 3 ∙MgCO 3 = MgO + CaO + CO 2; (MgO + CaO – πυρίμαχο).

6. Τα πυρίμαχα κορούνδιο αποτελούνται κυρίως από οξείδιο του αλουμινίου. Είναι πυρίμαχα έως 2050 ºС και χρησιμοποιούνται σε συσκευές θέρμανσης και τήξης πυρίμαχων υλικών στη ραδιομηχανική και την κβαντική ηλεκτρονική.

7. Τα πυρίμαχα καρβορούνδιο αποτελούνται από καρβίδιο του πυριτίου (καρβορούνδιο) SiC. Είναι ανθεκτικά στις όξινες σκωρίες, έχουν υψηλή μηχανική αντοχή και αντοχή στη θερμότητα.

Χρησιμοποιούνται για την επένδυση μεταλλουργικών κλιβάνων, την κατασκευή καλουπιών χύτευσης και καλύμματα θερμοστοιχείων.

8. Τα πυρίμαχα άνθρακα περιέχουν από 30 έως 92% άνθρακα και κατασκευάζονται:

ψήσιμο μίγματος γραφίτη, αργίλου και πυρίμαχος (πυρίμαχα υλικά γραφίτη).

Με ψήσιμο μείγματος οπτάνθρακα, πίσσας λιθανθρακόπισσας, κλάσματος ανθρακενίου λιθανθρακόπισσας και πίσσας (πυρίμαχα οπτάνθρακα).

Τα πυρίμαχα άνθρακα χρησιμοποιούνται για την επένδυση εστιών υψικαμίνων, κλιβάνων μη σιδηρούχου μεταλλουργίας, ηλεκτρολύτες και εξοπλισμό για την παραγωγή διαβρωτικών ουσιών.

11.3. Παραγωγή συνδετικών υλικών

Τα συνδετικά υλικά είναι κονιοποιημένες ορυκτές ουσίες ενός και πολλαπλών συστατικών που, όταν αναμειγνύονται με νερό, σχηματίζουν μια πλαστική, χυτεύσιμη μάζα που σκληραίνει σε ένα ανθεκτικό σώμα που μοιάζει με πέτρα κατά τη γήρανση.

Ανάλογα με τη σύνθεση και τις ιδιότητες, τα συνδετικά χωρίζονται σε τρεις ομάδες (Εικ. 11.6):

Ρύζι. 11.6. Ταξινόμηση συνδετικών

1. Τα συνδετικά αέρος είναι υλικά που μετά την ανάμιξη με νερό (ανάμιξη), σκληραίνουν και διατηρούν αντοχή για μεγάλο χρονικό διάστημα μόνο στον αέρα.

2. Τα υδραυλικά συνδετικά είναι υλικά που μετά την ανάμειξη με το νερό και την προσκλήρυνση στον αέρα, συνεχίζουν να σκληραίνουν στο νερό. Διατηρούν δηλαδή τη δύναμη τόσο στον αέρα όσο και στο νερό.

3. Τα ανθεκτικά στα οξέα τσιμεντοειδή υλικά περιλαμβάνουν εκείνα που, μετά τη σκλήρυνση στον αέρα, διατηρούν αντοχή όταν εκτίθενται σε ανόργανα οξέα.

Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση υδατικών διαλυμάτων πυριτικού νατρίου για την ανάμειξή τους και τα ανθεκτικά στα οξέα πληρωτικά (διαβάση, ανδεσίτης κ.λπ.) εισάγονται στη μάζα του υλικού.

Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή πυριτικών υλικών που χρησιμοποιούνται ως συνδετικά είναι:

Φυσικά υλικά - γύψος, ασβεστόλιθος, κιμωλία, άργιλος, χαλαζιακή άμμος.

Βιομηχανικά απόβλητα – μεταλλουργική σκωρία, πυριτική σκωρία, λάσπη επεξεργασίας νεφελίνης.

Εφαρμογή. Τα υλικά τσιμέντου στις κατασκευές χρησιμοποιούνται με τη μορφή:

Τσιμεντοπολτός (συνδετικό + νερό);

Γουδί(συνδετικό + άμμος + νερό).

Η δράση του συνδετικού υλικού μπορεί να χωριστεί σε τρία διαδοχικά στάδια:

Ανάμιξη (προσθήκη νερού) ή σχηματισμός πλαστικής μάζας σε μορφή ζύμης ή διαλύματος με ανάμειξη ενός συνδετικού υλικού με κατάλληλη ποσότητα νερού ή πυριτικού διαλύματος.

Πήξη ή αρχική πάχυνση και συμπύκνωση της ζύμης με απώλεια ρευστότητας και μετάβαση σε μια πυκνή αλλά αδύναμη σύνδεση.

Σκλήρυνση ή σταδιακή αύξηση της μηχανικής αντοχής κατά το σχηματισμό ενός σώματος που μοιάζει με πέτρα.

Το πιο σημαντικό είδοςσυνδετικά υλικά είναι: τσιμέντο Portland (υδραυλικό τσιμέντο) και αέρας (κατασκευή) ασβέστης.

11.3.1 Παραγωγή τσιμέντου Πόρτλαντ

Τσιμέντο Πόρτλαντ ονομάζεται υδραυλικό συνδετικό υλικό που αποτελείται από πυριτικά και αργιλοπυριτικά ασβέστιο διαφορετικών συνθέσεων.

Τα κύρια συστατικά του τσιμέντου Portland είναι οι ακόλουθες ενώσεις:

- αλίτης (πυριτικό τριασβέστιο) 3CaO∙SiO 2,

- ασβεστώνει (πυριτικό όξινο ασβέστιο) 2CaO∙SiO 2,

- αργιλικό τριασβέστιο 3CaO∙Al 2 O 3 .

Το χαρακτηριστικό του τσιμέντου Πόρτλαντ είναι η «βαθμίδα» του.

Μάρκα τσιμέντου είναι η αντοχή σε θλίψη ενός δείγματος τσιμέντου μετά από σκλήρυνση για 28 ημέρες, εκφρασμένη σε kg/cm2. Όσο υψηλότερη είναι η ποιότητα του τσιμέντου, τόσο υψηλότερη είναι η ποιότητά του.

Υπάρχουν μάρκες 400, 500 και 600.

Η παραγωγή του τσιμέντου Πόρτλαντ αποτελείται από δύο στάδια: λήψη κλίνκερ και άλεση του.

11.3.1.1 Προετοιμασία κλίνκερ

Παραλαβήμπορεί να πραγματοποιηθεί κλίνκερ δύοτρόποι - βρεγμένος Και ξηρός , που διαφέρουν μέθοδος παρασκευής μείγματος πρώτων υλών για ψήσιμο.

Υγρή μέθοδος.Σύμφωνα με την υγρή μέθοδο, οι πρώτες ύλες συνθλίβονται παρουσία μεγάλης ποσότητας νερού. Αυτό δημιουργεί πολτός, που περιέχει έως και 45% νερό.

Σε αυτή τη μέθοδο υπό την προϋπόθεση:

υψηλός ομοιομορφίαμείγματα?

μειώνεται σκόνη?

Αλλά αυξάνουνέξοδα ενέργειαγια εξάτμιση νερού.

Ξηρή μέθοδος.Με συστατικά πρώτων υλών ξηρής μεθόδουαποξηραμένα, θρυμματισμένα και αναμειγνύονται ξηρόςμορφή.

Τέτοιος τεχνολογίαείναι εξοικονόμησης ενέργειας , Να γιατί ειδικό βάροςπαραγωγή τσιμέντου ξηρή μέθοδοσυνεχώς αυξάνει.

Επί ρύζι. 11.7παρουσιάζεται σχέδιοΠαραγωγή τσιμέντου Πόρτλαντ υγρή μέθοδος:

Ρύζι. 11.7. Σχηματικό διάγραμμα παραγωγής τσιμέντου Πόρτλαντ.

Παραγωγή εξυαλωμένος άνθραξ περιλαμβάνει επιχειρήσεις:

- σύνθλιψη, άλεση, ρύθμιση της σύνθεσης των πρώτων υλών;

- επακόλουθη επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίαςτο μείγμα που προκύπτει ψήνεται.

Πρώτες ύλες.Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή τσιμέντου Πόρτλαντ είναι:

Διάφορα ασβεστολιθικά πετρώματα - ασβεστόλιθος, κιμωλία, δολομίτης.

Marls - που αντιπροσωπεύουν ομοιογενής λεπτή διασποράμείγματα ασβεστόλιθος και άργιλος.

Κατά την εκτόξευση της φόρτισης, πραγματοποιούνται διαδοχικά οι ακόλουθες διαδικασίες:

- εξάτμιση του νερού(100 ºС);

- αφυδάτωσηυδρίτες κρυστάλλων και εξουθένωσηςοργανικές ουσίες:

MeO∙nH 2 O = nMeO + nH 2 O (500 ºС);

θερμική διάστασηανθρακικά:

CaCO 3 = CaO + CO 2 (900-1200 ºС);

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ κύριοςΚαι οξείδια οξέοςμε την εκπαίδευση πυριτικά, αργιλικά και αλουμινοφερρίτες ασβεστίου:

CaO + SiO 2 = 2CaO∙SiO 2 (belite)

2CaO∙SiO 2 + CaO = 3CaO∙SiO 2 (αλίτης)

3CaO + Al 2 O 3 = CaO∙Al 2 O 3 (αργιλικό τριασβέστιο)

Η διαδικασία τελειώνει σε θερμοκρασία 1450ºC, μετά την οποία το κλίνκερ στέλνεται για ψύξη.

Η σύνθεση του προϊόντος που σχηματίζεται μετά το ψήσιμο έχει ως εξής: αλίτης
40-60 %; ασβεστώνει 15-30%; αργιλικό τριασβέστιο 5-14 % .

Για το ψήσιμο της γόμωσης, χρησιμοποιούνται περιστροφικοί κλίβανοι με τύμπανο με διάμετρο 3,5-5,0 m και μήκος έως 185 m (Εικ. 11.8):

Ρύζι. 11.8. Περιστροφικός κλίβανος για την παραγωγή κλίνκερ τσιμέντου:
1 – περιστροφικός κλίβανος· 2 – επίδεσμοι 3 – κύλινδροι στήριξης. 4 – ηλεκτροκινητήρες·
5 – γρανάζια 6 – τροφοδότης βιδών. 7 - Ψυγείο 8 - καμινάδα

Τα συστατικά της πρώτης ύλης που εισέρχονται στον κλίβανο περνούν διαδοχικά από τις ζώνες ξήρανσης, θέρμανσης, πύρωσης, εξώθερμων αντιδράσεων σχηματισμού πυριτικού, πυροσυσσωμάτωσης και ψύξης.

Βγαίνει από το φούρνο εξυαλωμένος άνθραξψύχεται σε ψυγεία με τύμπανο και ο θερμαινόμενος αέρας χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του αέρα και του αερίου καυσίμου που εισέρχεται στον κλίβανο.

11.3.1.2 Τρίψιμο κλίνκερ

Για άλεσηψύχεται εξυαλωμένος άνθραξ :

- διατηρούνταισε απόθεμα εντός 10-15 μέρεςΓια ενυδάτωσηΕλεύθερος οξείδιο του ασβεστίου υγρασία αέρα?

- μικτόςΜε πρόσθετα Και συνθλίβονταισε θραυστήρες και μύλους πολλαπλών θαλάμων έως σωματίδια 0,1 mmκαι λιγότερα.

Βαφή μέταλλου Τσιμέντο Πόρτλαντ με βάση τις αντιδράσεις ενυδάτωση, περιλαμβάνεται στη σύνθεσή του πυριτικά Και αργιλοπυριτικά , εκπαίδευση κρυσταλλικές ένυδρες ενώσεις διάφορος σύνθεση:

3CaO∙SiO 2 + (n+1) H 2 O = 2CaO∙SiO 2 ∙nH 2 O + Ca(OH) 2

2CaO∙SiO 2 + nH 2 O = 2CaO∙SiO 2 ∙nH 2 O,

3CaO∙Al 2 O 3 + 6H 2 O = 3CaO∙Al 2 O 3 6H 2 O

Όταν αναμιγνύετε σκόνη τσιμέντου με νερό ( υποχώρηση ) η μάζα σκληραίνει.

Για να δώσουν στο τσιμέντο ορισμένες ιδιότητες, προστίθενται πρόσθετα σε αυτό:

- υδραυλικός, αυξάνοντας αδιάβροχολόγω της δέσμευσης του υδροξειδίου του ασβεστίου που περιέχεται στο τσιμέντο:

Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O;

- πλαστικοποίηση, αύξηση της ελαστικότητας της μάζας.

- ανθεκτικό στα οξέα, δίνοντας τσιμέντο αντοχή στη διάβρωσηΠρος την όξινα περιβάλλοντα (γρανίτης );

- αδρανής, Για μείωση της τιμήςπροϊόντα ( άμμος );

- ρυθμίζονταςχρόνος ρύθμιση της μάζας (γύψος ).

Ο κύριος όγκος του τσιμέντου Πόρτλαντ χρησιμοποιείται για την παραγωγή σκυρόδεμα και προϊόντα που παράγονται από αυτό.

Σκυρόδεμαονομάζεται τεχνητή πέτρα που λαμβάνεται με σκλήρυνση ενός μείγματος αναμεμειγμένο με νερό τσιμέντο , άμμος Και πληρωτικό .

Οπως και πληρωτικά χρήση:

ΣΕ συνήθης σκυρόδεμα – άμμος, χαλίκι, θρυμματισμένη πέτρα.

ΣΕ πνεύμονες σκυρόδεμα - διάφορα πορώδηςυλικά – ελαφρόπετρα, σκωρία.

ΣΕ κυτταρικός σκυρόδεμα – κλειστοί πόροι που σχηματίζονται στο σκυρόδεμα κατά την αποσύνθεση των ουσιών που εισάγονται στο μείγμα του σκυροδέματος αέριο Και αφριστικοί παράγοντες ;

ΣΕ άφλεκτος σκυρόδεμα – πυρίμαχο σκόνη;

Σε οπλισμένο σκυρόδεμα - μεταλλικά εξαρτήματα.

11.3.2 Παραγωγή φουσκωμένου ασβέστη

Ο αέρας ή ο ασβέστης κατασκευής είναι ένα συνδετικό υλικό χωρίς πυριτικά με βάση το οξείδιο του ασβεστίου και το υδροξείδιο.

Υπάρχουν τρεις τύποι ασβέστη αέρα:

- κατσαρόλα που βράζει(Δεν σβησμένο ασβέστη) – οξείδιο του ασβεστίου CaO;

- αφράτο(σβησμένος ασβέστης) – υδροξείδιο του ασβεστίου Ca(OH)2;

ΣΕ ο μεγαλύτερος αριθμόςΟ φλοιός της γης (λιθόσφαιρα) περιέχει ελεύθερο ανυδρίτη πυριτίου ή πυρίτιο Si0 2. Βρίσκεται στα περισσότερα ορυκτά με τη μορφή πυριτικών -> χημικών ενώσεων με βασικά οξείδια. Το ελεύθερο, φυσικά απαντώμενο κρυσταλλικό πυρίτιο εμφανίζεται με τη μορφή χαλαζία, ένα από τα πιο κοινά ορυκτά στο φλοιό της γης. Οι κρύσταλλοι του έχουν σχήμα εξαγωνικών πρισμάτων με εξαγωνικές πυραμίδες στα άκρα (βάσεις). Ο χαλαζίας είναι συνήθως αδιαφανής, πιο συχνά είναι λευκός, γαλακτώδης. Ο χαλαζίας δεν έχει διάσπαση, το κάταγμά του είναι κονχοειδή, έχει λιπαρή γυαλάδα. Δεν συνδυάζεται με αλκάλια σε συνηθισμένες θερμοκρασίες και δεν καταστρέφεται από οξέα (εκτός από το υδροφθορικό οξύ). Ο χαλαζίας έχει ειδικό βάρος 2,65 και σκληρότητα 7 στην κλίμακα σκληρότητας. Ο χαλαζίας έχει υψηλή αντοχή σε θλίψη (περίπου 20.000 kg/cm2) και έχει καλή αντοχή στην τριβή. Όταν θερμαίνεται σε θερμοκρασία 575°C, ο χαλαζίας περνά από τη β-τροποποίηση στην α-τροποποίηση (υψηλή θερμοκρασία), αυξάνοντας απότομα σε όγκο κατά περίπου 1,5%. Σε θερμοκρασία 870° C, αρχίζει να μεταμορφώνεται σε τριδυμίτη (ειδικό βάρος 2,26), αυξανόμενος σημαντικά σε όγκο (το ορυκτό του τριδυμίτη κρυσταλλώνεται με τη μορφή λεπτών εξαγωνικών πλακών). Αυτές οι αλλαγές στον όγκο του χαλαζία σε υψηλές θερμοκρασίες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στην παραγωγή πυρίμαχων προϊόντων πυριτίου. Σε θερμοκρασία 1710° C, ο χαλαζίας μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση. Με ταχεία ψύξη της τηγμένης μάζας (τήγμα), σχηματίζεται γυαλί χαλαζία - άμορφο πυρίτιο με ειδικό βάρος 2,3.

Στη φύση, το ορυκτό οπάλιο έχει μια άμορφη δομή, η οποία είναι ένυδρη πυριτία (Si0 2 *nH 2 0). Το άμορφο πυρίτιο είναι ενεργό και μπορεί να συνδυαστεί με ασβέστη σε κανονικές θερμοκρασίες, ενώ το κρυσταλλικό πυρίτιο (χαλαζίας) αποκτά αυτή την ικανότητα μόνο υπό την επίδραση ατμού υψηλής πίεσης (σε αυτόκλειστο) ή κατά τη σύντηξη.

ΟΜΑΔΑ ΑΛΟΥΜΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ

Η αλουμίνα A1 2 O 3 καταλαμβάνει τη δεύτερη θέση μετά το πυρίτιο στον φλοιό της γης. Η ελεύθερη αλουμίνα εμφανίζεται φυσικά ως ορυκτά κορούνδιο και άλλα αλουμίνια ορυκτά.

Το κορούνδιο είναι ένα από τα πιο σκληρά ορυκτά. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή εξαιρετικά πυρίμαχων υλικών και είναι ένα πολύτιμο λειαντικό.

Ένα άλλο αλουμινένιο υλικό - η διασπορά - είναι η μονοϋδρική αλουμίνα A1203. H20 και περιέχει 85% A1203. Η διασπορά είναι μέρος των πετρωμάτων βωξίτη - λεπτά διασκορπισμένα, συχνά κόκκινου ή μωβ χρώματος, πλούσια σε αλουμίνα (από 40 έως 80%) και χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες για την παραγωγή αλουμινίου τσιμέντου.

Η αλουμίνα βρίσκεται συνήθως με τη μορφή χημικών ενώσεων με πυρίτιο και άλλα οξείδια που ονομάζονται αργιλοπυριτικά. Τα πιο κοινά αργιλοπυριτικά στον φλοιό της γης είναι οι άστριοι, οι οποίοι κατά βάρος αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής μάζας της λιθόσφαιρας. Στην ίδια ομάδα ορυκτών περιλαμβάνονται τα μίκα και οι καολινίτες.

ΟΜΑΔΑ ΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΣΙΔΗΡΟΥ-ΜΑΓΝΗΣΙΟΥ

Τα ορυκτά που περιλαμβάνονται σε αυτή την ομάδα έχουν σκούρο χρώμα, επομένως ονομάζονται συχνά σκουρόχρωμα ορυκτά. Το ειδικό τους βάρος είναι μεγαλύτερο από αυτό των άλλων πυριτικών, η σκληρότητα είναι στην περιοχή 5,5-7,5. έχουν σημαντικό ιξώδες. Με υψηλή περιεκτικότητά τους σε πετρώματα, δίνουν στα τελευταία σκούρο χρώμα και μεγαλύτερο ιξώδες, δηλαδή αυξημένη αντοχή στην κρούση. Τα πιο κοινά ορυκτά σχηματισμού πετρωμάτων της ομάδας σιδηρούχων-μαγνησίων είναι τα πυροξένια, οι αμφιβολίες και η ολιβίνη.

ΟΜΑΔΑ ΑΝΘΡΑΚΩΝ

Τα πιο κοινά ορυκτά σχηματισμού πετρωμάτων σε ιζηματογενή πετρώματα είναι τα ανθρακικά ορυκτά, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι ο ασβεστίτης, ο μαγνησίτης και ο δολομίτης.

Ο ασβεστίτης ή ο κρυσταλλικός ασβέστης CaC0 3 είναι ένα από τα πιο κοινά ορυκτά φλοιός της γης. Διασπάται εύκολα κατά μήκος των επιπέδων διάσπασης σε τρεις κατευθύνσεις, έχει ειδικό βάρος 2,7 και σκληρότητα 3. Ο ασβεστίτης είναι ελαφρώς διαλυτός σε καθαρό νερό (0,03 g ανά 1 λίτρο), αλλά η διαλυτότητά του αυξάνεται απότομα όταν το νερό περιέχει επιθετικό διοξείδιο του άνθρακα CO 2, αφού σχηματίζεται όξινο ανθρακικό ασβέστιο Ca(HC0 3)2, η διαλυτότητα του οποίου είναι σχεδόν 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ασβεστίτη.

Εμφανίζεται μαγνησίτης MgC0 3 για το μεγαλύτερο μέροςμε τη μορφή γήινων ή πυκνών αδρανών με κρυπτοκρυσταλλική δομή. Είναι βαρύτερο και σκληρότερο από τον ασβεστίτη.

Ο δολομίτης CaC0 3 -MgC0 3 είναι κοντά σε φυσικές ιδιότητες με τον ασβεστίτη, αλλά είναι πιο σκληρός και πιο ανθεκτικός και ακόμη λιγότερο διαλυτός στο νερό.

ΟΜΑΔΑ ΘΙΙΚΩΝ

Θειικά ορυκτά (θειικά), όπως τα ανθρακικά, βρίσκονται συχνά σε ιζηματογενή πετρώματα. τα σημαντικότερα από αυτά είναι ο γύψος και ο ανυδρίτης.

Ο γύψος CaS0 4 *2H 2 0 είναι ένα τυπικό ορυκτό ιζηματογενών πετρωμάτων. Η δομή του είναι κρυσταλλική, μερικές φορές λεπτόκοκκη, οι κρύσταλλοι είναι ελασματοειδείς, στηλώδεις, βελονοειδείς και ινώδεις. Ο γύψος εμφανίζεται κυρίως με τη μορφή συμπαγών κοκκωδών, ινωδών και πυκνών πετρωμάτων, μαζί με άργιλους, σχιστόλιθους, ορυκτό αλάτι και ανυδρίτη. Ο γύψος είναι λευκός, μερικές φορές διαφανής ή χρωματισμένος με ακαθαρσίες σε διάφορα χρώματα. Το ειδικό του βάρος είναι 2,3, η σκληρότητα 2.

Ο γύψος διαλύεται σχετικά εύκολα στο νερό σε θερμοκρασία 32-41 ° C, η διαλυτότητά του είναι 75 φορές μεγαλύτερη από τον ασβεστίτη.

Ο ανυδρίτης CaS0 4 έχει ειδικό βάρος 2,8-3, σκληρότητα 3-3,5. Με εμφάνισημοιάζει με γύψο. Εμφανίζεται σε στρώματα και φλέβες μαζί με γύψο και αλάτι. Υπό την επίδραση του νερού, ο ανυδρίτης σταδιακά μετατρέπεται σε γύψο και ο όγκος του αυξάνεται.

ΒΡΑΧΟΙ ΧΗΜΙΚΗΣ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ

Ο μαγνησίτης MgC03 χρησιμοποιείται για την παραγωγή πυρίμαχων υλικών και για μείωση του μαγνησίου - καυστικό μαγνησίτη.

Ο δολομίτης αποτελείται κυρίως από το ομώνυμο ορυκτό CaC03 MgC03. Οι ιδιότητες των δολομιτών είναι κοντά σε πυκνούς ασβεστόλιθους και μερικές φορές έχουν ακόμη περισσότερους υψηλών ποιοτήτων. Χρησιμοποιούνται ως οικοδομική πέτρα και θρυμματισμένη πέτρα για σκυρόδεμα, καθώς και για την παραγωγή πυράντοχων υλικών και συνδετικών (καυστικός δολομίτης). Οι δολομίτες είναι ευρέως διαδεδομένοι.

Ο γύψος CaS0 4 *2H 2 Q, που αποτελείται από το ομώνυμο ορυκτό, χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή συνδετικών γύψου και ως πρόσθετο στην παραγωγή τσιμέντου Portland.

Ο ανυδρίτης CaS0 4, που αποτελείται από ένα ορυκτό με το ίδιο όνομα, χρησιμοποιείται για τη λήψη συνδετικών, καθώς και για την κατασκευή πλακών για εσωτερική επένδυση. Εξωτερικά, ο ανυδρίτης δεν διαφέρει αισθητά από τον γύψο και συνήθως εμφανίζεται μαζί με αυτόν.

Ασβεστολιθικοί τόφφοι σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της καθίζησης CaCO 3 από κρύα και ζεστά υπόγεια νερά διοξειδίου του άνθρακα. Πολύ πορώδεις ασβεστολιθικοί τούφοι χρησιμοποιούνται ως υλικό για διακοσμητικά κτίρια (σπήλαια κ.λπ.) και ως πρώτη ύλη για την κατασκευή λυγαριάς και πυκνοί με μικρούς ομοιόμορφους πόρους και αντοχή σε θλίψη έως 800 kg/cm 2 - για εξωτερική επένδυσηκτίρια

ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ

Το σκυρόδεμα είναι μια τεχνητή πέτρα που λαμβάνεται με σκλήρυνση ενός ορθολογικά επιλεγμένου μείγματος που αποτελείται από συνδετικό υλικό, νερό και αδρανή (άμμος και θρυμματισμένη πέτρα ή χαλίκι). Το μείγμα αυτών των υλικών πριν από τη σκλήρυνση ονομάζεται μείγμα σκυροδέματος.

Κόκκοι άμμου και θρυμματισμένης πέτρας συνθέτουν το πέτρινο πλαίσιο σε σκυρόδεμα. Τσιμεντοπολτός, σχηματίστηκε μετά κλείσιμομίγμα σκυροδέματος με νερό, τυλίγει τους κόκκους της άμμου και της θρυμματισμένης πέτρας, γεμίζει τα κενά μεταξύ τους και αρχικά παίζει το ρόλο της λίπανσης των αδρανών, δίνοντας κινητικότητα (ρευστότητα) στο μείγμα του σκυροδέματος και στη συνέχεια, όταν σκληραίνει, δένει τους κόκκους του αδρανή, σχηματίζοντας τεχνητή πέτρα - σκυρόδεμα. Το σκυρόδεμα σε συνδυασμό με τον οπλισμό χάλυβα ονομάζεται οπλισμένο σκυρόδεμα.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ

Το σκυρόδεμα ταξινομείται σύμφωνα με τα ακόλουθα κύρια χαρακτηριστικά: ογκομετρικό βάρος, τύπο συνδετικού υλικού, αντοχή, αντοχή στον παγετό και σκοπό.

Η κύρια ταξινόμηση βασίζεται στο ογκομετρικό βάρος. Το σκυρόδεμα χωρίζεται σε εξαιρετικά βαρύ με ογκομετρικό βάρος μεγαλύτερο από 2500 g/m3, βαρύ - με ογκομετρικό βάρος 1800 έως 2500 kg/m3 συμπεριλαμβανομένου, ελαφρύ - με ογκομετρικό βάρος 500 έως 1800 kg/m3 συμπεριλαμβανομένων, επιπλέον -ελαφρύ - με ογκομετρικό βάρος μικρότερο από 500 kg/m3. m 3.

Ανάλογα με το μεγαλύτερο μέγεθος των αδρανών που χρησιμοποιούνται, γίνεται διάκριση μεταξύ λεπτόκοκκου σκυροδέματος με αδρανή έως 10 mm σε μέγεθος και χονδρόκοκκου σκυροδέματος με το μεγαλύτερο μέγεθος αδρανών 10-150 mm.

Οι πιο σημαντικοί δείκτες της ποιότητας του σκυροδέματος είναι η αντοχή και η ανθεκτικότητά του. Με βάση τη θλιπτική αντοχή, τα σκυροδέματα χωρίζονται σε κατηγορίες R σε kg/cm2. Το βαρύ σκυρόδεμα με βάση το τσιμέντο και τα συνηθισμένα πυκνά αδρανή έχουν βαθμούς 100-600, το εξαιρετικά βαρύ σκυρόδεμα 100-200, το ελαφρύ σκυρόδεμα με βάση πορώδη αδρανή 25-300, κυψελοειδές σκυρόδεμα 25-200, πυκνό πυριτικό σκυρόδεμα 100-400 και ανθεκτικό στη θερμότητα σκυρόδεμα 100-400.

Η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος εκτιμάται από τον βαθμό αντοχής στον παγετό. Με βάση αυτόν τον δείκτη, το σκυρόδεμα χωρίζεται σε βαθμούς αντοχής στον παγετό Mrz: για βαρύ σκυρόδεμα Mrz 50-300 και για ελαφρό σκυρόδεμα Mrz 10-200. Με βάση τον τύπο του συνδετικού υλικού, το σκυρόδεμα διακρίνεται: τσιμεντοκονίαμα, κατασκευασμένο με υδραυλικά συνδετικά - τσιμέντο Portland και οι ποικιλίες του.

πυριτικό - σε συνδετικά ασβέστη σε συνδυασμό με πυριτικά ή αργιλικά συστατικά.

γύψος - χρησιμοποιώντας συνδετικά ανυδρίτη γύψου. σκυροδέματα σε οργανικά συνδετικά υλικά.

Το βαρύ σκυρόδεμα κατασκευάζεται από τσιμέντο και συμβατικά πυκνά αδρανή, και το ελαφρύ σκυρόδεμα κατασκευάζεται από τσιμέντο χρησιμοποιώντας φυσικά ή τεχνητά πορώδη αδρανή. Ένας τύπος ελαφρού σκυροδέματος είναι το κυψελοειδές σκυρόδεμα, το οποίο είναι ένα σκληρυμένο μείγμα συνδετικού, νερού, λεπτώς διασπαρμένου συστατικού πυριτίου και ενός παράγοντα διόγκωσης. Χαρακτηρίζεται από υψηλό πορώδες (έως 80-90%) με ομοιόμορφα κατανεμημένους μικρούς πόρους. Το πυριτικό σκυρόδεμα παράγεται από ένα μείγμα ασβέστη και χαλαζιακή άμμο, που ακολουθείται από σκλήρυνση των χυτευμένων προϊόντων σε αυτόκλειστο σε πίεση 9-16 atm (g) και θερμοκρασία 174,5-200 ° C.

Σύμφωνα με τον προορισμό τους, το σκυρόδεμα μπορεί να είναι των εξής τύπων:

κανονικό - για σκυρόδεμα και οπλισμένο σκυρόδεμα φέρουσες κατασκευέςκτίρια και κατασκευές (κολώνες, δοκοί, πλάκες).

υδραυλικό - για φράγματα, κλειδαριές, επένδυση καναλιών κ.λπ.

για κτίρια και ελαφριά δάπεδα.

για δάπεδα και οδοστρώματα και θεμέλια.

ειδικός σκοπός: ανθεκτικό στα οξέα, ανθεκτικό στη θερμότητα, ιδιαίτερα βαρύ για βιολογική προστασία.

Τα τελευταία κατασκευάζονται με χρήση τσιμέντου με ειδικούς τύπουςαδρανή υψηλής χύδην πυκνότητας.

Τσιμέντο

Για την παρασκευή βαρέως σκυροδέματος χρησιμοποιείται συνηθισμένο τσιμέντο Portland, πλαστικοποιημένο και υδρόφοβο, τσιμέντο Portland με υδραυλικά πρόσθετα, τσιμέντο σκωρίας Portland κ.λπ.. Τα χαρακτηριστικά αυτών των τσιμέντων και οι απαιτήσεις για αυτά παρατίθενται στο τέταρτο κεφάλαιο.

Ανάμιξη νερού

Για την ανάμειξη μειγμάτων σκυροδέματος και το πότισμα του σκυροδέματος, χρησιμοποιείται νερό που δεν περιέχει επιβλαβείς ακαθαρσίες που παρεμβαίνουν στην κανονική σκλήρυνση του σκυροδέματος - οξέα, θειικά άλατα, λίπη, φυτικά έλαια, ζάχαρη κ.λπ. Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βάλτους και λύματα, καθώς και νερά μολυσμένα με επιβλαβείς ακαθαρσίες, με τιμή pH μικρότερη από 4 και περιέχουν θειικά άλατα (υπολογιζόμενα ως SO3) περισσότερο από 0,27%. Θαλασσινά και άλλα νερά που περιέχουν μεταλλικά άλατα μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο εάν η συνολική ποσότητα αλάτων σε αυτά δεν υπερβαίνει το 2%. Διαπιστώνεται η καταλληλότητα του νερού για σκυρόδεμα χημική ανάλυσηκαι συγκριτικές δοκιμές αντοχής δειγμάτων σκυροδέματος που έγιναν με αυτό και με καθαρό πόσιμο νερό και δοκιμάστηκαν σε ηλικία 28 ημερών. όταν αποθηκεύεται σε φυσιολογικές συνθήκες. Το νερό θεωρείται κατάλληλο εάν τα δείγματα που παρασκευάζονται με αυτό έχουν αντοχή όχι μικρότερη από τα δείγματα που παρασκευάζονται με καθαρό πόσιμο νερό.

Αμμος

Η άμμος είναι ένα χαλαρό μείγμα κόκκων με μέγεθος σωματιδίων από 0,14 έως 5 mm, που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της φυσικής καταστροφής ογκωδών πετρωμάτων ή της σύνθλιψής τους (φυσικές άμμοι). Εκτός από τις φυσικές άμμους, χρησιμοποιούνται τεχνητές άμμοι που λαμβάνονται με σύνθλιψη ή κοκκοποίηση μεταλλουργικών και σκωριών καυσίμων ή ειδικά παρασκευασμένων υλικών - διογκωμένη άργιλος, αγλοπορίτης κ.λπ. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν κλασματοποιημένη και μη κλασματοποιημένη άμμος.

Χονδρό πρόσμιγμα

Χαλίκι ή θρυμματισμένο πέτρωμα από πετρώματα, σπανιότερα σκωρία και θρυμματισμένο τούβλο, χρησιμοποιούνται ως χονδροειδή αδρανή για βαρύ σκυρόδεμα.

Το χαλίκι είναι μια συσσώρευση κόκκων διαστάσεων 5-70 (150) mm, που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της φυσικής καταστροφής πετρωμάτων. Ο κόκκος του χαλικιού έχει στρογγυλεμένο σχήμα και απαλή επιφάνεια. Για το σκυρόδεμα, οι πιο πλεονεκτικοί είναι οι χαμηλά στρογγυλεμένοι, θρυμματισμένοι κόκκοι σε σχήμα πέτρας, οι χειρότεροι είναι οι ωοειδείς (στρογγυλεμένοι) και ακόμη χειρότεροι είναι οι ελασματοειδείς και βελονοειδείς κόκκοι, που μειώνουν την αντοχή του σκυροδέματος. Η περιεκτικότητα σε κόκκους ελασμάτων και βελόνων σε χαλίκι επιτρέπεται όχι περισσότερο από 15%, και κόκκοι αδύναμων (πορωδών) πετρωμάτων - όχι περισσότερο από 10%. Σύμφωνα με το μέγεθος των κόκκων, το χαλίκι χωρίζεται στα ακόλουθα κλάσματα: 5-10, 10-20, 20-40 και 40-70 mm.

Συχνά εμφανίζεται χαλίκι μαζί με άμμο. Όταν το χαλίκι περιέχει 25-40% άμμο, το υλικό ονομάζεται μείγμα άμμου-χαλικιού.

Η θρυμματισμένη πέτρα παράγεται με σύνθλιψη ογκωδών βράχων, χαλίκι, ογκόλιθους ή τεχνητές πέτρες σε κομμάτια διαστάσεων 5-70 mm. Για την παρασκευή σκυροδέματος, χρησιμοποιούνται συνήθως θρυμματισμένη πέτρα που λαμβάνεται με σύνθλιψη πυκνών πετρωμάτων, θρυμματισμένη πέτρα από χαλίκι και θρυμματισμένη πέτρα από υψικάμινο και σκωρία ανοιχτής εστίας.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΙΓΜΑΤΟΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ

Το βαρύ σκυρόδεμα κατασκευάζεται συνήθως από τσιμέντο Πόρτλαντ, χαλαζιακή άμμο και χαλίκι ή θρυμματισμένη πέτρα από πυκνούς βράχους. Το σκυρόδεμα πρέπει να αποκτήσει αντοχή σχεδιασμού μέχρι μια συγκεκριμένη ημερομηνία και να έχει άλλες ιδιότητες που αντιστοιχούν στον σκοπό της κατασκευής της κατασκευής (αντοχή στο νερό, αντοχή στον παγετό, πυκνότητα κ.λπ.). Επιπλέον, απαιτείται ένας ορισμένος βαθμός κινητικότητας του μείγματος σκυροδέματος, ο οποίος θα αντιστοιχεί στις αποδεκτές μεθόδους διάστρωσής του.

Καθένα από αυτά τα συστατικά επηρεάζει τις ιξωδοπλαστικές ιδιότητες του μείγματος. Έτσι, εάν αυξήσετε την περιεκτικότητα σε αδρανή, το μείγμα γίνεται πιο άκαμπτο. αν ο τσιμεντόπολτος είναι πιο πλαστικός και ρευστός. Επηρεάζει σημαντικά τις ιδιότητες του μείγματος σκυροδέματος και το ιξώδες της πάστας τσιμέντου. Όσο περισσότερο νερό στην τσιμεντοπολτό, τόσο πιο πλαστική είναι η ζύμη και, κατά συνέπεια, τόσο πιο πλαστικό είναι το μείγμα σκυροδέματος.

Μία από τις κύριες ιδιότητες ενός μείγματος σκυροδέματος είναι η θιξοτροπία - η ικανότητα να υγροποιείται υπό περιοδικά επαναλαμβανόμενες μηχανικές επιδράσεις (για παράδειγμα, δόνηση) και να πυκνώνει ξανά όταν παύει αυτή η επίδραση. Ο μηχανισμός της θιξοτροπικής υγροποίησης είναι ότι όταν δονείται, οι δυνάμεις της εσωτερικής τριβής και της πρόσφυσης μεταξύ των σωματιδίων μειώνονται και το μείγμα σκυροδέματος γίνεται ρευστό. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως κατά την τοποθέτηση και συμπίεση μιγμάτων σκυροδέματος.

Εικόνα 9.1. Προσδιορισμός της κινητικότητας μιγμάτων πλαστικού σκυροδέματος με καθίζηση κώνου (OC):

1-στήριγμα;2-λαβές;3-κωνικό σχήμα;4-μίγμα σκυροδέματος.

Εργαστικότητα - γενικευμένη τεχνικές προδιαγραφέςιξωδοπλαστικές ιδιότητες μείγματος σκυροδέματος. Ως εργασιμότητα νοείται η ικανότητα ενός μείγματος σκυροδέματος, υπό την επίδραση ορισμένων τεχνικών και μηχανισμών, να χωράει εύκολα σε ένα καλούπι και να συμπιέζεται χωρίς αποκόλληση. Η εργασιμότητα των μειγμάτων, ανάλογα με τη συνοχή τους, αξιολογείται με βάση την κινητικότητα ή την ακαμψία.

Η κινητικότητα χρησιμεύει ως χαρακτηριστικό της εργασιμότητας των πλαστικών μιγμάτων που μπορούν να παραμορφωθούν υπό την επίδραση του ίδιου του βάρους τους. Η καθίζηση χαρακτηρίζεται από την καθίζηση ενός τυπικού κώνου που σχηματίζεται από το υπό δοκιμή μίγμα σκυροδέματος. Για να γίνει αυτό, τοποθετήθηκε ένα μεταλλικό καλούπι κώνου οριζόντια επιφάνεια, γεμάτο με μείγμα σκυροδέματος σε τρεις στρώσεις, συμπιέζοντας κάθε στρώση με ξιφολόγχη. Η περίσσεια του μείγματος κόβεται, αφαιρείται το καλούπι του κώνου και μετράται η καθίζηση του κώνου από το μείγμα σκυροδέματος - ΟΚ (Εικ. 9.1), η τιμή του οποίου (σε εκατοστά) χρησιμεύει ως δείκτης κινητικότητας.

Ακαμψία- χαρακτηριστικά εργασιμότητας μιγμάτων σκυροδέματος στα οποία δεν παρατηρείται καθίζηση κώνου (ΟΚ = 0). Καθορίζεται από τον χρόνο δόνησης (σε δευτερόλεπτα) που απαιτείται για την ισοπέδωση και συμπίεση ενός προδιαμορφωμένου κώνου μίγματος σκυροδέματος χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή (Εικ. 12.3), που είναι ένας μεταλλικός κύλινδρος με διάμετρο 240 mm και ύψος 200 mm με βάση και ράβδο 6 και μεταλλικό δίσκο 4 με έξι τρύπες. Η συσκευή στερεώνεται σε μια τυπική δονούμενη πλατφόρμα 1, εισάγεται ένα καλούπι κώνου 3. Ο κώνος γεμίζεται με μείγμα σκυροδέματος σε τρεις στρώσεις, με κάθε στρώμα ξιφολόγχη 25 φορές. Στη συνέχεια, το σχήμα του κώνου αφαιρείται και, περιστρέφοντας το τρίποδο, χαμηλώνεται μεταλλικός δίσκος 4 στην επιφάνεια του μίγματος σκυροδέματος. Μετά από αυτό, ενεργοποιήστε τον δονητή. Ο χρόνος κατά τον οποίο το μείγμα κατανέμεται ομοιόμορφα στην κυλινδρική μορφή 2 και αρχίζει να απελευθερώνεται η λωρίδα μέσω τουλάχιστον δύο οπών του δίσκου λαμβάνεται ως δείκτης της σκληρότητας του μείγματος (W).

Ρύζι. 9.2. Σχέδιο για τον προσδιορισμό της σκληρότητας (Η) ενός μείγματος σκυροδέματος:

α - η συσκευή στην αρχική θέση. β - το ίδιο, στο τέλος των δοκιμών. 1 - πλατφόρμα δόνησης. 2 - κυλινδρικό σχήμα. 3- μίγμα σκυροδέματος. 4 - δίσκος με τρύπες. 5- δακτύλιος? β - ράβδος? 7 - μίγμα σκυροδέματος μετά από δόνηση

Ανάλογα με την εργασιμότητα, διακρίνονται άκαμπτα και εύκαμπτα μείγματα σκυροδέματος (Πίνακας 9.1).

Τα άκαμπτα μείγματα σκυροδέματος περιέχουν μικρή ποσότητα νερού και, κατά συνέπεια, μειωμένη ποσότητα τσιμέντου σε σύγκριση με κινητά μείγματα σκυροδέματος ίσης αντοχής. Τα άκαμπτα μείγματα απαιτούν έντονη μηχανική συμπύκνωση: παρατεταμένη δόνηση, δονητική συμπίεση κ.λπ. Τέτοια μείγματα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή προκατασκευασμένων προϊόντων οπλισμένου σκυροδέματος σε εργοστασιακές συνθήκες (για παράδειγμα, σε εργοστάσια οικοδόμησης). Σε συνθήκες κατασκευής, άκαμπτα μείγματα χρησιμοποιούνται σπάνια.

Πίνακας 9.1. Ταξινόμηση μιγμάτων σκυροδέματος κατά εργασιμότητα

Τα κινητά μείγματα χαρακτηρίζονται από υψηλή κατανάλωση νερού και, κατά συνέπεια, τσιμέντου. Αυτά τα μείγματα είναι μια παχιά μάζα που υγροποιείται εύκολα όταν δονείται. Τα μείγματα των κατηγοριών PZ και P4 είναι ρευστά. υπό την επίδραση της βαρύτητας γεμίζουν το καλούπι χωρίς να απαιτούν σημαντική μηχανική προσπάθεια. Τα κινητά μείγματα μπορούν να μεταφερθούν με αντλίες σκυροδέματος μέσω αγωγών.

Η συνοχή είναι η ικανότητα ενός μείγματος σκυροδέματος να διατηρεί μια ομοιογενή δομή, δηλαδή να μην αποκολλάται κατά τη μεταφορά, την τοποθέτηση και τη συμπίεση. Υπό μηχανικές επιδράσεις στο μείγμα του σκυροδέματος, ως αποτέλεσμα της θιξοτροπικής υγροποίησής του, μέρος του νερού, ως το ελαφρύτερο συστατικό, πιέζεται προς τα πάνω. Χονδρόκοκκο αδρανή, του οποίου η πυκνότητα είναι συνήθως μεγαλύτερη από την πυκνότητα του τμήματος κονιάματος (μίγμα τσιμέντου, άμμου και νερού), βυθίζεται (Ελαφριά αδρανή (διογκωμένη άργιλος κ.λπ.), αντίθετα, μπορούν να επιπλέουν. Όλα αυτά κάνει το σκυρόδεμα ετερογενές, μειώνοντας την αντοχή και την αντοχή του στον παγετό.

ΑΝΤΟΧΗ, ΒΑΘΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ

Βαρύ σκυρόδεμα- το κύριο δομικό δομικό υλικό, επομένως, δίνεται μεγάλη προσοχή στην αξιολόγηση των ιδιοτήτων αντοχής του. Τα χαρακτηριστικά αντοχής του σκυροδέματος καθορίζονται αυστηρά σύμφωνα με τις απαιτήσεις των προτύπων. Διάφοροι δείκτες χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό της αντοχής του σκυροδέματος. Η ετερογένεια του σκυροδέματος ως υλικού λαμβάνεται υπόψη στο κύριο χαρακτηριστικό αντοχής - την κατηγορία του σκυροδέματος.

Δύναμη. Όπως όλα τα πέτρινα υλικά, η αντοχή σε εφελκυσμό του σκυροδέματος στη θλίψη είναι σημαντικά (10...15 φορές) υψηλότερη από ό,τι στην τάση και την κάμψη. Επομένως, στις κτιριακές κατασκευές, το σκυρόδεμα, κατά κανόνα, λειτουργεί σε συμπίεση. Όταν οι άνθρωποι μιλούν για την αντοχή του σκυροδέματος, εννοούν την αντοχή του στη θλίψη.

Το σκυρόδεμα τσιμέντου Portland αποκτά αντοχή σταδιακά. Σε κανονικές θερμοκρασίες και σταθερή υγρασία, η αύξηση της αντοχής του σκυροδέματος συνεχίζεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά ο ρυθμός αύξησης αντοχής εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου.

Η αντοχή του σκυροδέματος συνήθως εκτιμάται από τον αριθμητικό μέσο όρο των αποτελεσμάτων δοκιμών των δειγμάτων αυτού του σκυροδέματος μετά από 28 ημέρες κανονικής σκλήρυνσης. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται δείγματα κύβου διαστάσεων 150 x 150 x 150 mm, κατασκευασμένα από μείγμα σκυροδέματος εργασίας και σκληρυμένα στους (20 ± 2) ° C στον αέρα σε σχετική υγρασία 95% (ή υπό άλλες συνθήκες που εξασφαλίζουν συγκράτηση υγρασίας στο σκυρόδεμα). Οι μέθοδοι για τον προσδιορισμό της αντοχής του σκυροδέματος ρυθμίζονται από το πρότυπο.

Μάρκα σκυροδέματος.Με βάση την αριθμητική μέση τιμή της αντοχής του σκυροδέματος, προσδιορίζεται ο βαθμός του - η τιμή στρογγυλεμένης αντοχής (και η στρογγυλοποίηση πάντα μειώνεται). Για το βαρύ σκυρόδεμα, καθορίζονται οι ακόλουθοι βαθμοί θλιπτικής αντοχής: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 και 800 kgf/cm2. Όταν ορίζετε μια επωνυμία, χρησιμοποιήστε τον δείκτη "M". για παράδειγμα, ο βαθμός σκυροδέματος M350 σημαίνει ότι η μέση αντοχή του είναι τουλάχιστον 35 MPa (αλλά όχι μεγαλύτερη από 40).

Διακριτικό χαρακτηριστικόσκυρόδεμα - σημαντική ετερογένεια των ιδιοτήτων του.

Αυτό εξηγείται από τη μεταβλητότητα στην ποιότητα των πρώτων υλών (άμμος, χονδρόκοκκο αδρανή και ακόμη και τσιμέντο), παραβίαση του καθεστώτος προετοιμασίας του μείγματος σκυροδέματος, μεταφοράς και τοποθέτησης

(βαθμός συμπύκνωσης) και συνθήκες σκλήρυνσης. Όλα αυτά οδηγούν σε διακυμάνσεις της αντοχής σκυροδέματος ίδιας ποιότητας. Όσο υψηλότερη είναι η κουλτούρα παραγωγής ( καλύτερη ποιότηταπροετοιμασία υλικών, προετοιμασία και τοποθέτηση σκυροδέματος κ.λπ.), τόσο μικρότερες θα είναι οι πιθανές διακυμάνσεις της αντοχής του σκυροδέματος. Για τον κατασκευαστή, είναι σημαντικό να λαμβάνεται σκυρόδεμα όχι μόνο με δεδομένη μέση αντοχή, αλλά και με ελάχιστες αποκλίσεις (ειδικά προς τα κάτω) από αυτήν την αντοχή. Ένας δείκτης που λαμβάνει υπόψη πιθανές διακυμάνσεις στην ποιότητα του σκυροδέματος είναι η κατηγορία σκυροδέματος.

Κατηγορία σκυροδέματος- αυτό είναι ένα αριθμητικό χαρακτηριστικό οποιασδήποτε από τις ιδιότητές του (συμπεριλαμβανομένης της αντοχής), αποδεκτό με εγγυημένη ασφάλεια (συνήθως 0,95). Αυτό σημαίνει ότι η ιδιότητα που καθορίζεται από την κατηγορία, για παράδειγμα η αντοχή του σκυροδέματος, επιτυγχάνεται σε τουλάχιστον 95 περιπτώσεις από τις 100.

Η έννοια της «κλάσης σκυροδέματος» σας επιτρέπει να εκχωρήσετε αντοχή σκυροδέματος λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ή πιθανή διακύμανσή του. Όσο μικρότερη είναι η μεταβλητότητα της αντοχής, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατηγορία του σκυροδέματος για την ίδια μέση αντοχή.

Το GOST 26633-85 καθορίζει τις ακόλουθες κατηγορίες βαρέος σκυροδέματος ως προς τη θλιπτική αντοχή (MPa): 3,5; 5; 7.5; 10; 12,5; 15; 20; 25; τριάντα; 32,5; 40; 45; 50; 55 και 60. Η κατηγορία αντοχής σε θλίψη χαρακτηρίζεται με το λατινικό γράμμα B, στα δεξιά του οποίου εκχωρείται η εγγυημένη αντοχή σε MPa. Έτσι, το σκυρόδεμα κατηγορίας Β15 έχει αντοχή σε θλίψη τουλάχιστον 15 MPa με εγγυημένη αντοχή 0,95.

Η σχέση μεταξύ κατηγοριών και ποιοτήτων σκυροδέματος είναι ασαφής και εξαρτάται από την ομοιογένεια του σκυροδέματος, η οποία αξιολογείται χρησιμοποιώντας τον συντελεστή διακύμανσης. Όσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής διακύμανσης, τόσο πιο ομοιογενές είναι το σκυρόδεμα. Η κατηγορία σκυροδέματος ίδιας ποιότητας αυξάνεται αισθητά με μείωση του συντελεστή διακύμανσης. Έτσι, με βαθμό σκυροδέματος M300 και συντελεστή διακύμανσης 18%, η κατηγορία σκυροδέματος θα είναι Β15 και με συντελεστή διακύμανσης 5% - Β20, δηλαδή ένα ολόκληρο σκαλοπάτι υψηλότερο. Αυτό δείχνει πόσο σημαντικό είναι να εκτελούνται προσεκτικά όλες οι τεχνολογικές εργασίες και να βελτιώνονται τα πρότυπα παραγωγής. Μόνο σε αυτή την περίπτωση επιτυγχάνεται υψηλή ομοιογένεια του σκυροδέματος και υψηλότερη κατηγορία αντοχής με σταθερή κατανάλωση τσιμέντου.

Τα κατασκευαστικά πρότυπα έχουν υιοθετήσει έναν τυπικό συντελεστή διακύμανσης της αντοχής του σκυροδέματος ίσο με 13,5% και χαρακτηρίζει την τεχνολογία έργα σκυροδέματοςως ικανοποιητική.

Η σχέση μεταξύ των κατηγοριών σκυροδέματος ως προς τη θλιπτική αντοχή και τις ποιότητες του με τυπικό συντελεστή διακύμανσης ίσο με 13,5% δίνεται στον Πίνακα. 9.2.

Πίνακας 9:2. Η σχέση μεταξύ εμπορικών σημάτων και κατηγοριών βαρέος σκυροδέματος κατά αντοχή με συντελεστή διακύμανσης 13,5%

ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΒΑΡΕΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ

Οι κύριες ιδιότητες του βαρέως σκυροδέματος, εκτός από την αντοχή, περιλαμβάνουν: πορώδες, παραμορφωσιμότητα (μέτρο ελαστικότητας, ερπυσμός, συρρίκνωση), υδατοπερατότητα, αντοχή στον παγετό, θερμοφυσικές ιδιότητες κ.λπ.

Παραμορφωσιμότητασκυρόδεμα. Το σκυρόδεμα υπό φορτίο δεν συμπεριφέρεται σαν ένα απόλυτα ελαστικό σώμα (για παράδειγμα, γυαλί), αλλά σαν ένα ελαστικό-ιξώδες-πλαστικό σώμα (Εικ. 9.3). Σε χαμηλές τάσεις (όχι περισσότερες από 0,2 της τελικής αντοχής), το σκυρόδεμα παραμορφώνεται σαν ελαστικό υλικό. Επιπλέον, ο αρχικός συντελεστής ελαστικότητάς του εξαρτάται από το πορώδες και την αντοχή και είναι 10 4 MPa για βαρύ σκυρόδεμα (2,2...3,5) (για κυψελοειδές σκυρόδεμα υψηλής πορώδους ο συντελεστής ελαστικότητας είναι περίπου 10 4 MPa).

Εικ.9.3. Καμπύλη τάσεων Εικ. 9.4. Ανάπτυξη παραμορφώσεων σκυροδέματος

σε συντεταγμένες σ - ε σε χρόνο: ε αρχική - αρχική παραμόρφωση σκυροδέματος

τη στιγμή της φόρτωσης· ε p - def. ανατριχιάζω

Σε υψηλές καταπονήσεις, εμφανίζεται πλαστική (υπολειμματική) παραμόρφωση, η οποία αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης μικρορωγμών και πλαστικών παραμορφώσεων του συστατικού γέλης της τσιμεντοπέτρας.

Ανατριχιάζω- την τάση του σκυροδέματος να αυξάνει τις πλαστικές παραμορφώσεις υπό παρατεταμένη δράση στατικού φορτίου. Ο ερπυσμός του σκυροδέματος συνδέεται επίσης με τις πλαστικές ιδιότητες της γέλης τσιμέντου και το σχηματισμό μικρορωγμών. Έχει φύση αποσύνθεσης με την πάροδο του χρόνου (Εικ. 9.4). Οι απόλυτες τιμές του ερπυσμού εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες. Ο ερπυσμός αναπτύσσεται ιδιαίτερα ενεργά εάν τοποθετηθεί σκυρόδεμα Νεαρή ηλικία. Ο ερπυσμός μπορεί να αξιολογηθεί με δύο τρόπους: ως θετική διαδικασία, που βοηθά στη μείωση των τάσεων που προκύπτουν από θερμικές διεργασίες και διεργασίες συρρίκνωσης και ως αρνητικό φαινόμενο, για παράδειγμα, μείωση της επίδρασης του οπλισμού προέντασης.

Συρρίκνωση- τη διαδικασία μείωσης του μεγέθους των στοιχείων από σκυρόδεμα όταν βρίσκονται σε συνθήκες ξηρού αέρα. Ο κύριος λόγος συρρίκνωσης είναι η συμπίεση του συστατικού γέλης λόγω απώλειας νερού.

Όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος της πάστας τσιμέντου στο σκυρόδεμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η συρρίκνωση του σκυροδέματος (Εικ. 9.5). Κατά μέσο όρο, η συρρίκνωση του βαρέως σκυροδέματος είναι 0,3...0,4 mm/m.

Ρύζι. 9.5. Καμπύλες συρρίκνωσης κατά τη σκλήρυνση στον αέρα: 1-τσιμεντόπετρα, 2-κονίαμα, 3-μπετόν

Λόγω συρρίκνωσης του σκυροδέματος στο σκυρόδεμα και κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμαΜπορεί να προκύψουν μεγάλες τάσεις συρρίκνωσης, άρα τα στοιχεία μεγάλη απόστασηκόψτε με ραφές συρρίκνωσης για να αποφύγετε ρωγμές. Εάν η συρρίκνωση του σκυροδέματος είναι 0,3 mm/m σε μια κατασκευή μήκους 30 m, η συνολική συρρίκνωση θα είναι 10 mm. Οι ρωγμές συρρίκνωσης στο σκυρόδεμα στην επαφή με το αδρανή και στην ίδια την τσιμεντόπετρα μπορούν να μειώσουν την αντοχή στον παγετό και να χρησιμεύσουν ως πηγές διάβρωσης του σκυροδέματος.

Αραιότητα της ύλης. Όσο παράξενο κι αν φαίνεται, ένα τόσο πυκνό υλικό έχει αξιοσημείωτο πορώδες. Ο λόγος για την εμφάνισή του, όπως έχει ειπωθεί περισσότερες από μία φορές, έγκειται στην υπερβολική ποσότητα νερού ανάμιξης. Μίγμα σκυροδέματος μετά σωστή εγκατάστασηείναι ένα πυκνό σώμα. Κατά τη σκλήρυνση, μέρος του νερού δεσμεύεται χημικά από τα ορυκτά του κλίνκερ του τσιμέντου (για το τσιμέντο Portland, περίπου 0,2 κατά βάρος τσιμέντου) και το υπόλοιπο μέρος εξατμίζεται σταδιακά, αφήνοντας πίσω τους πόρους. Σε αυτή την περίπτωση, το πορώδες του σκυροδέματος μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο

P = [(V - ώ C)/1000] 100,

όπου V και C είναι η κατανάλωση νερού και τσιμέντου ανά 1 m 3, ώ είναι η ποσότητα της χημικής ουσίας δεσμευμένο νερόσε κλάσματα της μάζας του τσιμέντου.

Έτσι, στην ηλικία των 28 ημερών, το τσιμέντο δεσμεύει το 17% της μάζας του νερού. Η κατανάλωση νερού σε αυτό το σκυρόδεμα είναι 180 kg και η κατανάλωση τσιμέντου είναι 320 kg. Τότε το πορώδες αυτού του σκυροδέματος θα είναι:

P = [(180 - 0,17-320)/1000] 100 = 12,6%.

Αυτό είναι το συνολικό πορώδες, συμπεριλαμβανομένων των μικροπόρων γέλης και των τριχοειδών πόρων (δεν λαμβάνουμε υπόψη τον όγκο του παρασυρόμενου αέρα). Από την άποψη της επίδρασης στη διαπερατότητα και την αντίσταση στον παγετό του σκυροδέματος, ο αριθμός των τριχοειδών πόρων είναι σημαντικός. Ο σχετικός όγκος τέτοιων πόρων μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο %:

P k = [(V -2 ώ C)/1000]100

Για την περίπτωσή μας, ο αριθμός των τριχοειδών πόρων θα είναι 7,3%.

Υδατοαπορρόφηση και διαπερατότητα. Χάρη στην τριχοειδή-πορώδη δομή του, το σκυρόδεμα μπορεί να απορροφήσει την υγρασία τόσο κατά την επαφή με αυτό όσο και απευθείας από τον αέρα. Η υγροσκοπική απορρόφηση υγρασίας στο βαρύ σκυρόδεμα είναι ασήμαντη, αλλά στο ελαφρό σκυρόδεμα (και ειδικά στο κυψελοειδές σκυρόδεμα) μπορεί να φτάσει τα 7...8 και 20...25%, αντίστοιχα. "

Η απορρόφηση νερού χαρακτηρίζει την ικανότητα του σκυροδέματος να απορροφά την υγρασία σε μια σταγόνα-υγρή κατάσταση. εξαρτάται κυρίως από τη φύση των πόρων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των τριχοειδών διασυνδεδεμένων πόρων στο σκυρόδεμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η απορρόφηση νερού. Η μέγιστη απορρόφηση νερού βαρέως σκυροδέματος με πυκνά αδρανή αγγίζει το 4...8% κατά βάρος (10...20% κατ' όγκο). Για το ελαφρύ και κυψελωτό σκυρόδεμα αυτό το ποσοστό είναι σημαντικά υψηλότερο.

Η υψηλή απορρόφηση νερού επηρεάζει αρνητικά την αντοχή του σκυροδέματος στον παγετό. Για να μειώσουν την απορρόφηση νερού, καταφεύγουν σε υδροφοβισμό του σκυροδέματος, καθώς και σε ατμούς και στεγανοποίηση των κατασκευών.

Η υδατοπερατότητα του σκυροδέματος καθορίζεται κυρίως από τη διαπερατότητα της τσιμεντόπετρας και της ζώνης επαφής «τσιμεντόπετρα - αδρανή». Επιπλέον, οι μικρορωγμές στην τσιμεντόπετρα και τα ελαττώματα στην πρόσφυση του οπλισμού στο σκυρόδεμα μπορεί να είναι οι διαδρομές για τη διήθηση του υγρού μέσω του σκυροδέματος. Η υψηλή υδατοπερατότητα του σκυροδέματος μπορεί να οδηγήσει στην ταχεία καταστροφή του λόγω της διάβρωσης της τσιμεντόπετρας.

Για τη μείωση της διαπερατότητας του νερού, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πληρωτικά κατάλληλης ποιότητας (με καθαρή επιφάνεια), καθώς και να χρησιμοποιηθούν ειδικά πρόσθετα στεγανοποίησης (υγρό γυαλί, χλωριούχος σίδηρος) ή διογκωτικά τσιμέντα. Τα τελευταία χρησιμοποιούνται για στεγανοποίηση σκυροδέματος.

Με βάση την αντοχή στο νερό, το σκυρόδεμα χωρίζεται σε ποιότητες W2. W4; W6; Ε8 και Ε12. Το σημάδι υποδεικνύει την πίεση του νερού (kgf/cm2), στην οποία ένα δείγμα κυλίνδρου ύψους 15 cm δεν επιτρέπει τη διέλευση νερού κατά τη διάρκεια των τυπικών δοκιμών.

Αντοχή στον παγετό- ο κύριος δείκτης που καθορίζει την ανθεκτικότητα κατασκευές από σκυρόδεμαστο κλίμα μας. Η αντοχή του σκυροδέματος στον παγετό εκτιμάται με εναλλασσόμενη κατάψυξη στους μείον (18 ± 2) ° C και απόψυξη σε νερό στους (18 ± 2) ° C, δείγματα του ελεγμένου σκυροδέματος προηγουμένως κορεσμένα με νερό. Η διάρκεια ενός κύκλου είναι 5... 10 ώρες ανάλογα με το μέγεθος των δειγμάτων.

Ο βαθμός αντοχής στον παγετό θεωρείται ο μεγαλύτερος αριθμός κύκλων «πήξης-απόψυξης» που μπορούν να αντέξουν τα δείγματα χωρίς μείωση της αντοχής σε θλίψη περισσότερο από 5% σε σύγκριση με την αντοχή των δειγμάτων ελέγχου στην αρχή των δοκιμών. Έχουν καθιερωθεί οι ακόλουθες ποιότητες σκυροδέματος αντοχής στον παγετό: F25, F35, F50, F75, F100...1000. Το πρότυπο προβλέπει επίσης επιταχυνόμενες μεθόδους δοκιμής σε διάλυμα αλατιού ή βαθιά κατάψυξη στους μείον (50 ± 5) °C.

Ο λόγος για την καταστροφή του σκυροδέματος υπό τις υπό εξέταση συνθήκες είναι το τριχοειδές πορώδες (Εικ. 12.16). Το νερό εισέρχεται στο σκυρόδεμα μέσω τριχοειδών αγγείων και, παγώνοντας εκεί, καταστρέφει σταδιακά τη δομή του. Έτσι, το σκυρόδεμα, το πορώδες του οποίου υπολογίσαμε υψηλότερο, σύμφωνα με το Σχ. Το 12.16 πρέπει να έχει αντοχή στον παγετό F150...F200.

Για να ληφθεί σκυρόδεμα με υψηλή αντοχή στον παγετό, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί ένα ελάχιστο τριχοειδές πορώδες (όχι υψηλότερο από 6%). Αυτό είναι δυνατό με τη μείωση της περιεκτικότητας σε νερό στο μείγμα σκυροδέματος, κάτι που με τη σειρά του είναι δυνατό χρησιμοποιώντας:

Άκαμπτα μείγματα σκυροδέματος που συμπιέζονται εντατικά κατά την εγκατάσταση.

Πλαστικοποιητικά πρόσθετα που αυξάνουν την εργασιμότητα των μιγμάτων σκυροδέματος χωρίς προσθήκη νερού.

Θερμοφυσικές ιδιότητες.

Από αυτά, τα πιο σημαντικά είναι η θερμική αγωγιμότητα, η θερμοχωρητικότητα και η θερμοκρασιακή παραμόρφωση.

Η θερμική αγωγιμότητα του βαριού σκυροδέματος, ακόμη και σε ξηρή κατάσταση στον αέρα, είναι υψηλή - περίπου 1,2-1,5 W/(m K), δηλαδή 1,5...2 φορές υψηλότερη από αυτή του τούβλου. Ως εκ τούτου, το βαρύ σκυρόδεμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε εγκλεισμό κατασκευών σε συνδυασμό με αποτελεσματική θερμομόνωση. Το ελαφρύ σκυρόδεμα (βλ. § 12.7), ειδικά το κυψελωτό σκυρόδεμα, έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα 0,1...0,5 W/(m K) και η χρήση τους σε κατασκευές εγκλεισμού είναι προτιμότερη.

Η θερμοχωρητικότητα του βαρέως σκυροδέματος, όπως και άλλων πέτρινων υλικών, κυμαίνεται από 0,75...0,92 J/(kg K). κατά μέσο όρο - 0,84 J/(kg K).

Παραμορφώσεις θερμοκρασίας. Συντελεστής θερμοκρασίας γραμμικής διαστολής βαρέος σκυροδέματος (10...12) Yu DS1. Αυτό σημαίνει ότι με αύξηση της θερμοκρασίας του σκυροδέματος κατά 50°C, η διαστολή θα είναι περίπου 0,5 mm/m. Επομένως, για την αποφυγή ρωγμών, οι μακροχρόνιες κατασκευές κόβονται με αρμούς διαστολής.

Οι μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μπορούν να προκαλέσουν εσωτερική ρηγμάτωση του σκυροδέματος λόγω της διαφορετικής θερμικής διαστολής των χονδροειδών αδρανών και της τσιμεντοπέτρας.

ΕΛΑΦΡΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ

Σημαντικό μειονέκτημασυνήθως βαρύ σκυρόδεμα - υψηλής πυκνότητας (2400...2500 kg/m3). Μειώνοντας την πυκνότητα του σκυροδέματος, οι κατασκευαστές επιτυγχάνουν τουλάχιστον δύο θετικά αποτελέσματα: το βάρος μειώνεται κτιριακές κατασκευές; αυξάνονται οι θερμομονωτικές τους ιδιότητες.

Ελαφρύ σκυρόδεμα (στις αρχές του 20ου αιώνα ονομάζονταν "θερμό σκυρόδεμα") - σκυρόδεμα με πυκνότητα μικρότερη από 1800 kg/m3 - ένα καθολικό υλικό για περίφραξη και φέρουσες κατασκευές κατοικιών και βιομηχανικά κτίρια. Τα περισσότερα πάνελ τοίχου και μπλοκ, πλάκες στέγης και πέτρες για την τοποθέτηση τοίχων κατασκευάζονται από αυτά. Ο όρος «ελαφρό σκυρόδεμα» ενώνει μια μεγάλη ομάδα σκυροδέματος με διαφορετική σύνθεση, δομή και ιδιότητες.

Με βάση τον προορισμό τους, το ελαφρύ σκυρόδεμα χωρίζεται σε:

δομική (κατηγορία αντοχής - B7,5...B35; πυκνότητα - 1800 kg/m3);

δομική και θερμομόνωση (κατηγορία αντοχής όχι μικρότερη από ВЗ,0, πυκνότητα -600...1400 kg/m3).

θερμομόνωση - ιδιαίτερα ελαφριά (πυκνότητα< 600 кг/м3).

Με βάση τη δομή και τη μέθοδο απόκτησης της πορώδους κατασκευής, το ελαφρύ σκυρόδεμα χωρίζεται στους ακόλουθους τύπους:

συνεχές σκυρόδεμα με πορώδη αδρανή.

κυψελοειδές σκυρόδεμα, το οποίο δεν περιέχει ούτε χονδροειδή ούτε λεπτά αδρανή και το ρόλο τους παίζουν μικροί σφαιρικοί πόροι (κύτταρα).

μεγάλου πορώδους, στο οποίο δεν υπάρχει λεπτό συσσωμάτωμα, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται κενά μεταξύ των σωματιδίων του χονδροειδούς αδρανούς.

Για το ελαφρύ σκυρόδεμα, καθορίζονται οι ακόλουθες κατηγορίες αντοχής (MPa): από Β2 έως Β40. Η αντοχή του ελαφρού σκυροδέματος εξαρτάται από την ποιότητα των αδρανών, τη μάρκα και την ποσότητα τσιμέντου που χρησιμοποιείται. Σε αυτή την περίπτωση, φυσικά, αλλάζει και η πυκνότητα του σκυροδέματος.

Για το ελαφρύ σκυρόδεμα, καθορίζονται 19 βαθμοί πυκνότητας (kg/m3) από D200 έως D2000 (με διάστημα 100 kg/m3). Μειωμένη πυκνότητα ελαφρού σκυροδέματος μπορεί να επιτευχθεί με πορώδη τσιμεντόλιθο.

Η θερμική αγωγιμότητα του ελαφρού σκυροδέματος εξαρτάται από την πυκνότητα και την υγρασία του (Πίνακας 9.3). Η αύξηση της ογκομετρικής υγρασίας κατά 1% αυξάνει τη θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος κατά 0,015...0,035 W/(m K).

Πίνακας 9.3. Μέσες τιμές θερμικής αγωγιμότητας ελαφρού σκυροδέματος

Αντοχή στον παγετό του ελαφρού σκυροδέματος όταν είναι πορώδες

Τα πυριτικά υλικά είναι υλικά που κατασκευάζονται από μείγματα ή κράματα πυριτικών, πολυπυριτικών και αργιλοπυριτικών. Τα πυριτικά είναι ενώσεις διαφόρων στοιχείων με πυρίτιο (οξείδιο του πυριτίου), στο οποίο παίζει το ρόλο ενός οξέος. Το δομικό στοιχείο των πυριτικών είναι μια τετραεδρική ορθοομάδα -4 με άτομο πυριτίου Si +4 και άτομα οξυγόνου O -2 στις κορυφές του τετραέδρου, με άκρα μήκους 0,26 nm. Τα τετράεδρα σε πυριτικά άλατα συνδέονται μέσω κοινών κορυφών οξυγόνου σε σύμπλοκα πυριτίου-οξυγόνου με τη μορφή κλειστών δακτυλίων, αλυσίδων, δικτύων και στρωμάτων. Τα αργιλοπυριτικά, εκτός από τα πυριτικά τετράεδρα, περιέχουν τετράεδρα [AlO 4 ] -5 με at.Al +3.

Τα σύνθετα πυριτικά περιλαμβάνουν επίσης κατιόντα: Na+, K+.Ca++, Mg++, Mn++, B+3, Cr+3, Fe+3, Al+3, Ti+4 και ανιόντα: O 2 –2, OH-, F-,Cl -,SO 4 – 2, καθώς και νερό.

Τα περισσότερα πυριτικά είναι πυρίμαχα και πυρίμαχα· το σημείο τήξεώς τους κυμαίνεται από 770 έως 2130 0 C. Χημ. Η σύσταση των πυριτικών αλάτων εκφράζεται συνήθως με τη μορφή τύπων, συν. Από τα σύμβολα των μορίων τους, διατεταγμένα με σειρά αυξανόμενου σθένους ή από τους τύπους των οξειδίων τους: άστριος K 2 Al 2 Si 6 O 16.

Όλα τα πυριτικά χωρίζονται σε φυσικά (ορυκτά) και συνθετικά (πυριτικά υλικά) Τα συνθετικά χωρίζονται σε: συνδετικά, κεραμικά, μη πυριτικά υλικά, γυαλί, υαλοκεραμικά. Φυσικά πυριτικά Σε αποσύνθεση Τομείς της εθνικής οικονομίας: Σε τεχνολογικές διεργασίες που βασίζονται στο ψήσιμο και την τήξη (άργιλος, χαλαζίτης, άστριος κ.λπ.). σε διεργασίες υδροθερμικής επεξεργασίας (αμίαντος, μαρμαρυγία κ.λπ.). υπό κατασκευή; σε μεταλλουργικές διεργασίες.

Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή πυριτικών υλικών είναι φυσικά ορυκτά (χαλαζιακή άμμος, άργιλοι, άστριος, ασβεστόλιθος), βιομηχανικά προϊόντα (ανθρακικό νάτριο, βόρακας, οξείδια και άλατα αποσυντεθειμένων μετάλλων) και απόβλητα (σκωρία, λάσπη, τέφρα).

Στην παραγωγή πυριτικών υλικών χρησιμοποιούνται τυπικές τεχνολογικές διεργασίες, γεγονός που οφείλεται στην ομοιότητα των φυσικών και μαθηματικών αρχών παραγωγής τους. Διάγραμμα σταδίου:

Πρώτες ύλες - προετοιμασία της γόμωσης - σχηματισμός του προϊόντος από τη φόρτιση - ξήρανση εκδ. - υψηλή θερμοκρασία Επεξεργασία – υλικό.

Η προετοιμασία της παρτίδας είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση της υψηλής απόδοσης των επόμενων διαδικασιών προετοιμασίας σε υψηλή θερμοκρασία και αποτελείται από συμβατικές μηχανικές εργασίες για την παρασκευή στερεών πρώτων υλών: λείανση, ταξινόμηση, ξήρανση, ανάμειξη συστατικών.

Η διαδικασία χύτευσης πρέπει να διασφαλίζει την παραγωγή ενός προϊόντος δεδομένου σχήματος και μεγέθους, λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές τους σε επακόλουθες εργασίες ξήρανσης και επεξεργασίας σε υψηλή θερμοκρασία. Ο σχηματισμός περιλαμβάνει ύγρανση του φορτίου και δίνοντας στο υλικό ένα συγκεκριμένο σχήμα.

Η ξήρανση πραγματοποιείται για να διατηρηθεί το δεδομένο σχήμα του προϊόντος πριν και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας σε υψηλή θερμοκρασία, που είναι το τελικό στάδιο της παραγωγής πυριτικών υλικών. Η επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία περιλαμβάνει το ψήσιμο ή το μαγείρεμα της γόμωσης (προϊόντος). Διαδικασίες επεξεργασίας υψηλού μοριακού βάρους: 1) απομάκρυνση του νερού, πρώτα φυσική και μετά κρυστάλλωση, 2) πύρωση, δηλαδή διαχωρισμός νερού και CO 2 από τα συστατικά του φορτίου, 3) συστατικά φορτίου - ανθρακικά μετάλλων, υδροξείδια μετάλλων και αργιλοπυριτικά άλατα μετατρέπονται σε οξείδια οξέος: SiO2, B2O3mAl2O3, Fe2O3 και βασικά οξείδια: Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, που αντιδρούν μεταξύ τους. 4) πυροσυσσωμάτωση εξαρτημάτων φορτίου. Μπορεί να διαρρεύσει στην τηλεόραση. Φάση, σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο τήξης, ή στην υγρή φάση, σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο τήξης. Στη δεύτερη περίπτωση, λόγω της διαδικασίας διάχυσης, η ταχύτητα διεργασίας είναι υψηλότερη. 5) ψύξη της μάζας με σχηματισμό κρυσταλλικών και άμορφων φάσεων.

Παραγωγή κεραμικών Τα κεραμικά υλικά είναι πολυκρυσταλλικά υλικά και προϊόντα που παράγονται από αυτά, που λαμβάνονται με πυροσυσσωμάτωση αργίλων και μειγμάτων τους με ορυκτά πρόσθετα, καθώς και οξείδια μετάλλων και άλλες πυρίμαχες ενώσεις. Ταξινόμηση: Ανά σύνθεση - που περιέχει οξυγόνο (πυριτικό), χωρίς οξυγόνο (καρβίδιο, νιτρίδιο, βορίδιο, πυριτικό). Κατά εφαρμογή: κατασκευή, πυρίμαχα, λεπτά κεραμικά, ειδικά. Κεραμικά; ανάλογα με το βαθμό πυροσυσσωμάτωσης - πορώδες (τούβλο, πυρίμαχα, είδη υγιεινής), πυροσυσσωματωμένα (πορσελάνη, ειδικά κεραμικά). ανάλογα με την κατάσταση της επιφάνειας - τζάμια και χωρίς τζάμια. Οι πρώτες ύλες για παραγωγή πρέπει να έχουν την ιδιότητα της πυροσυσσωμάτωσης - την ιδιότητα ενός κονιοποιημένου υλικού να σχηματίζει ένα πολυκρυσταλλικό σώμα - ένα θραύσμα - όταν θερμαίνεται. Πρώτες ύλες - άργιλοι, χαλαζιακή άμμος, ανθρακικό ασβέστιο και μαγνήσιο.

Η τεχνολογική διαδικασία για την παραγωγή τούβλων είναι 2 επιλογές: πλαστική μέθοδος και ημίξηρο. Η γόμωση, που περιέχει 40-50% άργιλο, 50% άμμο και έως 5% οξείδιο του σιδήρου, πιέζεται σε πρέσα ιμάντα (πλαστική μέθοδος) ή σε μηχανική πρέσα, λειτουργεί. υπό πίεση 10-25 MPa (ημίξηρη μέθοδος). Το διαμορφωμένο τούβλο αποστέλλεται για ξήρανση σε στεγνωτήριο σήραγγας και στη συνέχεια ψήνεται σε θερμοκρασία 900-1000 0 C.

Η πλαστική χύτευση γίνεται σε πρέσα ιμάντα.Αποτελείται από 1. χοάνη φόρτωσης. 2. κύλινδροι? 3.τρύπα;. Καθώς η μάζα κινείται προς το επιστόμιο 4. της πρέσας, αναμειγνύεται επιπλέον και συμπιέζεται. Το νερό τροφοδοτείται από τον υγραντήρα 5. για να βρέξει το επιστόμιο, ενεργώντας ως λιπαντικό. Η πήλινη μάζα με τη μορφή κορδέλας 6. κόβεται σε τούβλα χρησιμοποιώντας μηχανή κοπής. 7. κύλινδροι στήριξης.

Πρόγραμμα παραγωγής ημίξηρων τούβλων:

Τα πυρίμαχα είναι μη μεταλλικά υλικά που χαρακτηρίζονται από αυξημένη αντοχή στη φωτιά, δηλαδή την ικανότητα να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες Τα πυρίμαχα διακρίνονται σε: 1. αργιλοπυριτικά; 2. Πυρίμαχα Ντίνας - συγγρ. Όχι λιγότερο από 95% οξείδιο του πυριτίου. 3. ημι-οξύ - έως 70-80% οξείδιο του πυριτίου και 15-25% οξείδιο του αλουμινίου. 3. Πυρίμαχα πυρίμαχα - έως 50-70% οξείδιο του πυριτίου και έως 46% οξείδιο αλουμινίου. Πυρίμαχο έως 1750 0 C.

Σχέδιο και ισοπέδωση.

4. Πυρίμαχα υλικά υψηλής αλουμίνας - περισσότερο από 45% οξείδιο του αλουμινίου.

5. μαγνησίτης - οξείδιο μαγνησίου ως βάση. Πυρίμαχο έως 2500 0 C.

CaCO 3 + MgCO 3 = MgO + CaO + 2CO 2

6.πυρίμαχα κορούνδιο· 7.Carborundum - σύνθεση. Καρβίδιο του πυριτίου 7. ζιρκόνιο και θόριο· 8. άνθρακας.