Реферат: Стекло и строительные материалы на основе органических вяжущих

Министерство образования РФ
Санкт-Петербургский государственный
инженерно-экономический университет
Кафедра городского хозяйства

Отчет по лабораторной работе №2

Тема: «Стекло и строительные материалына основе минеральных вяжущих»

Выполнили: Васько О., Старовойтова И., Симкина И.
Группа №711
Проверила: Шибанова Т.В.

Санкт-Петербург
2003

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Стекло, твёрдыйаморфный материал, полученный в процессе переохлаждения расплава. Для стекла  характерна обратимость перехода из жидкогосостояния в метастабильное, неустойчивое стеклообразное состояние. Приопределённых температурных условиях кристаллизуется. Стекло не плавится принагревании подобно кристаллическим телам, а размягчается, последовательнопереходя из твёрдого состояния в пластическое, а затем в жидкое. По агрегатномусостоянию стекло занимает промежуточное положение между жидким икристаллическим веществами. Упругие свойства делают стекло сходным с твёрдымикристаллическими телами, а отсутствие кристаллографической симметрии (исвязанная с этим изотропность) приближает к жидким. Склонность к образованиюстекла характерна для многих веществ (селен, сера, силикаты, бораты и др.).

Состав некоторых промышленных стекол

Химический состав

Стекло

 

SiO2

B2О3

Al2O3

MgO

CaO

BaO

PbO

Na2O

K2O

Fe2O3

SO3

Оконное

71,8

2

4,1

6,7

14,8

0,1

0,5

Тарное

71,5

3,3

3,2

5,2

16

0,6

0,2

Посудное

74

0,5

7,45

16

2

0,05

Хрусталь

56,5

0,48

1

27

6

10

0,02

Химико-
лабораторное

68,4

2,7

3,9

8,5

9,4

7,1

Оптическое

41,4

53,2

5,4

Кварцоидное

96

3,5

0,5

 

Электрокол-
бочное

71,9

3,5

5,5

2

16,1

1

Электроваку-
умное

66,9

20,3

3,5

3,9

5,4

Медицинское

73

4

4,5

1

7

8,5

2

Жаростойкое

57,6

25

8

7,4

2

Термостойкое

80,5

12

2

0,5

4

1

Термометри-
ческое

57,1

10,1

20,6

4,6

7,6

Защитное

12

86

 

2

Радиационно-
стойкое

48,2

4

0,65

0,15

29,5

1

7,5

Стеклянное волокно

71

3—

3

8

15

Стеклом  называют также отдельные группы изделий изстекла, например строительное стекло, тарное стекло, химико-лабораторное стеклои др. Изделия из стекла могут быть прозрачными или непрозрачными, бесцветнымиили окрашенными, люминесцировать под воздействием, например, ультрафиолетовогои g-излучения, пропускать или поглощать ультрафиолетовые лучи и т.д.Наибольшее распространение получило неорганическое стекло, характеризующееся высокимимеханическими тепловыми, химическими и др. свойствами. Основная массанеорганического стекла выпускается для строительства (главным образом листовое)и для изготовления тары. Эти виды продукции получают преимущественно из стеклана основе двуокиси кремния (силикатное стекло); применение находят также и др.кислородные (оксидные) стекла, в состав которых входят окислы фосфора,алюминия, бора и т.д. К бескислородным неорганическим стеклам относятсястекла на основе халькогенидов мышьяка (As2S3), сурьмы(Sb2Se3) и т.д., галогенидов бериллия (BeFz)и т.д.По назначению различают: строительное стекло (оконное, узорчатое,стеклянные блоки и т.д.), тарное стекло,стекло техническое (кварцевоестекло, светотехническое стекло, стеклянное волокно и т.д.),сортовое стекло и т.д. Вырабатываются стекла, защищающие от ионизирующихизлучений, стекла индикаторов проникающей радиации, фотохромные стекла спеременным светопропусканием, стекло, применяемое в качествелазерныхматериалов, увиолевое стекло,пеностекло, растворимое стекло идр. Растворимое стекло, содержащее около 75% 3102, 24% Na2O и др.компоненты, образует с водой клейкую жидкость (жидкое стекло); используется какуплотняющее средство, например для изготовления силикатных красок, конторскогоклея, в качестве диспергаторов и моющих средств, для пропитки тканей, бумагии пр. Химический состав некоторых видов стекла приведён в таблице.

Физико-химические свойствастекла. Свойства стекла зависят от сочетания входящих в их составкомпонентов. Наиболее характерное свойство стекла  — прозрачность (светопрозрачность оконногостекла 83—90%, а оптического стекла —до 99,95%). Стекло типично хрупкое тело,весьма чувствительное к механическим воздействиям, особенно ударным, однакосопротивление сжатию у стекла такое же, как у чугуна. Для повышения прочностистекло подвергают упрочнению (закалка, ионный обмен, при котором на поверхностистекла происходит замена ионов, например натрия, на ионы лития или калия,химическая и термохимическая обработка и др.), что ослабляет действиеповерхностных микротрещин (трещины Гриффитса), возникающих на поверхностистекла в результате воздействия окружающей среды (температура, влажностьи пр.) и являющихся концентраторами напряжений, и позволяет повыситьпрочность стекла в 4—50 раз. Обычно для устранения влияния микротрещинприменяют стравливание или сжатие поверхностного слоя. При стравливаниидефектный слой растворяется плавиковой кислотой, а на обнажившийся бездефектныйслой наносится защитная плёнка, например из полимеров. При закалкеповерхностный слой сжимается, что препятствует раскрытию трещин. Плотностьстекла 2200—8000 кг/м3,твёрдость по минералогической шкале 4,5—7,5, микротвёрдость 4—10 Гн/м2,модуль упругости 50—85 Гн/м2. Предел прочности стекла при сжатииравен 0,5—2 Гн/м2, при изгибе 30—90 Гн/м2, при ударномизгибе 1,5—2 Гн/м2. Теплоёмкость стекла 0,3—1 кдж/кг -К,термостойкость 80°— 1000 °С, температурный коэффициент расширения (0,56—12) 1091/К. Коэффициент теплопроводности  стекламало зависит от его химического состава и равен 0,7—1,3 вт/(м. К).Коэффициент преломления 1,4—2,2, электрическая проводимость 10-8—10-18ом -1. см-1, диэлектрическая проницаемость 3,8—16.

Технология стекла.Производство стекла состоит из следующихпроцессов: подготовки сырьевых компонентов, получения шихты, варки стекла,охлаждения стекломассы, формования изделий, их отжига и обработки (термической,химической, механической). К главным компонентам относят стеклообразующиевещества (природные, например SiO2, и искусственные, например Na2CO3),содержащие основные (щелочные и щёлочноземельные) и кислотные окислы. Главныйкомпонент большинства промышленных стекол — кремнезём (кремния двуокись),содержание которого в стекле составляет от 40 до 80% (по массе), а в кварцевыхи кварцоидных от 96 до 100%. В стекловарении обычно в качестве источникакремнезёма используют кварцевые стекольные пески, которые в случаенеобходимости обогащают. Сырьём, содержащим борный ангидрид, являются борнаякислота, бура и др. Глинозём вводится с полевыми шпатами, нефелиноми т.д.; щелочные окислы — с кальцинированной содой и поташом;щёлочноземельные окислы — с мелом, доломитом и т.п. Вспомогательныекомпоненты — соединения, придающие то или иное свойство, например окраску,ускоряющие процесс варки и т.д. Например, соединения марганца, кобальта,хрома, никеля используются как красители, церия, неодима, празеодима, мышьяка,сурьмы — как обесцвечиватели и окислители, фтора, фосфора, олова, циркония —как глушители (вещества, вызывающие интенсивное светорассеяние); в качествеосветлителей применяют хлорид натрия, сульфат и нитрат аммония и др. Всекомпоненты перед варкой просеиваются, сушатся, при необходимости измельчаются,смешиваются до полностью однородной порошкообразной шихты, которая подаётся в стекловареннуюпечь.Процесс стекловарения условно разделяют на несколько стадий:силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизацию и охлаждение(«студку»).При нагревании шихты вначале испаряется гигроскопическая и химическисвязанная вода. На стадии силикатообразования происходит термическое разложениекомпонентов, реакции в твёрдой и жидкой фазе с образованием силикатов, которыевначале представляют собой спекшийся конгломерат, включающий и не вступившие вреакцию компоненты. По мере повышения температуры отдельные силикаты плавятсяи, растворяясь друг в друге, образуют непрозрачный расплав, содержащийзначительное количество газов и частицы компонентов шихты. Стадиясиликатообразования завершается при 1100—1200 °С. На стадии стеклообразования растворяютсяостатки шихты и удаляется пена — расплав становится прозрачным; стадиясовмещается с конечным этапом силикатообразования и протекает при температуре1150—1200 °С. Собственно стеклообразованием называют процесс растворенияостаточных зёрен кварца в силикатном расплаве, в результате чего образуетсяотносительно однородная стекломасса. В обычных силикатных стеклах содержитсяоколо 25% кремнезёма, химически не связанного в силикаты (только такое стеклооказывается пригодным по своей химической стойкости для практическогоиспользования). Стеклообразование протекает значительно медленнее, чемсиликатообразование, оно составляет около 90% от времени, затраченного напровар шихты и около 30% от общей длительности стекловарения.Обычная стекольнаяшихта содержит около 18% химически связанных газов (СО2, SO2,O2 и др.). В процессе провара шихты эти газы в основном удаляются,однако часть их остаётся в стекломассе, образуя крупные и мелкие пузыри.Настадии осветления при длительной выдержке при температуре 1500—1600 °Суменьшается степень пересыщения стекломассы газами, в результате чего пузырькибольших размеров поднимаются на поверхность стекломассы, а малые растворяются вней. Для ускорения осветления в шихту вводят осветлители, снижающиеповерхностное натяжение стекломассы; стекломасса перемешивается специальнымиогнеупорными мешалками или через неё пропускают сжатый воздух или др. газ. Одновременнос осветлением идёт гомогенизация — усреднение стекломассы по составу.Неоднородность стекломассы обычно образуется в результате плохого перемешиваниякомпонентов шихты, высокой вязкости расплава, замедленности диффузионныхпроцессов. Гомогенизации способствуют выделяющиеся из стекломассы газовыепузыри, которые перемешивают неоднородные микроучастки и облегчают взаимнуюдиффузию, выравнивая концентрацию расплава. Наиболее интенсивно гомогенизацияосуществляется при механическом перемешивании (наибольшее распространение этаоперация получила в производстве оптического стекла).Последняя стадиястекловарения — охлаждение стекломассы («студка») до вязкости, необходимой дляформования, что соответствует температуре 700—1000 °С. Главное требование при«студке» — непрерывное медленное снижение температуры без изменения состава идавления газовой среды; при нарушении установившегося равновесия газовобразуется т. н. вторичная мошка (мелкие пузыри).Процесс получения некоторыхстекол отличается специфическими особенностями. Например, плавка оптическогокварцевого стекла в электрических стекловаренных печах ведётся сначала ввакууме, а в конце плавки — в атмосфере инертных газов под давлением.Производство каждого типа стекла определяется технологическойнормалью.Формование изделий из стекломассы осуществляется механическим способом(прокаткой, прессованием, прессовыдуванием, выдуванием и т.д.) на стеклоформующихмашинах. После формования изделия подвергают термической обработке (отжигу).В результате отжига (выдержки изделийпри температуре, близкой к температуре размягчения стекла) и последующегомедленного охлаждения происходит релаксация напряжений, появляющихся в стеклепри быстром охлаждении. В результате т. н. закалки в стекле возникаютостаточные напряжения, обеспечивающие его повышенную механическую прочность,термостойкость и специфический (безопасный) характер разрушения в сравнении собычным стеклом (закалённые стекла применяют для остекления автомобилей,вагонов и т.п. целей).

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Строительноестекло,изделия из стекла, применяемые для остеклениясветовых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовкии отделки стен, лестниц и др. частей зданий. К строительному стеклу относяттакже тепло- и звукоизоляционные материалы (пеностекло и стекловата) истеклянные трубы. Строительное стекло подразделяют на листовое оконное стекло, полированное, витринное,армированное, узорчатое, цветное, профилированное, стеклоблоки, стеклопакеты,марблит, коврово-мозаичное, увиолевое стекло, стемалит и некоторыедр. виды.

Оконное строительное стекло вырабатывается в виде плоских листовразмером от 400 Х 400 до 1600 Х 2200 мми толщиной от 2 до 6 мм, плотность 2470—2500 кг/м2 средняя прочностьпри симметричном изгибе 40Мн/м2 (400 кгс/см2),светопропускание 84—87%.

Полированное строительноестеклообладаетминимальными оптическими искажениями, применяется для остекления витрин иоконных проёмов в общественных зданиях, для зеркал и т.д. Из полированногозакалённого стекла толщиной10—20 мм изготовляют стеклянные полотна для дверей размером от 2200 Х 700 до2600 Х 1040 мм.

Узорчатое строительноестеклоимеет с однойстороны рифлёную поверхность, предназначается для рассеяния света. Размеры егоот 400 Х 400 до 1200 Х 1800 мм при толщине 3—6,5 мм. Узорчатое строительноестекло с матовым или «морозным» рисунком используют для остекления лестничныхклеток, внутренних перегородок.

Цветное строительное стекломожет быть окрашенным по всей толщине илисостоять из 2 слоев — основного бесцветного и тонкого цветного: применяют длявитражей, декорирования мебели, остекления зданий.

Профилированноестроительное стекло— стекло с профилем швеллерного иликоробчатого типа (стекор). Применяется как стеновой материал (гаражи, киоски,автобусные остановки и т.д.), толщина 6 мм, светопропускание 0,6—0,75%.

Марблит — прокатанное глушёное цветное строительноестекло для облицовки стен внутренних помещений промышленных и общественныхзданий.

Стеклянные трубыприменяются в качестве трубопроводов назаводах химической и пищевой промышленности и в сельском хозяйстве;характеризуются повышенной коррозионной стойкостью в сравнении сметаллическими. Потери на трение при протекании жидкости в стеклянных трубах на22% ниже, чем у новых чугунных, и на 6,5% ниже, чем у новых стальных.Стеклянные трубы выпускаются с внутренним диаметром от 38 до 200 мм.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Ведущие Российские и зарубежные производители ,
        представленные на Российском(Московском) стекольном рынке.
         Зарубежныепроизводители:

1.

“Glaverbel ”

<st1:country-region w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>Belgium</st1:place></st1:country-region>, <st1:City w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>Brussels</st1:place></st1:City>, Chaussee de la Hulpe, 166-1170

2.

«Saint-Gobain»

<st1:country-region w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>Belgium</st1:place></st1:country-region>, <st1:City w:st=«on»><st1:place w:st=«on»>Brussels</st1:place></st1:City>, Avenue de Tervuren 300, B-1150

3.

<a href=«www.pilkington.com/» " target="_BLANK￿￿￿￿">«Pilkington»

Pilkington plc, <st1:place w:st=«on»>Prescot Road, <st1:City w:st=«on»>St. Helens</st1:City>,<st1:PostalCode w:st=«on»>WA10 3TT</st1:PostalCode>, <st1:country-region w:st=«on»>United Kingdom</st1:country-region></st1:place>

4.

“Guardian”

2300, <st1:address w:st=«on»><st1:Street w:st=«on»>Harmon Road</st1:Street> <st1:City w:st=«on»>Auburn</st1:City></st1:address> <st1:place w:st=«on»><st1:City w:st=«on»>Hiles</st1:City>, <st1:State w:st=«on»>MI</st1:State> <st1:PostalCode w:st=«on»>48326-1714</st1:PostalCode></st1:place>

5.

Huta SZKLA Walcowanego ”Jaroszowiec”

Polska, Jaroszowiec, ul. Kolejowa, 1

5.

“Bohle AG” 

Deutschland, 42765, Haan, Postfach 1163
(инструмент и оборудование для обработки стекла)

6.

”Z.Bavelony”  

(Станки, оборудование для обработки стекла)

            Российские производители:

1.

ОАО «Борский стеклозавод»

606450, г. Бор, Стеклозаводское шоссе

2.

ОАО «Салаватстекло»

453203, р.Башкортостан, г. Салават-3, телекс:162116 PTB RU,
E-mail: salstek@bausers.bashmail.x400.rosprint.ru

3.

“Saratovsteklo”

410041, г. Саратов, ул. Ломоносова, д.1

4.

<a href=«www.narat.ru/stesa.html» " target="_BLANK￿￿￿￿">“Саратовский институт стекла”

410041, г. Саратов, Московское ш., д.2

5.

«ТД Востек представитель ОАО „Востек“»

Тверская обл., Фировский р-н, пос. Великооктябрьский.

6.

ОАО «Гусевский стеклозавод им.Дзержинского»

601550, г.Гусь-Хрустальный, пр-т 50 лет Советской власти, д.8

7.

ЗАО «Символ»

Владимирская обл., г. Курлово, ул. Володарского, д.1

8.

ОАО «Красный Май»

Тверская обл., Вышневолоцкий р-н, пгт. Красноармейский,

            Белорусские производители:

1.

ОАО «Гомельстекло»

Беларусь, г. Гомель, п. Костюковка, ул. Гомельская, 25

2.

“Гродненский стеклозавод”

Беларусь, г. Гродно, ул. Суворова, 40

            Украинские производители:

1.

«Пролетарий»

Украина, г. Лисичанск

2.

«Автостекло»

Украина, Донецкая обл., Константиновка

3.

«Бучанский завод стеклоизделий»  

Украина, 08292, г. Буча Киевской обл., ул. Кирова 84 
380 44 97 90 275, 380 44 97 90 164, 380 44 97 90 202(ф)

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Цены на стекло.

Оконное полированное стекло

Наименование товара

Толщина

Цена за 1кв.м.
ящиками

Цена за 1кв.м.
листами

Цена за 1кв.м.с резкой

Производитель 

Размер

Наполнение
(листы)

 Наличие

3М4 (Float)

3мм

(

85руб.

102руб.

Салават 

1600х1300

125

+

3М3 (Float)

3мм

(

81руб.

97руб.

Гомель 

2000х1300

95

з

4М3 (Float)

4мм

(

88руб.

106руб.

Гомель 

1600х1300

85

 +

4М4 (Float)

4мм

(

88руб.

106руб.

Салават 

1600х1300

96-98

 +

4М3 (Float)

4мм

(

дог.

дог.

Гомель 

2300х1600

50

з

4М2 (Float)

4мм

(

105руб.

-

Гомель 

2400х1800

50

+

4М1 (Float)

4мм

(

102руб.

120руб.

Салават 

1600х1300

96-98

з

4М1 (Float)

4мм

(

дог.

дог.

Бор

2250х1605

46-48

з

4М1 (Float)

4мм

(

108руб.

-

Гомель

2300х1600

50

 +

5М1 (Float)

5мм

(

161руб.

193руб.

Бор

2250х1605

38

 з

5М4 (Float)

5мм

(

122руб.

146руб.

Гомель

1600х1300

65

з

5М4 (Float)

5мм

(

122руб.

146руб.

Гомель

2000х1300

60

з

6М4 (Float)

6мм

(

135руб.

162руб.

Гомель

1600х1300

55

з

6М1 (Float)

6мм

(

185руб.

230руб.

Бор

2250х1605

32

з

8М7 (Float)

8мм

(

420руб.

504руб.

Бор

2250х1605

24

 +

10М7 (Float)

10мм

(

560руб.

672руб.

Бор

2250х1605

18

+

 

2мм (Float)

2мм

(

-

-

по договору

<span Courier New"">1605х1020  

230

 з

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Минеральные вяжущие вещества.

Минеральные вяжущие вещества – строительные материалы дляизготовления бетонов и растворов. Минеральные вяжущие вещества (обычнопорошкообразные) при смешивании с водой (иногда с водными растворами солей)образуют пластичную массу, приобретающую затем камневидное состояние. Их делятна гидравлические, способные твердеть и сохранять прочность на воздухе и в воде(например, портландцемент), и воздушные, твердеющие и сохраняющие прочностьтолько на воздухе (гипс, известь).

Гипс

Гипсовые вяжущие вещества делят на две группы:низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовыевяжущие вещества получают при нагревании двухводного гипса CaSO4*2H2O до температуры 180-160 0Сс частичной дегидратацией двуводного гипса и переводом его в полуводный гипс СаSO4*0,5Н2О.

Высокообжиговые(ангидритовые) вяжущие получаются обжигом двуводногогипса при более высокой температуре до 700-1000 оС с полной потерейхимически связанной воды и образованием безводного сульфата кальция – ангидритаСаSО4. К низкообжиговым относится строительный, формовочный ивысокопрочный гипс, а к высокообжиговым – ангидритовый цемент и эстрих-гипс.

Сырьём для производства гипсовыхвяжущих служат гипсовый камень и природный ангидрит СaSO4, а такжеотходы химической промышленности, содержащие двуводный или безводныйсернокислотный кальций. Возможно применение гипсосодержащего природного сырья ввиде сажи и глиногипса.

Гипсовым вяжущим (гипсом)называют воздушное вяжущее вещество, состоящее преимущественно изполуводного гипса  и получаемое путемтепловой обработки гипсового камня при температуре 150-160 0С.

Получение гипса включает двеоперации:

      1)термообработку гипсового камня навоздухе; при этом он теряет часть химически связанной

       воды, превращаясь в полуводный сульфаткальция β-модификации;

      2)тонкий размол продукта, который можнопроизводить как до, так и после переработки.

Гипс – мягкий минерал (твёрдость пошкале Мосса 2). Таким способом производится основное количество гипса; обычнодля этого используют гипсоварочные котлы, получается гипс ß-модификации.Доступность сырья, простота технологии и низкая энергоемкость производстваделают гипс дешёвым и перспективным вяжущим.

 Химизм твердения гипса заключается в переходеполуводного сульфата кальция при затворении его водой.

 Внешне – это выражается в превращениипластичного теста в твёрдую камнеподобную массу. Для гипса проблема сниженияводопроводности – снижения пористости и повышения прочности  была решена путём получения гипса в среде  насыщенного пара или в растворах солей. В этихусловиях образуется другая кристаллическая модификация полуводного гипса – <span Arial",«sans-serif»;font-weight:normal">α

-гипс.

 Техническиесвойства гипса.

еще рефераты
Еще работы по материаловедению