Silikat duvar malzemeleri. Otoklavlanmış silikat ürünleri Silikat malzemelerin özellikleri

K kategorisi: İnşaat malzemeleri

Silikat malzemeleri ve ürünleri

Silikat ürünleri kireç, kum ve su karışımından yapılan, yüksek basınç altında preslenerek kalıplanıp otoklavlanan yapay taş malzemedir.

Kum-kireç tuğlaları inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır; silikat yoğun beton ve ondan yapılan ürünler; hücresel silikat betonu ve ürünleri; gözenekli agregalı silikat beton.

Kum-kireç tuğlası, aşağıdaki bileşime sahip bir kireç-kum karışımından preslenir (%): saf kuvars kumu 92-94; hava kireci 6-8 ve su 7-8. Mikserlerde hazırlanan kireç-kum kütlesi, 15-20 MPa basınç altında preslerde kalıplanır ve 0,8 MPa doymuş buhar basıncında ve yaklaşık 175 °C sıcaklıkta otoklavlarda buharda pişirilir.

Buharlama sırasında kireç, kum ve su reaksiyona girerek kütleyi çimentolayan ve ona yüksek mukavemet veren kalsiyum hidrosilikatın oluşmasına neden olur. Otoklav işlem döngüsünün süresi 10-14 saat, kum-kireç tuğla yapma işleminin tamamı 16-18 saat, sıradan kil tuğla yapma işlemi ise 5-6 gün sürmektedir.

Kum-kireç tuğlası iki tipte mevcuttur: tek boyutlu 250 X 120 X 65 mm ve modüler boyut 250X120X88 mm. Kum-kireç tuğlasının hacimsel kütlesi 1800-1900 kg/m3'tür, donma direnci Mr3 15'ten düşük değildir, su emme ağırlığının %8-16'sıdır. Basınç dayanımı açısından, kum-kireç tuğlası beş dereceye ayrılır: 75, 100, '25, 150 ve 200. Isı iletkenliği açısından, kum-kireç tuğlası sıradan kil tuğladan biraz farklıdır ve döşenirken ikincisinin tamamen yerini alır. Yüksek nem koşullarında yapılan veya yüksek sıcaklıklara maruz kalan duvarlar (fırınlar, fırınlar) hariç, herhangi bir binanın duvarları bacalar). Kum-kireç tuğlasının rengi açık gridir, ancak aynı zamanda içine mineral pigmentler eklenerek kütle halinde renklendirilebilir, renklendirilebilir.

Yoğun silikatlı betondan yapılmış ürünler. İnce taneli yoğun silikat beton - kireç-silika veya kireç külü bağlayıcılara dayalı otoklavla sertleşen çimentosuz beton - aşağıdaki teknolojik şemaya göre üretilir: kuvars kumunun bir kısmı (% 8-15) sönmemiş kireç (6-) ile karıştırılır. %10 oranında öğütülür ve bilyalı değirmenlerde ince öğütülür, daha sonra kırılmış kireç-kum bağlayıcı ve normal kum(%75-85) su (%7-8) ile karıştırılarak beton mikserlerinde karıştırıldıktan sonra kalıp tezgahına alınır. Kalıplanan ürünler otoklavlarda 175-190°C sıcaklıkta ve 0,8 ve 1,2 MPa buhar basıncında buharda pişirilir.

Yoğun silikatlı betondan üretilen ürünler 1800-2200 kg/m3 hacimsel kütleye, 25-50 çevrim donmaya karşı dayanıklılığa ve 10-60 MPa basınç dayanımına sahiptir.

Büyük masif duvar blokları, betonarme döşeme levhaları, kolonlar, kirişler, temel ve kaide blokları, merdiven ve bölme yapıları yoğun silikat betondan yapılmıştır.

Dış duvarlar ve ıslak odalardaki duvarlar için silikat bloklar en az 250 dereceye sahip olmalıdır.

Hücresel silikat betondan yapılmış ürünler. Gözenekli yapının oluşma yöntemine göre hücresel silikat betonları köpük silikat ve gaz silikattır.

Bu betonların hazırlanmasında kullanılan ana bağlayıcı öğütülmüş kireçtir. Bağlayıcı ve ince agregaların silisli bileşenleri olarak öğütülmüş kum, volkanik tüf, pomza, uçucu kül, tripoli, diatomit, tras ve cüruf kullanılır.

Hücresel silikat ürünlerinin imalatında, plastik kireç-kum kütlesi, HA preparatı, sabun kökü vb.'den hazırlanan stabil köpükle veya gaz oluşturucu maddeler - alüminyum tozu ile karıştırılır ve daha sonra karışım kalıplara dökülür ve otoklav işlemine tabi tutulur.
Köpük silikat ürünlerinin ve gaz silikat ürünlerinin hacimsel kütlesi 300-1200 kg/m3, basınç dayanımı 1-20 MPa'dır.

Hücresel silikat ürünleri, kullanım amacına göre hacimsel kütlesi 500 kg/m3'e kadar olan ısı yalıtım ürünlerine ve hacimsel kütlesi 500 kg/m3'ün üzerinde olan yapısal-ısı yalıtımlı ürünlere ayrılır.

Isı yalıtımlı hücresel silikatlar yalıtım malzemesi olarak kullanılır ve dış duvar blokları ve panellerinin yanı sıra karmaşık bina kaplama levhaları da yapısal ve ısı yalıtım silikatlarından yapılır.

Gözenekli agregalar üzerinde silikat betondan yapılmış ürünler. İnce öğütülmüş kireç-silika karışımları, gözenekli agregalar üzerinde bağlayıcı silikat betonu ve genişletilmiş kil, pomza, gözenekli cüruf ve diğer gözenekli hafif doğal ve yapay malzemelerçakıl ve kırmataş şeklindedir. Otoklav işleminden sonra, bu tür betonlar, kütle ağırlığı 500 ila 1800 kg / m3 olan 3,5 ila 20 MPa'lık bir basınç dayanımı kazanır ve konut ve kamu binalarının dış duvarlarının blokları ve panelleri esas olarak bunlardan yapılır.

İLE otoklavlanmış silikat malzemeler Bunlar, üretimi yüksek basınçta (1,5 MPa'ya kadar) ve sıcaklıkta (174...200 °C) su buharında gerçekleştirilen bir mineral karışımının (ana hammaddeler, bağlayıcılar ve dolgu maddeleri) hidrotermal sentezine dayanan malzemeleri içerir.

Otoklavda sertleştirme malzemelerinin ana hammaddeleri ağırlıklı olarak kireç-kum karışımları ve endüstriyel atıklar - yüksek fırın cürufu, yakıt külü, nefelin çamuru vb.'dir. En yaygın olanları kireç-kum karışımlarıdır. (silikat) malzemeler.

Otoklavlanmış malzemelerin ana bağlayıcı bileşeni kireçtir. Silikat ürünlerinin üretimi için, toplam aktif kalsiyum ve magnezyum oksit içeriği% 70'ten fazla olan hızlı sönen kireç kullanılması tavsiye edilir. Bu durumda MgO içeriği %5'ten fazla olmamalıdır. Kirecin yanı sıra Portland çimentosu da özellikle hücresel beton üretiminde kullanılabilir. Portland çimentosunun kullanılması ürünlerin donma direncinin artmasına yardımcı olur.

En yaygın dolgu maddesi silikat malzemeleri- kuvars kumları. Feldspatik ve karbonat kumları kullanıldığında fiziksel ve mekanik özelliklerürünler bozulur.

Ana hammaddelerin otoklavlarda ısıl işlemine tabi tutulması sırasında, kalsiyum hidroksit, silika ve su arasında, az çözünen reaksiyon ürünlerinin (kalsiyum hidrosilikatlar) oluşmasıyla birlikte bir etkileşim meydana gelir:

A Ca(OH)2 + Si02 + ( yok)Н 2 0 → A CaO. Si0 2 . N H20,

ve katsayının değeri A sıvı fazdaki CaO ve Si02 konsantrasyonlarının oranı ile belirlenir.

Amorf ve camsı hammaddeler otoklav işlemi sırasında yüksek reaktiviteye sahiptir. Bunlar arasında volkanik taşkın kayalar, granüler cüruflar, yakıt külü vb. yer alır.

Otoklav malzemelerinin sertleşmesinin yoğunlaştırılması ve temel özelliklerinin iyileştirilmesi, yüksek oranda dağılmış hammaddeler kullanılarak elde edilir. Yüksek mukavemetli kireç-kum ürünlerinin imalatında sönmemiş kireç, kumla birlikte 3000...5000 cm 2 /g spesifik yüzey alanına kadar öğütülür ve bağlayıcı olarak kullanılır.

Silikat malzemelerden üretilen ürünler kullanım amaçlarına göre farklılık gösterir. yapısal Ve ısı yalıtım ürünleri, ve üretim şekline göre - parça Ve büyük boyutlu ürünler.

Otoklavla sertleşen malzemelerden üretilen ürünlerin üretim hacmi açısından lider yer kum-kireç tuğlası, ve onun arkasında - duvar ürünleri yoğun ve hücresel betondan.

Kum-kireç tuğlası kuvars kumu (%90...92) ve sönmüş kireç (%8...10) karışımının preslenmesi ve ardından otoklavda sertleştirilmesiyle yapılan, yanmaz yapay duvar yapı malzemesidir.

Kum-kireç tuğlası üretimine yönelik hammadde karışımının bileşiminde kireç içeriği, CaO'nun aktif rolü açısından %7 ila %10 arasında değişmektedir. Kum-kireç tuğlasının mukavemetini arttırmak için, bağlayıcı bileşen olarak ince öğütülmüş kireç-silika, kireç-cüruf ve kireç-kül karışımları kullanılır.

Kum-kireç tuğlalarının üretiminde, taneleri 0,2...2 mm olan ve minimum sayıda boşluğa sahip taş ocağı kumları en çok tercih edilendir. Kil safsızlıklarının içeriğinin% 10'dan fazla olmamasına izin verilir, çünkü daha yüksek kil içeriğiyle su emilimi artar ve tuğlanın mukavemeti ve donma direnci azalır. Tuğla üretimi için hammadde karışımında organik yabancı maddelerin bulunması, mukavemetini azaltır ve otoklavda sertleşme sırasında gazların salınması nedeniyle çatlak oluşumuna yol açabilir.

Kum-kireç tuğlası, dış cephede taş ve güçlendirilmiş taş döşemek için seramik tuğlalarla birlikte kullanılır. iç yapılar Normal ve ıslak çalışma koşullarına sahip binaların yer üstü kısımlarında. Suya ve içinde çözünen maddelere karşı daha düşük direnç nedeniyle, seramik tuğladan farklı olarak kum-kireç tuğlası, su yalıtım tabakasının altındaki binaların temellerini ve süpürgeliklerini döşemek için kullanılamaz. Islak çalışma koşullarına sahip binaların (banyo, çamaşırhane vb.) duvarlarında, duvarları nemden korumak için özel önlemler alınmadan kum-kireç tuğlasının kullanılmasına izin verilmez. Soba, boru döşemek için kullanılmasına izin verilmez çünkü yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kalmaya dayanamaz.

Silikat beton Kuvars kumu (%70...80), öğütülmüş kum (%8...15) ve öğütülmüş sönmemiş kireçten (%6...10) oluşan, otoklavda sertleştirilmiş sıkıştırılmış bir karışımdır. Ortamın zayıf alkaliliğinden dolayı donatının daha düşük korozyon direnci ile karakterize edilir. Takviyenin dayanıklılığı %60 hava neminde güvenilir bir şekilde sağlanır. Çimento gibi silikat betonları da yoğunluğa, yapısal özelliklere, agreganın maksimum boyutuna ve türüne ve uygulama alanına bağlı olarak sınıflandırılır.

Gaz dinamiği parametrelerine göre ayırt edilirler laminer ve türbülanslı alev.

Laminer(Latince laminadan - katman, plaka) sabit bir geometrik şekle sahip sakin, dönmeyen bir alev denir.

Çalkantılı(Latince turbulenze'den - kasırga) sürekli değişen şekile sahip, huzursuz, dönen bir alevdir.

Hepiniz bu modların her ikisini de birçok kez gözlemlediniz. Sıradan bir çakmağı hatırlayın: Gaz akış hızı düşük olarak ayarlandığında, alev bir mum alevi gibi sakindir, bu laminer bir alevdir; akış hızı arttığında alev şekil değiştirir ve girdaplar halinde dönerek hareketsiz hale gelir, Sürekli şekil değiştiren bu çalkantılı bir alevdir.

Alevin türbülanslı bir moddaki bu davranışı, çok fazla büyük miktar yanıcı gaz, yani belirli bir anda daha fazla yakıtın oksitlenmesi gerekir, bu da alevin boyutunda bir artışa ve daha fazla türbülizasyona yol açar.

Gaz dinamiği yanma rejimi, yanıcı maddenin veya karışımın doğrusal hızına bağlıdır ve şu şekilde karakterize edilir: Reynolds kriteri (akıştaki eylemsizlik kuvvetlerinin ve iç sürtünme oranının ölçüsü):

× (hatırlamak gerekirse: "süt kovası")

burada v gaz akışının doğrusal hızıdır, m/s;

d karakteristik akış boyutudur, m;

r - gaz yoğunluğu, kg/m3;

m - dinamik viskozite katsayısı, N×s/m2

Re'de laminer rejim gözleniyor< 2300, при 2300 < Re < 10000 режим переходный, а при Re >10000 - çalkantılı. Her durumda alevin yanma bölgesinin (ön) kalınlığı d lamdır.< d п epex < d т yp .

Difüzyon hızının getirdiği kısıtlamalar nedeniyle, yanıcı gazlar ve buharlar genellikle havadaki oksijenle tamamen reaksiyona girecek zamana sahip değildir ve uçucu gazlar ve buharlara ek olarak yanma ürünleri, küçük, sıcak, yoğunlaşmış yanmamış karbon parçacıkları içerir. organik maddeışık ve ısı yayan kurum şeklinde.

Bir alevin radyasyonu, farklı toplanma durumlarındaki yanma ürünlerinin radyasyonu ile belirlenir.

Alev yapısı

Alevin, yanma sürecini bir bütün olarak anlamak için bilgisi son derece gerekli olan kendi yapısı vardır.

Kimyasal redoks reaksiyonunun kendisi, alevi sınırlayan ince bir yüzey tabakasında meydana gelir. alev ön .

Alev Önü- doğrudan redoks reaksiyonlarının meydana geldiği, alevi sınırlayan ince bir yüzey tabakası.

Alev cephesinin kalınlığı küçüktür; gaz dinamiği parametrelerine ve alevin yayılma mekanizmasına (ateşleme veya patlama) bağlıdır ve milimetrenin onda biri ile birkaç santimetre arasında değişebilir. Alevin içinde neredeyse tüm hacim yanıcı gazlar (GG) ve buharlar tarafından işgal edilir. Alev cephesinde yanma ürünleri (PG) mevcuttur. Ortamda oksitleyici bir madde bulunmaktadır.

Difüzyon alev diyagramı gaz ocağı ve alev kesiti boyunca yanıcı madde, oksitleyici ve yanma ürünlerinin konsantrasyonlarındaki değişiklikler Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.2.

Laminer modda çeşitli gaz karışımlarının alev cephesinin kalınlığı 0,5 - 10 -3 cm'dir Bu dar bölgede yakıtın yanma ürünlerine tamamen dönüşmesi için ortalama süre 10 -3 -10 -6 s'dir.

Maksimum sıcaklık bölgesi alevin ışıklı konisinin 5-10 mm yukarısında bulunur ve propan-hava karışımı için yaklaşık 1600 K'dir.

Yanma ve karıştırma işlemleri aynı anda meydana geldiğinde yanma sırasında difüzyon alevi oluşur.

Daha önce belirtildiği gibi, difüzyon yanması ile önceden karıştırılmış yanıcı karışımların yanması arasındaki temel fark, difüzyon yanması sırasındaki kimyasal dönüşüm oranının, kimyasal reaksiyon hızı düşük olsa bile oksitleyici ve yakıtın karıştırılması işlemi ile sınırlı olmasıdır. çok yüksek, yanmanın yoğunluğu karıştırma koşullarıyla sınırlıdır.

Bu fikrin önemli bir sonucu alev cephesinde yakıt ve oksitleyicinin aynı yerde olmasıdır. stokiyometrik oran. Ayrı olarak sağlanan oksitleyici madde ve yakıt akışlarının oranları ne olursa olsun, alev cephesi her zaman reaktif akışının stokiyometrik oranlarda meydana geleceği bir konuma ayarlanır. Bu birçok deneyle doğrulanmıştır.

İtici güç Oksijenin yanma bölgesine difüzyonu, alevin içindeki (CO = 0) ve çevredeki havadaki (başlangıçtaki CO = %21) konsantrasyonları arasındaki farktır. Bu fark azaldıkça, oksijen difüzyon hızı azalır ve çevredeki havadaki belirli oksijen konsantrasyonlarında - %14-16'nın altında - yanma durur. Bu kendiliğinden zayıflama (kendi kendine sönme) olgusu, kapalı hacimlerde yanma sırasında gözlenir.

Her alev, uzayda belirli bir hacmi kaplar ve bunun dış sınırları açıkça veya belirsiz bir şekilde sınırlandırılabilir. Gazlar yandığında ortaya çıkan alevin şekli ve boyutu, ilk karışımın yapısına, brülörün şekline ve stabilizasyon cihazlarına bağlıdır. Yakıt bileşiminin alev şekli üzerindeki etkisi, yanma hızı üzerindeki etkisi ile belirlenir.

Alev yüksekliği, alev boyutunun temel özelliklerinden biridir. Gaz kaynaklarının yanması ve söndürülmesi ile petrol ürünlerinin açık tanklarda yanması göz önüne alındığında bu özellikle önemlidir.

Alevin yüksekliği ne kadar büyükse, borunun çapı ne kadar büyükse ve akış hızı o kadar büyükse ve ne kadar küçükse, alevin normal yayılma hızı da o kadar büyüktür.

Belirli bir yakıt ve oksitleyici karışımı için alev yüksekliği, akış hızı ve jet çapının karesi ile orantılıdır:

akış hızı nerede;

Jet çapı;

Difüzyon katsayısı.

Ancak aynı zamanda alevin şekli bilinmemektedir ve alev cephesindeki doğal konveksiyona ve sıcaklık dağılımına bağlıdır.

Bu bağımlılık belli bir akış hızına kadar devam eder. Akış hızı arttıkça alev türbülans yapar ve bunun ardından yüksekliğindeki artış durur. Bu geçiş, daha önce de belirtildiği gibi, Reynolds kriterinin belirli değerlerinde meydana gelir.

Alevler için duman şeklinde yanmamış parçacıkların önemli miktarda salınımı olduğunda alev yüksekliği kavramı tanımını kaybeder çünkü alevin üst kısmındaki gazlı ürünlerin yanma sınırını belirlemek zordur.

Ayrıca katı parçacıklar içeren alevlerde, yalnızca yanma gazları içeren alevlerle karşılaştırıldığında radyasyon önemli ölçüde artar.

Alevdeki kimyasal ve fiziksel işlemler

Alevde, aralarında belirli neden-sonuç ilişkilerinin bulunduğu kimyasal ve fiziksel süreçler aynı anda meydana gelir.

Alevdeki kimyasal süreçler şunları içerir:

yanma bölgesine yaklaşırken:

Daha hafif ürünlerin (hidrojen, karbon oksitler, basit hidrokarbonlar, su vb.) oluşumuyla başlangıç ​​maddelerinin termal ayrışması;

alev cephesinde:

Isı salınımı ve tam (karbon dioksit ve su) ve eksik yanma ürünlerinin (karbon monoksit, kurum, kurum, reçineler vb.) oluşumu ile termal-oksidatif dönüşümler;

Yanma ürünlerinin ayrışması,

Yanma ürünlerinin iyonlaşması.

Alevdeki fiziksel süreçler şunları içerir:

Alev cephesinde ısı ve kütle transferi;

Uçucu yanıcı maddelerin buharlaşması ve yanma bölgesine verilmesi ile ilgili işlemler.

Maddelerin aktarım (difüzyon) hızı, örneğin, çok fazla olduğu heterojen sistemlerde kritiktir. daha az hız kimyasal oksidasyon reaksiyonları. Kimyasal dönüşümlerin ve fiziksel süreçlerin oranı, yanma işleminin modunu belirler.

Alevin uzayda yayılması

Yanma veya tutuşmanın meydana gelmesi, yanma sürecinin yalnızca ilk aşamasıdır, başlangıcıdır. Bu aşama elbette yangın ve patlamaların önlenmesi açısından önemlidir. Ancak bunları önlemek her zaman mümkün değildir, dolayısıyla pratik itfaiyeciler için büyük önem Yanma gelişiminin dinamiklerini, yani gerçek nesneler üzerinde bir yangının veya patlamanın hangi modda ve hangi parametrelerle gelişeceğini tahmin etme yeteneğine sahiptir. Ayrıca, pratik aktiviteler Halihazırda meydana gelmiş olan yangın ve patlamaların gelişiminin resmini yeniden oluşturma ihtiyacıyla yüzleşmemiz gerekiyor. Bunu yapmak için yanmanın yayılma ve gelişme süreçlerinin temel yasalarını bilmek gerekir. Bu bilgi aynı zamanda aşağıdakiler için de gereklidir: doğru seçim Belirli koşullarda bir yangın söndürme maddesinin kullanılmasının en etkili türü ve yöntemi.

En basit yanma şeması gazların ve buharların yanmasıdır. Oksitleyici bir maddeyle (çoğu durumda atmosferik oksijen) karıştırıldığında yanıcı bir karışım oluştururlar. Yukarıda belirtildiği gibi yanma difüzyon ve kinetik olabilir.

Gazların difüzyon yanması sırasında, yakıt oksitleyici maddeyle karıştığında alev yayılır, bunu yukarıda tartışmıştık.

Gazların kinetik yanması sırasında, parlama (normal yanma) ve patlama mekanizması yoluyla alev yayılımı meydana gelebilir.

Normal veya parlamalı yanma- bu, alevin, termal iletkenlik mekanizmasına göre katman katman ısınması nedeniyle alev cephesinin hareket ettiği homojen yanıcı bir ortam boyunca yayılmasıdır.

Bir parlama alevi, saniyede birkaç metre veya onlarca metre civarında düşük bir hızda yayılır. Bu durumda ısı transferi, termal iletkenlik mekanizması kullanılarak katman katman gerçekleşir.

Alevlenmeli yanmada alev, normal alev yayılma hızı adı verilen bir hızda yayılır.

Yukarıda belirtildiği gibi termal alev yayılma mekanizmasının özü, ısının termal iletkenlik yoluyla yanma bölgesinden aktarılması ve bitişik taze yanıcı karışım katmanının kendiliğinden tutuşma sıcaklığına ısıtılmasıdır.

Alevlenmenin yanması tehlikesi, yukarıda belirtilenlere ek olarak, belirli koşullar altında alevlenmenin patlamaya dönüşebilmesi gerçeğinde de yatmaktadır.

Patlama –Bu, ileri doğru ilerleyen bir şok dalgasının önünde yanıcı karışımın kendiliğinden tutuşması nedeniyle alev cephesinin yayıldığı bir yanma modudur.

Patlama sırasında alevin yayılma hızı tamamen şok dalgasının yayılma hızına göre belirlenir.

Gerçek yanıcı gaz sistemlerinde patlama oranı, parlamadan çok daha yüksektir. 3 km/s hıza ulaşabilir. Bu, patlama dalgasının daha büyük yıkıcı yeteneğini ve tehlikesini belirler.

Patlamalı yanmanın kendiliğinden ortaya çıkması olgusu, yangın uzmanlarının mesleki açıdan büyük ilgisini çekmektedir. Boru hatlarında, ekipmanlar arasındaki çeşitli dar alanlarda, kablo tünellerinde, konteynerlerde vb. homojen buhar ve gaz-hava karışımlarının yanması sırasında sıklıkla görülür. Bu yerlerde normal, parlamalı yanma modu patlamaya dönüşebilir.

Alevlenme gibi, gaz sistemlerinin patlaması da yalnızca belirli bir yakıt ve oksitleyici konsantrasyon aralığında mümkündür.

Silikat malzemelerin üretimi

Silikat malzemeleri gelen malzemeler denir karışımlar veya alaşımlar silikatlar, polisilikatlar ve alüminosilikatlar. Bunlar katı kristal veya amorf malzemelerdir ve silikatlar bazen silikon oksit içermeyen malzemeleri de içerir.

Silikatlar, içinde asit rolü oynadığı silika (silikon oksit) ile çeşitli elementlerin bileşikleridir. Silikatların yapısal elemanı tetrahedral ortogrup -4'tür. merkezde bir silikon atomu Si +4 ve tetrahedronun köşelerinde oksijen atomları O -2 bulunur. Silikatlardaki tetrahedralar birbirine bağlıdır ortak oksijen köşeleri aracılığıyla kapalı halkalar, zincirler, ağlar ve katmanlar şeklinde değişen karmaşıklığa sahip silikon-oksijen komplekslerine dönüşür. Alüminosilikatlar, silikat tetrahedraya ek olarak, silikat tetrahedra ile alüminyum-silikon-oksijen kompleksleri oluşturan, A1 +3 alüminyum atomlarına sahip [A1O4]-5 bileşiminin tetrahedrasını içerir.

Zincirler, şeritler ve katmanlar, aralarında bulunan katyonlarla birbirine bağlanır. Oksosilikat anyonlarının türüne bağlı olarak silikatlar lifli (asbest) veya katmanlı (mika) bir yapıya sahiptir.

Silikatlara ek olarak doğada yaygın olarak dağılırlar. alüminosilikatlar oluşumunda SiO 4 tetrahedra ile birlikte AlO 4 tetrahedra da yer alır.

Si +4 iyonuna ek olarak kompleks silikatlar şunları içerir:

katyonlar: Na+, K+, Ca++, Mg++, Mn++, B+3, Cr+3, Fe+3, A1+3, Ti+4 ve anyonlar : O 2 -2, OH –, F –, Cl -, SO 4 2- ve ayrıca su. İkincisi, silikatlar halinde, kristal kafesine OH - formunda dahil edilen, H2O kristalizasyonu ve silikat tarafından emilen fiziksel formda mevcut olabilir.

Silikatların özellikleri bileşimlerine, kristal kafesin yapısına, iyonlar arasında etki eden kuvvetlerin doğasına bağlıdır ve büyük ölçüde belirlenir. arasında yüksek bağlanma enerjisi oluşturan silikon ve oksijen atomları 450-490 kJ/mol. (İrtibat için C-O enerjisi 314 kJ/mol'dür). Çoğu silikat refrakter ve ateşe dayanıklıdır; erime noktaları 770 ile 2130 °C arasında değişir. Silikatların sertliği 1 ila 6-7 birim arasında değişmektedir. Mohs ölçeğine göre. Silikatların çoğu hafif higroskopiktir ve çeşitli teknoloji ve inşaat alanlarında yaygın olarak kullanılan asitlere karşı dayanıklıdır.

Silikatların kimyasal bileşimi genellikle elementlerin değerlik sırasına göre sembollerinden veya aynı sırayla oksitlerinin formüllerinden oluşan formüller şeklinde ifade edilir. Örneğin feldispat K 2 Al 2 Si 6 O 16, KAlSi 3 O 8 veya K 2 O×A1 2 O 3 ×6SiO 2 olarak temsil edilebilir.

Silikat malzemeleri saymak büyük miktarçeşitli türler, Sunmak büyük ölçekli ürün kimyasal üretim, kullanılmış birçok alanda teknoloji ve endüstri.

Açık pirinç. 11.1 verildi silikatların sınıflandırılması.

Pirinç. 11.1. Silikat malzemelerin üretimi

Tüm silikatlar doğal (mineraller) ve sentetik (silikat malzemeler) olarak ikiye ayrılır. Silikatlar yerkabuğunda ve mantoda en yaygın kimyasal bileşiklerdir. kütlelerinin %82'sini oluşturuyor ay kayalarında ve meteorlarda olduğu gibi. Doğal olarak bilinen silikatların toplam sayısı 1500'ü geçmektedir. Kökenlerine göre kristalleşme (mağmatik) kayalar ve tortul kayaçlar olarak ikiye ayrılırlar. Doğal silikatlar çeşitli alanlarda hammadde olarak kullanılmaktadır. Ulusal ekonomi:

Kavurma ve eritmeye dayalı teknolojik işlemlerde (kil, kuvarsit, feldispat vb.);

Hidrotermal arıtma proseslerinde (asbest, mika vb.);

Yapım aşamasında;

Metalurjik işlemlerde.

Silikat malzemeleri çok sayıda farklı türe sahiptir, büyük ölçekli bir kimyasal üretim ürününü temsil eder ve ülke ekonomisinin birçok alanında kullanılmaktadır.

İşlenmemiş içerikler onların için üretme sert:

– doğal mineraller (kuvars kumu, kil, feldispat, kireçtaşı),

– endüstriyel ürünler (sodyum karbonat, boraks, sodyum sülfat, çeşitli metallerin oksitleri ve tuzları)

– atık (cüruf, çamur, kül).

Üretim ölçeği açısından silikat malzemeleri ilk sıralarda yer almaktadır.

11.1 Tipik süreçler silikat malzeme teknolojileri

Silikat malzemelerin üretiminde, üretimlerinin fiziksel ve kimyasal prensiplerinin benzerliğinden dolayı standart teknolojik işlemler kullanılmaktadır.

tam olarak Genel görünüm herhangi bir silikat malzemenin üretimi aşağıdakilerden oluşur: sonraki ardışık aşamalar (pirinç. 11.2):

Pirinç. 11.2. Şematik diyagram silikat malzemelerin üretimi

İlk aşama suçlamanın hazırlanmasıdır.

Bu aşama, katı hammaddelerin hazırlanmasına yönelik mekanik işlemleri içerir: öğütme, (bazen parçalara ayırma), kurutma, bileşenlerin karıştırılması.

İkinci aşama kalıplama aşamasıdır.

Kalıplama işlemi, daha sonraki kurutma ve yüksek sıcaklıkta işleme işlemlerindeki değişiklikleri dikkate alarak, belirli bir şekil ve boyutta bir ürünün üretimini sağlamalıdır.

Kalıplama şunları içerir:

a) malzemenin nemlendirilmesi (şarj);

b) Ürünün amacına göre briketleme veya malzemeye belirli bir şekil verme.

Üçüncü aşama ürünün kurutulmasıdır.

Ürünün kurutulması, yüksek sıcaklıkta işlem işlemi öncesinde ve sırasında ürüne verilen şeklin korunması amacıyla gerçekleştirilir.

Dördüncü aşama, ürünün veya şarjın yüksek sıcaklıkta işlenmesidir.

1) Bu aşamada yükün bileşenlerinden belirli bir doğa ve bileşime sahip mineraller sentezlenir.

2) Ortaya çıkan malzemenin amacına ve özelliklerine bağlı olarak, yüksek sıcaklıkta işlem, ürünün pişirilmesinden veya şarjın kaynatılmasından oluşur.

Şarjda yüksek sıcaklıkta işlem yapılırken, sıcaklığın artmasıyla birlikte aşağıdaki işlemler sırayla gerçekleşir:

Suyun uzaklaştırılması, önce fiziksel, sonra kristalizasyon;

Yük bileşenlerinin kalsinasyonu, yani. onlardan anayasal suyun ayrılması (kristal kafeye OH - iyonları şeklinde giren) ve karbon monoksitin (IV);

Yük bileşenlerindeki polimer dönüşümleri ve yeniden yapılanmaları kristal kafes;

Yeni eğitim kimyasal bileşikler katı çözeltiler halinde.

Bu aşamada, yük - metal karbonatlar, metal hidroksitler ve alüminosilikatların bileşenleri asidik oksitlere dönüştürülür: Si02, B203, Al203, Fe203 ve bazik oksitler: Na20, K2 birbirleriyle reaksiyona giren O, CaO, MgO;

Yük bileşenlerinin sinterlenmesi.

Sinterleme meydana gelebilir:

katı fazda, bileşenlerin erime noktasının altındaki bir sıcaklıkta;

veya sıvı fazda, erime noktalarının üzerindeki bir sıcaklıkta.

Sıvı ve amorf fazların oluşumu ile kütlenin soğutulması.

11.2 Seramik

Seramik malzemeler veya seramikler, doğal kil ve bunların mineral katkılarla karışımlarının yanı sıra metal oksitler ve diğer refrakter bileşiklerin sinterlenmesiyle elde edilen çok kristalli malzemeler ve bunlardan yapılan ürünlerdir.

Seramik ürünler çok çeşitlidir ve çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir.

Uygulamaya göre:

İnşaat (tuğla, kiremit);

Refrakterler;

İnce seramikler (porselen, fayans);

Özel seramikler.

Yapıya ve sinterleme derecesine göre: - gözenekli veya iri taneli (tuğla, refrakter, toprak);

Sinterlenmiş veya ince taneli (porselen, özel seramik).

Yüzey durumuna göre: sırlı ve sırsız.

11.2.1 Hammaddeler

Silikat seramik malzemelerin üretiminde hammadde olarak sinterleme özelliğine sahip maddeler kullanılmaktadır.

Topaklanma yeteneği, gevşek bir şekilde dökülmüş veya sıkıştırılmış (bir ürün halinde kalıplanmış) toz halindeki malzemenin, 0°C'ye kadar ısıtıldığında oluşması özelliğidir. belirli sıcaklıkçok kristalli gövde - kırık.

Bu tür hammaddeler şunlardır:

Plastik malzemeler (kil);

Plastik olmayan ve inceltici katkı maddeleri (kuvars kumu);

Akılar ve mineralleştiriciler (kalsiyum ve magnezyum karbonatlar).

En önemli ve büyük kapasiteli seramik malzemeler Bunlar: yapı tuğlaları ve refrakterlerdir.

11.2.2 İnşaat tuğlası üretimi

İşlenmemiş içerikler. Yapı tuğlalarının üretimi için hammaddeler, Al 2 O 3 ∙nSiO 2 ∙mH 2 O, kum ve demir (III) oksit bileşiminin düşük erime noktalı killerinden oluşur.

Kuvars kumu ilavesi, malzemenin kurutma ve pişirme sırasında çekmesinden kaynaklanan çatlak görünümünü ortadan kaldırır ve daha kaliteli ürün elde etmenizi sağlar.

Tuğla üretiminin teknolojik süreci iki versiyonda gerçekleştirilebilir:

Hazırlanan hammadde bileşenlerinin karışımının %25'e kadar su içeren plastik bir kütleye dönüştürüldüğü plastik yöntemiyle;

Hammadde bileşenlerinin buharla (% 10'a kadar) nemlendirildiği, kütlenin gerekli plastisitesini sağlayan yarı kuru yöntem.

Aslında her iki yöntem de su miktarı ve su temini yöntemi açısından farklılık gösterir.

Yapı tuğlaları üretimi için teknolojik şema

1) Şu veya bu yöntemle hazırlanan ve aşağıdakileri içeren bir ücret:
%40 - 45 kil, %50'ye kadar kum ve %5'e kadar demir oksit, plastik yöntemle bantlı preste veya yarı kuru yöntemle 10-25 MPa basınç altında çalışan mekanik bir preste preslenir. İncirde. 11.3, yarı kuru yöntem kullanılarak yapı tuğlalarının üretiminin şematik bir diyagramını göstermektedir.

Pirinç. 11.3. Kemer presi: 1 - yükleme hunisi; 2 – silindirler; 3 – burgu; 4- ağızlığa basın; 5 – nemlendirici; 6 – şerit şeklinde kil kütlesi; 7 – destek silindirleri.

2) Kalıplanmış tuğla bir tünel kurutucuda kurumaya gönderilir. sürekli eylem ve daha sonra 900 - 1100 ºС sıcaklıkta ateşlendi. Kurumayı hızlandırmak için kile elektrolit eklenir.

11.2.3. Refrakter üretimi

Refrakter malzemeler (refrakterler), artan yangın direnci, yani erimeden yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneği ile karakterize edilen metalik olmayan malzemelerdir.

Uygulama alanı.

Refrakterler kullanılır:

Metalurji fırınlarının döşenmesi için endüstriyel inşaatlarda, yüksek sıcaklıklarda çalışan ekipmanların astarlanması;

Isıya dayanıklı ürün ve parçaların imalatı (potalar, nötron soğurucu çubuklar) nükleer reaktörler, roket kaportaları).

Refrakter olarak kullanılan malzemeler için aşağıdaki gereksinimler geçerlidir:

Termal direnç, yani tutma yeteneği mekanik karakteristiği ve tekli ve çoklu termal etkiler altındaki yapı;

Düşük termal genleşme katsayısı;

Sıcaklık çalışması sırasında yüksek mekanik mukavemet;

Erimiş ortama karşı direnç (metaller, cüruf).

Refrakter yelpazesi oldukça geniştir. Bileşimlerine bağlı olarak birkaç gruba ayrılırlar.

İncirde. 11.4, refrakter malzemelerin bileşimlerine göre sınıflandırılmasını sunar:

Pirinç. 11.4. Refrakterlerin bileşime göre sınıflandırılması

1. Alüminosilikat refrakterler en yaygın refrakterler arasındadır.

Farklı oranlarda alüminyum ve silikon oksitlere sahip “Al 2 O 3 -SiO 2” sistemine dayanırlar; bunların özellikleri, özellikle de değişen asitlikteki eriyiklere karşı direnci büyük ölçüde bağlıdır.

2. Dinas refrakterleri, kalsiyum oksit katkılı %95 silikon oksit içerir. Asidik cüruflara karşı dayanıklıdır ve 1730 ºС'ye kadar yanmaz.

Kok ve cam fırınlarında kullanılır. Kuvarsit ve kalsiyum oksitten 1500 ºС sıcaklıkta pişirilerek elde edilirler.

3. Yarı asit refrakterler %70-80'e kadar silikon oksit ve %15-20'ye kadar alüminyum oksit içerir. Asidik cüruflara ve silikat eriyiklerine karşı nispeten dirençlidirler ve metalurji fırınlarında ve termik santrallerde kullanılırlar.

4. Şamot refrakterleri %50-70 silikon oksit ve %45'e kadar alüminyum oksit içerir. Hem bazik hem de asidik cürufların etkisine karşı dayanıklıdırlar, 1750 ºС'ye kadar yanmaz ve termal olarak stabildirler. Şemaya göre elde edildi (Şekil 11.5):

Pirinç. 11.5. Şamot refrakter üretimi.

Kaolin pişirirken aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:

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

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

5. Manyezit refrakterler baz olarak magnezyum oksit içerir. Örneğin dolomit refrakterler %30 magnezyum oksit, %45 kalsiyum oksit ve %15 silikon oksitlerden oluşur.

Her türlü manyezit refrakter, bazik cürufların etkisine karşı dayanıklıdır, 2500 ºС'ye kadar yanmaz, ancak termal dirençleri düşüktür.

Elektrikli indüksiyon ve açık ocak fırınlarında çelik konvertörlerin astarlanmasında kullanılırlar.

Ateş edilerek elde edilen doğal minerallerörneğin dolomit:

CaC03 ∙MgCO3 = MgO + CaO + C02; (MgO + CaO – refrakter).

6. Korindon refrakterleri esas olarak alüminyum oksitten oluşur. 2050 ºС'ye kadar yangına dayanıklıdırlar ve radyo mühendisliği ve kuantum elektroniğinde refrakter malzemeleri ısıtmak ve eritmek için kullanılan cihazlarda kullanılırlar.

7. Carborundum refrakterleri silisyum karbür (karborundum) SiC'den oluşur. Asidik cüruflara karşı dayanıklıdırlar, yüksek mekanik dayanıma ve ısı direncine sahiptirler.

Metalurji fırınlarının astarlanmasında, döküm kalıplarının yapımında ve termokupl kapaklarının yapımında kullanılırlar.

8. Karbon refrakterler %30 ila 92 oranında karbon içerir ve aşağıdaki şekilde üretilir:

Grafit, kil ve şamot (grafit refrakter malzemeler) karışımının pişirilmesi;

Kok, kömür katranı zifti, kömür katranının antrasen fraksiyonu ve bitümün (kok refrakterleri) bir karışımını ateşleyerek.

Karbon refrakterler, yüksek fırınların, demir dışı metalurji fırınlarının, elektrolizörlerin ve aşındırıcı maddelerin üretimine yönelik ekipmanların ocaklarının kaplanmasında kullanılır.

11.3. Bağlayıcı malzemelerin üretimi

Bağlayıcı malzemeler, suyla karıştırıldığında, yaşlandıkça sertleşerek dayanıklı taş benzeri bir gövdeye dönüşen plastik, kalıplanabilir bir kütle oluşturan tek ve çok bileşenli toz haline getirilmiş mineral maddelerdir.

Bileşime ve özelliklere bağlı olarak bağlayıcılar üç gruba ayrılır (Şekil 11.6):

Pirinç. 11.6. Bağlayıcıların sınıflandırılması

1. Hava bağlayıcılar, suyla karıştırıldıktan (karıştırıldıktan) sonra sertleşen ve yalnızca havada uzun süre mukavemetini koruyan malzemelerdir.

2. Hidrolik bağlayıcılar, suyla karıştırılıp havada ön sertleştikten sonra suda sertleşmeye devam eden malzemelerdir. Yani hem havada hem de suda gücünü korurlar.

3. Aside dayanıklı çimentolu malzemeler, havada sertleştikten sonra mineral asitlere maruz kaldığında gücünü koruyan malzemeleri içerir.

Bu, sulu sodyum silikat çözeltilerinin karıştırılması ve aside dayanıklı dolgu maddelerinin (diyabaz, andezit vb.) malzeme kütlesine eklenmesiyle elde edilir.

Bağlayıcı olarak kullanılan silikat malzemelerinin üretimi için hammaddeler şunlardır:

Doğal malzemeler – alçı taşı, kireçtaşı, tebeşir, kil, kuvars kumu;

Endüstriyel atıklar – metalurji cürufu, pirit cürufları, nefelin işleme çamuru.

Başvuru. İnşaatta çimento malzemeleri şu şekilde kullanılır:

Çimento hamuru (bağlayıcı + su);

Harç(bağlayıcı + kum + su).

Bağlayıcı malzemenin etkisi birbirini takip eden üç aşamaya ayrılabilir:

Bir bağlayıcının uygun miktarda su veya silikat çözeltisi ile karıştırılmasıyla karıştırılması (su eklenmesi) veya hamur veya çözelti formunda plastik bir kütle oluşturulması;

Akışkanlık kaybı ve yoğun fakat zayıf bir bağlantıya geçiş ile hamurun sertleşmesi veya ilk kalınlaşması ve sıkıştırılması;

Taş benzeri bir gövde oluşumu sırasında mekanik mukavemetin sertleşmesi veya kademeli olarak artması.

En önemli türler bağlayıcı malzemeler şunlardır: Portland çimentosu (hidrolik çimento) ve hava (inşaat) kireci.

11.3.1 Portland çimentosu üretimi

Portland çimentosu farklı bileşimlerdeki silikatlar ve kalsiyum alüminosilikatlardan oluşan hidrolik bağlayıcı malzeme olarak adlandırılır.

Portland çimentosunun ana bileşenleri aşağıdaki bileşiklerdir:

- seçkin (trikalsiyum silikat) 3CaO∙SiO2 ,

- badanalar (dikalsiyum silikat) 2CaO∙SiO2 ,

- trikalsiyum alüminat 3CaO∙Al203.

Portland çimentosunun özelliği “derecesi”dir.

Çimento markası çimento numunesinin 28 gün sertleştikten sonra kg/cm2 cinsinden ifade edilen basınç dayanımıdır. Çimento kalitesi ne kadar yüksek olursa kalitesi de o kadar yüksek olur.

Markalar var 400, 500 ve 600.

Portland çimentosunun üretimi iki aşamadan oluşur: klinkerin elde edilmesi ve öğütülmesi.

11.3.1.1 Klinkerin hazırlanması

Fiş klinker gerçekleştirilebilir iki yollar – ıslak Ve kuru , farklı olan pişirim için hammadde karışımı hazırlama yöntemi.

Islak yöntem. Islak yönteme göre hammaddeler bol miktarda su varlığında ezilir. Bu oluşturur kağıt hamuru%45'e kadar su içerir.

Bu yöntemde tedarik edilen:

yüksek tekdüzelik karışımlar;

azalıyor tozluluk;

Ancak arttırmak masraflar enerji suyun buharlaşması için.

Kuru yöntem.İle kuru yöntem hammadde bileşenleri kurutulur, ezilir ve karıştırılır kuru biçim.

Çok teknoloji dır-dir enerji tasarrufu , Bu yüzden spesifik yer çekimiçimento üretimi kuru yöntem devamlı olarak artışlar.

Açık pirinç. 11.7 sundu şema Portland çimentosu üretimi ıslak yöntem:

Pirinç. 11.7. Portland çimentosu üretiminin şematik diyagramı.

Üretme klinker içerir operasyonlar:

- kırma, öğütme, hammadde bileşiminin ayarlanması;

- müteakip yüksek sıcaklık tedavisi elde edilen karışım ateşlenir.

İşlenmemiş içerikler. Portland çimentosu üretiminde kullanılan hammaddeler şunlardır:

Çeşitli kalkerli kayalar - kireçtaşı, tebeşir, dolomit;

Marllar - temsil eden homojen ince dağılmış karışımlar kireçtaşı ve kil.

Şarjı ateşlerken sırasıyla aşağıdaki işlemler gerçekleşir:

- suyun buharlaşması(100 ºС);

- dehidrasyon kristal hidratlar ve tükenmişlik organik maddeler:

MeO∙nH20 = nMeO + nH20 (500 ºС);

termal ayrışma karbonatlar:

CaC03 = CaO + C02 (900-1200 ºС);

Etkileşim ana Ve asit oksitler eğitim ile silikatlar, alüminatlar ve kalsiyum alüminoferritler:

CaO + SiO 2 = 2CaO∙SiO 2 (belit)

2CaO∙SiO2 + CaO = 3CaO∙SiO2 (alit)

3CaO + Al 2 Ö 3 = CaO∙Al 2 Ö 3 (trikalsiyum alüminat)

İşlem 1450°C sıcaklıkta sona erdikten sonra klinker soğumaya gönderilir.

Pişme sonrası oluşan ürünün bileşimi şu şekildedir: seçkin
40-60 %; badanalar%15-30; trikalsiyum alüminat 5-14 % .

Şarjı kızartmak için 3,5-5,0 m çapında ve 185 m'ye kadar uzunlukta tamburlu döner fırınlar kullanılır (Şekil 11.8):

Pirinç. 11.8. Çimento klinkeri üretimi için döner fırın:
1 – döner fırın; 2 – bandajlar; 3 – destek silindirleri; 4 – elektrik motorları;
5 – dişliler; 6 - Vida besleyici; 7 - buzdolabı; 8 - baca

Fırına giren hammadde bileşenleri sırasıyla kurutma, ısıtma, kalsinasyon, silikat oluşumunun ekzotermik reaksiyonları, sinterleme ve soğutma bölgelerinden geçer.

Fırından çıkıyor klinker tamburlu buzdolaplarında soğutulur ve ısıtılan hava, fırına giren havayı ve gazlı yakıtı ısıtmak için kullanılır.

11.3.1.2 Klinkerin öğütülmesi

İçin bileme soğutulmuş klinker :

- bakımlı stokta var 10-15 günİçin sıvı alımıözgür kalsiyum oksit hava nemi;

- karışıkİle katkı maddeleri Ve ezilmiş kırıcılarda ve çok odalı değirmenlerde parçacıklar 0,1 mm ve daha az.

Sertleşme Portland çimentosu tepkilere dayalı sıvı alımı, bileşimine dahil silikatlar Ve alüminosilikatlar , eğitim kristal hidratlar çeşitli kompozisyon:

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 Ö 3 + 6H 2 Ö = 3CaO∙Al 2 Ö 3 6H 2 Ö

Çimento tozunu suyla karıştırırken ( geri çekilmek ) kütle sertleşir.

Çimentoya belirli özellikler kazandırmak için katkı maddeleri eklenir:

- hidrolik, artan Su direnciÇimentoda bulunan kalsiyum hidroksitin bağlanması nedeniyle:

Ca(OH)2 + Si02 = CaSi03 + H20;

- plastikleştirme kütlenin esnekliğini arttırmak;

- aside dayanıklı, çimento vermek korozyon direnciİle asidik ortamlar (granit );

- hareketsiz, İçin fiyat düşüşüürünler ( kum );

- düzenleyen zaman kütlenin ayarlanması (alçıtaşı ).

Portland çimentosunun büyük bir kısmı, beton ve ondan yapılan ürünler.

Beton suyla karıştırılmış bir karışımın sertleştirilmesiyle elde edilen yapay taşa denir çimento , kum Ve dolgu maddesi .

Gibi dolgu maddeleri kullanmak:

İÇİNDE sıradan beton – kum, çakıl, kırma taş;

İÇİNDE akciğerler beton - çeşitli gözenekli malzemeler – pomza, cüruf;

İÇİNDE hücresel beton – beton karışımına katılan maddelerin ayrışması sırasında betonda oluşan kapalı gözenekler gaz Ve köpürtücü maddeler ;

İÇİNDE yanmaz beton – havai fişek pudra;

Betonarmede - metal armatürler.

11.3.2 Şişirilmiş kireç üretimi

Hava veya inşaat kireci, kalsiyum oksit ve hidroksit bazlı silikat içermeyen bir bağlayıcı malzemedir.

Üç tip hava kireci vardır:

- kaynatma kabı(Olumsuz sönmüş kireç) - kalsiyum oksit CaO;

- kabarık(sönmüş kireç) – kalsiyum hidroksit Ca(OH)2;

İÇİNDE en büyük sayı Yer kabuğu (litosfer) serbest silikon anhidrit veya silika Si02 içerir. Çoğu mineralde silikatlar -> bazik oksitlerle kimyasal bileşikler halinde bulunur. Serbest, doğal olarak oluşan kristal silika, yer kabuğundaki en yaygın minerallerden biri olan kuvars formunda oluşur. Kristalleri, uçlarında (tabanlarında) altıgen piramitler bulunan altıgen prizmalar şeklindedir. Kuvars genellikle opaktır, daha sıklıkla beyazdır, sütlü. Kuvarsın çatlaması yoktur, kırığı konkoidaldir, yağlı bir parlaklığa sahiptir; Normal sıcaklıklarda alkalilerle birleşmez ve asitler (hidroflorik asit hariç) tarafından tahrip edilmez. Kuvars, sertlik ölçeğinde 2,65 özgül ağırlığa ve 7 sertliğe sahiptir. Kuvars yüksek basınç dayanımına (yaklaşık 20.000 kg/cm2) ve iyi aşınma direncine sahiptir. Kuvars 575°C sıcaklığa ısıtıldığında β-modifikasyonundan α-modifikasyonuna (yüksek sıcaklık) geçer ve hacmi aniden yaklaşık %1,5 oranında artar. 870° C sıcaklıkta tridimite dönüşmeye başlar (özgül ağırlık 2.26), hacmi önemli ölçüde artar (tridimit minerali ince altıgen plakalar şeklinde kristalleşir). Yüksek sıcaklıklarda kuvarsın hacmindeki bu değişiklikler, refrakter silika ürünlerinin üretiminde dikkate alınmalıdır. 1710°C sıcaklıkta kuvars sıvı hale gelir. Erimiş kütlenin (eriyik) hızla soğutulmasıyla kuvars camı oluşur - özgül ağırlığı 2.3 olan amorf silika.

Doğada mineral opal, silika hidrat (Si0 2 *nH 2 0) olan amorf bir yapıya sahiptir. Amorf silika aktiftir ve normal sıcaklıklarda kireçle birleşebilirken, kristalin silika (kuvars) bu yeteneği yalnızca yüksek basınçlı buharın etkisi altında (otoklavda) veya füzyon sırasında kazanır.

ALÜMİNOSİLİKAT GRUBU

Alümina A1 2 O 3 yer kabuğunda silikadan sonra ikinci sırada yer alır. Serbest alümina, korundum mineralleri ve diğer alüminli mineraller olarak doğal olarak oluşur.

Korindon en sert minerallerden biridir. Yüksek derecede refrakter malzemeler üretmek için kullanılır ve değerli bir aşındırıcıdır.

Başka bir alüminli malzeme - diaspor - alümina monohidrat A1203'tür. H20 ve %85 A1203 içerir. Diaspor, boksitin bir parçasıdır - genellikle kırmızı veya mor renkli, alümina bakımından zengin (% 40 ila 80 arası) ve alüminli çimento üretiminde hammadde olarak kullanılan ince dağılmış kayaçlar.

Alümina genellikle silika ve alüminosilikatlar adı verilen diğer oksitlerle kimyasal bileşikler formunda bulunur. Yer kabuğundaki en yaygın alüminosilikatlar, ağırlıkça litosferin toplam kütlesinin yarısından fazlasını oluşturan feldispatlardır. Aynı grup mineraller mikaları ve kaolinitleri içerir.

DEMİR-MAGNEZYEN SİLİKAT GRUBU

Bu grupta yer alan mineraller koyu renkli olduğundan genellikle koyu renkli mineraller olarak da adlandırılırlar. Özgül ağırlıkları diğer silikatlardan daha yüksektir, sertlikleri 5,5-7,5 arasındadır; önemli viskoziteye sahiptirler. Kayalarda yüksek oranda bulunmasıyla, ikincisine koyu bir renk ve daha fazla viskozite, yani darbeye karşı artan direnç verirler. Demirli-magnezyum grubunun en yaygın kaya oluşturucu mineralleri piroksenler, amfiboller ve olivindir.

KARBONAT GRUBU

Sedimanter kayaçlarda en yaygın kayaç oluşturan mineraller karbonat mineralleri olup, bunların en önemlileri kalsit, manyezit ve dolomittir.

Kalsit veya kristal kireç spar CaC0 3 en yaygın minerallerden biridir yerkabuğu. Bölünme düzlemleri boyunca üç yönde kolayca bölünür, özgül ağırlığı 2,7 ve sertliği 3'tür. Kalsit, saf suda az çözünür (1 l'de 0,03 g), ancak su agresif karbondioksit CO içerdiğinde çözünürlüğü keskin bir şekilde artar. 2, çözünürlüğü kalsitinkinden neredeyse 100 kat daha fazla olan asidik kalsiyum karbonat Ca(HC03)2 oluştuğundan.

Manyezit MgC0 3 oluşur çoğu kısım için kriptokristalin bir yapıya sahip, topraksı veya yoğun agregatlar şeklinde. Kalsite göre daha ağır ve serttir.

Dolomit CaC0 3 -MgC0 3 fiziksel özellikler açısından kalsite yakındır, ancak daha sert ve daha dayanıklıdır ve suda daha az çözünür.

SÜLFAT GRUBU

Karbonatlar gibi sülfat mineralleri (sülfatlar) sıklıkla tortul kayaçlarda bulunur; bunların en önemlileri alçı ve anhidrittir.

Alçı CaS0 4 *2H 2 0 tortul kayaçların tipik bir mineralidir. Yapısı kristal, bazen ince taneli, kristaller katmanlı, sütunlu, iğne şeklinde ve liflidir. Alçıtaşı esas olarak katı granüler, lifli ve yoğun kayaçların yanı sıra kil, şeyl, kaya tuzu ve anhidrit formunda oluşur. Alçı beyazdır, bazen şeffaftır veya çeşitli renklerde yabancı maddelerle renklendirilmiştir. Özgül ağırlığı 2,3, sertliği 2'dir.

Alçı, 32-41 ° C sıcaklıkta suda nispeten kolay çözünür, çözünürlüğü kalsitten 75 kat daha fazladır.

Anhidrit CaS0 4'ün özgül ağırlığı 2,8-3, sertliği 3-3,5'tir; İle dış görünüş alçıya benziyor. Alçı taşı ve kaya tuzu ile birlikte katmanlar ve damarlar halinde oluşur. Suyun etkisi altında anhidrit yavaş yavaş alçıya dönüşür ve hacmi artar.

KİMYASAL KÖKENLİ KAYAÇLAR

Manyezit MgC03, refrakter malzemeler ve magnezyum düşürücü - kostik manyezit üretmek için kullanılır.

Dolomit esas olarak aynı adı taşıyan CaC03 MgC03 mineralinden oluşur. Dolomitlerin özellikleri yoğun kireçtaşlarına yakındır ve bazen daha da fazlasına sahiptirler. yüksek nitelikler. Beton için yapı taşı ve kırma taş olarak kullanıldığı gibi, yangına dayanıklı malzeme ve bağlayıcıların (kostik dolomit) üretiminde de kullanılırlar. Dolomitler yaygındır.

Aynı isimli mineralden oluşan alçı CaS0 4 *2H 2 Q, esas olarak alçı bağlayıcıların üretiminde ve Portland çimentosu üretiminde katkı maddesi olarak kullanılır.

Aynı adı taşıyan bir mineralden oluşan anhidrit CaS0 4, bağlayıcıların üretiminde ve ayrıca iç kaplama için levha üretiminde kullanılır. Dışarıdan anhidrit, alçıdan belirgin bir şekilde farklı değildir ve genellikle onunla birlikte oluşur.

Soğuk ve sıcak yer altı karbondioksitli sulardan CaCO3'ün çökelmesi sonucu kalkerli tüfler oluşmuştur. Çok gözenekli kalkerli tüfler, dekoratif binalar (mağaralar vb.) için malzeme olarak ve hasır yapımında hammadde olarak kullanılır ve eşit aralıklı küçük gözeneklere ve 800 kg / cm2'ye kadar basınç dayanımına sahip yoğun olanlar - için dış kaplama binalar

BETON. BETON HAKKINDA TEMEL BİLGİLER

Beton, bir bağlayıcı, su ve agregalardan (kum ve kırma taş veya çakıl) oluşan rasyonel olarak seçilmiş bir karışımın sertleştirilmesiyle elde edilen yapay bir taştır. Bu malzemelerin sertleşmeden önce oluşturduğu karışıma beton karışımı denir.

Betondaki taş çerçeveyi kum taneleri ve kırma taş oluşturur. Çimento harcı, sonrasında oluşan kapanış su ile beton karışımı, kum ve kırma taş tanelerini sararak aralarındaki boşlukları doldurur ve başlangıçta agregaların yağlanması, beton karışımına hareketlilik (akışkanlık) verilmesi rolünü oynar ve daha sonra sertleşirken betonun tanelerini bağlar. yapay bir taş - beton oluşturan agregalar. Çelik donatı ile birleştirilen betona betonarme denir.

BETONUN SINIFLANDIRILMASI

Beton aşağıdaki ana özelliklere göre sınıflandırılır: hacimsel ağırlık, bağlayıcı türü, mukavemet, dona dayanıklılık ve amaç.

Ana sınıflandırma hacimsel ağırlığa dayanmaktadır. Beton, hacimsel ağırlığı 2500 g/m3'ten fazla olan ekstra ağır, hacimsel ağırlığı 1800 ila 2500 kg/m3 dahil ağır, hacimsel ağırlığı 500 ila 1800 kg/m3 dahil hafif, ekstra olarak ayrılır. -hafif - hacimsel ağırlığı 500 kg/m3'ten az olan m3.

Kullanılan agregaların en büyük boyutuna bağlı olarak, agregası 10 mm'ye kadar olan ince taneli beton ile en büyük agrega boyutu 10-150 mm olan iri taneli beton arasında ayrım yapılır.

Betonun kalitesinin en önemli göstergesi sağlamlığı ve dayanıklılığıdır. Betonlar basınç dayanımına göre kg/cm2 cinsinden R sınıflarına ayrılır. Çimento bazlı ağır beton ve sıradan yoğun agregalar 100-600, ekstra ağır beton 100-200, gözenekli agrega bazlı hafif beton 25-300, hücresel beton 25-200, yoğun silikatlı beton 100-400 ve ısıya dayanıklı beton 100-400.

Betonun dayanıklılığı donma direncinin derecesi ile değerlendirilir. Bu göstergeye dayanarak beton, Mrz donma direnci derecelerine ayrılır: ağır beton için Mrz 50-300 ve hafif beton için Mrz 10-200. Bağlayıcı türüne göre beton ayırt edilir: hidrolik bağlayıcılarla yapılan çimento betonu - Portland çimentosu ve çeşitleri;

silikat - silikat veya alüminat bileşenleriyle kombinasyon halinde kireç bağlayıcılar;

alçı - alçı anhidrit bağlayıcıların kullanılması; Organik bağlayıcı malzemeler üzerindeki betonlar.

Ağır beton, çimento ve geleneksel yoğun agregalardan, hafif beton ise doğal veya yapay gözenekli agregalar kullanılarak çimentodan yapılır. Hafif betonun bir türü, bağlayıcı madde, su, ince dağılmış silika bileşeni ve şişirici maddenin sertleştirilmiş bir karışımı olan hücresel betondur. Eşit dağılmış küçük gözeneklere sahip yüksek gözeneklilik (% 80-90'a kadar) ile karakterize edilir. Silikat beton, kireç ve kuvars kumu karışımından üretilir, ardından kalıplanan ürünler 9-16 atm (g) basınçta ve 174,5-200 ° C sıcaklıkta otoklavda sertleştirilir.

Kullanım amaçlarına göre beton aşağıdaki tiplerde olabilir:

normal - beton ve betonarme için yük taşıyan yapılar binalar ve yapılar (kolonlar, kirişler, döşemeler);

hidrolik - barajlar, kilitler, kanal kaplamaları vb. için;

binalar ve hafif zeminler için;

zeminler, yol yüzeyleri ve temeller için;

özel amaçlı: asitlere dayanıklı, ısıya dayanıklı, özellikle biyolojik koruma açısından ağır.

İkincisi çimento kullanılarak yapılır özel türler yüksek kütle yoğunluklu agregalar.

Çimento

Ağır betonun hazırlanması için sıradan Portland çimentosu, plastikleştirilmiş ve hidrofobik, hidrolik katkılı Portland çimentosu, Portland cüruflu çimento vb. Kullanılır.Bu çimentoların özellikleri ve bunlara ilişkin gereksinimler dördüncü bölümde belirtilmiştir.

Suyu karıştırma

Beton karışımlarını karıştırmak ve betonu sulamak için, betonun normal sertleşmesine müdahale eden zararlı yabancı maddeler içermeyen su kullanılır - asitler, sülfatlar, yağlar, sebze yağları, şeker vb. Bataklık ve atık suların yanı sıra zararlı yabancı maddelerle kirlenmiş, pH değeri 4'ün altında olan ve %0,27'den fazla sülfat içeren (SO3 olarak hesaplanır) suları kullanamazsınız. Deniz ve mineral tuz içeren diğer sular ancak içindeki toplam tuz miktarı %2'yi geçmediği takdirde kullanılabilir. Suyun betona uygunluğu belirlendi kimyasal analiz bununla ve temiz içme suyuyla yapılan ve 28 günlükken test edilen beton numunelerinin mukavemetine ilişkin karşılaştırmalı testler. saklandığında normal koşullar. Suyla hazırlanan numuneler, temiz içme suyuyla hazırlanan numunelerden daha az dayanıklılığa sahip değilse suyun uygun olduğu kabul edilir.

Kum

Kum, masif kayaların doğal olarak tahrip olması veya bunların ezilmesi (doğal kumlar) sonucu oluşan, parçacık büyüklüğü 0,14 ila 5 mm olan gevşek bir tanecik karışımıdır. Doğal kumlara ek olarak, metalurjik ve yakıt cüruflarının veya özel olarak hazırlanmış malzemelerin (genişletilmiş kil, agloporit vb.) ezilmesi veya granüle edilmesiyle elde edilen yapay kumlar kullanılır. Parçalanmış ve parçalanmamış kumlar kullanılabilir.

Kaba agrega

Ağır beton için kaba agrega olarak kayalardan çakıl veya kırılmış kaya, daha az sıklıkla cüruf ve kırılmış tuğla kullanılır.

Çakıl, kayaların doğal tahribatı sonucu oluşan, 5-70 (150) mm boyutlarında taneciklerin birikmesidir. Çakıl tanesi yuvarlak bir şekle sahiptir ve yumuşak yüzey. Beton için en avantajlı olanı alçak yuvarlak, kırma taş şeklindeki tanelerdir, daha kötüsü oval (yuvarlak) ve daha da kötüsü betonun mukavemetini azaltan katmanlı ve iğne benzeri tanelerdir. Çakıldaki lamel ve iğne taneciklerinin içeriğinin% 15'ten fazla olmamasına ve zayıf (gözenekli) kaya tanelerinin -% 10'dan fazla olmamasına izin verilir. Tane büyüklüğüne göre çakıl şu fraksiyonlara ayrılır: 5-10, 10-20, 20-40 ve 40-70 mm.

Çoğunlukla çakıl kumla birlikte oluşur. Çakıl %25-40 oranında kum içerdiğinde malzemeye kum-çakıl karışımı denir.

Kırma taş, masif kayaların, çakılların, kayaların veya yapay taşların 5-70 mm boyutlarında parçalara ayrılmasıyla elde edilir. Beton hazırlamak için genellikle yoğun kayaların kırılmasıyla elde edilen kırma taş, çakıldan kırma taş ve yüksek fırından kırma taş ve açık ocak cürufu kullanılır.

BETON KARIŞIMI VE BETONUN TEMEL ÖZELLİKLERİ

Ağır beton çoğunlukla Portland çimentosu, kuvars kumu ve çakıl veya yoğun kayalardan kırma taştan yapılır. Betonun belirli bir tarihe kadar tasarım dayanımı kazanması ve üretildiği yapının amacına uygun diğer niteliklere (suya dayanıklılık, dona dayanıklılık, yoğunluk vb.) sahip olması gerekir. Ek olarak, beton karışımının, kabul edilen döşeme yöntemlerine karşılık gelecek belirli bir derecede hareketliliği gereklidir.

Bu bileşenlerin her biri karışımın viskoplastik özelliklerini etkiler. Yani agrega içeriğini arttırırsanız karışım daha katı hale gelir; çimento hamurunun daha plastik ve akışkan olması. Beton karışımının özelliklerini ve çimento hamurunun viskozitesini önemli ölçüde etkiler. Çimento hamurundaki su ne kadar fazla olursa hamur o kadar plastik olur ve buna bağlı olarak beton karışımı da o kadar plastik olur.

Beton karışımının ana özelliklerinden biri tiksotropidir - periyodik olarak tekrarlanan mekanik etkiler (örneğin titreşim) altında sıvılaşma ve bu etki sona erdiğinde tekrar kalınlaşma yeteneği. Tiksotropik sıvılaşmanın mekanizması, titreşim sırasında iç sürtünme kuvvetlerinin ve parçacıklar arasındaki yapışmanın azalması ve beton karışımının akışkan hale gelmesidir. Bu özellik, beton karışımlarının döşenmesinde ve sıkıştırılmasında yaygın olarak kullanılır.

Şekil 9.1. Plastik beton karışımlarının hareketliliğinin koni oturması (OC) ile belirlenmesi:

1-destekler;2-kulplar;3-koni şekli;4-beton karışımı.

İşlenebilirlik - genelleştirilmiş teknik özellikler Beton karışımının viskoplastik özellikleri. İşlenebilirlik, belirli tekniklerin ve mekanizmaların etkisi altında bir beton karışımının kalıba kolayca sığma ve tabakalara ayrılmadan sıkıştırılma yeteneği olarak anlaşılmaktadır. Karışımların işlenebilirliği, kıvamlarına bağlı olarak hareketlilik veya sertlik ile değerlendirilir.

Hareketlilik, kendi ağırlıklarının etkisi altında deforme olabilen plastik karışımların işlenebilirliğinin bir özelliği olarak hizmet eder. Çökme, test edilen beton karışımından oluşturulan standart bir koninin oturması ile karakterize edilir. Bunu yapmak için üzerine metal bir koni kalıbı monte edilir. yatay yüzey, her katmanı süngerle sıkıştırarak üç katman halinde beton karışımıyla doldurulur. Fazla karışım kesilir, koni kalıbı çıkarılır ve koninin beton karışımından yerleşimi ölçülür - OK (Şekil 9.1), değeri (santimetre cinsinden) hareketliliğin bir göstergesi olarak hizmet eder.

Sertlik- Koni oturmasının gözlemlenmediği beton karışımlarının işlenebilirlik özellikleri (OK = 0). 240 mm çapında ve 200 yüksekliğinde metal bir silindir olan özel bir cihaz (Şekil 12.3) kullanılarak önceden oluşturulmuş bir beton karışımı konisini düzleştirmek ve sıkıştırmak için gereken titreşim süresi (saniye cinsinden) ile belirlenir. bir stand ve çubuk (6) ve altı delikli bir metal disk (4) ile mm. Cihaz standart bir titreşimli platform (1) üzerine sabitlenir, içine bir koni kalıbı (3) yerleştirilir Koni, her katman 25 kez süngülenerek üç katman halinde beton karışımıyla doldurulur. Daha sonra koni şekli kaldırılır ve tripod döndürülerek indirilir metal disk 4 beton karışımının yüzeyine. Bundan sonra vibratörü açın. Karışımın silindirik formda (2) eşit şekilde dağıldığı ve şerbetin diskin en az iki deliğinden salınmaya başladığı süre, karışımın sertliğinin (W) bir göstergesi olarak alınır.

Pirinç. 9.2. Beton karışımının sertliğini (H) belirleme şeması:

a - cihaz başlangıç ​​​​konumunda; b - testlerin sonunda aynısı; 1 - titreşim platformu; 2 - silindirik şekil; 3- beton karışımı; 4 - delikli disk; 5- burç; b - çubuk; 7 - titreşim sonrası beton karışımı

İşlenebilirliğe bağlı olarak sert ve esnek beton karışımları ayırt edilir (Tablo 9.1).

Sert beton karışımları, eşit mukavemetteki mobil beton karışımlarına kıyasla az miktarda su ve buna bağlı olarak daha az miktarda çimento içerir. Sert karışımlar yoğun mekanik sıkıştırma gerektirir: uzun süreli titreşim, titreşimli sıkıştırma vb. Bu tür karışımlar, fabrika koşullarında (örneğin, ev inşaatı fabrikalarında) prefabrik betonarme ürünlerin imalatında kullanılır; İnşaat koşullarında sert karışımlar nadiren kullanılır.

Tablo 9.1. Beton karışımlarının işlenebilirliğe göre sınıflandırılması

Hareketli karışımlar, yüksek su tüketimi ve buna bağlı olarak çimento ile karakterize edilir. Bu karışımlar titreştiğinde kolayca sıvılaşan kalın bir kütledir. PZ ve P4 kalitelerinin karışımları akışkandır; yerçekiminin etkisi altında, önemli bir mekanik çaba gerektirmeden kalıbı doldururlar. Hareketli karışımlar beton pompaları ile boru hatları aracılığıyla taşınabilir.

Kohezyon, beton karışımının homojen bir yapıyı koruyabilme, yani taşıma, döşeme ve sıkıştırma sırasında katmanlara ayrılmama yeteneğidir. Beton karışımı üzerindeki mekanik etkiler altında, tiksotropik sıvılaşmasının bir sonucu olarak, en hafif bileşen olan suyun bir kısmı yukarı doğru bastırılır. Yoğunluğu genellikle harç kısmının (çimento, kum ve su karışımı) yoğunluğundan daha büyük olan kaba agrega aşağıya doğru batar (Aksine, hafif agregalar (genişletilmiş kil vb.) Yüzebilir. Bütün bunlar Betonu heterojen hale getirerek mukavemetini ve donma direncini azaltır.

BETONUN MUKAVEMETİ, DERECESİ VE SINIFI

Ağır beton- ana yapısal yapı malzemesi, bu nedenle, mukavemet özelliklerinin değerlendirilmesine çok dikkat edilir. Betonun mukavemet özellikleri kesinlikle standartların gereklerine uygun olarak belirlenir. Betonun mukavemetini karakterize etmek için çeşitli göstergeler kullanılır. Betonun bir malzeme olarak heterojenliği, ana dayanım özelliğinde (beton sınıfı) dikkate alınır.

Kuvvet. Tüm taş malzemeler gibi, betonun basınç altındaki çekme mukavemeti, çekme ve bükülmeye göre önemli ölçüde (10...15 kat) daha yüksektir. Bu nedenle bina yapılarında beton kural olarak sıkıştırmayla çalışır. İnsanlar betonun mukavemetinden bahsettiklerinde, onun basınç mukavemetini kastediyorlar.

Portland çimento betonu giderek güç kazanır. Normal sıcaklıklarda ve sabit nemde betonun mukavemetindeki artış uzun süre devam eder, ancak zamanla mukavemet kazanma hızı azalır.

Betonun mukavemeti genellikle 28 günlük normal sertleşmeden sonra bu beton numunelerinin test sonuçlarının aritmetik ortalaması ile değerlendirilir. Bu amaçla, çalışan beton karışımından yapılmış ve havada (20 ± 2)°C sıcaklıkta sertleştirilmiş, 150 x 150 x 150 mm ölçülerinde küp numuneler kullanılmıştır. bağıl nem%95 (veya betonda nem tutulmasını sağlayan diğer koşullar altında). Betonun mukavemetini belirleme yöntemleri standart tarafından düzenlenir.

Beton markası. Betonun mukavemetinin aritmetik ortalama değerine göre derecesi belirlenir - yuvarlanmış mukavemet değeri (ve yuvarlama her zaman azalır). Ağır beton için aşağıdaki basınç dayanımı dereceleri belirlenmiştir: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 ve 800 kgf/cm2. Bir markayı belirlerken “M” endeksini kullanın; örneğin, M350 beton kalitesi, ortalama dayanımının en az 35 MPa olduğu (ancak 40'tan fazla olmadığı) anlamına gelir.

Ayırt edici özellik beton - özelliklerinin önemli heterojenliği.

Bu, hammaddelerin (kum, kaba agrega ve hatta çimento) kalitesindeki değişkenlik, beton karışımını hazırlama rejiminin ihlali, taşınması ve döşenmesi ile açıklanmaktadır.

(sıkıştırma derecesi) ve sertleşme koşulları. Bütün bunlar aynı kalitedeki betonun dayanımında farklılıklara yol açmaktadır. Üretim kültürü ne kadar yüksek olursa ( daha iyi kalite Malzemelerin hazırlanması, betonun hazırlanması ve döşenmesi vb.), betonun mukavemetindeki olası dalgalanmalar o kadar küçük olacaktır. İnşaatçı için, yalnızca belirli bir ortalama dayanıma sahip değil, aynı zamanda bu dayanımdan minimum sapmalarla (özellikle aşağı doğru) beton elde etmek önemlidir. Betonun kalitesindeki olası dalgalanmaları dikkate alan bir gösterge beton sınıfıdır.

Beton sınıfı- bu, garantili güvenlikle (genellikle 0,95) kabul edilen herhangi bir özelliğinin (kuvvet dahil) sayısal bir özelliğidir. Bu, sınıf tarafından belirlenen özelliğin, örneğin betonun mukavemetinin, 100 vakanın en az 95'inde elde edildiği anlamına gelir.

"Beton sınıfı" kavramı, betonun gerçek veya olası değişimini dikkate alarak mukavemet atamanıza olanak tanır. Dayanımın değişkenliği ne kadar az olursa, aynı ortalama dayanımdaki betonun sınıfı da o kadar yüksek olur.

GOST 26633-85, basınç dayanımı (MPa) açısından aşağıdaki ağır beton sınıflarını oluşturur: 3,5; 5; 7.5; 10; 12.5; 15; 20; 25; otuz; 32.5; 40; 45; 50; 55 ve 60. Basınç dayanımı sınıfı, sağına MPa cinsinden garanti edilen dayanımının atandığı Latin harfi B ile gösterilir. Böylece B15 sınıfı beton, 0,95 garantili dayanımla en az 15 MPa basınç dayanımına sahiptir.

Beton sınıfları ve dereceleri arasındaki ilişki belirsizdir ve varyasyon katsayısı kullanılarak değerlendirilen betonun homojenliğine bağlıdır. Değişim katsayısı ne kadar düşük olursa beton o kadar homojen olur. Aynı kalitedeki beton sınıfı, varyasyon katsayısının azalmasıyla gözle görülür şekilde artar. Yani, M300 beton kalitesi ve% 18'lik bir değişim katsayısı ile beton sınıfı B15 olacak ve% 5 - B20'lik bir değişim katsayısı ile, yani. bir adım daha yüksek. Bu da tüm teknolojik operasyonların dikkatli bir şekilde yürütülmesinin ve üretim standartlarının iyileştirilmesinin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Ancak bu durumda, betonun yüksek homojenliği ve sürekli çimento tüketimiyle daha yüksek bir mukavemet sınıfı elde edilir.

İnşaat standartları, beton mukavemetinde %13,5'e eşit ve teknolojiyi karakterize eden standart bir değişim katsayısını benimsemiştir. Beton işleri tatmin edici.

Basınç dayanımı açısından beton sınıfları ile standart değişim katsayısı %13,5 olan kaliteleri arasındaki ilişki Tablo'da verilmiştir. 9.2.

Tablo 9:2. Ağır beton markaları ve sınıfları arasındaki dayanım açısından %13,5 değişim katsayısı ile ilişki

AĞIR BETONUN TEMEL ÖZELLİKLERİ

Ağır betonun temel özellikleri, mukavemete ek olarak şunları içerir: gözeneklilik, deforme olabilirlik (elastikiyet modülü, sünme, büzülme), su geçirgenliği, donma direnci, termofiziksel özellikler vb.

Deforme edilebilirlik beton. Yük altındaki beton, mükemmel elastik bir gövde (örneğin cam) gibi değil, elastik-visko-plastik bir gövde gibi davranır (Şekil 9.3). Düşük gerilimlerde (nihai mukavemetin 0,2'sinden fazla değil), beton elastik bir malzeme gibi deforme olur. Ayrıca, başlangıç ​​elastiklik modülü gözenekliliğe ve mukavemete bağlıdır ve ağır beton için 10 4 MPa'dır (2,2...3,5) (yüksek gözenekli hücresel beton için elastik modül yaklaşık 10 4 MPa'dır).

Şekil 9.3. Gerilme eğrisi Şek. 9.4. Beton deformasyonlarının gelişimi

σ - ε koordinatlarında zaman olarak: ε başlangıç ​​- betonun başlangıç ​​deformasyonu

yükleme anında; ε p - tanım. sürünme

Yüksek gerilimlerde, mikro çatlakların büyümesi ve çimento taşının jel bileşeninin plastik deformasyonları sonucu gelişen plastik (kalıntı) deformasyon ortaya çıkar.

Sürünme- Statik yükün uzun süreli etkisi altında betonun plastik deformasyonları artırma eğilimi. Betonun sünmesi aynı zamanda çimento jelinin plastik özellikleri ve mikro çatlak oluşumu ile de ilişkilidir. Zamanla çürüyen bir yapıya sahiptir (Şekil 9.4). Sürünmenin mutlak değerleri birçok faktöre bağlıdır. Sürünme özellikle beton yüklendiğinde aktif olarak gelişir. Erken yaş. Sürünme iki şekilde değerlendirilebilir: termal ve büzülme süreçlerinden kaynaklanan gerilimlerin azaltılmasına yardımcı olan olumlu bir süreç olarak ve örneğin öngerilme takviyesinin etkisini azaltan olumsuz bir olay olarak.

Büzülme- Havayla kuruyan koşullarda beton elemanların boyutlarının küçültülmesi işlemi. Büzülmenin ana nedeni jel bileşenin su kaybı nedeniyle sıkışmasıdır.

Betondaki çimento hamurunun hacmi ne kadar yüksek olursa, betonun büzülmesi de o kadar yüksek olur (Şekil 9.5). Ortalama olarak ağır betonun büzülmesi 0,3...0,4 mm/m'dir.

Pirinç. 9.5. Havada sertleştiğinde büzülme eğrileri: 1-çimento taşı, 2-harç, 3-beton

Betonda betonun büzülmesinden dolayı ve betonarme yapılar Büyük büzülme gerilimleri meydana gelebilir, dolayısıyla elemanlar uzun mesafeÇatlakları önlemek için büzülme dikişleriyle kesin. 30 m uzunluğundaki bir yapıda beton çekmesi 0,3 mm/m ise toplam çekme 10 mm olacaktır. Betonun agrega ile temasında ve çimento taşının kendisinde meydana gelen büzülme çatlakları donma direncini azaltabilir ve beton korozyonunun kaynağı olarak hizmet edebilir.

Gözeneklilik. Garip görünse de, bu kadar yoğun görünen bir malzemenin gözle görülür bir gözenekliliği var. Oluşmasının nedeni, defalarca söylendiği gibi, fazla miktarda karışım suyunda yatmaktadır. Sonra beton karışımı doğru kurulum yoğun bir vücuttur. Sertleşme sırasında suyun bir kısmı çimento klinkerinin mineralleri tarafından kimyasal olarak bağlanır (Portland çimentosu için, çimento ağırlığının yaklaşık 0,2'si) ve geri kalan kısım yavaş yavaş buharlaşarak geride gözenekler bırakır. Bu durumda betonun gözenekliliği formülle belirlenebilir.

P = [(V - ώ C)/1000] 100,

burada V ve C 1 m3 başına su ve çimento tüketimidir, ώ kimyasal miktarıdır bağlı suçimento kütlesinin kesirlerinde.

Böylece çimento 28 günlükken kütlesinin %17'sini bağlar; Bu betonun su tüketimi 180 kg, çimento tüketimi ise 320 kg'dır. O zaman bu betonun gözenekliliği şöyle olacaktır:

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

Bu, jel mikro gözenekleri ve kılcal gözenekler de dahil olmak üzere toplam gözenekliliktir (sürüklenen havanın hacmini dikkate almıyoruz). Betonun geçirgenliği ve donma direnci üzerindeki etkisi açısından kılcal gözeneklerin sayısı önemlidir. Bu tür gözeneklerin bağıl hacmi, % formülü kullanılarak hesaplanabilir:

P k = [(V -2 ώ C)/1000]100

Bizim durumumuzda kılcal gözenek sayısı %7,3 olacaktır.

Su emme ve geçirgenlik. Beton, kılcal gözenekli yapısı sayesinde hem kendisiyle temas ettiğinde hem de doğrudan havadan nemi emebilir. Ağır betonda higroskopik nem emilimi önemsizdir, ancak hafif betonda (ve özellikle hücresel betonda) sırasıyla %7...8 ve %20...25'e ulaşabilir. "

Su emme, betonun damla sıvı haldeki nemi emme yeteneğini karakterize eder; esas olarak gözeneklerin doğasına bağlıdır. Betondaki kılcal birbirine bağlı gözeneklerin sayısı ne kadar fazla olursa, su emme de o kadar fazla olur. Yoğun agregalı ağır betonun maksimum su emmesi ağırlıkça %4...8'e (hacimce %10...20) ulaşır. Hafif ve gözenekli beton için bu rakam önemli ölçüde daha yüksektir.

Yüksek su emme, betonun donma direncini olumsuz etkiler. Su emilimini azaltmak için, betonun hidrofobizasyonunun yanı sıra yapıların buhar ve su yalıtımına da başvurulur.

Betonun su geçirgenliği esas olarak çimento taşının geçirgenliği ve “çimento taşı - agrega” temas bölgesi ile belirlenir; Ayrıca çimento taşındaki mikro çatlaklar ve donatıların betona yapışmasındaki kusurlar, sıvının betondan süzülmesine yol açabilir. Betonun yüksek su geçirgenliği, çimento taşının korozyonu nedeniyle hızlı bir şekilde tahrip olmasına neden olabilir.

Su geçirgenliğini azaltmak için uygun kalitede dolgu maddelerinin (temiz yüzeyli) kullanılması ve ayrıca özel sızdırmazlık katkı maddelerinin (sıvı cam, demir klorür) veya genleşen çimentoların kullanılması gerekir. İkincisi betonun su yalıtımı için kullanılır.

Su direncine göre beton W2; W4; W6; W8 ve W12. İşaret, standart testler sırasında 15 cm yüksekliğindeki silindir numunesinin suyun geçmesine izin vermediği su basıncını (kgf/cm2) gösterir.

donma direnci- dayanıklılığı belirleyen ana gösterge beton yapılar bizim iklimimizde. Betonun donma direnci, daha önce suya doyurulmuş test edilen beton numunelerinin dönüşümlü olarak eksi (18 ± 2) ° C'de dondurulması ve (18 ± 2) ° C'de suda çözülmesiyle değerlendirilir. Bir döngünün süresi numunelerin boyutuna bağlı olarak 5... 10 saattir.

Donma direnci derecesi, testlerin başlangıcındaki kontrol numunelerinin mukavemetine kıyasla numunelerin basınç mukavemetini %5'ten daha fazla düşürmeden dayanabileceği en fazla "donma-çözülme" döngüsü sayısı olarak alınır. Aşağıdaki betonun donmaya karşı dayanıklılık dereceleri belirlenmiştir: F25, F35, F50, F75, F100...1000. Standart ayrıca tuz çözeltisinde veya eksi (50 ± 5) ° C'ye kadar derin dondurmada hızlandırılmış test yöntemlerini de sağlar.

Söz konusu koşullar altında betonun tahrip olmasının nedeni kılcal gözenekliliktir (Şekil 12.16). Su, betona kılcal damarlardan girer ve orada donarak yapısını yavaş yavaş tahrip eder. Böylece, Şekil 2'ye göre gözenekliliğini daha yüksek hesapladığımız beton. 12.16 F150...F200 donma direncine sahip olmalıdır.

Donma direnci yüksek beton elde etmek için minimum kılcal gözenekliliğe (%6'dan yüksek değil) ulaşmak gerekir. Bu, beton karışımındaki su içeriğinin azaltılmasıyla mümkündür; bu da aşağıdakilerin kullanılmasıyla mümkündür:

Kurulum sırasında yoğun olarak sıkıştırılan sert beton karışımları;

Beton karışımlarının su ilave edilmeden işlenebilirliğini artıran plastikleştirici katkı maddeleri.

Termofiziksel özellikler.

Bunlardan en önemlileri termal iletkenlik, ısı kapasitesi ve sıcaklık deformasyonudur.

Ağır betonun ısıl iletkenliği, havayla kuruduğunda bile yüksektir - yaklaşık 1,2-1,5 W/(m·K), yani tuğlanınkinden 1,5...2 kat daha yüksektir. Bu nedenle ağır beton yalnızca kapalı yapılarda aşağıdakilerle birlikte kullanılabilir: etkili ısı yalıtımı. Hafif beton (bkz. § 12.7), özellikle hücresel betonun ısı iletkenliği 0,1...0,5 W/(m·K) kadar düşüktür ve bunların kapalı yapılarda kullanılması tercih edilir.

Ağır betonun ısı kapasitesi diğer taş malzemeler gibi 0,75...0,92 J/(kg K) aralığındadır; ortalama olarak - 0,84 J/(kg·K).

Sıcaklık deformasyonları. Ağır betonun doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı (10...12) Yu DS1. Bu, beton sıcaklığının 50°C artmasıyla genleşmenin yaklaşık 0,5 mm/m olacağı anlamına gelir. Bu nedenle çatlamayı önlemek için uzun vadeli yapılar genleşme derzleri ile kesilir.

Büyük sıcaklık dalgalanmaları, kaba agrega ve çimento taşının farklı termal genleşmesinden dolayı betonun iç çatlamasına neden olabilir.

HAFİF BETON

Önemli dezavantaj genellikle ağır beton - yüksek yoğunluk (2400...2500 kg/m3). Betonun yoğunluğunu azaltarak inşaatçılar en az iki olumlu sonuç elde ediyor: ağırlık azaltılıyor bina yapıları; ısı yalıtım özellikleri artar.

Hafif beton (20. yüzyılın başında bunlara “sıcak beton” adı verildi) - yoğunluğu 1800 kg/m3'ten az olan beton - konut ve konutların kapalı ve taşıyıcı yapıları için evrensel bir malzeme. endüstriyel binalar. Duvar panellerinin ve bloklarının çoğu, çatı kaplama levhaları ve duvarların döşenmesi için taşlar bunlardan yapılmıştır. “Hafif beton” terimi, farklı bileşim, yapı ve özelliklere sahip geniş bir beton grubunu birleştirir.

Kullanım amaçlarına göre hafif beton ikiye ayrılır:

yapısal (mukavemet sınıfı - B7.5...B35; yoğunluk - 1800 kg/m3);

yapısal ve ısı yalıtımı (mukavemet sınıfı ВЗ,0'dan az değil, yoğunluk -600...1400 kg/m3);

ısı yalıtımı - özellikle hafif (yoğunluk< 600 кг/м3).

Yapıya ve gözenekli yapıyı elde etme yöntemine bağlı olarak hafif beton aşağıdaki türlere ayrılır:

gözenekli agregalı sürekli beton;

ne kaba ne de ince agrega içeren hücresel beton ve bunların rolü küçük küresel gözenekler (hücreler) tarafından oynanır;

ince agreganın bulunmadığı büyük gözenekli, bunun sonucunda kaba agrega parçacıkları arasında boşluklar oluşur.

Hafif beton için aşağıdaki dayanım sınıfları (MPa) oluşturulmuştur: B2'den B40'a. Hafif betonun mukavemeti agreganın kalitesine, kullanılan çimentonun markasına ve miktarına bağlıdır. Bu durumda doğal olarak betonun yoğunluğu da değişir.

Hafif beton için D200'den D2000'e kadar (100 kg/m3 aralıklarla) 19 yoğunluk derecesi (kg/m3) belirlenmiştir. Gözenekli çimento taşı ile hafif betonun azaltılmış yoğunluğu elde edilebilir.

Hafif betonun ısıl iletkenliği yoğunluğuna ve nemine bağlıdır (Tablo 9.3). Hacimsel nemdeki %1'lik artış, betonun ısıl iletkenliğini 0,015...0,035 W/(m·K) kadar artırır.

Tablo 9.3. Hafif betonun ortalama ısıl iletkenlik değerleri

Gözenekli olduğunda hafif betonun donmaya karşı direnci

Silikat malzemeleri silikatlar, polisilikatlar ve alüminosilikatların karışımlarından veya alaşımlarından yapılan malzemelerdir. Silikatlar, içinde asit rolü oynadığı silika (silikon oksit) ile çeşitli elementlerin bileşikleridir. Silikatların yapısal elemanı, tetrahedronun köşelerinde silikon atomu Si +4 ve oksijen atomları O -2 olan, kenarları 0,26 nm uzunluğunda olan dört yüzlü bir ortogrup -4'tür. Silikatlardaki tetrahedra, ortak oksijen köşeleri aracılığıyla kapalı halkalar, zincirler, ağlar ve katmanlar biçiminde silikon-oksijen komplekslerine bağlanır. Alüminosilikatlar, silikat tetrahedraya ek olarak at.Al +3 ile tetrahedra [AlO4]-5 içerir.

Kompleks silikatlar aynı zamanda katyonları da içerir: Na+, K+.Ca++, Mg++, Mn++, B +3, Cr +3, Fe +3, Al +3, Ti +4 ve anyonlar: O 2 –2, OH-, F- ,Cl -,SO 4 – 2 ve ayrıca su.

Çoğu silikat refrakter ve ateşe dayanıklıdır, erime noktaları 770 ila 2130 0 C arasında değişir. Chem. Silikatların bileşimi genellikle formüller biçiminde ifade edilir; Artan değerlik sırasına göre düzenlenmiş moleküllerinin sembollerinden veya oksitlerinin formüllerinden: feldispat K 2 Al 2 Si 6 O 16.

Tüm silikatlar doğal (mineraller) ve sentetik (silikat malzemeler) olarak ikiye ayrılır.Sentetik olanlar ise şu şekilde ayrılır: bağlayıcılar, seramikler, silikat olmayan malzemeler, cam, cam seramikler. Doğal silikatlar Ayrışmada Ulusal ekonominin alanları: Kavurma ve eritmeye dayalı teknolojik işlemlerde (kil, kuvarsit, feldspat vb.); hidrotermal arıtma proseslerinde (asbest, mika vb.); yapım aşamasında; metalurjik işlemlerde.

Silikat malzemelerinin üretimi için hammaddeler doğal mineraller (kuvars kumu, kil, feldspat, kireçtaşı), endüstriyel ürünler (sodyum karbonat, boraks, ayrışmış metallerin oksitleri ve tuzları) ve atıklardır (cüruf, çamur, kül).

Silikat malzemelerin üretiminde, üretimlerinin fiziksel ve matematiksel prensiplerinin benzerliğinden dolayı standart teknolojik işlemler kullanılmaktadır. Aşama diyagramı:

Hammaddeler - şarjın hazırlanması - şarjdan ürünün oluşumu - kurutma ed. - Yüksek sıcaklık İşleme – malzeme.

Parti hazırlama, sonraki yüksek sıcaklıktaki hazırlama işlemlerinin yüksek verimliliğini sağlamak için gereklidir ve katı hammaddelerin hazırlanmasına yönelik geleneksel mekanik işlemlerden oluşur: öğütme, sınıflandırma, kurutma, bileşenlerin karıştırılması.

Kalıplama işlemi, daha sonraki kurutma ve yüksek sıcaklıkta işleme işlemlerindeki değişiklikleri dikkate alarak, belirli bir şekil ve boyutta bir ürünün üretimini sağlamalıdır. Şekillendirme, yükün nemlendirilmesini ve malzemeye belirli bir şekil verilmesini içerir.

Silikat malzemelerin üretiminin son aşaması olan yüksek sıcaklıkta işleme operasyonu öncesinde ve sırasında ürüne verilen şekli korumak için kurutma yapılır. Yüksek sıcaklıkta işlem, şarjın (ürünün) ateşlenmesini veya pişirilmesini içerir. Yüksek molekül ağırlıklı işleme süreçleri: 1) suyun uzaklaştırılması, önce fiziksel, sonra kristalizasyon; 2) kalsinasyon, yani suyun ve CO2'nin yük bileşenlerinden ayrılması; 3) yük bileşenleri - metal karbonatlar, metal hidroksitler ve alüminosilikatlar dönüştürülür asit oksitler: SiO2, B2O3mAl2O3, Fe2O3 ve bazik oksitler: Na20, K20, CaO, MgO, birbirleriyle reaksiyona girer; 4) yük bileşenlerinin sinterlenmesi. Televizyonun içine sızabilir. Faz, erime noktasının altındaki bir sıcaklıkta veya sıvı fazda, erime noktasının üzerindeki bir sıcaklıkta. İkinci durumda, difüzyon prosesi nedeniyle proses hızı daha yüksektir; 5) kristal ve amorf fazların oluşumu ile kütlenin soğutulması.

Seramik üretimi Seramik malzemeler, kil ve bunların mineral katkı maddeleri ile karışımlarının yanı sıra metal oksitler ve diğer refrakter bileşiklerin sinterlenmesiyle elde edilen polikristal malzemeler ve bunlardan yapılan ürünlerdir. Sınıflandırma: Bileşime göre - oksijen içeren (silikat), oksijensiz (karbür, nitrür, borür, silisit); Uygulamaya göre: inşaat, refrakterler, ince seramikler, özel. Seramik; sinterleme derecesine göre - gözenekli (tuğla, refrakter, sıhhi tesisat), sinterlenmiş (porselen, özel seramik); yüzey durumuna göre sırlı ve sırsız. Üretim için hammaddeler, ısıtıldığında çok kristalli bir gövde - bir parça - oluşturacak şekilde toz haline getirilmiş bir malzemenin özelliği olan sinterleme özelliğine sahip olmalıdır. Hammaddeler - kil, kuvars kumu, kalsiyum ve magnezyum karbonatlar.

Tuğla üretimi için teknolojik süreç 2 seçenektir: plastik yöntem ve yarı kuru. %40-50 kil, %50 kum ve %5'e kadar demir oksit içeren yük, bir bant presine (plastik yöntem) veya mekanik bir prese preslenerek çalışır. 10-25 MPa basınç altında (yarı kuru yöntem). Şekillendirilen tuğla, tünel kurutucuda kurutulmak üzere gönderilir ve daha sonra 900-1000 0 C sıcaklıkta pişirilir.

Plastik kalıplama bir bant presinde gerçekleştirilir ve 1. bir yükleme hunisinden oluşur; 2. silindirler; 3.burgu; Kütle presin ağızlığına 4. doğru ilerledikçe ayrıca karıştırılır ve sıkıştırılır. Ağızlığı ıslatmak için nemlendiriciden 5. su sağlanır ve yağlayıcı görevi görür. Şerit şeklindeki kil kütlesi 6. bir kesme makinesi kullanılarak tuğlalar halinde kesilir. 7. destek silindirleri.

Yarı kuru tuğla üretim şeması:

Refrakterler, artan yangın direnci, yani yüksek sıcaklıklara dayanma kabiliyeti ile karakterize edilen metalik olmayan malzemelerdir Refrakterler aşağıdakilere ayrılır: 1. alüminosilikat; 2. Dinas refrakterleri - comp. %95'ten az olmayan silikon oksit; 3. yarı asit - %70-80'e kadar silikon oksit ve %15-25'e kadar alüminyum oksit. 3. Şamot refrakterleri - %50-70'e kadar silikon oksit ve %46'ya kadar alüminyum oksit. 1750 0 C'ye kadar yanmaz.

Şema ve tesviye.

4. Yüksek alüminyumlu refrakterler - %45'ten fazla alüminyum oksit.

5. manyezit - baz olarak magnezyum oksit. 2500 0 C'ye kadar yanmaz.

CaCO3 + MgCO3 = MgO + CaO + 2CO2

6.korindon refrakterleri, 7.Karborundum - bileşim. Silisyum karbür;7. zirkonyum ve toryum, 8. karbon.