5.4. Антифрикционные сплавы

Антифрикционные сплавы используются для подшипников скольжения.

Специальные подшипниковые сплавы - баббиты имеют минимальный коэффициент трения со сталью, хорошо прирабатываются к валу и легко удерживают смазку, благодаря вязкой основе они легко поглощают посторонние твердые частицы, не образуя задиров вала

Примеры маркировки:

Б88 - сплав баббит (7%Sb , 3% Cu, 1%Cd[, 0,25%Ni - остальное Sn ).

5.5. Припои

Различают припои двух видов - мягкие и твердые. Мягкие припои с низкой температурой плавления, обеспечивающие лишь герметичность спая, спаянную деталь не следует подвергать механическим нагрузкам. Твердые припои имеют высокую температуру плавления, спай обладает высокими механическими свойствами.

Примеры маркировки:

ПОС - 61 - припой оловянно-свинцовый, 61% Sn - третник;

ПОС-40 - припой оловянно-свжниовый с 40% Sn.

6. Порошковые конструкционные материалы

Порошковые конструкционные материалы (получаемые методом прессования из порошков) в зависимости от состава обладают рядом специальных свойств - высокой износостойкостью, твердостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, специфическими магнитными и электрическими характеристиками.

Для обозначения порошковых материалов принята буквенно-цифровая маркировка. В материалах на основе порошков железа приняты следующие обозначения:

Ж - железо	Н - никель
Гр - графит	0 - олово
Д - медь	М - молибден

Цифры после букв обозначают долю этого элемента в целых %_ а цифра в конце марки носле тире - плотность материала, г/см ³.

Примеры маркировки:

ЖГрО,4Д4НЗ-7,3 - конструкционный порошковый материал на основе порошка железа (Ж), содержащий 0,4% графита, 4% меди, 3% никеля и имеющий плотность 7,3 г/см³ .

18)ЦЕМЕНТЫ

Производство цемента включает две ступени: первая - получение клинкера, вторая - доведение клинкера до порошкообразного состояния с добавлением к нему гипса или других добавок.

Первый этап самый дорогостоящий, именно на него приходится 70% себестоимости цемента.

Происходит это следующим образом:

Первая стадия - это добыча сырьевых материалов. Разработка известняковых месторождений ведется обычно сносом, т. е. часть горы «сносят вниз», открывая тем самым слой желтовато-зеленого известняка, который используется для производства цемента. Этот слой находится, как правило, на глубине до 10 м (до этой глубины он встречается четыре раза), и по толщине достигает 0,7 м. Затем этот материал отправляется по транспортеру на измельчение до кусков равных 10 см в диаметре. После этого известняк подсушивается, и идет процесс помола и смешивания его с другими компонентами. Далее эта сырьевая смесь подвергается обжигу. Так получают клинкер.

Вторая стадия тоже состоит из нескольких этапов. Это: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Однако надо учитывать, что сырьевой материал не бывает всегда одинаковым, да и физико-технические характеристики (такие как прочность, влажность и т. д.) у сырья различные. Поэтому для каждого вида сырья был разработан свой способ производства. К тому же это помогает обеспечить хороший однородный помол и полное перемешивание компонентов.

В цементной промышленности используют три способа производства, в основе которых лежат различные технологические приемы подготовки сырьевого материала: мокрый, сухой и комбинированный.

Мокрый способ производства используют при изготовлении цемента из мела (карбонатный компонент), глины (силикатный компонент) и железосодержащих добавок (конверторный шлам, железистый продукт, пиритные огарки). Влажность глины при этом не должна превышать 20%, а влажность мела - 29%. Мокрым этот способ назван потому, что измельчение сырьевой смеси производится в водной среде, на выходе получается шихта в виде водной суспензии - шлама влажностью 30 - 50%. Далее шлам поступает в печь для обжига, диаметр которой достигает 7 м, а длина - 200 м и более. При обжиге из сырья выделяются углекислоты. После этого шарики-клинкеры, которые образуются на выходе из печи, растирают в тонкий порошок, который и является цементом.

Сухой способ заключается в том, что сырьевые материалы перед помолом или в его процессе высушиваются. И сырьевая шихта выходит в виде тонкоизмельченного сухого порошка.

При сухом способе, которому, по всей вероятности принадлежит будущее цементного производства, навстречу горящим газам подают не шлам, а размолотое в порошок сырьё: известняк, глину, шлаки. При этом экономится топливо, которое при мокром способе расходуется на испарение воды.

Комбинированный способ, как уже следует из названия, предполагает использование и сухого и мокрого способа. Комбинированный способ имеет две разновидности. Первая предполагает, что сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, потом её обезвоживают на фильтрах до влажности 16 - 18% и отправляют в печи для обжига в виде полусухой массы. Второй вариант приготовления является прямо противоположным первому: сначала используют сухой способ для изготовления сырьевой смеси, а затем, добавляя 10 -14% воды, гранулируют, размер гранул составляет 10 - 15 мм и подают на обжиг.

Если подойти к определению цемента с точки зрения ГОСТа, то цемент – это порошкообразный строительный вяжущий материал, который обладает гидравлическими свойствами. Цемент состоит из мелкоразмолотого клинкера и различных добавок, которые придают ему определенные заданные свойства: морозостойкость, гидрофобность, устойчивость к воздействию соленой морской воды, быстрое затвердевание и др.

Специалисты выделяют, в зависимости от состава и процентного соотношения частей и добавок, следующие виды цементов: портландцемент, гидрофобный цемент, шлаковый цемент, пуццолановый цемент, быстротвердеющий цемент, расширяющийся цемент, глиноземистый цемент, водонепроницаемый расширяющийся цемент, тампонажный цемент, белый цемент, сульфатостойкий цемент, напрягающий цемент, магнезиальный цемент.

Самый распространенный вид – портландцемент – идет на производство бетона и строительство жилых и промышленных зданий и сооружений. При измельчении клинкера к нему добавляют гипс для регулирования срока схватывания, как правило, 1,5-4%. Помимо этого в портландцемент добавляют различные минеральные добавки (10-15%) для получения особых видов цемента. Различают следующие марки: цемент м 300 и м 400, цемент марки 500, цемент м 600. Из них наиболее популярен цемент марки 500.

Белый цемент используется в отделочных работах. Отличие этого вида цемента обусловлено его химическим составом. Как правило, серовато-зеленый цвет цемента обусловлен присутствием оксидов железа и марганца. Поэтому для получения белого цемента используются каолины, белая глина и известняк с минимальным содержанием перечисленных выше оксидов. Кроме того, для максимальной белизны клинкер при выходе подвергают резкому охлаждению и восстановлению, за счет чего происходит связывание окисного железа в алюмоферрит кальция. Белый цемент имеет следующие марки: 300, 400 и цемент марки 500.

Тампонажный цемент применяется для герметизации и консервирования газовых и нефтяных скважин. Это обусловлено, его способностью выдерживать высокие температуры: от 40 градусов до 70 градусов.

Сульфатостойкий цемент находит применение при возведении сооружений, которые находятся в воде, особенно в соленой воде с содержанием агрессивных химических веществ. Основным его отличием является уменьшенное содержание трехкальциевого алюмината в клинкере (не более 5%). При измельчении клинкера не вводятся минеральные добавки, поскольку это снижает морозоустойчивость бетона. Особенность цемента проявляется в устойчивости к действию растворенных в воде сульфатов и слегка замедленной скоростью твердения в первое время.  Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок - 300 и 400.

Пуццолановый цемент, несмотря на долгое затвердевание, отличается повышенной стойкостью к воздействию окружающей среды, он практически не подвержен коррозии. Его состав можно представить следующим процентным соотношением: 60-80% клинкер, 20-40% активная минеральная добавка и небольшое количество гипса. При всех своих характеристиках пуццолановый цемент отличается низкой морозостойкостью, поэтому он находит применение в подземных и подводных сооружениях.  Магнезиальный цемент из-за своей высокой прочности применяют для устройства наливных полов. Его активной основной частью является оксид магния. За счет этого магнезиальный цемент приобретает такие свойства как стойкость к воздействию органических растворителей, едких щелочей и масел, эластичность, высокую огнестойкость, низкую теплопроводность и хорошие показатели по износостойкости, особенно в начальном периоде.

Гидрофобный цемент поучается введением различных гидрофобизующих добавок, к которым относятся асидол-мылонафт, мылонафт, олеиновая кислота и др. За счёт этого  гидрофобный портландцемент характеризуется низкой гигроскопичностью. Это позволяет транспортировать его на большие расстояния с сохранением всех заданных свойств. Следует заметить, что гидрофобные цементы обладают повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью. Наибольшее распространение получил цемент марки 500.

Быстротвердеющему цементу свойственно интенсивное увеличение прочности на начальном этапе твердения. Это достигается сверхтонким помолом или регулированием состава клинкера в отношении минеральных добавок. Их процентное содержание не должно превышать 10. Этот цемент находит применение в изготовлении железобетонных конструкций.

Шлаковый цемент получается при совместном помоле активных минеральных добавок и доменных шлаков, например, строительный гипс. Шлаковый цемент подразделяется на известково-шлаковый и сульфатно-шлаковый. Шлаковый цемент применяется при подземных и подводных сооружений.

Расширяющийся цемент своим названием четко определяет свои свойства, т.е. способность в процессе твердения увеличиваться в объёме. Этот эффект достигается за счёт образования гидросульфоалюминатов кальция – вяжущего гидратирующего вещества, способного до 25 раз увеличить объем твердых компонентов, при помощи химически связанной воды. Он находит активное применение в строительстве гидротехнических сооружений для получения гидроизоляции и в заделке швов железобетонных конструкций.

Глиноземистый цемент относится к группе быстротвердеющих цементов и характеризуется обжигом известняков и бокситов. Различают высокоглиноземистый цемент содержащий бокситы до 70% и глинозёмистый цемент с содержанием бокситов до до 55%. Глинозёмистый цемент отличается высокой огнеупорностью, стойкостью в агрессивных средах, коррозионной стойкостью и водонепроницаемостью.

Напрягающий цемент относится к группе расширяющихся цементов и получается при смешивании клинкера, гипса, извести и глиноземистого шлака в определенных процентных соотношениях. Он отличается хорошими показателями по водонепроницаемости. Напрягающий цемент находит применение в строительстве ёмкостных сооружений.

Для обычного гражданского строительства вполне достаточно купить цемент м500. При отделочных работах возможно применение менее прочных марок цементов: м300-м400. Но специалисты крайне не рекомендуют смешивать между собой различные виды цементов. Это может только ухудшить свойства получившейся смеси.

19)ОСОБЕННОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ

Оптимальный состав раствора устанавливается общим методом, но с учетом специфической особенности этого материала — укладки его на пористое основание кладки, пористую поверхность, при оштукатуривании стен и т. п. Возможны и другие функции строительного раствора — конструктивные, декоративные, водозащитные, что учитывается на первой стадии проектирования состава. При пористом основании требуется предусмотреть увеличение водоудерживающей способности раствора, чтобы предотвратить расслаивание слоя до его отвердевания.

Технология изготовления строительного раствора на специализированных заводах или отдельных растворных узлах слагается из ряда взаимосвязанных операций: подготовки исходных материалов— просеивания природного песка, домола при необходимости и рассева искусственного песка; дозирования материалов по массе; перемешивания отвешенных компонентов до однородного состояния растворной смеси в стационарных или передвижных растворомешалках разной емкости. Продолжительность перемешивания обусловлена видом исходных материалов, но обычно составляет не менее 1 ... 1,5 мин, а при содержании в смеси высокодисперсных добавок — до 3...4 мин. Транспортирование готовой растворной смеси осуществляется с помощью специально оборудованных автоцистерн и самосвалов. Возможно изготовление на заводе сухой смеси, с тем чтобы в пути следования к объекту строительства произвести объединение ее с водой в мешалках со свободным перемешиванием, размещаемых на кузове автомобиля (автосмесителя).

Перед транспортированием (выборочно) и укладкой готовой растворной смеси определяют ее качественные характеристики, в том числе удобоукладываемость па пористому основанию, нерасслаиваемость при транспортировании и хранении, условную вязкость и другие заданные свойства.

Удобоукладываемость — это способность растворной смеси равномерно укладываться по пористому основанию (кирпичу, бетону, природному камню и др.) тонким слоем. Если раствор обладает хорошей удобоукладываемостью, то он способен заполнить все поверхностные неровности основания и образовать сплошность сцепления со всей поверхностью. При недостаточной удобоукладываемости растворная смесь распределяется неравномерной соприкасается, а затем и сцепляется с основанием только на отдельных участках. Слой становится неодинаковой плотности и толщины. С этим свойством связана характеристика его вязкости, обычно в каких-либо условных единицах. От вязкости зависит способность растворной смеси перемещаться (перекачиваться) к месту укладки по трубам, шлангам, лоткам.

От удобоукладываемости зависит также способность растворной смеси наноситься равномерным слоем на оштукатуриваемые поверхности с последующим отвердеванием.

Важно не только равномерно и тонким слоем распределить растворную смесь, но предохранить твердеющий слой от быстрого отсасывания воды затворения в поры и капилляры кладки, панели. Для обеспечения длительной водоудерживающей способности растворной смеси в нее вносятся добавочные порошкообразные или органические вещества, о которых сообщалось выше. Их количество определяется на стадии проектирования оптимального состава строительного раствора. Необходимо при этом сохранить в составе наименьшее количество цемента, тем более что на изготовление растворов расходуется до 15...20% от общего количества цемента, применяемых в строительных работах.

Качество отвердевшего строительного раствора в основном характеризуется прочностными, деформативными свойствами и долговечностью. В кирпичной кладке и крупнопанельных зданиях строительные растворы испытывают напряжения не только при сжатии, но также при изгибе и срезе. В связи с этим строительный раствор в кладке должен обладать необходимой прочностью на растяжение при изгибе и раскалывании. При работе наружных стен из крупноразмерных элементов, подвергающихся механическим и температурно-влажностным воздействиям, важными являются деформативные свойства строительного раствора; усадка, коэффициент температурного линейного расширения, модуль упругости и др. Для повышения герметизации стыков, особенно в крупнопанельных зданиях, основную роль играют водонепроницаемость и прочность сцепления раствора с поверхностью бетонных конструкций. Обеспечение длительной нормальной эксплуатации зданий связано с долговечностью строительного раствора, т. е. с его способностью сохранять или даже постепенно упрочнять структуру в эксплуатационных условиях. Условно ее можно определять по испытаниям образцов на морозостойкость и стойкость при увлажнении и высушивании. К основным эксплуатационным свойствам относятся также плотность, пористость, водопоглощаемость, водонепроницаемость.

Важно на первой стадии проектирования оптимального состава выбрать наилучший для данных условий вяжущий компонент, способный удерживать воду в тонких слоях, высококачественный песок и при необходимости пластифицирующую добавку. Контроль качества раствора осуществляется путем систематической проверки качества применяемых материалов, а также точности дозирования, тщательности перемешивания смеси, удобоукладываемости получаемой растворной смеси и прочности раствора.

Существенной характеристикой качества растворов является их морозостойкость. На величину морозостойкости влияют разновидность вяжущего вещества, водовяжущее отношение, качество песка, условия твердения, пористость слоя и основания. Для растворов всех марок должна обеспечиваться оптимальная структура, чтобы как прочность так и морозостойкость были не только в заданных размерах, но и экстремальными, удовлетворяя требованиям закона створа в условиях принятой технологии.

Заполнители.

В виде заполнителей для растворных смесей используют натуральный либо искусственный песок(измельчённые пористые вещества (перлит, пемза)  или плотные горные породы).  Природный песок — это рыхлая смесь небольших частиц разнообразных минералов, которые изначально находились в составе изверженных горных пород.

При определении качества песка для применения его в качестве заполнителя руководствуются минеральным составом данного материала, пропорцией зёрен различного диаметра, а также наличием ненужных примесей.

Размер зёрен очень важен для создания хорошей растворной смеси, в песке обязательном порядке должны присутствовать и мелкие частицы, и средние, и крупные. Дело в том, что маленькие гранулы располагаются около более крупных и, следовательно, в этом случае количество и размер образованных между твёрдым материалом пустот становится на порядок меньше.

Состав песка касательно диаметра его зёрен определяется путём пропускания пробного образца (1 кг) сквозь специальные сита, размеры отверстий которых равны 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315, 0,16 мм. После с помощью формулы  рассчитывается величина, которая носит название «модуль крупности»:

Мк = (А2,5 + А1,25  + А063+ А0315+ А016) /100

где А2,5, А1,25, А0,63, А0,315, А0,16 — полные остатки на соответствующих индексам ситах.

В зависимости от полученного значения песок делится на следующие типы:

очень крупный (Мк > 3,5, полный остаток на сите № 063 — более 75);

повышенной крупности (Мк в пределах от 3,0 до 3,5, полный остаток на сите № 063 — 65−75);

крупный (Мк = 2,5−3, полный остаток на сите № 063 — 45 — 65);

средний (Мк = 2 — 2,5, полный остаток на сите № 063 — 30 — 45);

мелкий (Мк = 2−1,5, полный остаток на сите № 063 — 10−30);

очень мелкий (Мк = 1−1,5, полный остаток на сите № 063 — менее 10);

тонкий (Мк = 0,7−1, полный остаток на сите № 063 не нормируется);

очень тонкий (Мк менее 0,7, полный остаток на сите № 063не нормируется).

Для различных видов растворов самые крупные зёрна песка не должны превышать определённых величин. Так, для кладочных смесей этот параметр равен 2,5 мм (для бутовой кладки — 5 мм), штукатурных (кроме накрывочного слоя) — 2,5, штукатурных накрывочного слоя — 1,25, облицовочных — 1,25.

Если в составе строительной смеси содержится довольно много совсем мелких частиц в виде пыли, глины и других примесей, то в таких случаях требуется дополнительное количество воды и цемента. Поэтому содержание песка, который легко пропускается сквозь самое мелкое (отверстия 0,16 мм) сито, не должно превышать 10% (по массе), а содержание ила или глины ограничивается 3%.  Очистить песок, приготовленный для приготовления раствора, можно промыванием его водой.

Природный песок, кроме мелких частиц, может иметь в своём составе ещё и примеси органического порядка, которые влияют на прочность получаемого бетона не в лучшую сторону. Органические составляющие можно определить с помощью цветового (колориметрического) метода.

Наполнители.

Наполнителями являются органические либо неорганические вещества природного либо искусственного происхождения, обычно представленные в виде порошков, частицы которых по размеру сходны с размерами частиц вяжущего.

Наполнители выполняют следующие функции:

заполняют пустоты в растворе, не вступая при этом в химическую реакцию с составляющими его элементами;

не позволяют вяжущему отдавать слишком много влаги основанию, если укладка происходит по пористой поверхности;

улучшают качество раствора  путём придания ему некоторых специальных свойств (к примеру, повышение огнестойкости);

помогают уменьшить стоимость строительного материала, заменяя собой часть дорогого вяжущего вещества без снижения качества растворной смеси.

В качестве примера можно назвать следующие наполнители: известняковые и доломитовые порошки, минералы вулканического происхождения, асбестовые отходы, зола-унос и другие.

Добавки.

Добавки в составе строительных смесей играют очень важную роль: они повышают качество растворов, удешевляют и упрощают их производство.

В отличие от заполнителей и наполнителей, данные материалы вступают в реакцию с некоторыми  элементами смеси, и в результате появляется новое соединение, влияющее на конечный продукт. Естественно, добавочные вещества должны вводиться в исходное сырьё в определённой пропорции, так как помещённые туда в избыточном количестве, они могут не полностью вступить в реакцию и остаться в изначальном виде в смеси, что снизит  качество последней.

Часто добавки могут по химическому составу не отличаться от наполнителя (однако представлены они в виде тонко помолотого материала), эти вещества придают раствору такие свойства, как способность к твердению или стойкость против коррозии.

Добавки, полученные из андезита, кварца, базальта повышают кислостойкость строительного материала.

Также стоит упомянуть такие  весьма распространённые добавочные натуральные вещества, как магнезит, диатомит, опоки, трепел, а также искусственные доменные гранулированные шлаки, помол шамотного кирпича, золу-унос и другие.

Некоторые добавки применяются для ускорения протекания химического процесса (катализаторы) либо его замедления (ингибиторы), другие  — для улучшения морозостойкости продукта, третьи помогают достигнуть требуемой консистенции изготовляемого раствора.

Зимой в раствор вводят в качестве противоморозного средства поташ (10−15% от массы добавляемой воды) или нитрит натрия (5−10%), кроме того, с данной целью можно применять аммиачную воду, карбонат натрия и нитрит натрия.  Данные элементы понижают температуру замерзания воды и заставляют вяжущие быстрее набирать прочность.

20)Органическое сырье при производстве строительных изделий. Искусственные каменные материалы.