Cтраница 1

Так новые искусственные материалы, которые играют актив ную роль в процессе производства, в зависимости от тех нологического процесса могут выступать в виде средст труда. Использование современных материалов нередк приводит к принципиальному изменению орудий труд методов обработки. Новые технологические процессы свою очередь требуют более совершенных форм органа зации производства и труда.

Создание новых искусственных материалов и выяснение возможных областей их использования неразрывно связано с всесторонним исследованием свойств уже известных материалов с целью выяснения их внутренней природы и разработки теоретических основ создания материалов с заранее заданными свойствами.

Процесс создания новых искусственных материалов совершается стремительно.

За последние 10 лет созданы сотни новых искусственных материалов, заменяющих металлы, шерсть, дерево, шелк и многое другое.

Без знания физико-химических и механических законов, управляющих явлениями упруго-пластических деформаций и разрушения материалов, не мыслится ни решение проблем создания новых искусственных материалов и, в частности, решение вопросов строения и свойств высокополимерных органических соединений, ни решение современных задач геофизики, геологии, а также науки о прочности сооружений и инженерных конструкций, работающих в особо сложных условиях эксплуатации. Знание физико-химических и механических законов необходимо и при решении задач технологии обработки материалов давлением (пластической обработки) и резанием.

Несколько подробнее следует остановиться на своеобразном психологическом барьере, который нам приходится преодолевать при использовании изделий из металлизированных пластмасс и из других новых искусственных материалов. Ведь они, имея вид привычных нам вещей, обладают совершенно непривычными свойствами. Например, статуэтка - изделие из металлизированной пластмассы - несмотря на солидный и внушительный вид старинной бронзы, имеет необычно малый вес. Или тонкая и длинная подвеска для полотенца не поддается изгибанию и неожиданно ломается, как хрупкое тело. Или прочный, на вид металлический ящик для аппаратуры вдруг разваливается при попытке сесть на него, так как изготовлен, оказывается, из металлизированной пластмассы. Такую психологическую несовместимость новых материалов со старыми представлениями следует учитывать как при конструировании изделий, так и при их эксплуатации, принимая заранее необходимые меры для предупреждения возможных в будущем недоразумений или даже аварийных ситуаций.

Научно-технический прогресс в производстве материалов направлен, с одной стороны, на повышение качества традиционных конструкционных и других материалов, с другой - на создание новых искусственных материалов, заменяющих натуральные (синтетические заменители и композиционные материалы с заранее заданными и регулируемыми свойствами), и связан с прогрессивными изменениями в структуре потребляемых материалов.

Особенно нетерпим разнобой в основных понятиях автоматизации, возникший из-за отсутствия единой терминологии в условиях химической промышленности, характеризующейся многообразием процессов переработки природного сырья, всевозможных веществ, создания новых искусственных материалов; использующей сложные процессы, как ни одна другая отрасль народного хозяйства.

Этой задачей предусматривается создание новых высокоэффективных систем машин и автоматических линий, нового оборудования и технологических процессов, увеличение выпуска высококачественных материалов в состоянии, удобном для дальнейшей их переработки, выпуск новых искусственных материалов, заменяющих натуральные и превосходящих их по своим свойствам. Все это становится возможным при расширении научных исследований и использовании их результатов в производстве.

Теперь их право на название галалит исключительно для продукции своего завода кончилось, другие производители галалита как в Германий, так н в некоторых других странах, а также и в СССР, на наших государственных заводах, вырабатывающих этот новый искусственный материал, стали употреблять название галалит, и это название мало-по-малу вошло в общее употребление.

Очевидно, что многие материалы, созданные природой, давно перестали удовлетворять потребностям человека. Поэтому значительное внимание уделяется синтезу разнообразных новых искусственных материалов, в котором роль химии исключительно высока. Лишь немногим более ста лет назад братья Хайэтт в Нью-Джерси (США) создали хорошо деформируемый материал из низконитрованной бумаги и камфары, пригодный для изготовления типографских валиков. Так появился на свет первый искусственный органический материал, получивший название целлулоид. Сегодня же в нашем распоряжении имеется огромная палитра разнообразных синтетических органических веществ. Еще 10 - 15 лет назад наше будущее связывали с полимерами. Согласно последним прогнозам в ближайшие десятилетня наступит эра керамических материалов.

Технический прогресс обусловливает все большие требования к конструкционным материалам. Качества их непрерывно совершенствуются, создаются новые искусственные материалы - пластические массы, которые все шире используются в практике. Одной из таких пластмасс (поливинилхлориду), имеющей огромное значение для развития нашего мирного хозяйства, посвящена настоящая книга.

Задача этой новой науки заключается в исследовании природы механических свойств сред и материалов, используемых в технике, исходя из микростроения вещества. Важной целью этой науки является изучение проблемы создания новых искусственных материалов с наперед заданными свойствами.

Искусственные ткани: ненатуральные материалы из натурального сырья

Легкие, прочные, комфортные и невероятно красивые искусственные ткани заслуженно пользуются повышенным спросом у производителей одежды. По многим характеристикам ткани, изготовленные из искусственных нитей, превосходят даже натуральные материалы.

Многие, следуя многолетним традициям, отдают предпочтение натуральным тканям – хлопку, льну, шелку и шерсти, именуя синтетикой любые материалы, полученные в результате химических процессов, и относясь к ним с пренебрежением.

Такое название не совсем соответствует истине, поскольку весь ассортимент тканей, производимых химическим путем, можно разделить на две большие группы:

Ткани, изготовленные из полимеров, не существующих в природе – именно их и можно с полным основанием называть синтетическими. Это капрон, нейлон, акрил и другие.
Искусственные ткани, полученные из натуральных природных компонентов – целлюлозы, древесины, каучука и даже стекла. По внешнему виду их практически невозможно отличить от натуральных, к тому же они обладают весьма высокими гигиеническими свойствами.

Наиболее яркими представителями группы ненатуральных тканей из натурального сырья являются вискоза, модал, бамбук, ацетат и триацетат.

Вискоза – родоначальник искусственных тканей

Технология производства вискозы – искусственного шелка из древесной целлюлозы – была запатентована еще в 1884 году во Франции. С тех пор процесс неоднократно совершенствовался, а ткань по-прежнему пользуется популярностью.

Преимущества и недостатки вискозы

Вискозная ткань по внешнему виду может напоминать любой натуральный материал – от тончайшего шелка до мехового полотна.

Список основных достоинств вискозы:

Одежда из вискозы очень приятна на ощупь – она мягкая и обволакивающая.
Полотно отлично драпируется, образуя красивые складки.
Материал гигроскопичен – может впитать воды в два раза больше, чем лен.
Волокна с легкостью окрашиваются в различные цвета.
Полотно диэлектрично.
Вискоза не вызывает раздражения кожи.

Несомненным преимуществом вискозных тканей является их невысокая по сравнению с натуральными стоимость, что делает одежду из них хитом продаж.

Однако на фоне многочисленных достоинств, у вискозного полотна имеются и некоторые минусы:

повышенная сминаемость в процессе носки изделий;
деформация и скатывание во время стирки;
резкое снижение износостойкости под воздействием солнечных лучей или воды;
высокая возгораемость.

Интересный факт! Нередко положительные качества вискозы имеют негативные последствия. Так, высокая гигроскопичность материала может привести к тому, что в условиях повышенной влажности ткань заплесневеет.

Уход за изделиями из вискозы

Приобретая изделие из вискозы, следует обязательно ознакомиться с описанием на ярлычке. В целом же общие правила сводятся к следующему:

Стирать следует руками или же используя самый щадящий машинный режим.
Температура воды при стирке не должна превышать 30 0 С.
Категорически запрещено использование отбеливающих средств.
Изделие не выкручивают, а слегка отжимают, завернув в полотенце.
Сушить следует в горизонтальном положении, избегая попадания прямых солнечных лучей.
Гладить вискозу нужно, выставив регулятор утюга в положение «шелк».

Поскольку вискоза в чистом виде – достаточно деликатный и требовательный материал, то чаще всего можно видеть в продаже изделия из ее модификаций.

Модал – ткань без недостатков

Эту разновидность вискозного полотна впервые стали производить в 30-х годах ХХ века в Японии.

Для изготовления модала используется целлюлоза, полученная из древесины ценных пород – эвкалипта, бука, альпийской сосны. В результате переработки получаются легкие тонкие нитки, обладающие повышенной прочностью.

Основные свойства модала

Списку достоинств данной искусственной ткани могут позавидовать даже натуральные материалы:

комфортность – модал мягко струится по телу, создавая эффект прохлады. Обладает отличной воздухопроницаемостью;
гигроскопичность – ткань не только впитывает повышенное количество влаги, но и легко выводит ее из волокон;
легкость – материал практически не имеет веса, но в то же время обладает повышенной прочностью на разрыв;
износостойкость – модал не мнется, не меняет форму при носке, не садится при стирке;
экологичность – ткань производится только из натуральных компонентов;
безопасность – материал мягкий, не раздражает кожу и не вызывает неприятных ощущений.

Важно знать! В крайне редких случаях изделия из модала могут спровоцировать покраснение кожи и зуд. Поэтому использовать их людям, склонным к аллергии, следует с осторожностью.

Модал – очень красивый материал, отличающийся обилием ярких расцветок. Ткань с односторонним переплетением волокон напоминает плотный шелк или атлас с благородным отливом. При помощи двухстороннего переплетения получают махровый модал, весьма похожий по ощущениям на бархат.

Что можно сшить из модала

Отсутствие недостатков позволяет применять для изготовления следующих изделий:

Летняя одежда – футболки, кофточки, майки и т п.
Спортивная одежда.
Нижнее белье.
Чулки, носки, колготки.
Одежда для дома – халаты, пижамы, ночные рубашки.
Домашний текстиль – банные простыни и полотенца, тряпочки для уборки, мочалки, коврики и т. п.
Постельные принадлежности.

За изделиями из модала несложно ухаживать. Если нет других указаний на ярлычке, то стирают их в прохладной воде, сушат в расправленном виде и гладят, нагрев утюг до средней температуры.

Бамбук – экологичность прежде всего

Бамбуковое вискозное полотно появилось на рынках совсем недавно, но сразу же нашло своих поклонников, в особенности среди людей, ведущих здоровый образ жизни.

При производстве ткани используется целлюлоза бамбука, содержащая много веществ, полезных для здоровья. Поэтому изделия из бамбуковых волокон – пушистых пустотелых нитей – обладают множеством достоинств.

Удобство и комфорт бамбуковой ткани

Производители одежды из бамбука утверждают, что его потребительские свойства выше, чем у хлопка и льна. С ними трудно не согласиться, увидев перечень положительных свойств материала.

Повышенная способность к впитыванию влаги и неприятных запахов.
Прочность, но вместе с тем и отличная воздухопроницаемость.
Высокая экологичность, гипоаллергенность.
Износостойкость – изделия из бамбуковой ткани выдерживают до 600 стирок, не теряя формы и внешнего вида.
Материя приятна на ощупь, не раздражает тело.

Интересный факт! Доказано, что одежда из бамбукового полотна может уничтожать бактерии, а также способствует заживлению мелких царапин и ссадин.

Применение бамбуковой ткани

Это полотно нередко называют «тканью матери и ребенка», поскольку ее абсолютная безопасность позволяет шить одежду для будущих мам и маленьких деток.

Кроме того, из бамбукового полотна делают:

банные простыни и халаты;
полотенца;
постельное белье;
платья, майки, футболки;
одежду для дома.

Бамбуковые изделия, также как и другие вискозные материалы, требуют щадящей стирки без применения отбеливателей. Учитывая повышенную гигроскопичность, они нуждаются в более длительной сушке. Гладить бамбуковую ткань в большинстве случаев нет необходимости.

Бамбуковое полотно может иметь различную фактуру – махровую, жаккардовую, имитировать джинс или мягкий трикотаж. В любом случае все изделия будут долго сохранять привлекательный внешний вид.

Ацетатный шелк – мода длиной в сто лет

Эта красивая искусственная ткань появилась в начале ХХ века в Англии благодаря счастливой случайности. Специалисты фирмы, занимающейся изготовлением лакокрасочных покрытий для самолетостроения, обработали растительную целлюлозу уксусной кислотой. Так в мир пришел удивительный материал, получивший за чрезвычайную схожесть с натуральным аналогом название « ».

Пик популярности ацетата пришелся на 50–60-е годы прошлого столетия, когда в гардеробе каждой модницы было как минимум одно платье из красивой блестящей ткани.

И в наши дни ацетатный шелк имеет своих поклонников. Ацетатные волокна входят в состав многих тканей, значительно улучшая их качества.

Ацетат – много «за», но много и «против»

Ацетатный шелк обладает целым рядом неоспоримых достоинств:

Ткань прекрасно драпируется и держит форму, создавая интересный объем.
Изделия из ацетата мягкие и приятные на ощупь.
Материал очень быстро высыхает и практически не мнется.
Ацетат не подвержен воздействию грибков, отлично отталкивает пыль, легко очищается от грязи.

Ацетатный шелк, в отличие от натурального, имеет низкую себестоимость, что делает изделия из него доступными для покупателей любых категорий.

Но «уксусная ткань», такое название дали ацетату производители, имеет и недостатки:

Ткань сильно электризуется, буквально прилипая к телу.
Весьма нестойка к воздействию химических веществ.
Ацетат плохо впитывает влагу.
Для окрашивания ткани требуются только специальные составы.

Кроме того, ацетатный шелк очень чувствителен к высоким температурам. При глажке горячим утюгом ткань может «потечь», прилипая к столу.

Интересно знать! Именно благодаря некоторым недостаткам ацетатный шелк и получил широкое применение. Его способность отталкивать влагу как нельзя лучше подходит для производства зонтиков, купальных костюмов, занавесок для ванных комнат.

Одной из разновидностей ацетатного шелка является триацетат, обладающий характерным шелковистым отливом. Из триацетата шьют шторы и занавески, используют как мебельную обивку.

Благодаря своему разнообразию и относительной дешевизне искусственные ткани по праву считаются одними из самых востребованных в современном текстильном производстве.

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.

Искусственные строительные материалы

К искусственным строительным материалам относятся: кирпич (силикатный, керамический), бетонные блоки, шлакоблоки. Чаще всего предпочтение отдается искусственным строительным материалам, в том числе обожженному камню, т. к. он имеет определенные размеры, что существенно облегчает работу. Керамические красные камни и кирпич используют для кладки как наружных, так и внутренних стен помещений.

Кирпичи выпускаются нескольких видов и марок: пустотелые и полнотелые, морозостойкие (марки 15, 25, 35, 50), прочные (марки 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75), обычные (с размерами 250x120x65 мм), утолщенные (с размерами 250 Х 120 X 80 мм).

Камни изготавливаются способом формования и бывают только пустотелыми. Разные виды камней имеют и разные размеры, например: обычные- 250x120x138 мм, укрупненные - 250 X 138 X 138 мм, модульные - 288 X 138 X 138 мм.

Силикатный белый кирпич относится к наиболее распространенным и экономичным материалам. Он является безобжиговым и изготовляется из смеси кварцевого песка и извести путем прессования с дальнейшей обработкой в автоклаве. Выпускается модульный и одинарный кирпич, а также силикатные камни. Одинарный силикатный кирпич бывает полно- и пустотелым (размеры 250 X 120 X 65 мм). Модульный - 250 X 120 X 88 мм, силикатные камни - 250x120x138 мм. И камни, и модульный кирпич производятся только пустотелыми.

Так же изготавливается лицевой силикатный кирпич и камни . Они бывают неокрашенными и цветными (окрашивается вся масса либо только лицевые грани). Самыми распространенными цветами окраски являются голубой, зеленоватый, кремовый, желтоватый и др. В связи с тем, что силикатный кирпич имеет очень низкую водостойкость, его нельзя использовать при кладке фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя. Еще этот кирпич не применяют для кладки дымовых труб и печей (он не выдерживает высокого нагрева).

Шамотный желтый кирпич изготавливается двух видов: тугоплавкий и огнеупорный. Имеет размеры 250 X 123 X 65 мм и может использоваться для постройки любых помещений. При выборе кирпичей для строительства необходимо производить их тщательный осмотр. Недопустимы трещины и вздутия, перекосы ребер и неправильная форма.

Бетонные стеновые блоки могут быть выполнены из шлакобетона и других композиционных смесей на основе цемента или извести. Использовать их можно для кладки стен и фундаментов, для строительства перегородок или для облицовочной кладки.

Искусственные строительные материалы получают, в основном, из природных материалов. При этом конечный продукт отличается от использованного в его производстве сырья и по физическим и по химическим свойствам. В процессе переработки сырья происходят различные химические реакции, которые в корне меняют его свойства. В качестве примера можно привести искусственный камень, который может имитировать любой натуральный камень, но при этом он достаточно прочный и доступный в цене.

Природные строительные материалы проходят лишь механическую обработку, при этом сохраняются все химические и физические свойства материалов. Широко применяются сегодня в строительстве такие природные материалы, как песок, гравий, щебень, дерево, камень, глина, известь и др.

В строительстве используют большое количество разнообразных материалов. По назначению строительные материалы принято делить на следующие группы:

Вяжущие строительные материалы (воздушные вяжущие, гидравлические вяжущие). В эту группу входят различные виды цементов, известь, гипс;

Стеновые материалы - ограждающие конструкции. К этой группе относятся естественные каменные материалы, керамический и силикатный кирпич, бетонные, гипсовые и асбестоцементные панели и блоки, ограждающие конструкции из стекла и силикатного ячеистого и плотного бетона, панели и блоки из железобетона;

Отделочные материалы и изделия - керамические изделия, а также изделия из архитектурно-строительного стекла, гипса, цемента, изделия на основе полимеров, естественные отделочные камни;

Тепло- и звукоизоляционные материалы и изделия - материалы и изделия на основе минеральных волокон, стекла, гипса, силикатного вяжущего и полимеров;

Гидроизоляционные и кровельные материалы ~ материалы и изделия на основе полимерных, битумных и других связующих, асбестоцементный шифер и черепица;

Герметизирующие - в виде мастик, жгутов и прокладок для уплотнения стыков всборных конструкциях;

Заполнители для бетона ~ естественные, из осадочных и изверженных горных пород в виде песка и щебня (гравия), и искусственные пористые;

Штучные санитарно-технические изделия и трубы - из металлов, керамики, фарфора, стекла, асбестоцемента, полимеров, железобетона.

Классификация строительных материалов по назначению позволяет выявить наиболее эффективные материалы, определить их взаимозаменяемость и после этого правильно составить баланс производства и потребления материалов.

Искусственные строительные материалы разделяют по главному признаку их отвердевания (формирования структурных связей) на:

Безобжиговые - материалы, отвердевание которых происходит при обычных, сравнительно невысоких температурах с кристаллизацией новообразований из растворов, а также мате риалы, отвердевание которых происходит в условиях автоклавов при повышенных температуре (175...200 °С) и давлении водяного пара (0,9... 1,6 МПа);

Обжиговые - материалы, формирование структуры которых происходит в процессе их термообработки в основном за счет твердофазовых превращений и взаимодействий.

Указанное деление является отчасти условным, ибо не всегда возможно определить четкую границу между материалами.

В конгломератах безобжигового типа цементирующие вяжущие представлены неорганическими, органическими, полимерными, а также смешанными (например, органоминеральными) продуктами. К неорганическим вяжущим относят клинкерные цементы, гипсовые, магнезиальные и др.; к органическим -битумные и дегтевые вяжущие вещества и их производные; к полимерным - термопластичные и термореактивные полимерные продукты.

В конгломератах обжигового типа роль вяжущего играют керамические, шлаковые, стекольные и каменные расплавы.

Органические вяжущие вещества позволяют получать конгломераты, отличающиеся: по температуре их применения в строительстве - горячие, теплые и холодные асфальтобетоны; по удобообрабатываемости - жесткие, пластичные, литые и др. ; по размеру частиц заполнителя - крупно-, средне- и мелкозернистые, а также тонкодисперсные.

Полимерные вяжущие вещества - важные компоненты при изготовлении полимербетонов, строительных пластмасс, стеклопластиков и других, нередко называемых композиционными материалами.

Классификация искусственных строительных материалов (конгломератов), объединяемая общей теорией, расширяется с появлением новых вяжущих веществ, разработкой новых искусственных заполнителей, новых технологий или существенной модернизацией существующих, созданием новых комбинированных структур.

Искусственные каменные материалы на основе минеральных вяжущих веществ

Асбестоцементные изделия

Асбестоцементом называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания смеси, состоящей из цемента, воды и асбеста. В зависимости от вида изделий, а также от качества используемого асбеста содержание его в сырьевой смеси меняют в пре делах от 10 до 20%, а портландцемента - от 80 до 90 %. Распущенные асбестовые волокна, сцепляясь с цементным камнем, армируют его и придают асбестоцементным изделиям высокую прочность. Асбестоцемент при сравнительно небольшой плотности (1600- 2000 кг/м 3) обладает высокими прочностными показателями (предел прочности при изгибе до 30 МПа, а при сжатии до 90 МПа). Асбестоцементные материалы не пропускают электрический ток, не горят, морозостойки, имеют малую водо- и воздухопроницаемость, однако обладают повышенной хрупкостью и при неравномерном насыщении водой могут коробиться.

Изделия на основе извести

Изделия, состоящие из смеси извести, песка и воды, отформованные и прошедшие тепловлажностную автоклавную обработку, называются силикатными. Долгое время единственным видом силикатных строительных материалов являлся силикатный кирпич, для изготовления которого применяют кварцевый песок и воздушную известь. Если же часть кварцевого песка тонко размолоть, то прочность изделий после автоклавного твердения значительно возрастет, и в этом случае получают уже силикатный бетон, в котором вяжущим является тонкомолотая известково-кремнеземистая смесь.

Гипсовые и гипсобетонные изделия

Изделия на основе гипса можно получать как из гипсового теста, т. е. из смеси гипса и воды, так и из смеси гипса, воды и заполнителей. В первом случае изделия называют гипсовыми, во втором - гипсобетонными. Вяжущими для изготовления гипсовых и гипсобетонных изделий в зависимости от их назначения служат строительный и высокопрочный гипс, водостойкие гипсоцементно-пуццолановые смеси, а также ангидритовые цементы. В качестве заполнителей в гипсобетоне используют естественные материалы - песок, пемзу, туф, топливные и металлургические шлаки; легкие пористые заполнители промышленного изготовления - шлаковую пемзу, керамзитовый гравий, аглопорит, а также органические заполнители - древесные опилки, стружку, макулатуру, стебли и волокно камыша и др.

Гипс - воздушное вяжущее, поэтому гипсовые и гипсобетонные изделия (панели и плиты перегородочные, плиты для оснований пола, листы обшивочные, вентиляционные короба, камни для кладки стен, архитектурные детали) применяют в основном для внутренних частей зданий, не несущих больших нагрузок. Изделия из гипса могут быть сплошными и пустотелыми, армированными и неармированными.

Виды искусственных каменных материалов

В зависимости от вида вяжущего различают изделия на основе цемента, извести, гипса. Вид вяжущего и принятый способ производства определяют условия твердения безобжиговых материалов. Твердение может происходить как в естественных условиях, так и в условиях термовлажностной обработки (пропаривания или обработки в автоклавах).

В качестве заполнителей для изготовления искусственных каменных материалов применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки. Для повышения прочности при изгибе изделия армируют волокнистыми материалами - асбестом и древесиной.

По виду минерального вяжущего искусственные каменные изделия можно разделить на четыре группы: гипсовые и гипсобетонные; изделия на основе магнезиальных вяжущих; силикатные; асбестоцементные, изготовляемые на основе портландцемента с добавкой асбеста.

К основным каменным безобжиговым материалам и изделиям относятся гипсобетонные и гипсовые изделия, силикатный кирпич и силикатобетонные изделия, асбестоцементные изделия. В отличие от керамических производство таких материалов осуществляют при сравнительно низких температурах. Так, температура изготовления силикатного кирпича 170-180°С, а время тер мообработки 10-14 ч, в то время как керамический кирпич обжигают при 900-1100°С в течение 24-30 ч. Таким образом, затраты топлива на производство силикатного кирпича гораздо меньшие, чем при производстве керамического. Другие виды безобжиговых каменных материалов требуют еще меньших затрат топлива. Однако, как правило, керамические материалы более долговечны и стойки к действию воды, агрессивных растворов и высоких температур.

Вывод

Искусственные строительные материалы и изделия производят в основном из природных сырьевых материалов, реже - из побочных продуктов промышленности, сельского хозяйства или сырья, получаемого искусственным путем. Вырабатываемые строительные материалы отличаются от исходного природного сырья как по строению, так и по химическому составу, что связано с коренной переработкой сырья в заводских условиях с привлечением для этой цели специального оборудования и энергетических затрат. В заводской переработке участвует органическое (дерево, нефть, газ и др.) и неорганическое (минералы, камень, руды, шлаки и др.) сырье, что позволяет получать многообразный ассортимент материалов, употребляемых в строительстве. Между отдельными видами материалов имеются большие различия в составах, внутреннем строении и качестве, но они и взаимосвязаны как элементы единой материальной системы.

Литература

1. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учебник для вузов.-М: Стройиздат, 1986.

2. Комар А.Г. «Строительные материалы и изделия», Москва, 1988 г.

3. Строительные материалы. Учебник для вузов/ под общ. ред. В.Г. Микульского.-М.: издательство АСВ, 1996.

4. Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие/ К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков. -М: изд. АСВ,

5. Попов К.Н., Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия: Учебник/ К.Н. Попов.- М.: Высшая школа, 2005

6. Примеры и задачи по строительным материалам: Учебное пособие/ под ред. Шубенкина М.Н., Скротаева Б.Г.