Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций

Раздел: Строительство

Способ литья расплавленных природных каменных материалов и шлаков позволяет практически без отходов получать широкую гамму плавленых изделий любой формы с физико-механическими свойствами, превосходящими по многим показателям свойства природных каменных материалов. Плотность литых изделий составляет 2,9— 3,0 т/м3, предел прочности при сжатии 200—240 МПа, при изгибе 40—50 МПа и при растяжении 20—30 МПа. Замкнутый характер пор и незначительная пористость (не более 1—2%) определяют очень низкое водопоглощение, высокую морозостойкость и химическую стойкость таких изделий. Истираемость каменного литья в 3—5 раз ниже, чем многих природных материалов (гранита, базальта, диабаза), она составляет всего лишь 0,7г/см2. Литые каменные изделия отличаются высокой термостойкостью.

Сырьем для производства литых каменных изделий служат изверженные горные породы (базальты, диабазы), осадочные горные породы (доломит, мел, мрамор) и пески, а также расплавы вторичного сырья (огненно- жидкие доменные и мартеновские шлаки и шлаки цветной металлургии). При использовании изверженных горных пород и шлаков получают каменное литье темного цвета, применение карбонатных пород определяет светлые тона литых изделий. Для снижения температуры плавления расплавов применяют плавни (плавиковый шпат и др.), для ускорения процесса кристаллизации— добавки-минерализаторы (хромит, магнезит и др.). Для отбеливания светлого каменного литья в состав шихты вводят небольшое количество (доли процента) оксида цинка.

Технология производства каменного литья включает следующие операции: подготовку сырьевых материалов (дробление, помол, перемешивание), плавление шихты, отливку изделий и их кристаллизацию, отжиг. В случае использования огненно-жидких шлаков операция подготовки шихты и ее плавления отпадает. Шлаки сливают из металлургических печей в обогреваемые миксеры, куда могут вводить специальные добавки для улучшения свойств шлакового литья. Это значительно снижает удельные капитальные вложения и себестоимость продукции, а также способствует решению проблемы создания безотходных производств и охраны окружающей среды.

Для получения расплава применяют вагранки, шахтные, ванные и электродуговые печи. Наибольшее распространение получили ванные печи. В процессе плавления шихты при температуре 1400—1500°С происходит образование силикатов и алюмосиликатов кальция, железа, магния и др. Для получения светлого каменного литья применяют электрические печи с вертикальными угольными электродами. В процессе плавления шихты оксиды железа, обусловливающие окраску литья, восстанавливаются углеродом до металлического железа, которое затем вступает во взаимодействие с углеродом, образуя бесцветный ферросилиций. Литье расплава производят при температуре ~ 1300°С в специальные формы (коки- ли) из чугуна или жароупорной стали, силикатных материалов или в земляные формы одноразового пользования. Для кристаллизации и отжига литья используют туннельные, муфельные и камерные печи.

Высокие физико-механические свойства литых каменных и шлаковых изделий позволяют применять пх для ответственных конструкций, работающих в тяжелых условиях интенсивного истирания, воздействия агрессивных сред, многократного замораживания и оттаивания. Из каменного литья изготавливают плитки для полов в помещениях с агрессивными средами, облицовочные изделия для футеровки травильных ванн и отстойников на химических предприятиях, футеровки аппаратов, подверженных сильному истиранию, а также брусчатку для мощения дорог, мелющие тела для различных мельниц, трубы для замены металлических в особо тяжелых условиях эксплуатации. Каменное литье светлых тонов применяют в качестве облицовочного материала для отделки цоколей зданий, декоративной отделки зданий и сооружений и изготовления объемных деталей скульптур.