Слайд 1Строительные материалы на основе природных оксидов и солей
Слайд 2К строительным материалам, которые создаются на основе природных оксидов и солей,
относятся:
керамические материалы;
вяжущие строительные материалы;
стекло.
Слайд 3Основные источники сырья для получения строительных материалов:
Песок
Известняк
Глина
Силикаты
Алюмосиликаты
Слайд 4Керамические материалы.
Основным сырьем для производства керамических материалов служат различные сорта осадочных
горных пород — глин, состоящих преимущественно из алюмосиликатов, каолина, монтмориллонита.
Слайд 5Смесь оксидов алюминия и кремния определяют её состав. Частицы, составляющие основу
глины, имеют очень маленькие размеры, менее 0,005 миллиметров. Благодаря такой структуре, это вещество имеет аморфную, коллоидную структуру.
Глины способны образовывать с водой пластичную массу. Влажной глине можно придать любую форму. Если глину обжечь при высокой температуре, то она необратимо твердеет.
Слайд 6К керамическим изделиям относятся строительный кирпич, черепица, огнеупорные и облицовочные материалы,
керамзит, дренажные трубы и др.
Какими свойствами обладает глина, если рассматривать ее как строительный материал?
Слайд 7Прежде всего, нужно отметить высокие сцепляющие свойства, благодаря которым древние строители использовали глину
как основной элемент различных соединяющих растворов, штукатурок для внутренней и внешней отделки и т.д.
Слайд 8Еще одно замечательное качество – способность аккумулировать тепло. Большие массы глины могут
накапливать получаемую от солнечных лучей энергию, а с наступлением холодной ночи отдавать ее. Таким образом, глину вполне можно использовать в качестве утеплителя и естественного терморегулятора, который обеспечивает оптимальный микроклимат в помещении.
Слайд 9Глина – отличный звукоизолятор. Благодаря необычной структуре материала даже небольшой его
слой хорошо поглощает звуковые колебания, надежно защищая помещение от проникновения шума снаружи.
Слайд 10Одно из замечательных свойств глины – водонепроницаемость. Даже незначительный по толщине
слой данного материала становится надежной преградой на пути воды. В специальной литературе даже можно встретить такое выражение, как глиняный замок, под которым подразумевается защита различных строительных конструкций от губительного воздействия влаги.
Слайд 11Говоря о свойствах, которыми обусловлено использование глины в строительстве, нельзя не
упомянуть недавнее открытие немецких ученых. Они установили, что в составе глины присутствует редкий металл – радий, которых характеризуется высокими лечебными свойствами. Радий оказывает успокаивающее воздействие на нервную систему человека.
Слайд 12Одно из направлений использования глины в строительстве – возведение саманных домов.
Главное достоинство таких построек заключается в том, что зимой в них хорошо сохраняется тепло, а летом – прохлада.
Основной строительный элемент в данной технологии – саманные блоки, для изготовления которых используется смесь глины, песка и соломы в определенных пропорциях. Глина используется в этом составе как связующее вещество, за счет которого песок и солома соединяются в единое целое.
Слайд 13Главным образом глину используют для производства кирпича. Керамический кирпич красного цвета.
Он обусловлена наличием в глине оксида Fe2O3. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, т.е. при избытке воздуха.
Слайд 14Таким образом, глина – это универсальный материал природного происхождения, сфера применения
которого в современном строительстве невероятно широка. Даже сейчас, когда появилось множество новых материалов, использование глины в строительстве, по-прежнему, остается и актуальным, и экономически оправданным.
Слайд 15Вяжущие строительные материалы.
Вяжущие строительные материалы представляют собой вещества или смеси веществ,
способные при смешивании с водой образовывать вязкую массу, которая постепенно затвердевает.
Слайд 16Одним из древнейших строительных материалов является известь. Различают негашеную известь CaO
и гашеную известь Ca(OH)2.
Негашеную известь (оксид кальция, CaО) получают обжигом различных природных карбонатов кальция. Реакция обжига обратима и описывается уравнением
CaCO3 → CaО + CO2;
Слайд 17Гашение извести сводится к переводу оксида кальция в гидроксид:
CaO + H2O3 → Ca(OH)2;
Эта реакция
экзотермическая, т.е. протекает с выделением теплоты, что заметно каждому проводящему операцию гашения.
Слайд 18Твердение извести связано с физическими и химическими процессами. Во-первых, происходит испарение
механически примешанной воды. Во-вторых, гидроксид кальция кристаллизуется, образуя известковый каркас из сросшихся кристаллов Ca(OH)2 и окружающей частицы песка. Кроме того, происходит взаимодействие гидроксида кальция с CO2 воздуха с образованием карбоната (карбонизация):
Ca (OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2О
Слайд 19Другим примером вяжущих строительных материалов является цемент.
В Беларуси его производят
на одном из крупнейших в Европе предприятий — ОАО «Красносельскстройматериалы».
Для получения цемента в специальных вращающихся печах спекают смесь известняка СаСО3 и глины.
Слайд 20При высокой температуре между глиной и известняком происходят сложные химические реакции,
приводящие к образованию различных соединений кремния и алюминия. Спеченную массу размалывают и получают порошок серого цвета. Если цемент смешать с водой, то образуется тестообразная масса, которая через некоторое время затвердевает. Это свойство цемента и используется в строительном деле для скрепления, например, кирпичей при сооружении стен.
Слайд 21Кроме того, на основе цемента готовят строительные растворы для штукатурки стен
и потолков с целью получения ровных поверхностей и защиты от внешних воздействий. Часто в строительные растворы включают смесь двух вяжущих веществ, например цемент и известь.
Слайд 22Примерно в третьем тысячелетии до н.э. в строительстве взамен глины в
качестве связующего материала стали использовать гипс.
Строительный гипс получают из природного минерала – гипсового камня CaSO4·2H2O или из минерала ангидрита CaSO4, а также из отходов некоторых отраслей химической индустрии.
Слайд 23Гипсовый камень при нагревании примерно до 140°C теряет часть воды и
переходит в алебастр (полуводный гипс CaSO4·0,5H2O) в соответствии с уравнением
CaSO4·2H2О = CaSO4·0,5H2О + 1,5H2О
Строительный гипс получают прокаливанием природного гипса или ангидрита при температуре около 1300°C. по реакции:
CaSO4 = CaO + SO3
Слайд 24В строительстве из гипса изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для
перегородок, стеновые камни, архитектурные детали, вентиляционные короба и др.
Гипсовые изделия характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью.
Слайд 25Из смеси цемента, песка и воды с добавлением мелкого щебня или
гравия получают бетон. При смешивании цемента со шлаком получают шлакобетон. Если в бетон ввести каркас из железных стержней, то получается железобетон. Введение в бетон химических веществ определенного состава позволяет получать пенобетон.
Слайд 26Сырьем для силикатного кирпича служит известь и кварцевый песок.
Химическая сущность процесса
твердения силикатного кирпича такова: при высокой температуре значительно ускоряется кислотно-основное взаимодействие гидроксида кальция Ca(OH)2 с диоксидом кремния SiO2 с образованием соли – силиката кальция CaSiO3. Образование последнего и обеспечивает связку между зернами песка, а следовательно, прочность и долговечность изделия.
Слайд 27За рубежом при строительстве и эксплуатации грунтовых и щебеночных дорог для
их обеспыливания широко используют растворы CaСl2.
За летний сезон дорогу поливают 3-4 раза 75%-ным раствором этой соли. Отметим также, что CaCl2 ускоряет твердение бетона и увеличивает морозостойкость строительных растворов.
Слайд 28Стекло
Чаще всего мы сталкиваемся со стеклами на основе различных силикатов, и
в быту слово «стекло» употребляется для обозначения именно силикатных стекол. Кроме красивого внешнего вида, стекло обладает низкой теплопроводностью и высокой прозрачностью, что позволяет использовать его в окнах зданий.
Слайд 29При нагревании стекло легко вытягивается в тонкие, длинные нити, из которых
изготавливают стекловату, стекловолокно и стеклоткани.
Стекловата и стекловолокно используются в качестве звуко- и теплоизоляторов. Ткани, изготовленные из стекловолокна, обладают высокой химической стойкостью, огнестойкостью и электроизоляционными свойствами.
Слайд 30Для получения силикатного стекла (как говорят в промышленности, «при варке стекла»)
в качестве исходных материалов используют SiO2 (песок), Na2CO3 (соду) и СаСО3 (мел или известняк). Исходную смесь веществ нагревают до температуры 800—1400 °С и получают обычное оконное стекло, состав которого можно условно описать формулой Na2O CaO 6SiO2.
Слайд 31Часто при варке стекла для придания ему специфических свойств и окраски
в исходную смесь добавляют разнообразные соли и оксиды.
Добавление оксида свинца(II) РbО позволяет получить хрусталь — стекло, сильно преломляющее лучи света.
Слайд 32Из чистого оксида кремния(IV) получают так называемое кварцевое стекло. Кварцевое стекло
устойчиво при нагревании до 1000—1200 °С. У кварцевого стекла есть еще одно важное достоинство: оно пропускает ультрафиолетовые лучи.
Слайд 33В строительстве широко используется так же жидкое стекло.
Это водный раствор силиката
натрия – натриевой соли кремниевой кислоты.
Жидкое стекло придает крепость и лоск штукатурке, цементам и другим материалам. Его используют для пропитки рыхлых грунтов с целью их упрочнения и закрепления. На основе растворимого стекла при добавлении наполнителей и модификаторов получают силикатный клей, который применяют для склеивания керамики, стекол, асбеста, металлов и других материалов.
Слайд 34На основе жидкого стекла изготавливают искусственные камни. Они получаются в результате
смешения стекла с различными (чаще минеральными) наполнителями. Отформованную массу помещают в раствор хлорида кальция CaСl2 или сульфата алюминия A12(SO4)3 (алюминиевых квасцов). Это приводит к затвердению массы и образованию камня.