Плавленые каменные материалы (каменное литье)

Каменное литье – это искусственный материал, получаемый расплавлением при 1400…1500 °С горных пород с последующей тепловой обработкой разлитого по формам расплава. В зависимости от сырья и цвета различают каменное литье: темное – из вулканических горных пород (базальт и диабаз – 88 %) и металлургических шлаков (12 %); светлое – из кварцевого песка и осадочных горных пород (кварцевый песок – 46 %, доломит – 32 %, известняк – 22 %). После охлаждения для снижения напряжений и образования кристаллической структуры изделия отжигают при температуре 800…900 °С.

Ввиду высокой химической стойкости, долговечности, прочности (R_сж=300…400 МПа, R_изг=40…60 МПа), низкой истираемости (истираемость плавленых материалов составляет 0,7 г/см², т.е. в 2…5 раз меньше, чем гранита и базальта) и разнообразия расцветок из каменного литья выполняют простые и сложные изделия для цокольных частей зданий, карнизных и балконных плит, различные рельефные изделия. Темнолитые изделия используют как антикоррозийное покрытие пола, светлолитые – для облицовки стен зданий.

Ввиду высокой морозостойкости и химической стойкости камнелитые изделия эксплуатируются в особо тяжелых условиях: например, плитки для полов используют в цехах с агрессивными средами, в дорожном строительстве.

Плавленые каменные изделия применяют для трубопроводов и лотков сыпучих материалов, для футеровки шаровых мельниц, при строительстве резервуаров для агрессивных веществ, для элементов сооружений, где необходимы большая прочность и износостойкость. Поэтому основными видами изделий, выпускаемых камнелитейными заводами, являются дорожная брусчатка, облицовочные плитки, трубы.

В дорожном строительстве находит применение плавленый каменный материал, обладающий высокими светоотражательными свойствами – синопал. Синопал представляет собой щебень белого цвета, изготовленный плавлением и последующей кристаллизацией сплава песка, мела и флюсов. Шихта сырьевой смеси состоит из 70 % песка, 25 % мела и 5 % доломита. Плавление шихты осуществляется во вращающейся печи при температуре 1550…1600 °С. После плавления масса охлаждается до температуры 1200 °С. Охлаждение идет в заданном режиме для получения материала кристаллического строения. После полного охлаждения материал поступает в дробилку, где измельчается до зерен мельче 25 мм.

Средняя плотность синопала составляет 1200 кг/м³, водонасыщение по массе – до 0,5 %, предел прочности при сжатии – 250…300 МПа.

При строительстве асфальтобетонных покрытий с использованием синопалового щебня повышается светоотражающая способность дорожного покрытия, уменьшается расход электроэнергии на освещение улиц, повышаются сцепные качества асфальтобетонного покрытия.

 

Изделия из шлакового литья

 

Из огненно-жидких шлаков путем отливки получают штучные изделия для дорожных покрытий и тротуаров (мозаиковая шашка, брусчатка, плиты), для полов промышленных предприятий, − облицовочные плитки, которые используются на предприятиях химической промышленности. Также получают, щебень, термозит, шлаковую вату и гранулированные шлаки, которые применяют при получении минеральных вяжущих материалов как активную минеральную добавку.

Щебень, получаемый из огненно-жидких шлаков, имеет хорошее сцепление с вяжущими материалами, в нем почти отсутствуют лещадные и игольчатые частицы, отличается высокой прочностью при сжатии (предел прочности до 100 МПа), высокой износо- и морозостойкостью. Вследствие этого может применяться наравне со щебнем из горных пород для приготовления асфальто- и цементобетонов, а также для устройства конструктивных слоев дорожных одежд без обработки вяжущими.

Термозит – ячеистый материал, получаемый путем вспучивания шлакового расплава и быстрого его охлаждения. Щебень из этого материала является хорошим заполнителем для легких бетонов, так как его плотность незначительна и колеблется в пределах 300…1100 кг/м³ в зависимости от размера кусков и степени вспучивания.

Шлаковая вата представляет собой материал, состоящий из тончайших волокон длиной около 60 мм и толщиной до 12 мкм. Получают этот материал путем распыления тонкой струи шлакового расплава струей пара, в результате чего образуются тонкие нити. Иногда шлаковую вату получают распылением шлакового расплава быстро вращающимися дисками. Это высокоэффективный звукопоглощающий и теплоизоляционный материал. Он гнилостоек, морозоустойчив, имеет незначительную плотность (150…250 кг/м³).

Гранулированный шлак – мелкозернистый материал (размер зерен 0,1…0,7 мм), полученный при быстром охлаждении расплавленного шлака и имеющий стекловидную структуру. Используется в качестве активных добавок при производстве цементов.

 

Вопросы для самопроверки к главе 6

1. Какие строительные материалы относятся к необжиговым?

2. Назовите виды силикатных бетонов.

3. Как получают силикатный кирпич?

4. Что представляет собой «пеносиликат»?

5. Как получают ячеистые силикатные изделия?

6. Что представляет собой строительный раствор?

7. Назовите виды строительных растворов и их назначение.

8. Какие строительные материалы относятся к обжиговым?

9. Дайте характеристику керамическому рядовому (обыкновенному) кирпичу.

10. Виды керамического обыкновенного кирпича (размеры, названия граней).

11. Производство обыкновенного керамического кирпича (пластичный, полусухой способ).

12. Эффективный кирпич и керамические камни.

13. Клинкерный (дорожный) кирпич.

14. Керамзит (назначение, получение).

15. Аглопорит (назначение, получение).

16. Клинкерный щебень (керамдор).

17. Стекло строительное. Параметры, получение.

18. Изделия из стекла (стеклоблоки, катафот, стеклопрофилит, стеклопакеты, пеностекло, стекловата).

19. Ситаллы (получение, применение).

20. Плавленые каменные материалы (каменное литье).

 

 

1) Рыбьев И.А. Основы строительного материаловедения в лекционном изложении. М.: Астраль, 2006. – 604 с.

1) См. Я.Н.Ковалев. Активационные технологии дорожных композиционных материалов. Минск, БелЭН, 2002. –336 с.

1) Коллаген – фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани животных (сухожилие, кость, хрящ) и обеспечивающий ее прочность.

2) Закон створа Рыбьева рассмотрен в разделе 2.

3) АБЗ – асфальтобетонный завод.

4) ЦБЗ – цементобетонный завод.

5) КДЗ – камнедробильный завод.

1) Агрегат (лат. aggrego – присоединяю) – совокупность отдельных минералов, составляющих одну горную породу.

1) Рассматривается в качестве примера по одному-двум видам горной породы в каждой подгруппе (рис. 3.1).

1) Парапет (фр. parapet) – невысокая стенка, ограждающая мост, набережную.

1) Мылонафт и асидол – продукты, получающиеся при очистке нефтяных дистиллятов. Петралатум – вазелинообразный нефтепродукт, выделяемый при парафинизации нефтяных дистиллятов.

1) Гидратация (от греч. hydor – вода) – присоединение молекул воды к молекулам, атомам или ионам других веществ.