Состав, макро- и микроструктура древесины.

Добавки, применяемые в производстве строительной керамики.

Для улучшения качества сырья и регулирования свойств керамических изделий в глину вводят отощающие, порообразующие(выгорающие), пластифицирующие и специальные добавки, плавни.Отощающие добавки – вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся: дегидратированная глина, шлаки, золы, кварцевый песок. Порообразующие добавки – вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся: древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль. Плавни – вводят для снижения температуры обжига керамических изделий. К ним относятся: полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник.Пластифицирующие добавки – для повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. Это могут быть высокопластичные глины, поверхностноактивные вещества. Специальные добавки – добавляют для повышения кислотостойкости: (песчаные смеси, затворенные жидким стеклом).

Глазурь – это стекловидное покрытие толщиной 0, 1-0, 2 мм, нанесенное на изделие и закрепленное обжигом. Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими), различного цвета. Ангобом называется нанесенный на изделие тонкий слой белой или цветной глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основному черепку.

10. 11. 12. 12.Основы технологии производства изделий строительной керамики. 1)карьерные работы; 2)механическая обработка глиняной массы; 3)формование изделий (пластическим, жестким, пулусухим, сухим и шликерным способом); 4)сушка и обжиг. Карьерная глина в естественном состоянии непригодна для получения керамических изделий. Поэтому проводится обработка с целью подготовки массы. Подготовку массы ведут в сочетании естественной и механической обработки. Естественная обработка – вылеживание предварительно добытой глины в течение 1-2 лет при периодическом увлажнении, замораживании и оттаивании. Механическая обработка глин производится с целью дальнейшего разрушения их природной структуры, удаления или измельчения крупных включений, удаления вредных примесей. В зависимости от вида изготовляемой продукции, вида и свойств сырья массу приготовляют пластическим, жестким, полусухим, сухим и шликерным способами. При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот вид производства является наиболее простой и распространенный.Глиняная масса подвергается уплотнению под давлением 1, 6-7МПа. Жесткий способ формования является разновидностью пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13% до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах под давлением до 20 МПа. При этом способе требуются меньшие энергетические затраты чем при пластическом способе. Полусухой способ. Керамические изделия формуют из шихты с влажностью 8-12% при давлениях 15-40 МПа. Недостатком является металлоемкость, но длительность производственного цикла сокращается в два раза, до 30% уменьшается расход топлива. Сухой способ – это разновидность полусухого производства керамических изделий. Пресс-порошок готовится с влажностью 2-6%. При этом устраняется полностью необходимость сушки. Таким способом изготовляют плотные керамические изделия – плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора. Шликерный способприменяется, когда изделия изготавливаются из многокомпонентной массы, состоящей из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавок. Отливка изделий производится из массы с содержанием воды до 40%. Сушка: Перед обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5-6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге. Сушка производится в туннельных или камерных сушилах до 72 часов при температуре 120-150^оС. Затем идет обжиг. 13. 13.Физико-химические процессы, протекающие в сырце при его обжиге. Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Процесс делится на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. 1.При прогреве сырца до 120 град удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются. 2.В температурном интервале от 450 до 600 град происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса теряет свои пластические свойства. При 800 град начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.В процессе нагрева до 1000 град возможно образование новых кристаллических силикатов. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом. Эта усадка называется огневой усадкой (2-8%). После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Свойство глин уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин. Интервал температур от температуры огнеупорности до начала спекания называется интервалом спекания. Интервал спекания для легкоплавких глин составляет 50-100 град, а огнеупорных до 400 град. Интервал температур обжига в зависимости от назначения и свойств керамического изделия от 900 для кирпича до 1800 для огнеупорной керамики градусов.

Твердение гипсового теста.

При твердении строительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды и образования двуводного сульфата кальция CaSO₄0.5H₂O+1.5H₂O=CaSO₄2H₂O. При гидратации 1кг полугидрата выделяется 133кДж тепла. В теории, разработанной А. А. Байковым, твердение можно условно подразделить на три периода: 1. Образование насыщенного раствора при растворении полугидрата (растворение) 2. Образование субмикрокристалловдвуводного гипса в результате прямого присоединения воды к полуводному гипсу (коллоидация) – схватывание. Отличительной особенностью этого периода является увеличение вязкости гипсового теста. 3. Перекристаллизация двугидрата с образованием более крупных кристаллов (кристаллизация).

Объем твердеющего гипсового теста увеличивается на 0, 5-1, 0%. Это свойство используется при изготовлении архитектурных деталей и отливок из гипса, которые точно передают очертания формы.

27. 28. 29. 23.Основы технологии портландцемента. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее, в составе которого преобладают силикаты кальция ( 70-80%). Портландцемент получают совместным измельчением клинкера и гипса. Гипс (природный) вводится для замедления сроков схватывания. Клинкер получают обжигом до спекания при t= 1450-1500 C сырьевой смеси из известняка и глины. Сырьемдля производства портландцемента служат: 1.карбонатные породы (известняк, мел, известковый туф) обеспечивающие содержание СаСОз в пределах 75-78%; 2.глинные породы (глина, глинистые сланцы-22-25%); 3.корректирующие добавки. Производство ПЦ – сложный технологический и энергоемкий процесс, включающий добычу, доставку, приготовление сырьевой смеси, обжиг смеси до спекания (получение клинкера), помол клинкера с добавкой гипса. При мокром способе производства тонкое измельчение сырья ведется в водной среде, а шихта получается в виде сметанообразной массы — шлама. Поступающий из карьера известняк подвергается дроблению до частиц размером 8-10 мм. Куски добытой глины измельчают в дробилках. Глиняный шлам с влажностью 60-70% подают в сырьевую мельницу, где он размалывается совместно с раздробленным известняком. Из мельницы шлам влажностью 32-40 % подается в печь для обжига. При сухом способе сырьевая шихта представляет собой тонкомолотый сухой порошок, называемый сырьевой мукой. При сухом способе затраты тепла в 2 раза меньше, чем при мокром способе производства. Комбинированный способсовмещает в себе дваспособа: мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам.После чего шлам пропускают через фильтры, осушаясмесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг. Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при влажном способе производства осуществляется во вращающихся печах при t=1450^оС. Печь представляет собой длинный, слегка наклоненный цилиндр длиной до 230м и диаметром 5-7м. Сырье занимает только часть печи, и при ее вращении медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны: 1) В зоне испарения (t=200° С) протекают удаление воды из материала, его подсушка. 2) В зоне подогрева материал нагревается до 500-700^оС; начинаются химические реакции, происходит разложение и выгорание органических веществ. Образуется коалинитовый ангидрит Al₂O₃*2SiO₂. 3) В зоне декарбонизации температура материала повышается до 900-1100^оC; происходит разложение карбоната кальция, распад глинистых минералов, появляется свободная известь. Образуются минералы 3СаО*Al₂O₃, СаО*Al₂O₃, 2CaO*SiO₂–белит. 4) В экзотермической зоне (t до 1300° С) скорость реакций увеличивается, образуется C₂S, алюминаты и алюмоферриты (3СаО*Al₂O₃, 4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃). 5)При поступлении в зону спекания (t=1450° С) материал начинает частично расплавляться. Образуется главный минерал клинкера (алит - C3S) 3CaO*SiO₂. 6) В зоне охлаждения температура снижается до 1000° С. Последующее охлаждение клинкера до температуры ~50 С происходит на выходе клинкера из печи, клинкер выдерживается на складе.Помолклинкера производится в трубных мельницах. ПЦ выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция. Готовый ПЦ очень тонкий порошок темно-серого цвета. 24.Минеральный состав портландцементного клинкера, характеристики клинкерных минералов и их влияние на свойства портландцемента. Химический состав клинкера выражают содержанием оксидов (% по массе). Главными являются: СаО-63-66%, SiO₂-21-24%, Al₂O₃-4-8%, Fe₂O₃=2-4%, суммарное количество которых составляет 95-97%. В процессе обжига главные оксиды образуют силикаты, алюминаты, алюмоферрит кальция. Основными минералами клинкера являются: Алит 3CaO*SiO₂(С₃S)– главный минерал цементного клинкера, имеет большую активность в реакции с водой (в начальном сроке). Быстро твердеет и набирает высокую прочность, содержится в клинкере в количестве 45-60%. Белит 2CaO*SiO₂(C₂S) менее активен, чем алит, второй по важности и содержанию (20-30%) минерал клинкера. Твердеет медленно. К месячному сроку его продукт обладает сравнительно невысокой прочностью. Трехкальциевый алюминат3СаО*Al₂O₃(С₃А). Самый активный; отличается быстрым взаимодействием с водой. Большое тепловыделение. Быстрое твердение порождает раннее структурное образование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (несколько минут). Если не ввести добавку гипса, то получится цемент «быстряк» - бетонная смесь, которая не успевает перемешаться и уложиться в форму. С₃А из всех минералов наименее морозостойкий, содержание в клинкере 4-12%. Четырехкальциевый алюмоферрит4СаО*Al₂O₃*Fe₂O₃ обладает умеренным тепловыделением. Быстрота твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность продуктов твердения (гидратация) в ранние сроки ниже, чем у алита и выше, чем у белита, содержится в количестве 10-20%. Содержание СаО и MgO не должно превышать соответственно 1 и 5%, иначе снижается качество цемента. Щелочи(Na₂O, K₂O) присутствуют в виде сульфатов, их содержание не должно превышать 0, 6% из-за опасности растрескивания.

Состав, макро- и микроструктура древесины.

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из

него получается от 60 до 90 % древесины. Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом или через лупу. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола.

Макростроение древесины. На поперечном разрезе ствола древесного растения можно выделить следующие основные составляющие древесины: 1)кора - защитный покров ствола дерева, состоящий из внешнего пробкового и внутреннего слоёв. Это своеобразная кожа дерева, предохраняющая его от воздействия внешней среды, а также участвующая в регуляции дыхания. 2)Камбий - тонкий слой, состоящий из живых клеток, размножающихся делением. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических так называемых годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое годичное кольцо состоит из двух слоев: ранней (весенней) древесины, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется к концу лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками. 3)Луб − непосредственно примыкающий к камбию внутренний слой коры, состоящий в основном из живых клеток, выполняющий проводящую функцию между кроной дерева и его корнями. На поперечном разрезе древесины можно различить концентрические слои прироста, называемые годичными кольцами, которые светлее к поверхности дерева и темнее у центра. Светлая часть древесины называется 4) заболонью, а темная – 5)ядром. Заболонь более молодая часть ствола, менее устойчива к загниванию, чем ядро.Ядро образуется за счёт отмирания живых клеток древесины, закупорки водопроводящих путей, ядро обычно гораздо темнее заболони. В результате этого изменяются цвет древесины, её масса и показатели механических свойств. Ядро является самой прочной частью древесины. 7)Сердцевинные лучи. На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны светлые, направленные от сердцевины к корелинии − сердцевидные лучи. Сердцевидные лучи имеютсяу всех видов, но видны лишь у некоторых. Особеннохорошо сердцевинные лучи видны у дуба, бука.Сердцевинные лучи служат для прохода в поперечномнаправлении по стволу воды, воздуха и органическихвеществ, вырабатываемых деревом. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микроскопом. 6)Сердцевина находится в центре ствола и проходит повсей его длине. Она представляет собой рыхлую ткань, которая легко разрушается живыми организмами, состоитв основном из живых клеток.Сердцевину не применяют встроительстве.Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.

Древесные породы делят на: ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, ясень, платан, сосна, лиственница, кедр и др.); спелодревесные, имеющие спелую древесину (она не отличается по цвету от заболони) и заболонь (ель,

пихта, осина, бук и др.); заболонные, у которых отсутствует ядро и нельзя заметить существенного различия между центральной и наружной частями древесины ствола (береза, клен, ольха, липа).Микроструктура древесины— это строение древесины, видимое под микроскопом.Клетки древесины классифицируют в зависимости отвыполняемых ими функций: Клетки механической, или опорной, ткани древесины —

наиболее прочная и стойкая к загниванию. В древесине хвойных пород опорную ткань образуют трахеиды поздней древесины. Древесина хвойных породна 90-95% состоит из трахеид. Опорная ткань в стволах лиственных пород состоит из толстостенных клеток, называемых«древесными волокнами». Проводящие клетки — сосуды у лиственных пород итрахеиды — у хвойных.Сосуды представляют собой тонкостенные трубочки, расположенные одна над другой диаметром 0, 04-0, 3 мм, длиной около 100 мм и более.У большинства хвойных пород сосудов нет, так как соответствующую функцию у них выполняют трахеиды. Сердцевинные лучи видны на поперечном разрезе ствола дуба, клена, бука и некоторых других лиственных пород в виде узких радиальных полосок.На тангенциальном разрезе ствола сердцевинные лучи представляются в виде темных штрихов.У хвойных пород они очень узки и видны только под микроскопом.В растущем дереве сердцевинные лучи служат для перемещения питательных веществ и сохранения запаса их на зиму.По отношению к объему всей древесины хвойные породы содержат 5-10%, а лиственные 10-35%сердцевинных лучей. Химический состав Абсолютно сухая древесина всех пород в среднем содержит (в %): углерода - 49, 5; водорода - 6, 3; кислорода - 44, 1; азота - 0, 1. В древесине на долю оболочек клеток приходится около 95% массы. Главные составные части оболочек целлюлоза (43-56%) и лигнин (19-30%), остальные: гемицеллюлозы, пектиновые вещества, минеральные вещества (главным образом соли кальция), небольшое количество жиров, эфирных масел, алкалоидов, гликозидов и т.п. Для всех клеток древесины характерно одревеснение — пропитывание оболочек лигнином. Древесина некоторых деревьев содержит дубильные вещества (квебрахо), красители (кампешевое дерево, сандал), бальзамы, смолы, камфору и т. д.

8. 8.Физико-механические свойства древесины. Физические свойства.Истинная плотность древесины изменяется незначительно, так как древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же вещества — целлюлозы (1, 54г/см³).Средняя плотность древесины разных пород и дажедревесины одной и той же породы колеблется в весьмашироких пределах, поскольку строение и пористостьрастущего дерева зависят от почвы, климата и другихприродных условий. Пористость древесины хвойных пород колеблется от 46 до 81%, лиственных — от 32 до 80%. Влажность. В древесине различают гигроскопическуювлагу, связанную в стенках клеток, и капиллярнуювлагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.Предел гигроскопичности (в среднем он составляетоколо 30%) соответствует полному насыщению стенокклеток древесины водой.У свежесрубленного дерева полная влажность можетколебаться от 40 до 120%, а при выдерживаниидревесины в воде ее влажность может возрасти до 200%.При длительном нахождении влажной древесины навоздухе она постепенно высыхает и достигает равновесной влажности.Равновесная влажность комнатносухой древесинысоставляет 8-12%, поэтому до такой влажности высушивают паркетную клепку, древесину, идущую на изготовление столярных изделий, и т. п.Воздушно-сухая древесина после продолжительнойсушки на открытом воздухе имеет влажность 15-18%.Теплопроводность древесины зависит от ее пористости, влажности и направления потока тепла.Электропроводность древесины зависит от ее влажности. Древесина, используемая при электрической проводке должна быть сухой.Электросопротивление сырой древесины в десятки разменьше.Теплопроводностьдревесины зависит от ее пористости, влажности и направления потока тепла.Механические свойствадревесины определяютпутем испытания малых чистых (без видимых пороков)образцов древесины.Показатели свойств древесины должны быть пересчитаны на влажность 12%.Древесина по своей удельной прочности конкурирует ссовременными конструкционными материалами. Однакосучки, трещины и другие пороки сильно снижаютмеханические свойства.Прочность при статическом изгибе древесиныочень высокая: она примерно в 1, 8 раза превышаетпрочность при сжатии вдоль волокон и составляет около70% прочности при растяжении.Предел прочности при скалывании вдоль волокондля основных древесных пород составляет 6, 0-13 МПа, апри скалывании поперек волокон — в 3-4 раза выше.Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в образецдревесины половины металлического шарика радиусом5, 64 мм. Твердость древесины по торцу на 15-50% вышечем врадиальном и тангенциальном направлениях. Особенностью древесины является высокая ползучесть, проявляющаяся особенно во влажных условиях. 9. 9.Влажность древесины и ее влияние на свойства древесины. Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость, обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко сорбирует водяные пары из воздуха (гигроскопичность). Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной. Она достигается в тот момент, когда упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха. По содержанию влаги различают мокрую древесину— с влажностью до 100%; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушносухую —15...20 %; комнатносухую — 8...12 % и абсолютно сухую древесину. Стандартной принято считать влажность древесины 12 %. Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют пределом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35 % от массы сухой древесины. Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличивается, а прочность снижается. Свободная вода в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу, теплопроводность и теплоемкость. Усушка, разбухание и коробление. Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон. Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0, 1 %, в радиальном направлении — 3...6 %, а в тангенциальном — 7...12 %. Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев, а наибольшему короблению подвержены доски, выполненные из древесины, расположенной ближе к поверхности бревна, и широкие доски.

10.Глины: условия образования, составы и основные свойства глин.

Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, или с добавками – отощающими, порообразующими, пластификаторами. Глинистое сырье (глины и каолины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных ГП, содержащий примеси других ГП. Глинистые минеральные частицы диаметром 0, 005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня. Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определенное содержание пылевидных частиц с размерами зерен 0, 005-0, 16 мм и песчаных частиц с размерами зерен 0, 16-2 мм. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка. В зависимости от этого глины делятся на: высокопластичные (80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28%, воздушная усадка 10-15%); средне- и умеренно-пластичные (имеют в своем составе30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28%, воздушная усадка 7-10% ); малопластичные (5-30% глинистых частиц, число пластичности 7-15, водопотребность до 20%, воздушная усадка 5-7%). Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита Аl₂О₃*2SiO₂*2H₂О, монтмориллонита Аl₂О₃*4SiO₂*4H₂О, гидрослюдистых и их смесей. Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, малопластичны, малочувствительны к сушке. Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу. Химический состав глин выражается содержанием различных оксидов. В керамическом сырье содержание оксидов колеблется в пределах: SiO₂ – 40-80%, Al₂O₃– 8-50%, Fe₂O₃ – 0-15%, CaO – 0.5-25%, MgO – 0-4%. Качество глинистого сырья для производства керамики оценивается по ряду показателей: пластичности, связующей способности, усадке, спекаемостии огнеупорности. Под пластичностью понимается свойство глины во влажном состоянии принимать под влиянием внешнеговоздействия желаемую форму без образования разрывов, трещин и сохраняющуюся при последующей сушке иобжиге. Спекаемостью глин называют их свойство уплотнятьсяпри обжиге и образовывать камнеподобный черепок.

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒