Споживчі властивості будівельних матеріалів та речовин

ВСТУП

Будівельне виробництво неодноразово переживало періоди зльотів і падінь. Спад рівня будівництва який тривав останні 10−15 років, поступово уповільнився і намітилися позитивні зрушення в області технології і організації робіт. Будівельна індустрія почала відроджуватись. Значно виріс щорічний об'єм капітальних вкладень в будівництво.

В даний час в регіонах країни, які мають фінансові можливості, будівництво стало знову виходити на сучасний рівень. З’явилися нові ефективні будівельні машини і матеріали, передові технології і методи праці. Спостерігається істотне підвищення продуктивності праці і якості робіт. Завдання, які стоять зараз перед країною у області капітального і гідромеліоративного будівництва — це відродження вітчизняного машинобудування і галузі виробництва будівельних матеріалів, упровадження в широких масштабах передових технологій, підйом культури будівельного виробництва, підготовка нового покоління будівельників-професіоналів, здатних вирішувати ці завдання. Успішному здійсненню такого курсу сприяють заходи щодо вдосконалення організації і технології будівельного виробництва, упровадження нових методів управління, вирішенню проблем з фінансуванням будівництва.

Сучасне будівельне виробництво розвивається за принципами індустріалізації - упровадження крупного машинного виробництва, перенесення більшості допоміжних операцій в заводські умови. Розвивається контейнерна поставка будівельних матеріалів повної заводської готовності. Широко застосовуються монтаж збірних конструкцій, агрегатна технологія монолітного залізобетону, «суха» обробка внутрішніх приміщень. Від комплексної механізації окремих видів робіт переходять до комплексної механізації зведення об'єкту в цілому за допомогою комплектів ефективних будівельних машин, транспортних засобів, допоміжного устаткування і електрифікованого інструменту.

Тому, сучасні умови проектування об'єктів будівництва, організація і технологія проведення будівельних робіт вимагають наявності у проектувальників та безпосередніх виконавців знання будівельних технологій, нормативно довідкової документації, законів і нормативних актів в сфері будівництва, умінням організації та проведення будівельних процесів в умовах ринкових відносин.

Метою даної контрольної роботи є дослідження споживчих властивостей будівельних сумішей, класифікації асортименту будівельних сумішей технології вироблення та рекомендацій.

1. Види будівельних матеріалів

Протягом життя людина потребує житла, будівель культового, побутового, культурного, промислового та іншого призначення, а також споруд, до яких належать дороги, мости, канали, лінії зв’язку, стадіони тощо. Для будівництва цих об'єктів використовують будівельні матеріали природного та штучного походження.

1.1 Природні будівельні матеріали

Для спорудження житла та інших необхідних будівель чи споруд здавна використовують природні будівельні матеріали, до яких належать деревина, каміння, глина, пісок тощо.

За походженням природні будівельні матеріали поділяють на рослинні та мінеральні.

1. Рослинні будівельні матеріали. До них належить деревина, солома, очерет тощо.

У будівництві, в основному, використовують деревину хвойних порід: сосну, ялину, модрину, ялицю тощо. Із листяних порід використовують дуб, бук, ясен та інші менш цінні породи дерев. З деревини виготовляють колоди, бруси, дошки тощо.

Будівництво потребує якісної деревини. Не всяка деревина придатна для будівництва. Крива деревина, сучкувата, поїдена комахами-паразитами, заражена грибками непридатна для будівництва. За вмістом вологи деревину поділяють на мокру вологістю 30−40%, щойно зрубану (25−30%), повітряно-суху (15−25%) та кімнатно-суху із вмістом вологи 8−15%.

При виборі деревини для виготовлення певного виду продукції (вікна, двері, підлога тощо) враховують вологість експлуатаційного середовища.

2. Мінеральні будівельні матеріали. До них належить бутовий камінь, щебінь, гравій, галька, пісок, глина тощо.

Бутовий камінь має неправильну форму. Розміри кусків буту -150−500 мм. З буту виготовляють фундаменти, підземні частини будівель, а також стіни для нежитлових будівель.

Гравієм (від франц. «graviеr» - крихка гірська порода) називають природну суміш округлих уламків гірських порід і мінералів розміром 1−10 мм.

За походженням гравій поділяють на: гірський, морський, річковий. Його використовують як наповнювач при виготовленні бетонів, залізобетону, при будівництві доріг, фільтрів тощо.

Піском називають суміш зерен розміром 0,14−5 мм.

Пісок використовують для виготовлення будівельних розчинів, бетонів, залізо-бетонів, доріг, цегли, скла, ливарних форм, фільтрів тощо.

Глинами називають корисні копалии, які з водою утворюють пластичну масу.

Основними складовими глини є SiO₂ (30−70%), А1₂0₃ (10−40%) і Н₂0 (5−10%). Крім них до складу глин входять ТіО_{2, Fе203, FeО, МпО, Мg0, СаО, К20, NагО тощо. [1.]}

1.2 Штучні будівельні матеріали

Цей вид будівельних матеріалів виготовляють з природних. Залежно від умов виготовлення штучні будівельні матеріали поділяють на невипалювальні та випалювальні.

1. Невипалювальні будівельні матеріали їх виготовляють з природних і штучних речовин. До них належать дошки, бруси, саман, будівельні розчини, бетон, залізобетон тощо.

Дошки і бруси виготовляють з деревини.

Саман (тюрк. — солома) — це стіновий будівельний матеріал, його виготовляють із суміші глини, соломи, піску та інших речовин.

Саман може бути монолітним або у вигляді цеглин, з яких, після висихання на повітрі, кладуть стіни будинків.

Будівельні розчини виготовляють з глини, піску, вапна, цементу, води тощо у відповідному співвідношенні. їх використовують для зв’язування цегли, каменів, для тинькування та білення стін тощо.

Бетон (франц. «bеtone» від лат. «bіtитen» — смола) виготовляють із суміші зв’язувальної речовини (цементу), води і різних наповнювачів (піску, гравію або щебеню). Бетони використовують для виготовлення монолітних будівель і споруд.

Залізобетон — це поєднання сталевої арматури і бетону. Для підвищення міцності бетону його армують сталевими стрижнями, сіткою або каркасом.

Сталеві стрижні, сітку тощо називають арматурою.

Залізо-бетони використовують для виготовлення монолітних або збірних будівель і споруд.

2. Випалювальні будівельні матеріали. Їх виготовляють з глини крейди, вапняку, піску та інших речовин. Необхідних властивостей виготовлені матеріали набувають у процесі випалення за високої температури. До випалювальних будівельних матеріалів належать керамічні вироби, вапно, цемент, керамзит тощо. При їх виготовленні використовують термічні процеси, які потребують великої кількості палива та енергії. [1, 4]

2. Керамічні вироби

До керамічних виробів належать цегла, лицювальні плитки, черепиця, вироби з тонкої кераміки тощо.

1. Цегла. На підприємствах промисловості будівельних матеріялів виробляють кілька видів цегли: червону будівельну, вогнетривку, кислото та лугостійку тощо. Ці види цегли мають різне призначення.

Червону будівельну цеглу використовують для спорудження будівель. Вогнетривкою цеглою футерують (від нім. «Fиtter» — підшивка) печі, ковші та інші металургійні агрегати.

Лугота кислотостійкі цегли використовують для футерування апаратів та агрегатів хімічної промисловості.

Плитки. Виробляють плитки з поливою і без поливи. Плитками лицюють зовнішні та внутрішні стіни будівель, викладають підлогу.

Черепиця. Черепицею покривають будівлі.

Тонка кераміка. До неї належать порцелянові та фаянсові вироби.

2.1 Сировина для виготовлення та технологія керамічних виробів

Основною сировиною для виготовлення керамічних виробів є глини та каоліни. До їх складу входять каолініт (А1₂0з-28І02−2Н₂0), алюмосілікати, оксиди заліза, кальцію, магнію тощо За призначенням глини поділяють на порцелянові, вогнетривкі, теракотові, цегляні, черепичні тощо.

Найважливішою властивістю глини є пластичність.

Пластичністю називають здатність глини після змішування з водою набувати наданої форми і зберігати цю форму після висушування та випалювання.

Для підвищення пластичності глини витримують до року і більше на відкритому повітрі. Дія Сонця, вітру, дощу і морозу поліпшує технологічні властивості глини.

Виготовлення керамічних виробів — тривалий процес. Він складається з таких стадій: підготовлення сировини та глиняної маси, формування виробів, їх висушування, випалювання та охолодження. На деякі вироби наносять рисунок або поливу.

Сировину подрібнюють, змішують і готують до формування. Здійснюють це по-різному залежно від способу формування.

1. Способи формування. При виготовленні керамічних виробів використовують пластичний, напівсухий та сухий способи формування. У ході пластичного формування виробів подрібнені компоненти сировини змішують, зволожують і розмішують до вигляду тіста.

Для напівсухого формування компоненти сировини підсушують до вологості, що становить 8−16%, а для сухого — до повного зневоднення вологи. У сучасних способах формування вміст вологи у глиняній масі становить 4−40%. Вироби формують на формувальних пресах (механічних або гідравлічних). Тонку та спеціальну кераміку формують литтям (глиняну масу заливають у спеціальні форми).

Висушування. Сформовані вироби висушують у камерних, череневих і тунельний сушарнях періодичної та безперервної дії.

Випалювання. Це — найважливіша складова технології виготовлення керамічних виробів. Під час випалювання відбуваються складні фізико-хімічні процеси, внаслідок яких глиняна маса перетворюється на монолітний твердий черепок. Випалювання проводять за різних температур. Вибір температури випалювання залежить від виду керамічних виробів. Так, будівельну цеглу випалюють за температури 1050−1100°С, вогнетривку — за температури > 1350 °C.

Керамічні вироби випалюють у печах періодичної або безперервної дії. Найчастіше використовують тунельні та кільцеві печі безперервної дії. Довжина тунельної печі 100 м, усередині її прокладено вузькоколійку, по якій рухаються вагонетки з виробами. Внутрішню частину печі поділено на три зони: нагрівання, випалювання й охолодження. Сировинні (вагонетки з виробами) і теплові потоки (димові гази, які утворились під час згоряння палива) рухаються назустріч один одному. Під час зустрічі димові гази віддають теплоту виробам і по спеціальних каналах виходять із печі. Випалені вироби охолоджують спочатку в печі (в охолодній зоні), а потім на повітрі. [3, 2]

2.2 Технологія червоної будівельної цегли

Сировина. Основною сировиною для виготовлення цегли є червона глина без вапнякових та інших включень. Глина придатна для виготовлення цегли повинна добре формуватись, сушитись і спікатись. У природі рідко трапляється така глина. Тому для поліпшення властивостей цегли, а також зменшення витрат палива до глини додають певну кількість піску, тирси, лушпиння соняшникового насіння, просяної та гречаної полови чи породи, отриманої при добуванні кам’яного вугілля тощо. Однак слід пам’ятати, що надвишок цих речовин погіршує властивості цегли.

Технологічна система виробництв цегли. Основною сировиною для виробництва цегли є глина, допоміжною візьмемо кам’яновугільну породу.

Вона складається з двох підсистем: перша підсистема призначена для підготовлення глини; друга — для підготовлення породи.

Перша підсистема. Глину з кар'єра подають на майданчик, де її розпушують (елемент -1г/глина/). Потім глина на майданчику вилежується протягом 6−12 місяців для поліпшення властивостей (елемент 2 г). Вилежану глину подрібнюють на вальцях (елемент 3 г). Сортують за розмірами кусків за допомогою решіт (елемент 4 г).

Друга підсистема. Породу подрібнюють на дробарках (елемент 1п -/порода/). Отримані куски сортують за розмірами на решетах (елемент 2п). Куски розміром 50−150 мм висушують у сушарнях (елемент З п), потім подрібнюють на дробарках іншої конструкції для отримання дрібніших кусків (елемент 4 п).

Підготовлена глина і порода надходять до змішувача для змішування (елемент 5с - /суміш/), а потім на вальці для подрібнення (елемент 6 с). Добре розмелена суміш глини і породи надходить у змішувач (елемент 7 с). Сюди ж подають воду та інші речовини (при потребі) для утворення глиняної маси. Вологість отриманої маси становить 18−23%. За допомогою преса глиняній масі надають форму бруса, протискаючи її через мундштук відповідної форми і розмірів (елемент 8 с). На виході з мундштука брус ріжуть на цеглини (елемент 9 с). Різак виготовлений у вигляді струни, яка автоматично опускається на брус для відрізування цеглини. Потім знов піднімається, щоб відрізати наступну цеглину. Отримані цеглини називають цеглою-сирцем. Їх складають на рами і транспортують до сушарень (елемент 10 с). Висушують цеглу на повітрі (під навісом) або у спеціальних сушарнях. Час висушування цегли-сирцю становить 6−25 діб. Висушена цегла містить 6−8% вологи.

Висушену цеглу-сирець перекладають на платформи (відкриті вагони) і заштовхують у тунельну піч для випалювання (елемент 11с). Цеглу випалюють за температури 1050−1100 °С протягом 28 год. За час випалення через кожні 40 хв. платформи переміщують у більш гарячу зону печі. Так триває аж до виходу їх з печі. Випалену цеглу охолоджують на повітрі, сортують, складають на дерев’яні піддони і відправляють до споживача. [2]

3. Зв’язувальні будівельні речовини

Для виготовлення будівель і споруд із мінеральних будівельних матеріалів — природного та штучного походження необхідно мати зв’язувальні речовини.

За походженням зв’язувальні речовини поділяють на природні та штучні. У сучасному будівництві найчастіше використовують штучні зв’язувальні речовини, які виготовлені з речовин мінерального походження.

Зв’язувальними будівельними речовинами називають порошкові речовини, які в ході змішування з водою утворюють пластичну масу, яка здатна самовільно тверднути та перетворюватися на моноліт.

Цю властивість зв’язувальних речовин використовують у процесі виготовлення будівельних розчинів, бетонів, залізо-бетонів тощо.

За властивостями та призначенням зв’язувальні речовини поділяють на повітряні, гідравлічні, кислотні тощо.

Повітряні зв’язувальні речовини при додаванні води тверднуть і зберігають міцність тільки на повітрі. До них належать вапно та гіпс.

Гідравлічні — при додаванні води тверднуть і зберігають міцність як на повітрі, так і у воді. Це є цементи.

Кислотні будівельні речовини після твердіння стійкі проти дії мінеральних кислот тощо.

3.1 Технологія вапна

Вапном називають зв’язувальну будівельну речовину, яку отримують випалюванням кальцієво-магнієвих гірських порід.

Сировиною для виробництва вапна є вапняк (СаС0₃), доломіт (СаС0₃М§ С0₃) тощо.

1. Технологічна система виробництва вапна. Технологія отримання апна є тристадійною: на першій стадії проводять підготовлення сировини (подрібнення та сортування за розмірами); на другій — випалювання подрібненої маси; на третій — подрібнення та сортування за розмірами частин готової продукції, її фасування та зберігання.

Випалювання подрібненої сировини — це основна стадія у виробництві вапна. її проводять у стовбурних або обертових печах. Останнім часом широко використовують печі з «псевдокиплячим шаром».

Стовбурні печі працюють на твердому або газовому паливі. Висота печі досягає 20 м, діаметр — 4 м. Ще донедавна в таких печах випалювали до 85% вапна. Куски подрібненої сировини (вапняку) розміром 8−20 см пошарово з паливом (антрацит, кокс тощо) завантажують у піч згори, знизу під тиском подають повітря. За ступенем нагрівання піч по висоті поділена на три зони. У середній зоні печі температура найвища (1000−1200°С), тут сировина випалюється формула (3.1.1):

СаС0₃ + СаО +СО₂ — Q. (3.1.1)

Теплота, яку несуть із собою пічні гази, прямуючи до виходу, у верхній зоні печі нагріває сировину. Випалене вапно опускається в нижню зону, де віддає теплоту повітрю, яке подають у піч під тиском.

За допомогою спеціального пристрою куски випаленого вапна (СаО) вибирають із печі. Його називають негашеним.

Отримане вапно забруднене жужелицею. В обертових печах порівняно зі стовбурними одержують вапно ліпшої якості. На якість вапна впливає також вибір палива. З використанням газового палива поліпшується якість вапна.

Найвищу продуктивність мають печі із «псевдокиплячим шаром».

Отриману продукцію подрібнюють на дробильних машинах (елемент 4), решетують на решетах (елемент 5), фасують (елемент 6) і відправляють за призначенням.

Вапно зберігають у мішках, які не пропускають вологи.

2. Гасіння вапна. Для отримання гашеного вапна необхідно мати негашене вапно (СаО) і воду, витрати якої становлять 70−100% маси негашеного вапна. У процесі гасіння вапна відбувається така реакція формула 3.1.2:

СаО + Н₂0 Са (ОН)₂ + Q . (3.1.2)

Швидкість гасіння вапна залежить від розмірів кусків негашеного вапна та температури. Із підвищенням температури процес гасіння вапна прискорюється. Змінюючи кількість води в процесі гасіння, можна отримати гашене вапно у вигляді «тіста» або порошку.

Гашене вапно має білий колір і густину 400−600 кг/м³.

Гашене вапно твердне внаслідок випаровування води та кристалізації Са (ОН)₂. Водночас з випаровуванням і кристалізацією має місце поглинання СО_{г з повітря (формула 3.1.3):}

Са (ОН)₂ + С0₂ СаСО₃ + Н₂0 . (3.1.3)

Утворений карбонат кальцію (СаС0₃) зростається з кристалітами Са (ОН)₂, і зміцнює розчин. Гашене вапно твердне повільно, міцність утвореного моноліту зростає з часом. Для прискорення твердіння до вапна додають цемент і гіпс або підвищують температуру у приміщенні. Добавки цементу та гіпсу збільшують водостійкість вапняних розчинів.

3.2 Технологія гіпсу

Гіпс — мінерал класу сульфатів, має білий колір із скляним блиском, а коли є домішки, то забарвлений у різні кольори.

Гіпсом називають порошкові зв’язувальні речовини, які отримують випалюванням природної або штучної сировини, що містить сірчанокислий кальцій (СаSО₄).

Гіпс використовують у будівництві, порцеляно-фаянсовій, машинобудівній промисловості, медицині тощо. Розчин, утворений після змішування гіпсу з водою, спочатку схоплюється, потім твердне і перетворюється на моноліт.

I. Технологічна система виробництва гіпсу. Сировиною для виробництва гіпсу є природний гіпсовий камінь (СаS0₄ *2Н_гО) і відходи промисловості, які містять сірчанокислий кальцій. До відходів належить фосфогіпс, який отримують у процесі виробництва фосфорних мінеральних добрив тощо.

Технологія виробництва гіпсу триступінчаста. На кожній стадії відбувається певний технологічний процес: подрібнення, розмелювання та випалювання (дегідратація) гіпсового каменю. Ці процеси можуть відбуватись у різній послідовності. Залежно від послідовності їх проведення відомо кілька технологічних систем виробництва будівельного гіпсу.

В одній технологічній системі подрібнення гіпсового каменю передує випалюванню, в другій, навпаки, спочатку відбувається випалювання, потім подрібнення, а в третій подрібнення та випалювання суміщені в одному агрегаті.

Випалювання сировини проводять у казанах, сушарнях, млинах. Найчастіше використовують казани.

Спрощену схему однієї з технологічних систем виробництва гіпсу представлено на рис. 3.

Сировину, з якої виробляють гіпс, подрібнюють у млинах (елемент 1), решетують на решетах (елемент 2) і подають до казана на варіння-випалення (елемент 3).

Отриманий гіпс подрібнюють у млинах (елемент 4), решетують на решетах (елемент 5), фасують на фасувальних (елемент 6) і відправляють на зберігання або до споживача.

II. Види гіпсу. За температурою випалювання сировини гіпс поділяють на низько — та високо випалювальний.

1. Низьковипалювальний гіпс отримують випалюванням природного каменю за температур 150Т60°С. У процесі випалювання гіпсовий камінь частково втрачає воду і перетворюється на півводний (формула 3.2.1):

СаSО₄ * 2Н₂О СаS0₄ * 0,5H ₂О + 1,5H₂0. (3.2.1)

До низьковипалювального гіпсу належить: будівельний, формувальний і дуже міцний.

Будівельний гіпс (грецьк. «алебастр») — це дрібний порошок білого кольору, який після змішування з водою швидко схоплюється й твердне. З нього виготовляють розчини для тинькування стін, гіпсові плити, панелі, декоративні, теплоізоляційні й архітектурні вироби.

Формувальний гіпс - це дрібно помелений будівельний гіпс. Під час змішування з водою він дуже швидко схоплюється й твердне. Його використовують для виготовлення декоративних виробів і дуже якісних лицювальних розчинів.

Дуже міцний гіпс використовують з тією самою метою, що й будівельний, але вироби можуть використовуватись у помірновологих середовищах. Із цього гіпсу виготовляють ливарні форми у металургійній і порцеляно-фаянсовий промисловості.

За міцністю його поділяють на марки: 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500.

2. Високо випалювальний гіпс отримують випалюванням природної сировини за температур 600−900°С. У процесі випалювання двоводний гіпсовий камінь повністю втрачає воду і перетворюється на безводний сульфат кальцію (СаS0₄). Частина сульфату кальцію розкладається за формулою (3.2.2):

2СаS0₄ 2СаО + 2S0₂ + 0₂ . (3.2.2)

Цей вид гіпсу твердне внаслідок утворення карбонату кальцію та гідратації сульфату кальцію. Твердий високовипалювальний гіпс стійкий проти стирання. Його використовують для виготовлення підлоги, кладки та тинькування стін, виготовлення штучного мармуру тощо.

Під час роботи з гіпсом слід пам’ятати, що початок охоплення гіпсового тіста починається через 2 хв. після змішування гіпсу з водою, а твердіння закінчується через 6−30 хв.

У гіпсовому розчині, виготовленому з порошку гіпсу і води, гіпс знову перетворюється на гіпсовий камінь, який називають двоводним гіпсо за формулою 3.2.3.

СаS0₄ * 0,5H₂О + 1,5H₂ СаS0₄ * 2Н₂0 (3.2.3)

Утворений двоводний гіпс випадає з розчину у вигляді дрібних (колоїдних) частинок, які перетворюються на кристаліти СаS0₄ * 2Н₂0 і розчин гусне (схоплюється). З часом кристаліти двоводного гіспу зростаються й утворюється міцний гіпсовий камінь.

За швидкістю охоплення та твердіння гіпс поділяють на швидко-, нормальнота повільнотвердіючий. Найменший час охоплення має швидкотвердіючий гіпс — до 2 хв. Повільнотвердіючий гіпс схоплюється через 20 хв. після приготування тіста.

За ступенем подрібнення (помелення) гіпс буває грубого, середнього та тонкого помелення.

Зберігають гіпс у закритих сухих приміщеннях (складах), перевозять у водонепроникній тарі або в закритих вагонах. [1]

3.3 Технологія цементу

Цемент належить до гідравлічних зв’язувальних речовин. Промисловість будівельних матеріалів виробляє різні види цементів, найбільше портландцементу (назва походить від міста Портленд, що знаходиться у Великобританії). Крім портландцементу виробляють шлакові цементи, глиноземний цемент тощо.

Портландцементом називають порошок помеленого цементного клінкеру, який отримують випалюванням аж до спеченого стану суміші вапняку (75−78%) і глини (22−25%) або їх природної суміші - мігрелів.

За кількістю виробництва та використання портландцемент посідає перше місце серед усіх зв’язувальних будівельних речовин. Він швидко твердне на повітрі та під водою.

Технологія виготовлення портландцементу складається з трьох основних стадій: підготовлення вапняку, глини, а потім їх суміші; випалювання суміші для отримання цементного клінкеру; подрібнення цементного клінкеру на порошок і додавання добавок. Підготовлення сировини до випалювання проводять двома способами: сухим і мокрим. Відповідно способи виробництва портландцементу поділяють на сухий і мокрий.

Кожен спосіб має свою технологічну систему, яка складається з двох підсистем, в елементах яких відбуваються певні технологічні процеси.

У ході мокрого способу подрібнену глину (3−5 мм) перемішують із водою в залізобетонних резервуарах для отримання суспензії. Глиняну суспензію та подрібнений вапняк (3−5 мм) подають у трубовий млин, де за допомогою сталевих куль суміш розмелюють і перемішують. Трубові млини безперервної дії. Розмелена суміш надходить до відстійника для відстоювання (вирівнювання хемічного складу суміші). Після відстоювання суміш подають до печі для випалювання.

Випалюють вапняково-глиняні суміші в обертових печах безперервної дії (рис. 1).

Рис. 1

Довжина печей — 95, 185, 230 м, діаметр — 5−7 м. Піч встановлена з невеликим нахилом і обертається зі швидкістю 0,016 с^-1. Сировину подають у трохи підняту частину печі, паливо спалюють в опущеній частині печі. Газові речовини, які утворилися у процесі горіння палива, і випалювальна вапняково-глиняна суміш рухаються назустріч одна одній. Під час зустрічі цих потоків спочатку випаровується волога і висушується сировина. Потім розкладаються гідрати, карбонати й утворюються оксиди. Ці реакції відбуваються в зоні печі, нагрітій до температури 700−1100°С. За цих умов вапняк розкладається за формулою 3.2.4:

СаС0₃ СаО + С0₂ -S; (3.2.4)

У тій самій зоні печі глинисті мінерали розкладаються на оксиди Si0₂, Al₂0₃, Fе₂0₃, які вступають у реакцію з СаО за температур 1100−1300°С і утворюються мінерали: 2Са * Sі0₂; ЗСаОА * Al₂0₃; 4СаО * А1₂0_{3 *} Fe₂0₃. І, нарешті, за температури 1300−1450°С утворюється основний мінерал майбутнього цементу — аліт (ЗСаО^-Sі0₂).

1. У процесі спікання мінералів утворюється клінкер (нім. «Кlinker» - штучний камінь великої міцності) у вигляді кульок розміром 15 мм, які викочуються з печі в її опущеній частині і надходять до холодильника для охолодження (елемент 7), а звідти — на склад для вилежування (елемент 8). На складі клінкер вилежується протягом двох тижнів. За цей час надвишок вапна (СаО), яке міститься в клінкері, гаситься вологою, яка є в атмосфері складу за формулою 3.2.5:

СаО + Н₂0 Са (ОН)₂ + Q. (3.2.5)

У процесі гасіння виділяється велика кількість теплоти (Q), клінкер стає рихлим, що полегшує його розмелювання.

Розмелюють клінкер разом з допоміжною сировиною в кульових млинах (елемент 9). Готовий портландцемент зсипають у залізобетонні силоси-сховища (елемент 10) для охолодження. Потім його фасують у тару (елемент 11). Транспортують цемент у закритій тарі, зберігають у сухих складах.

Необхідно пам’ятати, що активність цементу з часом зменшується. Так, за три місяці зберігання вона зменшується майже на 20%, за півроку — на 30%, за рік-на 40%.

Собівартість цементу залежить від виду сировини, палива, способу виготовлення (мокрий чи сухий) тощо.

Затрати на сировину становлять 25% собівартості цементу. Використання відходів і побічної продукції промислових підприємств (жужелиці, шлаків тощо) зменшує собівартість цементу на 35−40%.

Виробництво цементу енергомістке. На виготовлення 1 т цементу витрачається 240 кг твердого палива. 40% електроенергії, яку витрачають на цементному заводі, йде на розмелювання клінкеру.

Переваги та недоліки способів отримання цементу. Кожний із способів отримання цементу має свої переваги та недоліки. Так, у разі використання мокрого способу легше подрібнювати сировину, кращі санітарно-гігієнічні умови праці, але витрати палива на 40% перевищують витрати в разі використання сухого способу.

Під час застосовування сухого способу менше витрачається палива порівняно з мокрим, але більші витрати електроенергії. Крім того, сухий спосіб дуже забруднює довкілля і потребує очисних фільтрів.

У Світі скорочується виробництво цементу мокрим способом, а збільшується виробництво сухим, який дає економію палива. [1, 2]

ВИСНОВКИ

Важливе значення в будівництві має природне пиляне каміння у вигляді стінових блоків різного розміру, які виробляються з порівняно м’яких пористих вапняків — черепашників, вулканічних туфів та ін. Більша частина розвіданих запасів пиляних вапняків — черепашників зосереджена на півдні України (44,5% запасів усіх країн СНД). Україна займає перше місце по запасах та видобутку (51%) пиляних вапняків, що ведеться в Причорномор'ї та Криму, а також в Придністров'ї. З 450 відомих на Україні родовищ балансом запасів враховано 140 родовищ, з яких 95 розробляється. Загальні розвідані запаси вапняків складають 1094,5 млн. м³, а видобуток їх (з урахуванням втрат при видобутку) — дорівнює 13,5 млн. м³ на рік. Більшість родовищ та запасів пиляних вапняків (68,8%) знаходиться в південних областях України; Кримській (44,5%) і Одеській (17%), а в Чернівецькій та Вінницькій областях — менше 24%.

У виробництві стінових матеріалів широке розповсюдження отримали такі ефективні матеріали, як силікатна цегла, керамічні та силікатно-бетонні блоки, природне пиляне каміння, а також будівельна кераміка (облицювальна керамічна плитка, метласька плитка для підлоги, керамічні труби та ін.), вогнетривкі та кислототривкі матеріали, будівельний гіпс та вапно. Із зростанням будівельних робіт зростає потреба в декоративному камінні. Наприклад, на облицювання будинків використовується чорне дрібнозернисте габро Сліпчитського родовища Житомирської області. В багатьох країнах СНД широко відомі та застосовуються кольорові (переважно червоні) граніти українських родовищ (Боківського, Новоданилівського, Новоукраїнського, Янцевського, Омелянівського, Оріхівського, Токовського, Кудашевського, Жежелівського, Богуславського, Коростишевського родовищ та ін.). Граніти, лабрадорити та габро вказаних та деяких інших родовищ України широко використовувалися в Києві при спорудженні підземних переходів та станцій метро. В оздобленні деяких споруд використовують також мармур Закарпаття та Криму. В Донбасі великі запаси мармуроподібного вапняку, піщанику та гіпсу.

В підготовці та розширенні мінерально-сировинної бази промисловості будівельних матеріалів, що інтенсивно розвивається, при широкому використанні природних кам’яних будівельних та облицювальних матеріалів велике значення мають пошуково-розвідувальні роботи різних корисних копалин.

З огляду на пріоритети розвитку житлового будівництва, особливо малоповерхового, необхідні відповідні зміни в структурі промисловості, і, відповідно, збуту, будівельних матеріалів.

У перспективі розвиток галузей промисловості будівельних сумішей пов"язаний з реконструкцією технічної бази, подальшим впровадженням механізації та автомотизації технологічних процесів, розширенням випуску нових будівельних сумішей, зручних та економічних і виробів поліпшеної якості. Важливим напрямом є комплексне використання сировини, ширше впровадження матеріалів, попутного видобутку вторинної сировини, неухильне підвищення якості виробів для будівництва.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Збіжна О. М. Основи технології: Навчальний посібник. — Вид. 3-тє, змінене й доповнене. — Тернопіль: Карт — бланк, 2006. — 486 с.

2. Дубровська Г. М., Ткаченко А. П. Системи сучасних технологій: Посібник / За ред. к.т.н., доцента, члена — кореспондента Академії будівництва України Ткаченка А. П. — К.: Центр навчальної літератури, 2004. — 352 с.

3. Геллер Ю. А., Рахштадт А. Г. Материаловедение. — М.: Металургия, 1983.

4. Дриц М. Е., Москалев М. А. Технология конструкционных материалов и материаловедение. — М.: Высш. шк., 1990.

5. Козырь И. Я. и др. Общая технология. Кн. 1. — М.: Высш. Шк., 1989.