Литые изделия из шлаков и отходов разработки горных пород

Из горных пород и металлургических шлаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.

Сырье. Вкачестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (до­ломит, известняк, песок) горные породы.

Производстволитых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400... 1500 °С) сырьевой шихты. Полученный расплав выливается в формы и подвергается медленному охлаждению для про­хождения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вво­дят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. Последняя операция — отжиг — второй этап медленного охлажде­ния, проводимый для снятия внутренних напряжений.

Свойства каменного литья.Изделия из каменного литья по своей однородности и техническим свойствам превосходят природные ка­менные материалы.

Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м³; пористость — не более 1...2 %; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопогло-щение и высочайшую морозостойкость.

Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изги­бе — 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универсальная химическая стойкость.

Применение.Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействи­ям: многократному замораживанию-оттаиванию, интенсивному ис­тиранию, воздействию химически агрессивных веществ и т. п. Поэто­му основными видами литых каменных изделий являются облицовоч­ные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для мельниц, трубы. Диэлектрические свойства каменного литья ис­пользуются в производстве электроизоляционных изделий.

Каменное литье светлых тонов применяют как материал для об­лицовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.

Рекомендуемая литература

1. Горбунов Г.И. Основы строительного материаловедения: - М: ИАСВ, 2002

2. Материаловедение в строительстве, под ред. И.А.Рыбьева - М.: Издательский центр «Академия», 2006

3. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология). уч. пос.-М.: ИАСВ, 2004

4. Наназашвили, И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. Справочник. - М.: Высш.шк., 2004

5. Рыбьев И.Г Строительное материаловедение - М.: Высш.шк. 2002

Контрольные задания для СРС (тема 2) , [33-36,38,41,42]

1. Сырье для производства стекла.

2. Теоретическая и техническая прочность стекла при растяжении и сжатии.

3. Стекловолокно и область его применения.

4. Особенности структуры ситаллов и их свойств.

5. Материалы, получаемые из расплавленных природных гонных пород.

6. Листовые светопрозрачные изделия и конструкций, облицовочные, теплоизоляционные стеклоизделия: виды и свойства.

Тема 3. Металлические материалы (1 час).

План лекции

1. Общие сведения о черных и цветных металлах, их сплавах. Основы технологии чугуна и стали.

2. Механические свойства металлов (предел упругости, предел текучести, истинное и временное сопротивление, твердость и т.д.).

3. Влияние углерода и других примесей на свойство стали. Модифицирование структуры и свойств стали. Чугун и его классификация в зависимости от условий образования и формы графита, свойства, применение. Цветные металлы и их применение в строительстве.

Металлы — кристаллические вещества, характеризующиеся вы­сокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфиче­скими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.

Сплавы — это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свой­ствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с угле­родом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэ­тому далее он относится и к металлическим сплавам.

Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: чер­ные и цветные.

К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

К цветным металлам относятся все металлы и сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана и др.

Широкое использование металлов в строительстве и других отраслях экономики объясняется сочетанием у них высоких фи­зико-механических свойств с технологичностью.

Изготовление стальных изделий. Стальные слитки — полуфабри­кат, из которого различными методами получают необходимые изде­лия. В основном применяют обработку стали давлением: металл под действием приложенной силы деформируется, сохраняя приобретен­ную форму. Различают следующие виды обработки металла давлени­ем: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка. Наиболее распространенный метод обработки — прокатка; им обрабатывается более 70 % получаемой стали.

Плотность стали — 7850 кг/м3, что приблизительно в 3 раза выше плотности каменных материалов (например, обычный тяжелый бе­тон имеет плотность 2400 ±50 кг/м ).

Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее значение определяют по величине работы, необходимой для разрушения образца на маятниковом копре. Удар­ная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элемен­тов и заметно меняется при изменении температуры.

Углеродистые стали — это сплавы, содержащие железо, углерод, марганец и кремний, а также вредные примеси — серу и фосфор, снижающие механические свойства стали (их содержание не должно превышать 0,05...0,06 %). В зависимости от содержания углерода та­кие стали делятся на низко- (до 0,25 % углерода), средне- (0,25...0,6 %) и высокоуглеродистые (> 0,6 %). С увеличением содер­жания углерода уменьшается пластичность и повышается твердость стали; прочность ее также возрастает, но при содержании углерода более 1 % вновь снижается. Повышение прочности и твердости стали объясняется увеличением содержания в стали твердого компонен­та — цементита.

Углеродистые стали по назначению подразделяют на стали общего назначения и инструментальные. Углеродистые стали общего назначения подразделяют на три группы: А, Б и В.

Рекомендуемая литература

1. Горбунов Г.И. Основы строительного материаловедения: - М: ИАСВ, 2002

2. Материаловедение в строительстве, под ред. И.А.Рыбьева - М.: Издательский центр «Академия», 2006

3. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология). уч. пос.-М.: ИАСВ, 2004

4. Наназашвили, И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. Справочник. - М.: Высш.шк., 2004

5. Рыбьев И.Г Строительное материаловедение - М.: Высш.шк. 2002

Контрольные задания для СРС (тема 3), [33-36,38,41,42]

1. Целесообразность применения металлических конструкций в зданиях и сооружениях по сравнению с железобетонными, деревянными и каменными.

2. Основные виды стальных конструкций и их первичные элементы.

3. Структура производства стальных конструкций в строительстве.

4. Классификация стали по направлениям их использования в различных климатических районах.

5. Причины старения стали и его влияние на свойства сталей, применяемых в строительстве.

6 Назначение термической и термомеханической обработки стали.

Раздел 4 Неорганические вяжущие вещества.