Свойства силикатных материалов и изделий: Силикатные материалы и изделия. Общие сведения. Понятие об автоклавной технологии.

Силикатные материалы | Новости в строительстве

Силикатные материалы на основе строительной извести при нормальных условиях твердения имеют малую прочность. Поэтому, в целях повышения их прочности проводят обработку насыщенным водяным паром при 70…100°С при атмосферном давлении (пропаривание) или искусственную карбонизацию.

Состав статьи:

1. Силикатные материалы автоклавного твердения.

2. Силикатный кирпич.

3. Известково-зольный и известково-шлаковый кирпичи.

4. Силикатный бетон

5. Крупноразмерные изделия из силикатного бетона.

Показатели прочности и долговечности силикатных материалов приобретают максимальные значения в условиях гидротермальной обработки в автоклавах в среде насыщенного водяного пара. Гидротермальную обработку (запаривание ) проводят под давлением насыщенного водяного пара : 0,8; 1,2 и 1,6 МПа, что соответствует температурам указанной среды 174,5; 190,7 и 203,3°С.

Читать далее на http://stroivagon.ru строительная известь

Автоклавные строительные материалы выпускают в виде кирпича, блоков и панелей для наружных и внутренних стен, панелей перекрытий, колонн, лестничных маршей и площадок, балок и других изделий. Их свойства близки к свойствам цементных бетонов, но они отличаются меньшим расходом вяжущих, широким использованием дешевых местных заполнителей и следовательно меньшей стоимостью.

Однако для их производства необходимы автоклавы.

♣ Силикатный кирпич

Силикатный кирпич является одним из наиболее экономичных и распространенных в стране стеновых материалов, из него возводят более 16% всех каменных зданий.Основными видами сырья для производства силикатного кирпича являются песок, известь и вода. Кроме того, применяют суглинки, трепелы, золы, шлаки и другие горные породы и промышленные отходы.

В качестве известкового компонента для производства автоклавных изделий можно применять молотую не гашенную известь, пушонку, частично гашенную известь, а также известково зольное и известково-пуццолановое вяжущее. Производство силикатного кирпича включает следующие стадии:

добычу и просев песка, обжиг извести и ее размол совместно с частью песка, смешение полученного вяжущего с немолотым песком и водой. А также гашение извести в смеси с песком, повторное перемешивание и до увлажнение полученной массы, прессование кирпичей, их укладку на вагонетки, загрузку в автоклав и обработку насыщенным водяным паром при температуре 174,5°С (давлении 0,8 МПа).

Автоклавная обработка (запаривание ) силикатного кирпича производится по следующему режиму: Подъем температуры до 174,5°С-1,5 ч; изотермическая выдержка при 174,5°С-8 ч; снижение температуры до 100 °С и давления до атмосферного -2 ч.

Согласно ГОСТ 379-79, силикатный кирпич подразделяется на марки, которым соответствуют показатели предела прочности при сжатии : 30; 25; 20; 15; 12.5; 10 и  7.5 МПа ( последняя цифра только для пустотелых камней). Морозостойкость рядового силикатного кирпича должна составлять не менее 15 циклов попеременного замораживания ( при -13 °С ) и оттаивания ( в воде при 15…20 °С), а лицевого -25, 35, 50 циклов в зависимости от марки.

Водопоглощение рядового силикатного кирпича не должно превышать 16%, а лицевого -14%. Средняя плотность составляет 1800…1850 кг/м³. заводы выпускают рядовой и лицевой силикатный кирпичи, пустотелый и полнотелый, модульный (утолщенный) одинарный. Одинарный силикатный кирпич имеет ту же форму и размеры , что и красный керамический кирпич ( 250 х 120 х 65 мм). Модульный силикатный кирпич является пустотелым и имеет размер 250 х 120 х 88 мм.

Выпускаются также мелкоштучные силикатные изделия в виде пустотелых камней размером 250 х 120 х 138 мм. Такие изделия имеют массу не более 4,3 кг.

♣ Известково шлаковый и известково-зольный кирпичи.

Известково-шлаковый и известково-зольный кирпич является одним из разновидностью силикатного кирпича,который отличается лучшими теплоизоляционными показателями а также меньшей плотностью. Это достигается заменой тяжелого кварцевого песка на более  легкий и пористым материалом на основе шлаков или золой.

Для того чтобы приготовить известково-шлаковый кирпич берут от 3 до 12 процентов извести и от 88 до 97 процентов шлака. Для  производства известково- зольного кирпича  используют от 75 до 80 процентов золы и от 20-25% извести. Зола как и шлак является дешевым сырьевым материалом и  образуется при сжигании каменного или бурого угля в печах или при добывании электрической энергии путем сжигания топлива в котельных ТЭЦ и ГРЭС.
Экономически очень выгодно использование шлаков и зол, потому что таким образом расширяется сырьевая база используемых строительных материалов на основе силиката и при этом существенно снижается их стоимость. Производство известково-шлаковых кирпичей и соответственно известково-зольных не отличается от производства силикатного кирпича.

Шлаковый и зольный кирпич выпускаются предприятиями размерами 250 х 120 х 140 миллиметров и больше.Такой кирпич имеет марку прочности при сжатии  М-75, 50, 25, плотностью от 1400-1600 кг/м3. Морозостойкость кирпича на уровне силикатного, теплопроводность должна быть в пределах 0.5-до 0.6 Вт/(м· °С).

Используют известково-шлаковый и известково-зольный кирпич преимущественно в качестве стенового материала в строительстве домов разного назначения, высотой до трех этажей.На основе извести также выпускают и силикатный бетон который получил также широкое использование в строительстве.

♣ Силикатный бетон

Силикатный бетон представляет собой бесцементный бетон автоклавного твердения. Вяжущим в нем является смесь извести с тонкомолотым песком. Наибольшее распространение получили мелкозернистые силикатные бетоны, заполнителем в которых является обычный кварцевый песок. Песок обладает более высокой удельной поверхностью, отсюда лучшая реакционная способность а также меньшая стоимость, чем крупного заполнителя.

Поэтому мелкозернистые силикатные бетоны наряду с хорошими техническими свойствами имеют низкую стоимость.Формуют силикатный бетон вибрированием, прессованием, прокатом, центрифугированием, литьем и так далее. Для крупноразмерных изделий чаще всего применяют вибрационное формование на виброплощадках и виброустановках.

Таблица-1. Требуемая жесткость силикатобетонной смеси

Вибрационное воздействие как правило характеризуется амплитудой колебаний 0,5…0,8 мм и частотой  2800…3000 кол/мин. Жесткость смеси необходимая для ее качественного уплотнения при различных способах формования, приведена в таблицу-1. При использование не гашенной извести ориентировочные значения прочности плотного силикатного бетона можно определить по формуле:

Rб=40,5[S м.п./1000+1,6/(Ц/В-1)]+180,где

S м.п.-удельная поверхность молотого песка, см²/г.

Изготовление силикатобетонных автоклавных изделий характеризуется сравнительно низким расходом извести: 175…250 кг на 1 м³ плотного бетона.Это объясняется тем, что вяжущим в условиях автоклавной обработки является не только известь, но и часть песка( в первую очередь молотого), входящего в состав цементирующих материалов -гидросиликатов кальция.

При гидротермальной обработке крупноразмерных изделий целесообразно применять автоклавы большего диаметра (2,6 и 3,6 метра), которые позволяют повысить коэффициент их заполнения. Крупноразмерные изделия из плотного силикатобетона имеют прочность на сжатие 15…40 МПа, среднюю плотность 1800…2100 кг/м³ и морозостойкость более 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Они могут применяться наряду с цементобетонными во всех случаях, кроме контакта с грунтовыми и сточными водами, содержащие углекислоту( вследствие образования растворимого бикарбоната кальция). На 20 предприятиях страны ежегодно выпускается более 500 тыс. м³ изделий из плотного силикатного бетона (ПСБ).

Основная номенклатура продукции из ПСБ: панели внутренних стен и сенажных траншей; плиты перекрытий; крупные стеновые блоки и блоки стен подвалов, тротуарные, дорожные и облицовочные плиты.

Читать далее на http://stroivagon.ru продолжение статьи-ячеистые бетоны

Крупноразмерные изделия из силикатного бетона

Силикатным бетоном называют затвердевшую в автоклаве уплотненную смесь, состоящую из кварцевого песка (70…80%),
молотого песка (8..15%) и молотой негашеной извести (6… 10%).Плотный силикатный бетон является разновидностью тяжелого бетона.
Силикатные бетоны, как и цементные, могут быть тяжелыми (заполнители плотные — песок и щебень или песчано-гравийная смесь),легкими (заполнители пористые — керамзит, вспученный перлит, аглопорит и др.) и ячеистыми (заполнителем служат пузырьки воздуха, равномерно распределенные в объеме изделия).

Вяжущим в силикатном бетоне является тонкомолотая известково-кремнеземистая смесь —известково-кремнеземистое вяжущее, способное при затворении водой в процессе тепловлажностной обработки в автоклаве образовывать высокопрочный искусственный камень. В качестве кремнеземистого компонента применяют молотый кварцевый песок, металлургические (главным образом доменные) шлаки, золы ТЭЦ. Кремнеземистый компонент (тонкомолотый песок) оказывает большое влияние на формирование свойств силикатных бетонов.

Так, с возрастанием дисперсности частиц молотого песка повышаются прочность, морозостойкость и другие свойства силикатных материалов.
С увеличением тонкости помола песка повышается относительное содержание СаО в смеси вяжущего до тех пор, пока содержание активной СаО обеспечивает возможность связывания ее во время автоклавной обработки имеющимся песком в низкоосновные гидросиликаты кальция.

По данным ВНИИСтрома, при удельной поверхности молотого песка 2000…2500 см²/г содержание извести в смеси (в пересчете на СаО) составляет
20…28% от массы известково-кремнеземистого вяжущего, а при удельной поверхности песка более 2500 см2/г оптимальное содержание СаО в смешанном вяжущем может быть повышено до 33%.

Автоклавная обработка — последняя и самая важная стадия производства силикатных изделий. В автоклаве происходят сложные процессы превращения исходной, уложенной и уплотненной силикатобетонной смеси в прочные изделия разной плотности,- формы и назначения. В настоящее время выпускаются автоклавы диаметром 2,6 и 3,6 м, длиной 20…30 и 40 м. Как изложено выше, автоклав представляет собой цилиндрический горизонтальный сварной сосуд (котел) с герметически закрывающимися с торцов сферическими крышками.

Котел имеет манометр, показывающий давление пара, и предохранительный клапан, автоматически открывающийся при повышении в котле давления выше предельного. В нижней части автоклава уложены рельсы, по которым передвигаются загружаемые в автоклав вагонетки с изделиями. Автоклавы оборудованы траверсными путями с передаточными тележками — электромостами для загрузки и выгрузки вагонеток и устройствами для автоматического контроля и управления режимом автоклавной обработки.

Для уменьшения теплопотерь в окружающее пространство поверхность автоклава и всех паропроводов покрывают слоем теплоизоляции. Применяют тупиковые или проходные автоклавы. Автоклавы оборудованы магистралями для выпуска насыщенного пара, перепуска отработавшего пара в другой автоклав, в атмосферу, утилизатор и для конденсатоотвода.

При эксплуатации автоклавов необходимо строго соблюдать «Правила устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением».
После загрузки автоклава крышку закрывают и в него медленно и равномерно впускают насыщенный пар. Автоклавная обработка является наиболее эффективным средством ускорения твердения бетона. Высокие температуры при наличии в обрабатываемом бетоне воды в капельно-жидкомсостоянии создают благоприятные условия для химического взаимодействия между гидратом оксида кальция и кремнеземом с образованием основного цементирующего вещества — гидросиликатов кальция.

Весь цикл автоклавной обработки (по данным проф. П. И. Боженова) условно делится на пять этапов: 1 — от начала впуска пара до установления в автоклаве температуры 100 °С; 2 — повышение температуры среды и давления пара до назначенного минимума; 3 — изотермическая выдержка при максимальном давлении и температуре; 4 — снижение давления до атмосферного, температуры до 100 °С; 5 — период постепенного остывания изделий от 100 до 18…20 °С либо в автоклаве, либо после выгрузки их из автоклава.

Качество силикатных изделий автоклавного твердения зависит не только от состава и структуры новообразований, но и от правильного управления физическими явлениями, возникающими на различных этапах автоклавной обработки. При автоклавной обработке кроме физико-химических процессов, обеспечивающих синтез гидросиликатов кальция, имеют место физические процессы, связанные с температурными и влажностными градиентами, определяемые термодинамическими свойствами водяного пара и изменениями физических характеристик в сырьевой смеси, а затем и в образовавшемся искусственном силикатном камне.

В составе силикатного камня преобладают низкоосновные гидросиликаты кальция, имеющие тонкоигольчатое или чешуйчатое микрокристаллическое строение типа CSH(B), и тоберморит. Однако наряду с низкоосновными могут быть и более крупнокристаллические высокоосновные гидросиликаты кальция типа C2SH(A).

Силикатные материалы. Керамика, стекло. Влияние технологии изготовления медизделий из силикатных материалов на их потребительные свойства

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 21Следующая ⇒

Это неметаллические материалы!

Силикаты — соли кремневых кислот. В медицине испол силикатные материалы, полученные из кварцевого песка и глины. К силикатным материалам относятся керамика и стекло.

Керамика — изделия и материалы, изготовляемые соответствующей обработкой глиняного сырья с последующим обжигом отформованного и высушенного полуфабриката.

2 вида материалов из керамики: фарфор(низк.пористость, высок.прочн) и фаянс(высокая пористость, низкая прочность), которые отл по потребительным свойствам. Используется для изготовления санитарно-технических изделий, предметов ухода за больными (судна подкладные, поильники), аптечной и лабораторной посуды (стаканы, кружки, тигли, чашки для выпаривания), при зубопротезировании.

При производстве эндопротезов (кости, роговицы, клапана сердца) используются корундовая керамика (в основе до 99% оксида Al)

«+» ↑механическая прочность, биоинертность, отсутствие токсичности, аллергенности, травмирующего и раздражающего действия.

Стекло— это переохлажденные вещества, получаемые из жидких расплавов неорганических соединений и их смесей. Основой явл стеклообразуюшие оксиды, по которым стекла разделяют на: силикатные, алюмосиликатные, боросиликатные, алюмоборосиликатные, борофторалюмосиликатные. Достоинство стёкол – способн.к многократн.переплаву без изменения свойств.

По назначению классифицируют на химстойкие(ХТ), термостойкие(ХТ-1), электровакуумные, электрические, оптические и специальные (медицинские).

Потребительные свойства медицинских стекол опред их химическим составом. В изделиях из натурального стекла не допускаются крупные пузырьки и капилляры, грубая свиль (прозрачные нитевидные включения, обнаружив невооруженным глазом) и инородные включения. Изделия д выдерживать испытание на термостойкость с температурным перепадом в 120°С. Изменения pH при действии пара под давлением не д превыш 0,6.

В изделиях из щелочного стекла(АБ-1) не допускаются крупные и продавливающиеся пузыри, шамотные включения и грубая, ощутимая рукой свиль.

Оптическое стекло — испол для изготовления очковых линз и оптических элементов мед. приборов. В зависимости от хим состава делят на бесцветное или с нормальным светопропусканием и фотохромное. Фотохромное обл способностью темнеть при облучении УФ или коротковолновым видимым светом и просветляется при прекращении облучения. Фотохромные свойства связаны с наличием светочувствительных добавок: галогенидов Ag, Cd, Cu, вольфраматов и молибдатов Ag, ионов редкоземельных элементов (европия, церия, эрбия, иттербия).

Технологический процесс изготовления керамических изделий:

1. изготовление керамической массы;

2. формование изделий;

3. сушка отформованного изделия и спекание его;

4.обжиг;

5.охлаждение;

6.обработка;

7.сборка;

8 контроль качества;

9.маркировка;

10. упаковка

Керамическую массу готовят в виде водных или органических суспензий. Приготовленная масса обл ↑пластичностью, что обеспечивает формообразование. Формование осущ вручную (пластическое- гончарное дело) или машинным способом. Может осущ методом литья в гипсовую форму, тромбованием в форму, прессованием, протяжкой, выдавливанием через мундштук (экструзией). Сушка осущ с целью удаления излишка влаги из массы, что ↓пластичность материала и ↑формоустойчивость. При сушке набл объемная усадка. Обжиг проводят для снятия остаточных внутренних напряжений в специальных печах при температуре 1000-2000 °С, в зависимости от типа керамики. При необход материалы м подвергать механической обработке (точению, сверлению, фрезерованию) с прим абразивного и алмазного инструмента. Перспективными явл лучевая (лазерная) обработка изделий и с помощью УЗ. Сборка: все силикатные материалы м соединять клеевым способом — примен цементы и разл вяжущие (клеевые) композиции на основе синтетических смол. Контроль качества, маркировку и упаковку осущ в соотв с требованиями гос.стандарта на изделие.

Процесс изготовления стеклянных изделий:

1)приготовление шихты;

2 варка стекла;

3)формование изделия;

4)отжиг;

5)обработка;

6)сборка или соединение деталей;

7)контроль качества;

8) маркировка;

9)упаковка

Приготовление шихты: сырье для его изготовления содержит разл оксиды и минералы. Кремнезем вводят в шихту в виде кварцевого песка или молотого кварца.

Варка стекла- процесс получения однородного расплава, условно разделяют на несколько стадий: образование силикатов, стеклообразование, осветление, гомогенизация, охлаждение. Варку осущ в многотонных стекловаренных печах ванного типа. Стекла специального назначения (оптические и медицинские) — варят в тиглях. Формование осуще методами — прокаткой, прессованием, прессвыдуванием, выдуванием, вытягиванием на специальных стеклоформующих машинах. При прокатке горячую стеклянную массу пропускают между двумя валками, вращающимися навстречу один другому. Для улучшения светопропускания горячее листовое стекло после прокатки подвергают полированию на специальных установках.

Прессование испол в производстве стеклянной тары, архитектурных деталей, посуды. Выдувание осущ в производстве узкогорлой тары, сортовой (столовой) посуды, электровакуумных изделий. Прессвыдувание прим в машинном производстве широкогорлой посуды. Вытягивание требуется при изготовлении оконного и технического листового стекла, трубок, труб, стержней. Стеклянные изделия после изготовления подвергают отжигу при 400-600 °С для снятия остаточных внутренних напряжений. Сборка- соединяют клеевым способом, прим цементы и разл вяжущие (клеевые) композиции на основе синтетических смол.

18. Полимерные материалы. Основные определения, классификация и состав полимерных материалов. Особенности применения полимерных материалов в медицине.

Полимеры — ВМС, молекулы которых состоят из б числа группировок, соединенных химическими связями. Мономер — низкомолекулярное вещество, молекулы которого способны вступать в реакцию друг с другом или с молекулами других веществ с образованием полимера. Олигомеры — члены гомологических рядов, занимающих по размеру молекул область между ВМС и мономерами.

Полимерные материалы используют в стоматологии, для получения ЛС пролонгированного действия, перевязочных материалов, медицинских клеев, кровезаменителей.

Группы полимерных материалов:

-пластические массы,

-каучук,

-латекс,

-резина,

— клеи,

-волокна,

-пленки полимерные,

-лакокрасочные материалы и покрытия.

Пластические массы (пластмассы, пластики) — материалы, основу составляют полимеры, находящиеся в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации в стеклообразном или высококристаллическом. В медицине испол газонаполненные пластики (пенопласты) для изготовления шин вместо тяжелых гипсовых повязок.

Каучук – высокоэластичный продукт природного и синтетического происхождения, применяемый для изготовления резины.

Латекс – млечный сок каучуконосных растений (натуральный латекс) или водные коллоидные дисперсии синтетических полимеров (синтетические латексы)

Резина – эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натурального или синтетического каучука. Это сетчатый эластомер – продукт поперечного сшивания химическими связями молекул каучука с вулканизирующим агентом. Способна к обратимой деформации.

Клеи — композиции на основе веществ, способных соединять (склеивать) разл материалы благодаря образованию между их поверхностями и клеевой прослойкой прочных адгезионных связей. Различают природные и синтетические клеи (например акрилатные и цианакрилатные).

Волокна — гибкие и прочные тела малых поперечных размеров, пригодные для изготовления пряжи, хирургических нитей и текстильных материалов (марли, бинтов). В медицине прим как природные (натуральный шелк, кетгут), так и химические волокна (искусственные — на основе эфиров целлюлозы и синтетические — лавсан, найлон).

Лакокрасочные материалы — составы преимущественно жидкие или пастообразные, которые после нанесения тонким слоем на твердую подложку высыхают с образованием твердой пленки — лакокрасочного покрытия. Они служат для защиты изделий от коррозии и атмосферных воздействий. К ним относятся лаки, краски, грунтовки, шпатлевки, эмали.

Классификация ВМС с точки зрения:

• происхождения;

• метода получения;

• строения полимерной цепи;

• состава основной цепи;

• формы макромолекул;

• электрических свойств;

•отношения к температуре,

• назначения.

В завис. от характера процессов, сопутствующих формованию изделия выделяют материалыреактопласты(переработка их сопровождается хим.реакцией образования сетчатого полимера- отверждением, и полимер не может снова стать текучим) и термопласты(нет отверждения)

Полимерные материалы состоят из нескольких взаимно совмещающихся и не совмещающихся компонентов. Поэтому бывают однофазными (гомогенными) или многофазными (гетерогенными, композиционными) материалами. В однофазных полимер явл основным компонентом, опред свойства материала. Остальные компоненты растворены в полимере и способны улучшать те или иные его свойства. В многофазных полимер выполняет функцию дисперсионной среды (связующего) по отношению к диспергированным в нем компонентам, составляющим самостоятельные фазы.

В состав могут входить наполнители полимерных материалов, пластификаторы, ↓температуру текучести и вязкость полимера, стабилизаторы полимерных материалов, замедляющие его старение, пигменты и красители.

Основная особенность применения полимерных материалов в медицине связана с тем, что они находятся в контакте с биологическими средами организма и могут в них растворяться без изменения молекулярн.массы или подвергаться биодеструкции по основным механизмам:

1) гидролиз с обр макромолекулярных осколков и мономеров;

2) каталитический гидролиз под влиянием ферментов;

3)фагоцитарное разруш-е.

Биологическая активность связана с образованием продуктов биодеструкции, а также с присутствием в полимерах остаточных мономеров и добавок (пластификаторов, стабилизаторов, красителей, наполнителей, эмульгаторов,инициаторов .

Выбирают для производства мед.изделий только те, которые:

•не выделяют токсичных и канцерогенных веществ;

•не травмируют живую ткань;

не вызывают свертывания крови и гемолиз;

•не вызывают денатурацию белков и ферментов;

• не нарушают электрический баланс;

• не вызывают отклонения в системе метаболизма;

·не подвергаются механич. разрушению под д-ем хим.в-в организма, ЛС, стерилизующих агентов

·не изменяют структуру поверхности



Силикатные материалы и изделия автоклавного твердения — Студопедия

К силикатным материалам автоклавного тверденияотносятся материалы, получение которых основано на гидротермальном синтезе минеральной смеси (основное сырье, вяжущее вещество и заполнители), осуществляемом при повышенных значениях давления (до 1,5 МПа) и температуры (174…200 °С) водяного пара.

В качестве основных сырьевых компонентов для материалов автоклавного твердения применяют преимущественно известково-песчаные смеси и промышленные отходы — доменные шлаки, топливные золы, нефелиновый шлам и др. Наиболее распространены известково-песчаные {силикатные) материалы.

Основным вяжущим компонентом материалов автоклавного твердения является известь. Для производства силикатных изделий рекомендуется применение быстрогасящейся извести с суммарным содержанием активных оксидов кальция и магния более 70%. При этом содержание MgO должно быть не более 5%. Наряду с известью возможно применение портландцемента, в частности в производстве ячеистых бетонов. Применение портландцемента способствует повышению морозостойкости изделий.

Наиболее распространенный заполнитель силикатных материалов — кварцевые пески. При применении полевошпатовых и карбонатных песков физико-механические свойства изделий ухудшаются.

При тепловой обработке основных сырьевых компонентов в автоклавах идет взаимодействие между гидрооксидом кальция, кремнеземом и водой, сопровождающееся образованием труднорастворимых продуктов реакции — гидросиликатов кальция:

аСа(ОН)₂ + Si0₂ + (n-а)Н₂0 → aCaO^.Si0₂^.nh30,

причем величина коэффициента а определяется соотношением концентраций СаО и Si0₂ в жидкой фазе.

Высокую реакционную способность при автоклавной обра­ботке имеют аморфные и стеклообразные сырьевые материалы. К ним относятся вулканические эффузивные горные породы, гранули­рованные шлаки, топливные золы и др.

Интенсификация твердения и улучшение основных свойств ав­токлавных материалов достигаются применением высокодисперсных сырьевых материалов. При изготовлении высокопрочных известково-песчаных изделий негашеную известь размалывают с песком до удельной поверхности 3000…5000 см²/г и используют как вяжущее.

По назначению изделия из силикатных материалов различают­ся на конструкционные и теплоизоляционные изделия, а по форме изго­товления — на штучные и крупноразмерные изделия.

По объему выпуска изделий из материалов автоклавного твер­дения ведущее место занимает силикатный кирпич, а за ним — стено­вые изделия из плотного и ячеистого бетонов.

Силикатный кирпичпредставляет собой искусственный безоб­жиговый стеновой строительный материал, изготовленный прессова­нием из смеси кварцевого песка (90…92 %) и гашеной извести (8… 10 %) с последующим твердением в автоклаве.

В составе сырьевой смеси для получения силикатного кирпича содержание извести колеблется от 7 до 10 % в пересчете на активную роль СаО. Для повышения прочности силикатного кирпича в качест­ва вяжущего компонента применяют тонкомолотые известково-кремнеземистые, известково-шлаковые и известково-зольные смеси.

При производстве силикатного кирпича наиболее желательны кваревые пески с зернами размером 0,2…2 мм, имеющие минималь­ное количество пустот. Содержание глинистых примесей допускается не более 10 %, так как при большем содержании глинистых увеличивается водопоглощение, снижается прочность и морозостойкость кирпича. Наличие органических примесей в сырьевой смеси для про­изводства кирпича снижает его прочность и может привести к обра­зованию трещин за счет выделения газов при автоклавном твердении.

Силикатный кирпич применяют наряду с керамическим кирпичом для кладки каменных и армировано-каменных наружных и внутренних конструкций в надземной части зданий с нормальным и влажным режимом эксплуатации. Вследствие более низкой стойкости к воде и к растворенным в ней веществам силикатный кирпич в отличие от керамического нельзя применять для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен зданий с мокрым режимом эксплуатации (бань, прачечных и др.) без специальных мер защиты стен от увлажнения. Не разрешается использовать для кладки печей, труб, т.к. он не выдерживает длительного воздействия высокой температуры.

Силикатным бетоном называют затвердевшую в автоклаве уплотненную смесь, состоящую из кварцевого песка (70…80%), молотого песка (8…15%) и молотой негашеной извести (6…10%). Для него характерна более низкая коррозионная стойкость арматуры, что обусловлено слабой щелочностью среды. Стойкость арматуры надежно обеспечивается при влажности воздуха 60%. Как и цементные, силикатные бетоны классифицируются в зависимости от плотности, особенностей структуры, максимальной крупности и вида заполнителей, а также области применения.

Силикатные материалы и изделия

Категория: Материалы для строительства

Силикатные материалы и изделия

Силикатные изделия представляют собой искусственный каменный материал, изготовленный из смеси извести, песка и воды, отформованный путем прессования под большим давлением и прошедший автоклавную обработку.

В строительстве широкое распространение получили силикатный кирпич; силикатный плотный бетон и изделия из него; ячеистые силикатные бетоны и изделия; силикатный бетон с пористыми заполнителями.

Силикатный кирпич прессуют из известково-песчаной смеси следующего состава (%): чистый кварцевый песок 92—94; воздушная известь 6—8 и вода 7—8. Подготовленную в смесителях известково-песчаную массу формуют на прессах под давлением 15—20 МПа и запаривают в автоклавах при давлении насыщенного пара 0,8 МПа и температуре примерно 175 °С.

При запаривании известь, песок и вода вступают в реакцию, в результате которой образуется гидросиликат кальция, цементирующий массу и придающий ей высокую прочность. Продолжительность цикла автоклавной обработки 10—14 ч, а всего процесса изготовления силикатного кирпича 16—18 ч, в то время как процесс изготовления обычного глиняного кирпича длится 5—6 сут.

Силикатный кирпич выпускается двух видов: одинарный размером 250 X 120 X 65 мм и модульный размером 250 X 120 X 88 мм. Объемная масса силикатного кирпича 1800—1900 кг/м3, морозостойкость не ниже Мрз 15, водопоглощение 8—16% по массе. По прочности при сжатии силикатный кирпич делится на пять марок : 75, 100, ’25, 150 и 200. По теплопроводности силикатный кирпич незначительно отличается от обычного- глиняного и вполне заменяет последний при кладке стен любых зданий, кроме стен, маледящнхея в условиях высокой влажности или подвергающихся воздействию высоких температур (печи, дымовые трубы). По цвету силикатный кирпич светло-серый, но может быть и цветным, окрашенным в массе введением в нее минеральных пигментов.

Изделия из плотного силикатного бетона. Мелкозернистый плотный силикатный бетон — бесцементный бетон автоклавного твердения на основе известково-кремнеземистых или известково-зольных вяжущих — получают по следующей технологической схеме: часть кварцевого песка (8—15%) смешивается с негашеной известью (6—10%) и подвергается тонкому помолу в шаровых мельницах, затем измельченное известково-песчаное вяжущее и обычный песок (75—85%) затворяют водой (7—8%), перемешивают в бетономешалках и затем смесь поступает на формовочный стенд. Отформованные изделия запаривают в автоклавах при температуре 175—190° С и давлении пара 0,8 и 1,2 МПа.

Изделия из плотного силикатного бетона имеют объемную массу 1800—2200 кг/м3, морозостойкость 25—50 циклов, прочность при сжатии 10—60 МПа.

Из плотного силикатного бетона изготовляют крупные полнотелые стеновые блоки, армированные плиты перекрытий, колонны, балки, фундаментные и цокольные блоки, конструкции лестниц и перегородок.

Силикатные блоки для наружных стен и стен во влажных помещениях должны иметь марку не ниже 250.

Изделия из ячеистого силикатного бетона. По способу образования пористой структуры ячеистые силикатные бетоны бывают пеносиликатные и газосиликатные.

Основным вяжущим для приготовления этих бетонов является молотая известь. В качестве кремнеземистых компонентов вяжущего и мелких заполнителей используют молотые пески, вулканический туф, пемзу, золу-унос, трепел, диатомит, трас, шлаки.

При изготовлении ячеистых силикатных изделий пластичную известково-песчаную массу смешивают с устойчивой пеной, прчго- товленной из препарата ГК, мыльного корня и др., или с газооб- разователями — алюминиевой пудрой, а затем смесь заливают в формы и подвергают автоклавной обработке.
Объемная масса пеносиликатных изделий и газосиликатных изделий 300—1200 кг/м3, прочность при сжатии 1—20 МПа.

По назначению ячеистые силикатные изделия делятся на теплоизоляционные объемной массой до 500 кг/м3 и конструктивно-теплоизоляционные объемной массой более 500 кг/м3.

Теплоизоляционные ячеистые силикаты находят применение в качестве утеплителей, а из конструктивно-теплоизоляционных силикатов изготовляют наружные стеновые блоки и панели, а также комплексные плиты покрытий здания.

Изделия из силикатного бетона на пористых заполнителях. В качестве вяжущего силикатного бетона на пористых заполнителях используют тонкомолотые известково-кремнеземистые смеси, а крупными заполнителями служат керамзит, пемза, поризованные шлаки и другие пористые легкие природные и искусственные материалы в виде гравия и щебня. После автоклавной обработки такие бетоны приобретают прочность при сжатии от 3,5 до 20 МПа при объемной массе от 500 до 1800 кг/м3 и из них в основном изготовляют блоки и панели наружных стен жилых и общественных зданий.

Материалы для строительства — Силикатные материалы и изделия

7 Силикатные материалы и изделия

АВТОКЛАВНОГО
ТВЕРДЕНИЯ

7.1 Общие сведения и классификация

Силикатными
называются искусственные каменные
материалы и изделия, получаемые из
извести, кремнеземистых составляющих
и воды, затвердевших в результате
автоклавной тепловлажностной обработки.
Сущность автоклавного твердения состоит
в следующем. Изделия на основе извести
в нормальных условиях имеют небольшую
прочность. Набор ее происходит
исключительно за счет твердения извести.
В среде насыщенного пара при температуре
174,5–200 °С и давлении 0,8–1,5 МПа кремнезем
приобретает активность и взаимодействует
с известью по схеме

Ca
(OH)₂
SiO₂+
(n – 1) H₂O
→ CaO•SiO₂•nH₂O.

Образуется
гидросиликат кальция – вещество высокой
прочности и водостойкости. Запаривание
изделий выполняется в автоклавах.

Способ
изготовления мелких камней из
известково-песчаной смеси с последующей
автоклавной обработкой был предложен
немецким ученым В. Михаэлисом в 1880 г.
Большой вклад в разработку технологии
изготовления и применения силикатных
материалов внесли П. И. Боженов, А. В.
Волженский и другие ученые.

К
группе силикатных материалов и изделий
относят бетоны и изделия из них, кирпич
и камни силикатные.

7.2 Силикатные бетоны и изделия из них

Силикатные
бетоны подразделяются на плотные и
легкие ячеистые. Основным сырьем для
плотных бетонов служат известь и
кварцевый песок. Рекомендуется применять
быстрогасящуюся кальциевую известь с
активностью более 70 %. Лучшим является
песок с шероховатой поверхностью.

Для
повышения прочности бетона применяют
известково-кре-мнеземистое вяжущее,
получаемое совместным помолом негашеной
извести и кварцевого песка до удельной
поверхности 3000–5000 см²/г, взятых в
соотношении от 30 : 70 до 50 : 50 %.

Тонкомолотый
песок оказывает большое влияние на
свойства бетонов. С возрастанием его
дисперсности повышаются прочность,
морозостойкость изделий.

В
качестве кремнеземистого компонента
вместо кварцевого песка могут применяться
кварцево-полевошпатовые пески,
металлургические шлаки, золы
ТЭС, нефелиновый шлам, отходы производства
аглопорита, керамзита.

Вода не должна
содержать вредных примесей.

Силикатные
бетоны могут изготавливаться
мелкозернистыми только на природных и
дробленых песках и с применением крупных
плотных или пористых заполнителей с
размером зерен не более 20 мм.

В
качестве заполнителей рекомендуется
применять щебень из доменного шлака,
щебень и песок аглопоритовые, гравий и
песок керамзитовые, щебень и песок
пористый из металлургического шлака.
К заполнителям предъявляются те же
требования, что и для цементного бетона.

Изделия
из силикатного бетона изготавливаются
чаще всего на оборудовании для изготовления
изделий на цементах.

Производство
изделий включает следующие технологические
операции: приготовление
известково-кремнеземистого вяжущего,
силикатобетонной смеси, формование
изделий и тепловлажностную их обработку
в автоклавах.

Измельчение
извести с песком до необходимой
дисперсности, т.е. получение
известково-кремнеземистого вяжущего,
производится в шаровых мельницах.
Приготавливают смесь в бетоносмесителях
принудительного смешивания. Основной
способ формования изделий – вибрирование.
Тепловлажностную обработку силикатных
изделий выполняют в автоклавах, которые
представляют собой цилиндрические
горизонтальные сосуды диаметром 2,0–3,6
и длиной 19–40 метров, закрываемые
герметически крышками. По длине автоклава
проложены рельсы, по которым загружаются
вагонетки с изделиями. Автоклав оборудован
магистралями для впуска и выпуска
насыщенного пара. После загрузки
автоклава крышки закрывают и впускают
пар по определенному режиму. Температура
пропаривания составляет 174,5–200 °С,
давление, как правило, – 0,8–1,3 МПа. Общее
время тепловлажностной обработки –
8–17 часов.

Плотные
силикатные бетоны по прочности на сжатие
подразделяются на классы от В5 до В60; на
марки: по морозостойкости от F35
до F600,
по водонепроницаемости от W2
до W10,
по средней плотности от Пл 1000 до Пл 2400.

Из
плотного силикатного бетона изготавливают
железобетонные плиты для покрытия
городских дорог, трамвайных путей,
тротуарные плитки, бортовые камни,
несущие армированные конструкции для
промышленного и гражданского строительства,
которые успешно заменяют конструкции
из цементного железобетона. Имеется
опыт применения тяжелых силикатных
бетонов для изготовления шпал с
предварительно напряженной арматурой,
тюбингов для тоннелей.

Арматурная
сталь в конструкциях, эксплуатируемых
при относительной влажности воздуха
до 60 % , не корродирует. При повышенной
влажности среды арматуру необходимо
защищать от коррозии.

Силикатные
бетоны на пористых заполнителях –
керамзите, аглопорите, шлаковой пемзе
и других применяются для изготовления
ограждающих конструкций зданий.

Ячеистые
силикатные бетоны с пено-и газообразователями
освещены в подразд. 4.9.2.

1. Общее описание силикатных материалов

В
1880 г. Немецкий ученый В. Михаэлис изобрел
метод, который был использован для
производства силикатного
(известково-песчаного) кирпича. К началу
двадцатого века в России было уже пять
заводов, выпускающих силикатный кирпич.

До
50-х годов единственным видом силикатных
автоклавных изделий были силикатный
кирпич и небольшие камни из ячеистого
силикатного бетона. Однако
благодаря работам российских ученых
впервые в мире было создано производство
крупноразмерных силикатобетонных
автоклавных изделий для сборного
строительства. В настоящие время почти
все элементы зданий и сооружений (
панели, плиты перекрытий, элементы
лестниц и др.) могут быть изготовлены
из армированного силикатного бетона,
который по своим свойствам почти не
уступает железобетонным, а благодаря
применению местных сырьевых материалов
и промышленных отходов обходится на
15…20% дешевле, чем аналогичные железобетонные
элементы на портландцементе.

2. Сырье для силикатных материалов и изделий

Одним
из основных компонентов сырьевой смеси,
из которой формуются изделия, служит
известь, которая обладает большой
химической активностью к кремнезему
при термовлажностной обработке. Именно
поэтому вторым основным компонентом
сырьевой смеси является кварцевый песок
или другие минеральные вещества,
содержащие кремнезем, например шлаки,
золы и др. Чтобы химическое взаимодействие
проходило достаточно интенсивно,
кремнеземистый компонент подвергают
тонкому измельчению. Чем более тонким
измельчение песка, тем выше должно быть
относительное содержание извести в
смеси. В качестве других компонентов
могут быть также введены заполнители
в виде немолотого кварцевого песка,
шлака, керамзита, вспученного перлита
и т. п.Для современного производства
силикатного кирпича используют сырьевую
смесь, в состав которой входит 90…95%
песка, 5…10% молотой негашеной извести
и некоторое количество воды.
3.
Общая технология получения силикатных
материалов
Технология
получения силикатных изделий обычно
складывается из
следующих этапов:
1.
Получение сырьевой смеси.
2. Прессование
изделий.
3. Обработка в автоклаве
изделий.
4. Выдержка готовых
изделий.
Производство силикатных
строительных материалов базируется на
гидротермальном синтезе гидросиликатов
кальция, который осуществляется в
реакторе-автоклаве в среде насыщенного
водяного пара давлением 0,8-1,3 МПа и
температурой 175-200°С. Для гидротермального
синтеза можно использовать при надлежащем
обосновании иные параметры автоклавизации,
применять обработку не только паром,
но и паровоздушной или парогазовой
смесью, водой.
В данном производстве
большой объем работ составляет процесс
получения извести для сырьевой смеси.
В технологический процесс производства
извести входят следующие операции:
добыча известкового камня в карьерах,
дробление и сортировка его по фракциям,
обжиг в шахтных вращающихся и других
печах, дробление или помол комовой
извести (получение негашеной
извести).
Получение сырьевой смеси
осуществляется двумя способами:
барабанным и силосным, которые отличаются
друг от друга приготовлением
известково-песчаной смеси.
Автоклав
представляет собой горизонтально
расположенный стальной цилиндр с
герметически закрывающимися с торцов
крышками. В автоклаве в атмосфере
насыщенного пара при давлении 0,8-1,3 МПа
и температуре 175-200°С кирпич твердеет
8…14ч.
Прочность автоклавных материалов
формируется в результате взаимодействия
двух процессов: структурообразования,
обусловленного синтезом гидросиликатов
кальция, и деструкции, обусловленной
внутренними напряжениями.
Для снижения
внутренних напряжений автоклавную
обработку проводят по определенному
режиму, включающему постепенный подъем
давления пара в течение 1,5-2 ч, изотермическую
выдержку изделий в автоклаве при
температуре 175-200°С и давлении 0,8-1,3 МПа
в течение 4-8 ч и снижение давления пара
в течение 2-4 ч. После автоклавной обработки
продолжительностью 8-14 ч получают
силикатные изделия.
Из автоклава
выгружают почти готовые изделия, которые
выдерживают 10…15дней для карбонизации
непрореагировавшей извести с углекислым
газом воздуха, в результате чего
повышается водостойкость и прочность
изделий.
Температура обработки и общие
энергозатраты при производстве
силикатного кирпича существенно ниже,
чем при производстве керамического,
поэтому силикатный кирпич экономически
эффективнее.4.
4Классификация и виды силикатных
материалов
Силикатные
материалы относятся к группе искусственных
каменных материалов на основе вяжущих
веществ.
Применение:
Некоторые
силикаты применяют для пропитки
древесины, чтобы придать ей огнеупорность.
Водный раствор силиката натрия
используется в качестве силикатного
клея.
Силикаты используются в качестве
поделочных камней.

Сегодня
природные силикатные материалы широко
используются в строительстве и
промышленности — как в качестве сырья,
так и конечного продукта.

Кремнезем
служит сырьем для цементной промышленности
— базовой в производстве современных
строительных материалов. Силикатные
глины — основное сырье для изготовления
строительной керамики — кирпича и
черепицы.

Кварцевый
песок также издревле используют для
изготовления стекла и керамики, в
качестве различных добавок и в чистом
виде. Негорючий гидросиликат асбест
широко применяется для изготовления
теплозащитных изделий и покрытий.

14. СПОСОБЫ
    ОЧИСТКИ МЕТАЛЛА ПРИ ВЫПЛАВКЕ.

15. РАЗНОВИДНОСТИ
    МИКРОСТРУКТУР КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

16. ТЕПЛОПРОВОДНЫЕ
    СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.
    

Теплопроводность
— свойство материала пропускать тепло
через свою толщину. Теплопроводность
материала оценивают количеством тепла,
проходящим через образец материала
толщиной 1 м, площадью 1 м²
за 1 ч при разности температур на
противоположных плоскопараллельных
поверхностях образца, в 1°С. Теплопроводность
материала зависит от многих факторов:
природы материала, его структуры, степени
пористости, характера пор, влажности и
средней температуры, при которой
происходит передача тепла. Материалы
с закрытыми порами менее теплопроводны,
нежели материалы с сообщающимися порами.
Мелкопористые материалы имеют меньшую
теплопроводность, чем крупнопористые.
Это объясняется тем, что в крупных и
сообщающихся порах возникает движение
воздуха, сопровождающееся переносом
тепла. Теплопроводность однородного
материала зависит от плотности. Так, с
уменьшением плотности материала
теплопроводность уменьшается, и наоборот.
Общей зависимости между плотностью
материала и теплопроводностью не
установлено, однако для некоторых
материалов, имеющих влажность 1…7% по
объему, такая зависимость наблюдается.

На
теплопроводность значительное влияние
оказывает влажность. Влажные материалы
более теплопроводны, нежели сухие.
Объясняется это тем, что теплопроводность
воды в 25 раз выше теплопроводности
воздуха.

Теплопроводность
характеризует теплофизические свойства
материалов, определяя их принадлежность
к классу теплоизоляционных (А — до
0,082; Б — 0,082…0,116 и т. д.),
конструкционно-теплоизоляционных и
конструкционных (более 0,210). Теплопроводность
материала можно также характеризовать
термическим сопротивлением — величиной,
обратной теплопроводности.

Теплопроводность
имеет очень важное значение для
материалов, используемых в качестве
стен и перекрытий отапливаемых зданий,
для изоляции холодильников и различных
тепловых агрегатов (котлов, теплосетей
и т. п.). От величины теплопроводности
непосредственно зависят затраты на
отопление зданий, что особенно важно
при оценке экономической эффективности
ограждающих конструкций жилых домов и
др.

17. ЭТАПЫ
    ЗОЛОЧЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ.

18. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ
    СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Важнейшие
теплофизические свойства материалов
для РЭА — способность отводить тепло от
радиокомпонента –т.е.
1) теплопроводность;
2)
теплостойкость (нагревостойкость).

Теплоотдача, как известно, осуществляется
тремя физическими механизмами .
Теплопроводность –передача тепла через
твердое тело. Колебательное движение
атомов имеет волновой характер (фонон
— квант тепловой энергии продольных
атомных колебаний). Фононная теплопроводность
– основная в твердых телах при умеренных
температурах, но там, где есть подвижные
электроны –существует еще и электронная
теплопроводность, а при высоких
температурах в твердом теле есть и
фотонный перенос тепла. Количество
фононов в единице объёма зависит : от
теплоёмкости С ( Дж/м³К),
от средней длины пробега фонона (порядка
нескольких межатомных расстояний ( 1-10
нм ) и скорости движения , близкой к
скорости эвука V_зв
в этом материале
для
расчетов удобнее-
тепловая мощность, передаваемая через
поперечную площадку 1м²l
= 1 К/мТ/,
при градиенте температур
l –
температурный градиент, S — площадь .
Размерность теплопроводности- Дж/сек
.Т/Q/t
— мощность;
У материалов со свободными
электронами(металлов, легированных
должна быть выше, но естьполупроводников)
за счет электронов исключения — С — алмаз
и ВеО — ионная керамика. Для алмаза С —
500 Вт/м^.
0,1 . Сравнительно
1 ; пластмассы 
360 ; Al — 200; Si — 130. Стекло К
; ВеО
дешевый тепло-(или хладо-) провод
для физического эксперимента можно
сделать из меди.
Но вот пример давления
потребительских свойств на конструктора.
Алмаз — очень дорог и трудно обрабатываем,
ВеО — очень токсичен ( в пылевидной форме)
в процессе производства, что мешает
широко использовать их как теплопроводящие
материалы. Зато синтетический нитрид
алюминия Al N –аналог алмаза по типу и
прочности связей- весьма перспективный
теплопроводный материал.

Тепловое
расширение и температурный коэффициент

линейного
расширения( ТКЛР)
Процесс
теплового расширения , т.е. увеличения
всех линейных размеров при нагревании
хорошо известен из школьной физики.
—
( КРазмерность
ТКЛР — ^-1
материала в том или ином диапазоне
температур.),
но практически важно знать
SiO₂
= 0,5(кварц)
^.10^-5
К^-1
( от 20 до 900^оС
).
= 5Si
(кремний) ^.10^-6
К^-1

для полимерных материалов 5^.10^-5
К
Кварц
обладает уникально низким значением
ТКЛР и это замеча-тельно. Благодаря
этому кварц выдерживает резкие перепады
температур, термоудары, кварцевые
стабилизаторы частоты очень
термостабильны.
В технологии микросхем
мы неоднократно наносим пленку SiO₂
на Si ( примерно при 800-1100^оС).
И потом охлаждаем эту структуру до
комнатной температуры- ТКЛР вызывает
l/ l ,Т
— сразу дает сжатие
пленки и растяжение подложки, где
т.е.деформацию. А деформация в упругой
решетке кристалла порождает напряжения
по закону Гука, что может привести
В
неблагоприятных случаях к генерации
дислокаций.
Нагревостойкость
При повышенных температурах в материалах

Возможны различные процессы : для
стекол — размягчение , для п/п и металлов
— легче возникают и движутся дислокации,
для пластмасс разрушаются-рвутся
молекулярные связи (т.е. происходят
необратимые изменения в материале).
Таким
образом, нагревостойкость — свойство
сохранять состав и структуру при
повышенных температурах.

Стойкость
к термоудару без разрушения
R_ту

_в/Е
— сложное термомеханическое свойство.
Для металлов этот параметр
весьма значителен, для хрупких керамик
— не очень, кварц и ВеО ( брокерит) —
рекордсмены.
Пример:Сделать
радиолампу без стекла или керамики
нельзя , а выводы лампы за доли минуты
после включения нагреваются до сотен
градусов. На границе вывод-диэлектрик
возникают значительные напряжения.

19. ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ
    СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Свойства,
связанные с воздействием на материал
воды, называются гидрофизическими.

Гигроскопичность
— свойство пористо-капиллярного
материала поглощать влагу из
воздуха.
Степень поглощения зависит
от температуры и относительной влажности
воздуха. С увеличением относительной
влажности и снижением температуры
воздуха гигроскопичность повышается.

Гигроскопичность характеризуют
отношением массы поглощенной материалом
влаги при относительной влажности
воздуха 100% и температуре +20 °С к массе
сухого материала.
Гигроскопичность
отрицательно сказывается на качестве
строительных материалов. Так, цемент
при хранении под влиянием влаги воздуха
комкуется и снижает свою прочность.
Весьма гигроскопична древесина, от
влаги воздуха она разбухает, коробится,
трескается.
Чтобы уменьшить
гигроскопичность деревянных конструкций
и предохранить их от разбухания, древесину
покрывают масляными красками и лаками,
пропитывают полимерами, которые
препятствуют проникновению влаги в
материал.
Капиллярное
всасывание
— свойство пористо-капиллярных материалов
поднимать воду по капиллярам. Оно
вызывается силами поверхностного
натяжения, возникающими на границе
раздела твердой и жидкой фаз.
Капиллярное
всасывание характеризуют высотой
поднятия уровня воды в капиллярах
материала, количеством поглощенной
воды и интенсивностью всасывания. Когда
фундамент находится во влажном грунте,
грунтовые воды могут подниматься по
капиллярам и увлажнять низ стены здания.

Во избежание сырости в помещении
устраивают слой гидроизоляции отделяющий
фундамент от стены.
С увеличением
капиллярного всасывания снижаются
прочность, стойкость к химической и
морозостойкость строительных
материалов.
Водопоглощение
— свойство материала при непосредственном
соприкосновении с водой впитывать и
удерживать ее в своих порах.
Водопоглощение
выражают степенью заполнения объема
материала водой (водопоглощение по
объему Wо) или отношением количества
поглощенной воды к массе сухого материала.

Водопоглощение различных материалов
находится в широких пределах (% по массе):

гранита 0,02…1;
плотного тяжелого
бетона 2…5;
керамического кирпича
8…25;
асбестоцементных прессованных
плоских листов — не более 18;

теплоизоляционных материалов 100 и
более.
У высокопористых материалов
водопоглощение по массе может превышать
пористость, но водопоглощение по объему
всегда меньше пористости, так как вода
не проникает в очень мелкие поры, а в
очень крупных не удерживается.
Водопоглощение плотных материалов
(сталь, стекло, битум) равно нулю.

Водопоглощение отрицательно сказывается
на других свойствах материалов: понижаются
прочность и морозостойкость, материал
набухает, возрастает его теплопроводность
и увеличивается плотность.

Влажность
— отношение массы воды, находящейся в
данный момент в материале, к массе (реже
к объему) материала в сухом состоянии.

Вычисляется по тем же формулам, что
и водопоглощение, и выражается в
процентах. При этом массу материала
берут в естественно влажном, а не в
насыщенном водой состоянии.
При
транспортировании, хранении и применении
материалов имеют дело не с водопоглощением,
а с их влажностью. Влажность меняется
от 0 % (для абсолютно сухих материалов)
до значения полного водопоглощения и
зависит от пористости, гигроскопичности
и других свойств материала, а также от
окружающей среды — относительной
влажности и температуры воздуха, контакта
материала с водой и т. д.
Для многих
строительных материалов влажность
нормирована. Например, влажность молотого
мела — 2 %, комового — 12, стеновых
материалов — 5…7, воздушно- сухой
древесины 12…18%.
Поскольку свойства
сухих и влажных материалов весьма
различны, необходимо учитывать как
влажность материала, так и его способность
к поглощению воды.
Во всех случаях —
при транспортировании, хранении и
применении — строительные материалы
предохраняют от увлажнения.
Водостойкость
— свойство материала сохранять прочность
при насыщении его водой.
Критерием
водостойкости строительных материалов
служит коэффициент размягчения Кр =
К/Кс— отношение прочности при сжатии
материала, насыщенного водой прочности
сухого материала Кс — Он изменяется от
0 (для глины) до 1 (стекло, металлы).

Материалы, у которых коэффициент
размягчения больше 0,75, называют
водостойкими.
Влагоотдача
— свойство материала терять находящуюся
в его Числовой характеристикой влагоотдачи
является количеством воды (в%), испарившейся
из образца в течение 1 суток при тнмпературе
20 °С и относительной влажности воздуха
60 %.
Влагоотдачу учитывают, например,
при уходе за твердеющим бетоном, при
сушке оштукатуренных известковым
раствором стен и перегородок.
В первом
случае желательна замедленная, а во
втором — быстрая влагоотдача.

Водопроницаемость
— свойство материала пропускать через
себя воду под давлением.
Степень
водопроницаемости в основном зависит
от строения и пористости материала. Чем
больше в материале открытых пор и пустот,
тем больше его водопроницаемость.
Водопроницаемость
характеризуют коэффициентом фильтрации
(м/ч) — количеством воды (в м3), проходящей
через материал площадью 1 м2, толщиной
1 м за 1 час при разности гидростатического
давления на границах стенки 9,81 Па.
Чем
ниже коэффициент фильтрации, тем выше
марка материала по водонепроницаемости.

Водонепроницаемыми являются плотные
материалы (гранит, металлы, стекло) и
материалы с мелкими замкнутыми порами
(пенопласты).
Для гидроизоляционных
материалов важна оценка не водопроницаемости,
а их водонепроницаемости, которая
характеризуется или временем, по
истечении которого появляется просачивание
воды под определенным давлением через
образец материала (мастика, гидроизол),
или максимальным давлением воды, при
котором она еще не проходит через образец
материала за время испытания (специальные
строительные растворы).

Воздухе-,
газо- и паропроницаемость
— свойства материала пропускать через
свою толщу соответственно воздух, газ
и пар.
Они зависят главным образом от
строения материала, дефектов его
структуры и влажности.
Количественно
воздухо- и газопроницаемость характеризуются
коэффициентами воздухо- и газопроницаемости,
которые равны количеству воздуха (газа)
(м3), проходящего в течение 1 ч через 1 м2
материала толщиной в 1 м при разности
давлений на поверхность в 9,81 Па.
Воздухо-
и газопроницаемость выше, если в материале
больше сообщающихся пор; наличие воды
в порах понижает эти свойства
материала.
Паропроницаемость
возникает при различном содержании и
упругости пара по обе стороны поверхности,
что зависит от темпертуры водяных паров
и характеризуется коэффициентом
паропроницаемости, который равен
количеству водяного пара (в г), проникающего
в течение 1 ч через 1 м2 материала толщиной
1 м при разности давлений пара на
поверхностях 133,3 Па.
Стеновые и
отделочные материалы должны обладать
определенной проницаемостью, должны
«дышать». Достаточные газо- и
паропроницаемость стеновых материалов
предотвращают разрушение стен снаружи
от мороза и при последующем
оттаивании.
Паронепроницаемые материалы
располагают с той стороны ограждения,
с которой содержание пара в воздухе
больше.
Материалы, насыщенные водой,
практически газонепроницаемы.
Лакокрасочные
покрытия либо уменьшают, либо сохраняют
паропроницаемость строительных
материалов.
Чем меньше паропроницаемость
лакокрасочной пленки, тем выше ее
антикоррозионные свойства.
Морозостойкость
— свойство материала в насыщенном водой
состоянии выдерживать многократное
число циклов попеременного замораживания
и оттаивания без видимых признаков
разрушения и без значительного снижения
прочности и массы.
Морозостойкость
— одно из основных свойств, характеризующих
долговечность строительных материалов
в конструкциях и сооружениях. При смене
времен года некоторые материалы,
подвергаясь периодическому замораживанию
и оттаиванию в обычных атмосферных
условиях, разрушаются. Это объясняется
тем, что вода, находящаяся в порах
материала, при замерзании увеличивается
в объеме примерно на 9…10%; только очень
прочные материалы способны выдерживать
это давление льда (200 МПа) на стенки
пор.
Высокой морозостойкостью обладают
плотные материалы, которые имеют малую
пористость и закрытые поры.
Материалы
пористые с открытыми порами и соответственно
с большим водопоглощением часто
оказываются не морозостойкими. Материалы
у которых после установленных для них
стандартом испытаний, состоящих из
попеременного многократного замораживания
(при температуре не выше —17 °С) и
оттаивания (в воде), не появляются
трещины, расслаивание, выкрашивание и
которые теряют не более 25 % прочности и
5 % массы, считаются морозостойкими.
По
морозостойкости, т. е. по числу выдерживаемых
циклов замораживания и оттаивания,
материалы подразделяют на марки:
Мрз;
15; 25; 35; 50; 100; 150; 200; 300; 400 и 500.
Так, марка
по морозостойкости штукатурного раствора
Мрз 50 означает, что раствор выдерживает
не менее 50 циклов попеременного
замораживания и оттаивания без потерь
прочности и массы.
Важно понять, что
для пористых материалов особенно опасно
совместное действие воды и знакопеременных
температур. Морозостойкость зависит
от состава и структуры материала, она
снижается с уменьшением коэффициента
размягчения и увеличением открытой
пористости.
Критерий морозостойкости
материала — коэффициент морозостойкости
Кмрз = Кмрз/Кнас — отношение предела
прочности при сжатии материала после
испытания к пределу прочности при сжатии
водонасыщенных образцов, не подвергнутых
испытанию, в эквивалентном возрасте.

Для морозостойких материалов мрз
должен быть более 0,75. Принято также
считать, что если коэффициент размягчения
камня не ниже 0,9, то каменный материал
морозостоек.

20. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ
    РЕШЕТКИ МЕТАЛЛОВ.

21. КОМПОЗИТНЫЙ
    МАТЕРИАЛ, СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ. ПРИМЕР С
    УКАЗАНИЕМ СОСТАВА.

Композитный
материал, также называемый композиционный
материал или композит — это искусственно
созданный неоднородный сплошной
материал, состоящий из двух или более
компонентов, различных по физическим
и химическим свойствам, которые остаются
раздельными на макроскопическом уровне
в финишной структуре.

Механическое
поведение композита определяется
соотношением свойств армирующих
элементов и матрицы, а также прочностью
связи между ними. Эффективность и
работоспособность материала зависят
от правильного выбора исходных компонентов
и технологии их совмещения, призванной
обеспечить прочную связь между
компонентами при сохранении их
первоначальных характеристик. 

Самый
примитивный композитный материал –
это кирпичи из глины и соломы, которые
применялись в строительстве еще в
древнем Египте. Космические корабли
служат примерами самых продвинутых
композитов, выдерживающих работу в
экстремальных средах. Самый распространенный
композит это асфальтобетон или цемент
со стальной арматурой. Также мы можем
встретить его и на кухне, где из
композитного материала делают столешницы,
с гранитной или мраморной крошкой. 

В
состав композитного материала входит
две категории элементов: матрица и
армирующее вещество. Здесь
надо отметить, что слово «матрица»
приобрело несколько искаженное значение.
Им часто называют оснастку или форму,
по которой создается изделие. Далее
слово «матрица» употребляется только
в значении связующего вещества в
композитном материале.

Материал
матрицы окружает и фиксирует армирующий
материал, придает изделию форму.
Армирующее вещество передает изделию
свои механические и физические свойства,
и, таким образом, усиливает свойства
матрицы. Такая взаимосвязь позволяет
создать более совершенный материал с
набором свойств, недоступным каждому
из входящих в его состав материалов в
отдельности. Широкая гамма армирующих
и матричных материалов дает возможность
создавать материал с теми свойствами,
которые соответствуют назначению
изделия.

Для
того, чтобы придать форму композитному
материалу используется оснастка.
Матричный материал укладывается в
оснастку вместе с армирующим материалом.
Затем матрица застывает, тем самым
создавая форму изделия. В зависимости
от того, что за материал используется
в качестве матрицы, этот процесс называют
химической полимеризацией или
схватыванием.

Термин
«композитный материал» наиболее часто
применяется в отношении композитов на
основе полимерных матриц или смолы.
Полимеры очень разнообразны, нам
интересно несколько видов (называемых
по названию основных веществ в их
составе) – эпоксидные, полиэфирные,
винилэфирные, фенольные, полипропиленовые
и пр. В качестве армирующих веществ
наиболее распространены волокна и
сыпучие вещества. Большое влияние на
свойства композитного материала
оказывает итоговое соотношение матрицы
и армирующих волокон. Чем меньше в
изделии смолы, тем прочнее изделие.
Совершенствование технологии в области
формование направлено на достижение
идеальных пропорций компонентов в
материале. 

Силикатные материалы и изделия

Силикатные,
гипсовые и асбоцементные материалы
относятся к безобжиговым изделиям и
составляют значительную группу
строительных материалов из искусственного
камня.

Силикатный
кирпич. Материалами
для изготовления силикатного кирпича
являются чистый кварцевый песок (92 —
95%), воздушная известь (5 — 8%) и вода (около
7%) . Кварцевый песок в производстве
силикатного кирпича применяют немолотый
или в виде сме­си немолотого и молотого.
Допускаются
равномерно распределённые глинистые
примеси в количестве не более 10%. При
таком содержании они несколько повышают
удобоукладываемость смеси. Крупные
включения глины в песке не допускаются.

Силикатный
кирпич изготавливают путем прессования
смеси под давлением 15-20МПа с последующим
пропариванием в автоклаве под давлением
0,8МПа и температуре 174^оС
в течении 6-8 часов. Давление плавно
поднимают и снижают . Длительность
процесса 10-14 часов.

Этот
строительный материал по своей форме,
размерам и основному назначению не
отличаются от глиняного кирпича.
Теплоизоляционные
качества стен из силикатного и
керамического кирпича практически
равны, водо-, морозо- и огнестойкость
меньше.
Морозостойкость М
_рз
-15циклов. Его нельзя использовать для
кладки фундаментов, цоколей, наружных
стен, помещений с высокой влажностью
воздуха, а также для кладки печей.
Себестоимость силикатного кирпича на
25…35% ниже, чем керамического.

Кроме силикатного
кирпича таким же способом изготовляют
золосиликатный (зольный) кирпич, в нём
частично или целиком песок заменён
золой топлива. Этот кирпич легче
силикатного и имеет более низкую
теплопроводность. По прочности и
стойкости зольный кирпич ус­тупает
силикатному. Применяют зольный кирпич
для возведения кладки стен зданий малой
этажности (до трёх этажей), а также для
стен верхних этажей многоэтажных зданий.

Крупноразмерные
изделия из силикатного бетона.
Силикатным бето­ном называют
затвердевшую в автоклаве уплотнённую
смесь, состоя­щую из кварцевого песка
(70 — 80%), молотого песка (8-15%) и молотой
негашеной извести (6 — 10%). Из силикатного
бетона маркой не ниже М-150, с при­менением
тепловлажностной обработки в автоклаве,
изготовляют круп­ные стеновые блоки
внутренних несущих стен, панели перекрытий
и несу­щих перегородок, ступени, плиты,
балки. Элементы, работающие на из­гиб,
армируют стержнями и сетками.

Не рекомендуется
применять плотные силикатобетонные
изделия для фундаментов и других
конструкций, работающих в условиях
высокой влаж­ности.

Минеральные вяжущие вещества

Минеральные вяжущие
вещества получают путем обжига в печах
природных каменных материалов (известняка
гипса, ангидрита, доломита, магнезита).
Куски полученные после обжига , путем
помола превращаются в тонкий порошок.
Чем меньше размер зерен после помола,
тем выше активность вяжущего. Вяжущие
вещества при смешивании с водой способны
переходить из жидкого (тестообразного)
в камневидное состояние.

Вяжущие вещества
делятся на две группы:

1. Воздушные вяжущие
   вещества, способные твердеть и длительно
   сохранять свою проч­ность только на
   воздухе, во влажных условиях они
   снижают или теряют прочность .

2. Гидравлические
   вяжущие вещества, твердеют и длительно
   сохраняют свою проч­ность не только
   на воздухе, но и в воде. В отличии от
   воздушных они имеют более высокую
   прочность , поэтому шире применяются
   в строительстве.

К воздушным вяжущим
веществам относятся: воздушная известь,
гип­совые вяжущие, магнезиальные
вяжущие и жидкое (растворимое) стекло.
К гидравлическим вяжущим относятся:
гидравлическая известь, романцемент,
портландцемент и его разновидности.

Вяжущие вещества
широко применяются в строительстве для
изготов­ления строительных растворов,
бетонов, бетонных и железобетонных
из­делий.

Кирпичная и каменная
кладки, бетон были известны человечеству
ещё в доисторические времена, до
изобретения им вяжущих веществ. Взамен
вяжущих применялось пластическое
глиняное тесто, которое, высыхая,
превращалось
в камнеподобный материал. Так как между
глиной и водой никаких химических
реакций не
протекает,
то высохшая и окаменевшая глина под
действием воды может снова размокнуть
и потерять прочность и связанность. В
сухом климате или в условиях, исключающих
увлажне­ние, глиняное тесто и в
настоящее время используется как
заменитель вя­жущих. В наше время
глиняные растворы применяются при
кладке печей и возведения стен зданий
в сухом климате.

Воздушная
известь. Строительную
воздушную известь получают путем обжига
при температуре 1000-1200^оС
известняков или других горных пород,
содержащих углекислый кальций. На
строительство известь поступает в виде
кусков белого или серого цвета(комовая
известь или кипелка). Негашеная известь
химически соединяется с водой и образует
гашеную (гидратную) известь. При гашении
ограниченным количеством воды известь
распадается, образуя тонкий порошок,
называемый пушонкой. При большом
количестве воды образуется известковое
тесто. Известь применяют для приготовления
строительных раство­ров, в производстве
известково-пуццолановых вяжущих, для
изготовления силикатного кирпича,
силикатных и пеносиликатных изделий,
шлакобе­тонных блоков, а также в
качестве покрасочных составов.
Существенный недостаток воздушной
извести – невысокая прочность и малая
стойкость во влажных условиях.

Строительный
гипс (алебастр)
получают путем обжига природного
гипсового камня с последующим размолом
в тонкий порошок. В
зависимости от тонкости помола и
прочности
строительный
гипс делится на три сорта марок 35, 45, 55.
Стро­ительный
гипс
применяют для изготовления стеновых
панелей, плит и кам­ней для внутренних
перегородок зданий, сухой штукатурки,
архитектурно-отделочных деталей.
Гипсовые
вяжущие вещества
применяются в виде гипсового теста в
кладочных
и штукатурных растворах, бетонах,
производ­стве теплоизоляционных
материалов, искусственного мрамора и
других декоративных изделий. По пределу
прочности на сжатие гипсовые вяжу­щие
вещества делятся на четыре марки: 50,100,
150,200 . При воздействии влаги прочность
затвердевшего гипса значительно
снижается , поэтому его применяют в
помещениях с влажностью до 60%.

Maгнезиальные
вяжущие. Различают
два вида магнезиальных вяжу­щих —
каустический магнезит и каустический
доломит. Применяют магне­зиальные
вяжущие для изготовления бесшовных
ксилолитовых полов, пе­регородочных
плит, плит для облицовки стен, а также
ступеней и теплоизо­ляционных
изделий
и т. п.

Растворимое
(жидкое) стекло. Растворимое
стекло представляет собой калиевый или
натриевый силикат. Натриевое жидкое
стекло используется для приготовления
кислотоупорного цемента, огнезащитных
красок и об­мазок, для закрепления
(силикатизации) фунтов, защиты природных
ка­менных материалов.

Портландцемент.
Является
важнейшим гидравлическим вяжущим
ве­ществом. Его выпуск составляет
около 80% от выпуска
всех вяжущих. Высокая
прочность, способность быстро твердеть
на воздухе и в воде, относительно низкая
стоимость сделали портландцемент самым
рас­пространённым вяжущим. Его
применяют для изготовления бетонных и
железобетон­ных конструкций, для
строительных растворов высокой прочности.
Сырьем для портландцемента служат
природные ископаемые – мергеля или
смесь из 73% известняка, 25% глины, 2% гипса.
Размолотое сырье обжигают и производят
помол спекшейся смеси – клинкера в
тонкий порошок. Порошок, затворенный
водой, образует тесто, которое быстро
твердеет в течение первых трех суток и
твердение в основном заканчивается на
28 сутки, достигая марочной прочности.
При благоприятных условиях прочность
бетона на портландцементе продолжает
возрастать и может в 2-3 раза превысить
марочную (28-суточную). Нормальные условия
твердения – это 15
^оС и влажная
атмосфера. При 0
^оС и ниже
тесто замерзает, и прочность не
увеличивается. Прочность характеризуется
маркой.
Марку устанавливают по пределу прочности
при изгибе и сжатии образцов в виде
брусков из цементного раствора состава
1:3 с водой через 28 суток после изготовления.
Выпускают портландцемент
марок 300, 400, 500 и 600. Хранить цемент в сухом
месте не более 6 месяцев. Портландцемент
не рекомендуется применять для
конструкций,
которые
будут подвергаться действию напора
морской, минеральной или пресной воды.

Каковы области применения жидкого и твердого силиката натрия?

Поставщики …

• Поставщики …
• Новости о …
• Статьи о …
• Компании назывались …
• Возможности для бизнеса для …

Поиск

• БИЗНЕС

  • Купить
  • Продать
  • Справочник
  • Больше бизнеса

• СОДЕРЖАНИЕ

  • Дом
  • Новости
  • Отрасли промышленности
  • Инструменты

• ИНДЕКС ПРОДУКТА

  • А
    B
    C
    D
    E
    F
    г
    ЧАС
    я
    J
    K
    L
    M
    N
    О
    п
    Q
    р
    S
    Т
    U
    V
    W
    Икс
    Y
    Z
    0-9
    Другой

• ДРУГИЕ КАНАЛЫ

  • Виды спорта

• БОЛЬШЕ

  • Справка
  • Промышленная реклама
  • Зарегистрируйтесь бесплатно
  • Зарегистрировать мою компанию
  • FAQ

  • Следуйте за нами на

  • Около

• ЯЗЫК

  • Español
  • Английский
  • Deutsch
• Логин
• Объявление
• Связаться с нами

• Меню

  • • Бизнес
    • Купить

.

Обработка материалов | Britannica

Обработка материалов , серия операций, которые преобразуют промышленные материалы из исходного состояния в готовые детали или изделия. Промышленные материалы определяются как материалы, используемые при производстве «твердых» товаров, таких как машины и оборудование более или менее длительного пользования, производимые для промышленности и потребителей, в отличие от одноразовых «мягких» товаров, таких как химикаты, продукты питания, фармацевтические препараты и одежда. .

Обработка материалов вручную стара как цивилизация; Механизация началась с промышленной революции 18-го века, а в начале 19-го века основные машины для формования, формовки и резки были разработаны, главным образом в Англии.С тех пор разнообразие и количество методов обработки материалов и оборудования увеличилось.

Цикл производственных процессов, в ходе которых материалы превращаются в детали и изделия, начинается сразу после того, как сырье извлечено из минералов или произведено из основных химических веществ или природных веществ. Металлическое сырье обычно получают в два этапа. Сначала сырая руда обрабатывается для увеличения концентрации желаемого металла; это называется обогащением.Типичные процессы обогащения включают дробление, обжиг, магнитную сепарацию, флотацию и выщелачивание. Во-вторых, дополнительные процессы, такие как плавка и легирование, используются для производства металла, из которого должны быть изготовлены детали, которые в конечном итоге собираются в продукт.

В случае керамических материалов натуральная глина смешивается и смешивается с различными силикатами для получения сырья. Пластиковые смолы производятся химическими методами в виде порошка, гранул, замазки или жидкости. Синтетический каучук также производится химическими методами, как и натуральный каучук, в таких формах, как плиты, листы, креп и пена для изготовления готовых деталей.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Процессы, используемые для преобразования сырья в готовую продукцию, выполняют одну или обе из двух основных функций: во-первых, они придают материалу желаемую форму; во-вторых, они изменяют или улучшают свойства материала.

Процессы формования и формования можно разделить на два широких типа — те, которые выполняются с материалом в жидком состоянии, и те, которые выполняются с материалом в твердом или пластичном состоянии.Обработка материалов в жидкой форме обычно известна как литье, когда в нее вовлечены металлы, стекло и керамика; это называется формованием, когда применяется к пластмассам и некоторым другим неметаллическим материалам. Большинство процессов литья и формования включают четыре основных этапа: (1) создание точного рисунка детали, (2) изготовление формы из шаблона, (3) введение жидкости в форму и (4) удаление закаленной детали из формы. плесень. Иногда требуется чистовая операция.

Материалам в их твердом состоянии придают желаемую форму путем приложения силы или давления.Обрабатываемый материал может быть в относительно твердом и стабильном состоянии и в таких формах, как пруток, лист, гранула или порошок, или он может быть в мягкой, пластичной или похожей на замазку форме. Твердым материалам можно придать горячую или холодную форму. Обработку металлов в твердом состоянии можно разделить на два основных этапа: во-первых, сырье в виде больших слитков или заготовок подвергается горячей обработке, обычно путем прокатки, ковки или экструзии, с получением меньших форм и размеров; во-вторых, эти формы перерабатываются в конечные детали и изделия с помощью одного или нескольких небольших процессов горячего или холодного формования.

После того, как материал сформирован, его обычно модифицируют. При обработке материалов процесс «удаления» — это процесс, при котором удаляются части куска или массы материала для достижения желаемой формы. Хотя процессы удаления применяются к большинству типов материалов, они наиболее широко используются для металлических материалов. Материал может быть удален с заготовки механическими или немеханическими средствами.

Есть несколько процессов резки металла. Почти во всех из них механическая обработка включает в себя прижатие режущего инструмента к обрабатываемому материалу.Инструмент, который тверже, чем обрабатываемый материал, удаляет нежелательный материал в виде стружки. Таким образом, элементами обработки являются режущее устройство, средство для удержания и позиционирования заготовки и обычно смазка (или смазочно-охлаждающая жидкость). Существует четыре основных процесса удаления без резания: (1) при химическом измельчении металл удаляется реакцией травления химических растворов на металле; хотя обычно применяется к металлам, его также можно использовать на пластмассах и стекле, (2) электрохимическая обработка использует принцип металлизации в обратном направлении, поскольку заготовка вместо того, чтобы образоваться в процессе нанесения покрытия, разъедается в контролируемом (3) электроразрядная обработка и шлифование разрушают или разрезают металл искрами высокой энергии или электрическими разрядами, (4) лазерная обработка режет металлические или тугоплавкие материалы интенсивным лучом света лазера.

Другим дополнительным изменением может быть «соединение», процесс постоянного, иногда только временного, соединения или прикрепления материалов друг к другу. Используемый здесь термин включает сварку, пайку, пайку, а также склеивание и химическое соединение. В большинстве процессов соединения связь между двумя кусками материала достигается за счет приложения одного или комбинации трех видов энергии: тепловой, химической или механической. Связующий или наполнитель, такой же или отличный от соединяемых материалов, может использоваться или не использоваться.

Свойства материалов могут быть изменены в результате горячей или холодной обработки, механических операций и воздействия некоторых форм излучения. Изменение свойств обычно вызывается изменением микроскопической структуры материала. В эту категорию входят как термообработка, при которой температура превышает комнатную, так и холодная обработка при температуре ниже комнатной. Термическая обработка — это процесс, при котором температура материала повышается или понижается для изменения свойств исходного материала.Большинство процессов термической обработки основаны на циклах время-температура, которые включают в себя три этапа: нагрев, выдержка при температуре и охлаждение. Хотя некоторые термические обработки применимы к большинству семейств материалов, они наиболее широко используются для металлов.

Наконец, процессы «отделки» могут применяться для модификации поверхностей материалов с целью защиты материала от разрушения в результате коррозии, окисления, механического износа или деформации; для обеспечения особых характеристик поверхности, таких как отражательная способность, электрическая проводимость или изоляционные или несущие свойства; или придать материалу особые декоративные эффекты.Есть две широкие группы процессов отделки: те, в которых на поверхность наносится покрытие, обычно из другого материала, и те, в которых поверхность материала изменяется под действием химического воздействия, тепла или механической силы. К первой группе относятся металлические покрытия, например гальваника; органическая отделка, например покраска; и эмалирование фарфора.

.

Различные условия схватывания влияют на характеристики поверхности и микротвердость герметиков на основе силиката кальция

Цель . Исследовать влияние различных условий схватывания на микротвердость поверхности и схватывание герметиков на основе силиката кальция. Методы . Сравнивали три силера: EndoSequence Bioceramic (BC; Brasseler USA, Саванна, Джорджия, США), Endoseal MTA (ES; Маручи, Вонджу, Корея) и Well-Root ST (WR; Vericom, Чхунчон, Корея).Образцы подвергались воздействию масляной кислоты (pH 5,4) или фосфатно-солевого буфера (PBS [pH 7,4]) в течение 48 часов и хранили при 100% влажности в течение 12 дней. Контрольные образцы хранили при 100% влажности в течение 14 дней. Измеряли микротвердость поверхности, наблюдали топографические изменения и проводили фазовый анализ с помощью дифракции рентгеновских лучей. Микротвердость в зависимости от условий хранения сравнивали с использованием одностороннего дисперсионного анализа и тестов Тьюки для множественного сравнения (). Результаты .Герметики BC и ES показали пониженную микротвердость при хранении в кислоте или PBS по сравнению с контролем (). В группе WR воздействие кислоты снизило микротвердость образцов по сравнению с контролем (). Сканирующая электронная микроскопия выявила различную топографию образцов всех испытанных герметиков, подвергшихся воздействию кислоты или PBS. Заключение . Поверхностная микротвердость герметиков на основе силиката кальция снижалась под действием кислоты или PBS. Кислотные растворы, однако, оказывали более вредное воздействие, чем PBS.

1. Введение

Минеральный триоксидный наполнитель (MTA; ProRoot, Dentsply, Tulsa, OK, USA) представляет собой силикатный цемент кальция и, как сообщается, имеет долгосрочные клинические показатели успеха [1] благодаря хорошей герметизирующей способности и биосовместимости , и остеокондуктивность [2–4]. Основываясь на успехе этого продукта, интерес к использованию материалов на основе силиката кальция в качестве герметиков для лечения корневых каналов растет, и недавно были представлены различные герметики на основе силиката кальция.

Среди выпущенных герметиков, герметики предварительно смешанного и инъекционного типа просты в использовании.EndoSequence Bioceramic (BC; Brasseler USA, Savannah, GA, USA) — один из таких герметиков, которые схватываются с использованием влаги, оставшейся после сушки канала с помощью бумажного штифта. Он состоит из силикатов кальция, одноосновного фосфата кальция, оксида циркония, оксида тантала и загустителей. Сообщалось, что силеры BC обладают высокой биосовместимостью [5], маргинальной адаптацией, аналогичной MTA [6], сильными антибактериальными свойствами [7, 8] и способностью усиливать остеобластную дифференцировку клеток периодонтальной связки [9] и индуцировать дентин. реминерализация [10].Endoseal MTA (ES; Maruchi, Wonju, Korea) — еще один силер на основе силиката кальция, который, как ранее сообщалось, индуцирует биоминерализацию дентинных канальцев [11]; он имеет подходящие биологические и физические свойства [12], удовлетворительную цитосовместимость [13] и хорошую герметизирующую способность [14]. Этот герметик представляет собой предварительно приготовленную смесь и поглощает влагу из воздуха. Он состоит из силикатов кальция, алюминатов кальция, алюмоферрита кальция, сульфатов кальция, рентгеноконтрастного вещества и загустителя. Well-Root ST (WR; Vericom, Чунчхон, Корея) — это недавно представленный силикатный цемент кальция, состоящий из алюмосиликатного соединения кальция, оксида циркония, наполнителя и загустителя.Однако до настоящего времени не было опубликованных исследований по этому конкретному материалу. По словам производителя, для схватывания и затвердевания необходимо присутствие воды.

Были проведены исследования микротвердости, а также таких свойств, как биосовместимость герметиков на основе силиката кальция. Микротвердость МТА и МТА-подобных материалов была снижена при воздействии масляной кислоты, что позволяет предположить, что эти материалы не были полностью схвачены [15]. Кроме того, Loushine et al.[16] сообщили, что микротвердость герметика EndoSequence BC была снижена при смешивании с водой. Во время обтурации канала герметики могут контактировать с жидкостью вокруг апекса. Поскольку герметики на основе силиката кальция имеют состав, аналогичный МТА, на настройку герметиков также может влиять прилегающая среда. Прилегающая ткань около верхушки может иметь нормальный или кислый pH из-за инфекции и воспаления [17]. Влияние среды схватывания на свойства герметиков на основе силиката кальция не исследовалось.Учитывая эту исходную информацию, целью данного исследования было измерение и сравнение микротвердости герметиков EndoSequence BC, Endoseal MTA и Well-Root ST в кислой, фосфатно-солевой среде (PBS) и при 100% влажности. Дополнительно была исследована поверхность образцов.

2. Материалы и методы

2.1. Приготовление образца

EndoSequence Bioceramic (BC), Endoseal MTA (ES) и Well-Root ST (WR) герметики использовались и сравнивались в этом исследовании.Всего было изготовлено 90 форм из полиэтилена диаметром 4 мм и длиной 2 мм. Одна сторона форм была покрыта матричной лентой и липким воском, чтобы герметики схватились без утечки. Герметики медленно вводили в формы (по 30 образцов для каждого материала). Первую группу из каждого материала хранили при 37 ° C и 100% относительной влажности в течение 2 недель (14 дней) и использовали в качестве контроля. В двух других группах образцы хранили при 37 ° C и 100% влажности в течение 2 дней в двух различных условиях хранения, в которых образцы были погружены в масляную кислоту с концентрацией 1 ммоль / л (pH 5.4) или PBS (pH 7,4), а затем хранили в тех же условиях, что и первая группа, в течение 12 дней. Общее количество образцов в каждой группе составляло 10. После каждого периода хранения образцы отделяли от форм с помощью одноразового лезвия скальпеля № 15, разрезая стенки форм по вертикали. Затем образцы шлифовали с использованием наждачной бумаги из карбида кремния № 1200 (CC-1200w, Daesung, Сеул, Корея).

2.2. Измерение микротвердости поверхности

Для измерения микротвердости образцов использовали прибор для измерения микротвердости по Виккерсу (HMV-SHIMADZU, Киото, Япония).Алмазный индентор квадратной формы и пирамидальной формы использовался с полным шагом 98,07 мН, 98,07 мН и 980,7 мН для герметиков BC, ES и WR соответственно. Время индентирования составляло 5 с при комнатной температуре. Число твердости по Виккерсу рассчитывалось на испытательной машине по следующей формуле: где означает нагрузку в килограммах-силе, представляет собой среднее значение двух диагоналей в мм, а HV указывает значение микротвердости по Виккерсу. Значения микротвердости измеряли трижды и рассчитывали среднее значение.

2.3. Осмотр поверхности

2.3.1. Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Микроструктура поверхности (в контакте с раствором) образцов была проанализирована с помощью SEM (S-4700, FESEM, Hitachi, Tokyo, Japan). На образцы наносили покрытие и устанавливали напряжение 15,0 кВ, тип сигнала — вторичные электроны, рабочее расстояние — 12 мм, скорость сканирования — 16 кадров за 20 с. Изображения были получены с увеличением 500x, 3500x и 15000x.

2.4. Анализ дифракции рентгеновских лучей (XRD)

Кристаллическая структура герметиков на основе силиката кальция, хранящихся в трех различных условиях, была проанализирована с помощью XRD. Образцы для XRD были приготовлены описанным выше способом и высушены перед сканированием образца . Рентгеновский дифрактометр (Ultima IV, Rigaku, Tokyo, Japan) работал при 40 кВ и 30 мА с излучением Cu-K α . Размер сканирования 0,02 °, скорость сканирования 2 ° / мин. Согласование пиков было достигнуто с использованием стандартных данных в файлах порошковой дифракции (PDF) из Международного центра дифракционных данных (ICDD). Фазовую фракцию анализировали с использованием функции подбора всего образца, включенной в программное обеспечение Jade версии 9 (MDI, Ливермор, Калифорния, США).

2,5. Статистический анализ

Однофакторный дисперсионный анализ ANOVA и множественные сравнительные тесты Тьюки были проведены для определения статистически значимых различий в микротвердости одного и того же материала в зависимости от условий хранения; P <0,05 считалось статистически значимым.

3. Результаты

3.1. Измерение микротвердости поверхности

На рис. 1 приведены данные измерений микротвердости поверхности. Во всех протестированных материалах выявлены статистически значимые различия микротвердости между группами в зависимости от условий хранения ().Множественный сравнительный тест Тьюки показал, что группа с кислотой и PBS показала значительно более низкую среднюю микротвердость по сравнению с контролем в герметиках BC и ES (), тогда как герметик WR показал значительную разницу между кислотной и контрольной группами ().

3.2. SEM

Различная микроструктура поверхности наблюдалась во всех испытанных материалах в зависимости от условий схватывания. Контроль в BC показал наиболее плоские кристаллы (Рисунок 2 (a) (C)), тогда как более аморфные глобулярные частицы наблюдались в PBS (Рисунок 2

.

натрия | Факты, использование и свойства

Натрий (Na) , химический элемент группы щелочного металла (Группа 1 [Ia]) периодической таблицы. Натрий — очень мягкий серебристо-белый металл. Натрий — самый распространенный щелочной металл и шестой по распространенности элемент на Земле, составляющий 2,8 процента земной коры. Он широко встречается в природе в составе соединений, особенно поваренной соли — хлорида натрия (NaCl), который образует минеральный галит и составляет около 80 процентов растворенных компонентов морской воды.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

118 Названия и символы из таблицы Менделеева

Ac

Свойства и производство

Поскольку натрий чрезвычайно реактивен, он никогда не встречается в свободном состоянии в земной коре.В 1807 году сэр Хамфри Дэви стал первым, кто получил натрий в его элементарной форме, применив электролиз к плавленому гидроксиду натрия (NaOH). Натрий является важным компонентом ряда силикатных материалов, таких как полевые шпаты и слюды. В разных частях света есть огромные залежи каменной соли, а в Чили и Перу есть месторождения нитрата натрия. Содержание натрия в море составляет приблизительно 1,05 процента, что соответствует концентрации галогенидов натрия приблизительно 3 процента. Натрий был идентифицирован как в атомной, так и в ионной формах в спектрах звезд, включая Солнце, и в межзвездной среде.Анализ метеоритов показывает, что присутствующий силикатный материал в среднем содержит примерно 4,6 атома натрия на каждые 100 атомов кремния.

Сэр Хэмфри Дэви Сэр Хэмфри Дэви, часть картины маслом после сэра Томаса Лоуренса; в Национальной портретной галерее в Лондоне. Предоставлено Национальной портретной галереей, Лондон

Натрий легче воды, его можно разрезать ножом при комнатной температуре, но он хрупкий при низких температурах. Он легко проводит тепло и электричество и в значительной степени проявляет фотоэлектрический эффект (испускание электронов при воздействии света).

Натрий является наиболее важным с коммерческой точки зрения щелочным металлом. Большинство процессов производства натрия включают электролиз расплавленного хлорида натрия. Недорогой и доступный в количествах в цистернах, этот элемент используется для производства присадок к бензину, полимеров, таких как нейлон и синтетический каучук, фармацевтических препаратов и ряда металлов, таких как тантал, титан и кремний. Он также широко используется в качестве теплообменника и в натриевых лампах. Желтый цвет натриевой лампы и натриевого пламени (основа аналитического теста на натрий) идентифицируется двумя заметными линиями в желтой части светового спектра.

Колба натриевой лампы высокого давления. (вверху и в центре) W.H. Роудс и Г. Вэй в R.W. Cahn и M.B. Bever (eds.), Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Supplementary Vol. 3, © 1993 Pergamon Press; (внизу) General Electric Company
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Существенные области применения

Два из самых первых применений металлического натрия были в производстве цианида натрия и пероксида натрия.Значительные количества были использованы при производстве тетраэтилсвинца в качестве добавки к бензину, рынок, который исчез с появлением неэтилированного бензина. Значительные количества натрия используются при производстве алкилсульфатов натрия в качестве основного ингредиента синтетических моющих средств.

Натрий также используется в качестве исходного материала при производстве гидрида натрия (NaH) и боргидрида натрия (NaBH ₄ ). Кроме того, натрий используется в производстве красителей и промежуточных продуктов красителей, в синтезе парфюмерии и в большом количестве органических восстановлений.Он используется при очистке углеводородов и при полимеризации непредельных углеводородов. Во многих органических применениях натрий используется в форме дисперсий в жидких углеводородных средах.

Расплавленный натрий является отличным теплоносителем, и благодаря этому свойству он нашел применение в качестве теплоносителя в жидкометаллических реакторах на быстрых нейтронах. Натрий широко используется в металлургии в качестве раскислителя и восстановителя для получения кальция, циркония, титана и других переходных металлов.Промышленное производство титана включает восстановление тетрахлорида титана (TiCl ₄ ) натрием. Продукция — металлический Ti и NaCl.

Основные соединения

Натрий обладает высокой реакционной способностью, образуя широкий спектр соединений почти со всеми неорганическими и органическими анионами (отрицательно заряженными ионами). Обычно он имеет степень окисления +1, и его единственный валентный электрон теряется с большой легкостью, давая бесцветный катион натрия (Na ⁺ ). Синтезированы также соединения, содержащие анион натрия Na ^— .Основными промышленными соединениями натрия являются хлорид, карбонат и сульфат.

Наиболее важным и знакомым соединением натрия является хлорид натрия или поваренная соль NaCl. Большинство других соединений натрия получают прямо или косвенно из хлорида натрия, который встречается в морской воде, в природных рассолах и в виде каменной соли. Большие количества хлорида натрия используются в производстве других тяжелых (промышленных) химикатов, а также используются непосредственно для удаления льда и снега, для кондиционирования воды и в продуктах питания.

хлорид натрия Хлорид натрия. Henningklevjer

Другие основные коммерческие применения хлорида натрия включают его использование в производстве хлора и гидроксида натрия путем электролитического разложения и в производстве карбоната натрия (Na ₂ CO ₃ ) с помощью процесса Solvay. Электролиз водного раствора хлорида натрия дает гипохлорит натрия, NaOCl, соединение натрия, кислорода и хлора, которое в больших количествах используется в бытовых отбеливателях с хлором.Гипохлорит натрия также используется в качестве промышленного отбеливателя для бумажной массы и текстиля, для хлорирования воды и в некоторых лекарственных препаратах в качестве антисептика и фунгицида. Это нестабильное соединение, известное только в водном растворе.

Карбонаты содержат карбонат-ион (CO ₃ ^2–). Бикарбонат натрия, также называемый гидрокарбонатом натрия или бикарбонатом соды, NaHCO ₃ , является источником диоксида углерода и поэтому используется в качестве ингредиента в разрыхлителях, шипучих солях и напитках, а также в качестве основного компонента сухих продуктов. химические огнетушители.Его небольшая щелочность делает его полезным при лечении повышенной кислотности желудка или мочи и ацидоза. Он также используется в некоторых промышленных процессах, таких как дубление и выделка шерсти. Карбонат натрия, или кальцинированная сода, Na ₂ CO ₃ , широко распространен в природе, встречаясь в составе минеральных вод и твердых минералов натрон, трона и термонатрит. В больших количествах эта щелочная соль используется для изготовления стекла, моющих и чистящих средств. Карбонат натрия обрабатывают диоксидом углерода для получения бикарбоната натрия.Моногидратная форма карбоната натрия, Na ₂ CO ₃ · H ₂ O, широко используется в фотографии как компонент в проявителях.

бикарбонат натрия Бикарбонат натрия (NaHCO3), также известный как пищевая сода или бикарбонат соды. © Geo-grafika / Shutterstock.com

Сульфат натрия, Na ₂ SO ₄ , представляет собой белое кристаллическое твердое вещество или порошок, применяемый при производстве крафт-бумаги, картона, стекла и моющих средств, а также в качестве сырья для производство различных химикатов.Его получают либо из месторождений сульфатных минералов мирабилита и тенардита, либо синтетическим путем путем обработки хлорида натрия серной кислотой. Кристаллизованный продукт представляет собой гидрат Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, широко известный как глауберова соль. Тиосульфат натрия (гипосульфит натрия), Na ₂ S ₂ O ₃ , используется фотографами для фиксации проявленных негативов и отпечатков; он действует путем растворения части солей серебра, покрытых пленкой, которые остаются неизменными под воздействием света.

Гидроксид натрия (NaOH) представляет собой коррозионно-белое кристаллическое твердое вещество, которое легко впитывает влагу до растворения. Гидроксид натрия, обычно называемый каустической содой или щелоком, является наиболее широко применяемой промышленной щелочью. Он вызывает сильную коррозию тканей животных и растений. Щелочные растворы, которые он образует при растворении в воде, нейтрализуют кислоты в различных промышленных процессах: при переработке нефти он удаляет серную и органические кислоты; в мыловарении реагирует с жирными кислотами. Растворы NaOH используются при обработке целлюлозы и производстве многих химикатов.

испаритель Испаритель с падающей пленкой для концентрирования растворов каустической соды (гидроксида натрия). Рубен Кастельнуово

Нитрат натрия, или натриевая селитра, NaNO ₃ , обычно называют чилийской селитрой из-за ее минеральных месторождений на севере Чили, основного источника. Нитрат натрия используется как азотное удобрение и как компонент динамита.

.