Искусственные неорганические строительные материалы
Безавтоклавный бетон
Бетон – один из древнейших строительных материалов. Из него сложены галереи египетского лабиринта (3600 г. до н.э.), часть Великой Китайской стены. Однако его использование в массовом строительстве началось только со второй половины XIX в. после получения и организации промышленного производства портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций и изделий. В настоящее время бетоны, наряду с железобетоном, применяются во всех областях строительства и составляют около 60% его объема.
Бетонами называют искусственные каменные материалы, получаемые при затвердевании взятой в определенной пропорции, перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего, воды, мелкого и крупного наполнителя. В качестве наполнителей применяют минеральные породы, отходы производства (шлаки, топливные золы).
По плотности бетоны делятся на особо тяжелые (более 2500 кг/м3), тяжелые (1800–2500), легкие (500–180), особо легкие (менее 500 кг/м3). Для особо тяжелого бетона используют специальные опилки или стружку, железную руду; для легкого – пористые заполнители (пемзу, туф); для особо легкого – специальные добавки-вспучиватели.
Железобетон
Железобетон устраняет основной недостаток бетонных изделий – низкую прочность на растяжение. Этот строительный материал сочетает выгоды совместной работы бетона и арматурной стали. Бетон в нем воспринимает сжимающие усилия, которые хорошо переносит. Целесообразно применять железобетон в конструкциях, работающих на изгиб, где возникают растягивающие усилия, воспринимаемые сталью, и сжимающие, передающиеся на бетон, что обеспечивает успешную работу конструкции. Бетон и арматура создают монолитную структуру, чему способствует близость коэффициентов их линейного расширения. Бетон защищает металл от коррозии.
Арматура выполняется в виде стальных стержней, проволок, прядей, канатных или прокатных профилей.
Железобетон готовят в виде монолитных и сборных конструкций. Монолитный железобетон нашел применение в гидротехническом строительстве. В отраслях промышленности и в гражданском строительстве используют сборные железобетонные конструкции, из которых практически полностью изготавливают перекрытия для промышленных, гражданских, жилых зданий, не менее 30% стен зданий и сооружений, свыше 30% фундаментов зданий и 60% каркасов промышленных корпусов.
Керамика
Керамическими или обожженными, называют формованные каменные материалы и изделия, полученные из глин и их смесей при сушке и обжиге.
Технология производства керамических изделий включает добычу сырьевых материалов, подготовку исходных масс, формование с получением сырца, сушку и обжиг.
Формование изделий осуществляют полусухим или пластическим (мокрым) способом. При полусухом способе глина дробится в валках, подсушивается до влажности 5–8%, измельчается и поступает в глиносмеситель, где перемешивается с добавками и увлажняется до 10–12%. Однородная масса формуется при давлении 10–15 МПа, после чего сырец подают на обжиг.
При пластическом способе влажность глины в глиносмесителе доводят до 20–25%, изделия формуют на ленточных прессах и сушат в камерах периодического или непрерывного действия до влажности 8–12%.
Обжиг – один из наиболее ответственных этапов в производстве керамических изделий, проводится при температуре 800–1500°С.
При охлаждении обожженных изделий нельзя допускать резкой смены температур, ведущей к образованию трещин.
Керамические материалы различаются по назначению: стеновые, облицовочные, санитарно-технические и др.
К стеновым материалам относятся кирпич обыкновенный (красный), утолщенный, модульный, камни, стеновые блоки и панели. Из данной группы наиболее распространены кирпич обыкновенный (размер 250–120–65 мм, масса 2,75–3,0 кг, плотность 1,6 т/м3 и более). Температура обжига составляет 900–1100°С при продолжительности несколько часов.
Облицовочные керамические материалы применяют для наружной и внутренней отделки зданий. Изделия включают лицевые кирпичи и камни, мелкие плитки, фасонные детали для устройства карнизов, сливов и т.п. Технология их производства подобна используемой для получения красного кирпича, однако они обжигаются при температуре 1500°С и более до образования однородной полностью спекшейся массы. Поверхность облицовочных материалов выполняется гладкой или рельефной, в некоторых случаях глазированной.
К санитарно-техническим изделиям относятся керамические трубы (канализационные и дренажные) санитарные приборы (умывальники, унитазы, сливные бачки и т.д.). Керамические трубы после формовки и сушки покрывают глазурью и обжигают при 1200–1800°С в туннельных печах.
Санитарно-технические приборы выполняют из фаянса, фарфора и полуфарфора по одинаковой технологии, различия состоят в свойствах исходных сырьевых материалов. Фарфор представлен тонкой спекшейся керамикой, фаянс имеет мелкопористую структуру с большим водопоглощением. Изделия формируют в гипсовых формах методом литья, затем их подсушивают, покрывают глазурью и обжигают при 1500°С.