К атегория: Выбор стройматериалов
Искусственные материалы
Искусственные инертные материалы - это либо отходы промышленных предприятий (доменные и котельные шлаки, терриконники, кирпичный бой, черепица и т. д.), либо специально изготовленные изделия (дорожный клинкер, кирпич, железобетонные дорожные плиты и поребрик и т. д.).
Доменные и мартенные шлаки - являются побочным продуктом при выплавке чугуна и стали с твердой и плотной структурой, который при ударе разбивается на щебень. Шлаковым щебнем улучшают дороги в местах весенних деформаций (пучин). Он обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, способствуя тем самым меньшей глубине промерзания проезжей части. В дорожном строительстве в основном для создания оснований дорог применяют кислые шлаки, т. е. бедные известью и не подвергающиеся известковому распаду.
Котельные шлаки (гарь) - являются отходом при сгорании каменного угля в топках котельных, паровозов. Лучшей считается гарь, полученная от сжигания жирных каменных углей - она пориста, не твердая, темного цвета. Применяется в качестве оснований дорожек и площадок, верхнего слоя беговых дорожек и набивных футбольных полей. Из топливной гари готовят шлакоблочные изделия.
Кирпичный бой или щебень - отходы кирпичной промышленности при недожоге или пережоге кирпича, переработанные на камнедробилкев щебень. Красный кирпич однородного обжига - наиболее хороший исходный материал. В его составе допустимо наличие пережженного кирпича («железняка») до 30%.
Недожженный кирпич («недокал») не отличается крепостью и легко размокает, поэтому предел его допустимого содержания в щебне не более 10-15%. В садово-парковом строительстве применяют кирпичный щебень фракции 15-20 мм для оснований дорожек и площадок, а также кирпичную крошку фракции 0,1-5 мм для основополагающего материала специальных смесей спортивных площадок.
Кирпич клинкерный - искусственный камень с высокой прочностью, вырабатываемый из глины путем ее обжига при высоких температурах и обдуве. Применяется для устройства покрытий дорожек и тропинок, клинкерная крошка - основной материал для покрытия теннисных кортов.
Кирпич строительный - искусственный камень со средней прочностью, получаемый из глины путем обжига. Широко применяется для устройства подпорных стенок, бордюров, покрытий и нешироких дорожек, цветников.
Черепица - отходы производства покрытия сооружений, морозостойка и долговечна. Используется в молотом виде с крупностью зерен до 15 мм в основании набивных безгазонных полей и с крупностью зерен до 5 мм для создания верхнего покрова спортивных плоскостных сооружений.
Пиритовые огарки - отходы химической промышленности, работающей на железном или серном колчедане мелкозернистой структуры, темно-фиолетового цвета с розовым оттенком. Могут быть рядовыми с фракцией 1-10 мм и флотационными с фракцией менее 2 мм, состоят в основном из окиси железа - 95-97 % и серы 2,5-5 %. Являются антисептирующим материалом, предохраняющим древесину от гниения. Смесь из пиритовых огарков и опилок используют для устройства нижнего, упругого слоя плоскостных спортивных сооружений. Чтобы на дорожках и площадках с мягким покрытием не росла трава, следует вводить в специальную смесь верхнего слоя 5-10 % пиритовых огарков, прогрохоченных через грохот с ячейками 5×5 мм.
Зола угольная - продукт сгорания размельченного каменного угля в топках электростанций. Представляет собой порошок темно-серого цвета, содержащий мелкие песчаные и пылеватые частицы. Используется в смеси верхних мягких слоев дорожных одежд (до 70 % общего объема). Такой покров хорошо фильтрует влагу и делает покрытие мягким.
Шлам - отходы при производстве глинозема; мелкие, пористые, угловатые или окатанные камешки фракцией до 10 мм, розоватого или темно-красного цвета. Наиболее дешевый материал для верхнего покрытия дорожек и площадок.
- Искусственные материалы
Мир современных материалов велик и многообразен. Без этих материалов невозможно представить себе целые отрасли промышленности, но также и быт современного человека.Шаровой кран, расходомер, сковородка на кухне, велосипед объединяет одно общее - использование высокопрочных, термостойких, искусственных, пластических материалов. Среди этого разнообразия выделяется 3 основные группы: термопласты, дуропласты, эластомеры.
Термопласты: искусственные материалы, состоящие из
длинных, линейных построений из молекул. В процессе нагревания они плавятся и приобретают необходимую форму. Большинство современных материалов попадают именно в эту группу. Упаковка для продуктов, детали для автомобильной промышленности и строительства - все это термопласты.
Дуропласты: искусственные материалы, которые посредством нагревания в результате соединения молекул приобретают трехмерную, сетчатую структуру. В результате этих изменений молекулярной структуры они приобретают новые физико-химические свойства: твердость и прочность. В основном эти материалы используются для электротехники. Эта группа включает в себя такие известные материалы как бакелит, полиэстеры, полиуретан, эпоксидные смолы и т.д.
Эластомеры : к эластомерам принадлежат все виды сетчатого каучука. Сетчатая структура приобретается в результате химического процесса, например, вулканизации. С помощью пероксидов или металлоксидов. Все каучуки обладают пластичностью, однако в результате нагревания они не становятся более мягкими, сохраняют свою форму и не растворяются в большинстве растворителей. Наиболее известными примерами каучуков являются - натуральный каучук (NR), стиролбутадиенкаучук (SBR), этилен-пропилен-диен-каучук. Именно эти материалы наиболее чаще используются в качестве уплотнений в шаровых кранах, расходомерах, втулок агрегатов и машин.
Физико-химические и технические свойства наиболее распространенных искусственных материалов, применяемых при производстве расходомеров.
1. PVC (Polyvinylchlorid) - термопласт. Цвет - темно-серый (0 + 60С). PVC, благодаря своим великолепным химическим и механическим свойствам, является наиболее распространенным и долговечным искусственным материалом. Он трудно воспламеним, обладает отличной устойчивостью против многих кислот, щелочей, алкоголей, минеральных масел, бензина. При применении под открытым небом ведет себя лучше, чем полипропилен,но при низких температурах PVC становится более хрупким и менее прочным. В отличие от других термопластов, PVC легко склеивается. Максимальная температура применения до +60 С.
2. PVDF (Polyvinilidenfluorid) - термопласт. Цвет - молочный (-50 +140С). PVDF обладает почти всеми свойствами РР, PE и PVC. Этот искусственный материал на основе фтора успешно противостоит всем химическим средам и обладает высокой термосопротивляемостью до + 140 С. Значительными плюсами этого материала являются также: высокая устойчивость против климатических условий, физиологическая совместимость и низкая воспламеняемость. Большим минусом является высокая стоимость материала. Область применения: емкости для агрессивных сред, корпуса, втулки, шестеренки для расходомеров, трубы и системы вентиляции.
3. PP, PPs (Polypropylen) - термопласт. Цвет - светло-серый или серый (0 +80С). PP и PPs являются легкими, универсальными термопластами, которые обладают идеальными свойствами. Полипропилен незаменим в химической промышленности и в производствах, где используются соли, щелочи, кислоты, растворителя и бензолы. Температурная выносливость до + 80 С - тоже не проблема, однако при низких температурах полипропилен становится более хрупким. Полипропилен является безопасным искусственным материалом и, поэтому, широко применяется в пищевой промышленности. Слабым местом полипропилена является его низкая сопротивляемость ультрафиолетовому излучению, поэтому его применение под открытым небом ограничено. Стандартное применение полипропилена - корпуса и внутренние механизмы расходомеров, оборудования, приборов, трубы инструменты, вентиляторы.
4. PE (Polyethylen) - термопласт. Цвет - черный (-40 +60С).. PE является близким "родственником" PP и обладает схожими свойствами. В отличие от полипропилена, РЕ обладает высокой устойчивостью против ультрафиолетового излучения и, на основании этого, является идеальным материалом для наружного применения. Полиэтилен не боится низких температур и не теряет своих свойств до - 40 С. При температурах выше+ 60 С, как правило, использование полиэтилена не допускается. Область применения: трубы, корпуса приборов, втулки, шаровые краны.
5. РЕЕК (Polyeetheretherketon) - термопласт. Т - 40 + 260 С. Один из самых современных искусственных материалов, обладающий удивительными, универсальными свойствами. Обладает самой высокой сопротивляемостью против концентрированных щелочей, кислот, солей, кетонов, ароматических углеводородов и горячей воды. Легко переносит высокие температуры, не теряя своих свойств, однако способность противостоять ультрафиолетовому излучению не является самым сильным свойством РЕЕК. Применение: в агрегатах машин, втулки, оси, уплотнения. Чаще всего в расходомерах применяются в виде внутреннего слоя и деталей внутренних механизмов.
6. PTFE (Polytetrafluorethylen - тефлон) - термопласт. Т - 200 + 260 С. Современный термопластический материал, обладающий великолепными производственными и потребительскими свойствами. Обладает самой высокой температурной и химической сопротивляемостью, низким коэффициентом трения. Широко применяется в химической, пищевой и электротехнической промышленности в качестве уплотнений внутренних и наружных слоем, осей, втулок, шлангов.
7. EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) - эластомер. Т -55 + 140 С. Обладает высокой эластичностью. Высокая сопротивляемость к тепловым, погодным воздействиям и озону. Применяется для холодной воды, горячей воды, пара, горячего воздуха, алкоголей и кислот. Низкая сопротивляемость против алифатических, ароматических и хлорированных углеводородов (масел и топлива). Чаще всего в расходомерах применяются в виде уплотнений.
Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях путём переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путём получения синтетических полимеров из органических низкомолекулярных соединений.
Производство синтетических полимеров началось в 1906 г., когда Л. Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу продукт конденсации фенола и формальдегида, превращающийся при нагревании в трёхмерный полимер. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов, телевизоров, розеток и т. п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество.
Благодаря усилиям Генри Форда, перед Первой мировой войной началось бурное развитие автомобильной промышленности сначала на основе натурального, затем также и синтетического каучука. Производство последнего было освоено накануне Второй мировой войны в Советском Союзе, Англии, Германии и США.
В эти же годы было освоено промышленное производство полистирола и поливинилхлорида, являющихся прекрасными электроизолирующими материалами, а также полиметилметакрилата без органического стекла под названием «плексиглас» было бы невозможно массовое самолётостроение в годы войны.
После войны возобновилось производство полиамидного волокна и тканей (капрон, нейлон), начатое ещё до войны. В 50-х гг. XX в. было разработано полиэфирное волокно и освоено производство тканей на его основе под названием лавсан или полиэтилентерефталат.
Также были внедрены в массовое производство полиуретаны наиболее распространенные герметики, адгезивные и пористые мягкие материалы (поролон), а также полисилоксаны элементорганические полимеры, обладающие более высокими по сравнению с органическими полимерами термостойкостью и эластичностью.
Список замыкают так называемые уникальные полимеры, синтезированные в гг. XX в. К ним относятся ароматические полиамиды, полиимиды, полиэфиры, полиэфир-кетоны и др.; непременным атрибутом этих полимеров является наличие у них ароматических циклов и (или) ароматических конденсированных структур. Для них характерно сочетание выдающихся значений прочности и термостойкости.
Еще 10-15 лет назад никто не предполагал, что человеку удастся создать такой искусственный материал, как, например, старлит или бесформенный металл.
Это было что-то из области фантастики, такое только показывали в научных фильмах. Однако технологии и наука не стоят на месте, и появляются различные идеи и проекты.
Не совсем новый материал, но названию соответствует. По сути, это щелочной материал, который состоит из воды и имеет частицы силиката калия и натрия. Процедура создания имеет различные варианты. Его могут создавать, как и обычное твёрдое стекло, используя температуру плавления, для того чтобы расплавить песок и питьевую соду. Второй способ основывается на воздействии лития на материал с кремнезем.
Жидкое стекло обладает высокой клеящей способностью, поскольку молекулы находятся на поверхности. Они соприкасаются с другими молекулами и отдают свою влагу, при этом повышая плотность и вязкость. Изоляция у такого стекла потрясающая: оно способно выдерживать температуру 1200-1300 градусов по Цельсию.
Почему же его добавляют в цементные растворы? Все потому что в сочетании с низкой ценой стекла и его способностями цементный раствор улучшает свои качества. Также из-за стойкости к влаге такое стекло рекомендуется использовать при строительстве домов и хозяйственных помещений. Также оно применяется как изолятор в электрике, в укладке линолеума и даже в садоводстве все из-за тех же клеящих свойств.
Бесформенный металл
Данный металл позволяет сильнее бить по мячу игрокам гольфа, увеличивает дальность и мощность поражения пули, скальпели делает устойчивее к износу. Это новшество в основном используется в создании оружия и клюшек для гольфа.
Старлит
Это вид пластика, способный выдержать большую температуру. При этом тепловой порог настолько большой, что сначала создателям вообще не поверили. И только после того, как они показали его свойство на камеру, их изобретение признали. Этот материал облучали несколько раз, но он оставался невредимым. Главная особенность старлита: он никогда не становится токсичным при высокой температуре. Также он лёгкий, его можно использовать в аэрокосмических технологиях, летательных аппаратах и огнезащитных костюмах.
Обычный лист углерода, который имеет толщину одного атома и свернут в цилиндр. Хоть он и лёгкий, все же крепче стали в 100 раз. К тому же, проводит электричество не хуже, чем медь. Трубки небольшие и не видны невооруженным глазом. Имеют форму сажи в необработанном состоянии. Применяются при производстве кабеля для «лифта в космос», ведь такой лист углерода может выдержать большой вес и при этом не согнуться.
Это далеко не все искусственно созданные материалы. Каждый год учёные разных стран делают открытия в синтезе новых. Ведь наука это – «неизведанный» мир, в котором каждый раз можно найти и открыть что-то новое.
