 |
Решение задач по теме «Керамические материалы»
|
|
|
|
2.1.1 Какое количество обыкновенного глиняного кирпича можно приготовить из 5т глины? Влажность глины 10%, потери при прокаливании 8% от веса сухой глины, Кирпич должен быть со средней плотностью 1750 кг/м3.
Решение
Массы глины после обжига: 5000:1,1:1,08=4209кг. Объём 1000шт. кирпича: 1000∙0,25∙0,12∙0,065=1,95м3. 1000шт. кирпича средней плотностью 1750кг/м3 имеет массу:
1750∙1,95=3412кг. Из 4209кг обожжённой глины можно получить кирпичей со средней плотностью 1750кг/м3: 4209∙1000/3412=1230шт.
2.1.2 Определить, какое количество глины по массе и объёму необходимо для получения 10000шт. кирпича средней плотностью 1850кг/м3 и 1000шт. пустотелых керамических камней средней плотностью 1350кг/м3. Средняя плотность глины 1700кг/м3 , влажность её 15%, а потери при прокаливании глины составляют 10% от массы сухой глины. Брак составляет – 2%.
Решение
С учётом брака – 2% нужно приготовить: кирпичей 10000∙1,02=10200шт., пустотелых камней 1000∙1,02=1020шт. 10200шт. кирпичей будут иметь объём 10200∙0,25∙0,12∙0,065=19,89м3 и массу 19,89∙1800=35802кг.
1020шт. пустотелых камней будут иметь объём вместе с пустотами 1020∙0,25∙0,12∙0,138=4,223м3 и массу 4,223∙135=5701кг. Масса кирпичей и камней 35802+5701=41503кг. Масса глины 41503∙1,15∙1,1=53501кг. Объём глины 53501:1700=31,5 м3.
Неорганические вяжущие вещества
Неорганическими или минеральными вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при затворении водой дают пластичное тесто, способное в результате
-20-
физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние.
Минеральные вяжущие вещества в зависимости от способности затвердевать в определённой среде и сохранять прочность во времени делятся на воздушные и гидравлические.
|
|
|
Воздушные вяжущие после затворения их водой могут затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К воздушным вяжущим веществам относятся: известь воздушная, гипсовые вяжущие материалы, магнезиальные вяжущие и жидкое стекло.
Гидравлические вяжущие обладают гидравлическими свойствами, т. е. могут затвердевать и сохранять прочность во времени не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим относят: портландцемент, его разновидности и специальные виды, цементы с активными минеральными добавками и гидравлическая известь.
Гипс
Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, состоящие из полуводного гипса или ангидрита и получаемые тепловой обработкой двуводного гипса (CaSO4∙2H2O) или природного ангидрита (CaSO4).
Гипсовы воздушные вяжущие вещества в зависимости от температуры обработки разделяют на две группы: низкообжиговые (строительный и высокопрочный гипс) и высокообжиговые (ангидритовые). Первые получают тепловой обработкой при низких температурах (110-1800С)
CaSO4∙2H2O= CaSO4∙0,5H2O+1,5H2O
Они состоят, главным образом, из полуводного гипса CaSO4∙0,5H2O и характеризуются быстрым твердением.
Вторые – обжигают при высокой температуре (600-9000С). В них преимущественно входит безводный гипс (ангидрит CaSO4). Отличаются они медленным твердением.
Решение задач по теме «Гипс»
3.2.1 Определить количество связанной воды в процентах при полной гидратации 1т полуводного гипса.
-21-
Решение
В 1000кг полуводного гипса (CaSO4∙0,5H2O) имеется 0,5 воды (H2O). Подсчитываем молекулярный вес полуводного гипса. Он равен 145 частям. Таким образом, в 145 частях будет содержаться 9 частей воды (H2O)
145 - 100%
9 - X,
X =9000/145=62л
Для образования двуводного гипса потребуется дополнительно 1,5 воды или 62∙3=186л.
Тогда масса полностью гидратированного гипса будет 1000+186=1186кг. Количество воды в двуводном гипсе будет 186+62=248л или 248кг, что составляет
|
|
|
1186 - 100%
248 - X
X=24800/1186=20,9%.
Известь
Строительной известью называют продукт обжига известняков, содержащих не более 6% глинистых примесей
СаСО3+177,7кДж = СаО+СО2
В результате обжига получают продукт в виде кусков белого цвета, называемый комовой негашёной известью (кипелкой).
В зависимости от способа обработки комовой извести различают: негашёную молотую известь и гашёную (гидратную известь и известковое тесто).
Известь негашёная молотая получается механическим измельчением комовой извести-кипелки.
Известь гашёную гидратную (пушонку) получают гашением извести-кипелки ограниченным количеством воды (50-70%).
-22-
Известковое тесто получают при гашении комовой извести большим количеством воды (3-4 части от массы комовой извести). По химическому составу гашёная известь представляет собой гидрат окиси кальция – Са(ОН)2+65,2 кДж.
Решение задач по теме «Известь»
3.4.1 Определить количество негашёной комовой извести, полученной при полном обжиге 10т чистого известняка с влажностью 10%.
Решение
При нагревании известняка вода в количестве 10% должна испариться, после чего сухого известняка останется
10000 - 1000=9000кг
Исходя из химической формулы известняка и реакции, происходящей при обжиге, можно определить количество негашёной комовой извести, полученной из 10т известняка
СаСО3+177,7 кДж=СаО+СО2
100%=56%+44%
Из 1т известняка получится
1000∙56/100=560кг негашёной извести,
тогда из 9т получится
560∙9=5040кг
3.4.2 Сколько можно получить гидратной извести при гашении 5т негашёной извести с активностью 85% (содержание СаО).
Решение
Количество извести вступит в реакцию с водой
-23-
5000 - 100%,
X – 85%,
X=85∙5000/100=4250кг
Гашёной извести получится
СаО + Н2О = Са(ОН)2
56м. вес 14м.вес
4250 - X
56 - 14
X=4250∙0,074/0,056=5616кг
С учётом примесей (20%)
5616+1000=6616кг
3.4.3 Сколько содержится извести и воды (по массе) в 1 м3 известкового теста, если средняя плотность его равна 1400 кг/м3. Истинная плотность гидратной извести в поршке 2050 кг/м3.
Решение
Содержание извести обозначим через X, тогда содержание воды будет 1400 – X. Сумма абсолютных объёмов извести и воды равна 1 м3, следовательно
|
|
|
X/2050+(1400 – X)/1000=1,
откуда извести получим
X=181кг или 181∙100/1400=55%,
воды получим
В=1400 – 181=619л, или 100 – 55=45%.
Портландцемент
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом. Химический состав клинкера сложен.
Главными окислами цементного клинкера являются: окись кальция СаО, двуокись кремнезёма SiO2, окись алюминия Al2O3 и окись железа Fe2O3, суммарное содержание которых достигает обычно 93-97%.
Портландцемент получают двумя способами: мокрым и сухим. В результате обжига (t=14500C) смеси глины и углекислого кальция получается клинкер, который состоит из основных клинкерных минералов:
- трёхкальциевый силикат (алит) - 3СаО SiO2;
- двухкальциевый силикат (белит) - 2СаО SiO2;
- трёхкальциевый алюминат - 3СаО Al2O3;
- четырёхкальциевый алюмоферрит (целит) - 4СаО Al2O3 Fe2O3.
Взаимодействие пртландцемента с водой приводит к образованию новых гидратных веществ, обуславливающих схватывание и твердение теста, растворной или бетонной смеси:
- 3СаО SiO2+(n+1) Н2О=2СаО SiO2∙n Н2О + Са(ОН)2;
- 2СаО SiO2+ 4СаО Al2O3 Fe2O3=2СаО SiO2∙n Н2О;
- 3СаО Al2O3+6 Н2О=3СаО Al2O3∙6 Н2О;
- 4СаО Al2O3 Fe2O3+ n Н2О=3СаО Al2O3 ∙6 Н2О+СаО Fe2O3∙ n Н2О.
Прочность цементного камня характеризуется маркой цемента, которую устанавливают по результатам испытаний образцов-балочек размером 40×40×40мм, приготовленных из пластичного раствора состава по массе 1:3 (цемент, вольский песок).
Балочки испытывают в возрасте 28 суток на изгиб, а образовавшиеся половинки –на сжатие. Цементная промышленность выпускает следующие марки портландцемента: 440, 500,550,600.
|
|
|
