Шпаргалка по "Производству строительных материалов"

Вопрос № 1.

1. Применение стекла армированного листового в сфере производства и потребления

Изделия из листового стекла применяются практически во всех сферах жизни человека. Ассортимент выпускаемого стекла в наше время довольно широк.

Основным видом листового стекла является оконное стекло – применяется для застекления оконных проемов жилых зданий, промышленных предприятий.

Стеклопакеты – для остекления окон, витрин, зенитных фонарей и  балконных дверей общественных, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий, а также жилых зданий.

Витринное стекло – применяется  для застекления продовольственных  витрин и больших световых проемов  в торговых и общественных зданиях. Полированное витринное стекло используют преимущественно в строительстве  первоклассных и уникальных зданий.

Техническое стекло – используют для остекления автомобилей, самолетов, судов, а также для других технических  целей.

2. Классификационные признаки листового армированного стекла

Листовым стеклом называют изделия  из стекла, вырабатываемые в виде плоских листов, толщина которых мала по отношению к длине и ширине.

В соответствии со способом выработки  листовое стекло классифицируют на:

-   тянутое;

-   прокатное;

-   полированное.

По назначению стекло классифицируют на:

-   Оконное – бесцветное прозрачное тянутое листовое стекло с гладкими поверхностями. Основными требованиями предъявляемыми к оконному стеклу, являются высокая светопрозрачность (в зависимости от толщины от 84 до 87 %), достаточная механическая прочность, высокая химическая устойчивость, минимальные неровности на поверхности (полосность или волнистость), вызывающие искажения просматриваемых через стекло предметов, минимальное содержание инородных включений (пузыри, камни).

-   Витринное – представляет собой бесцветное прозрачное листовое стекло с гладкими плоскостями больших размеров.

-   Техническое – наиболее высококачественное тянутое полированное стекло.

-   Мебельное – преимущественно бесцветное прозрачное листовое стекло, неполированное или полированное.

-   Зеркальное – прозрачное листовое стекло толщиной 4-7,6 мм, высококачественное тянутое, полированное или полученное флоат-способом.

-   Фотостекло – тонкое тянутое бесцветное листовое стекло, предназначенное для изготовления фотопластинок.

Материалы и изделия из стекла, применяемые в строительстве, в зависимости от назначения разделяются на следующие группы:

1) материалы для заполнения проемов  зданий и сооружений — наиболее  обширная группа строительных  материалов из стекла - включающая листовые стекла различных видов и стеклопакеты; в сбою очередь листовое стекло подразделяется на листовое оконное, витринное (полированное и неполированное), армированное, узорчатое, увиолевое, трехслойное, закаленное и др.

2) материалы для строительных  конструкций — профильное стекло, стеклоблоки;

3) облицовочные и отделочные  материалы — марблит, стемалит; плитки стеклянные облицовочные, коврово-мозаичные и ковры из  них; смальта;

4) теплоизоляционные материалы  — пеностекло, стеклянная вата  и изделия из нее, стекловолокно.

3. Потребительские свойства стекла армированного листового

Потребительские свойства листового армированного стекла зависят от свойств самогостекла.

Плотность стекла – представляет собой отношение массы к объему. Плотность стекол изменяется от 2200 до 7000 кг/м3 в зависимости от атомной массы элементов, входящих в их состав. Самые тяжелые стекла содержат много оксида свинца, а самые легкие стекла – оксиды малой атомной массы (оксиды лития, бериллия, бора).

Механические свойства:

Упругие свойства. Нагрузка, приложенная к твердому телу, может вызвать его упругую или пластическую деформацию. Упругая деформация исчезает сразу после снятия нагрузки, пластическая в той или иной степени остается. Модуль упругости стекол различного состава колеблется от 48000 до 83000 Мпа.

Предел прочности при сжатии. Предел прочности стекла при сжатии определяется разрушающей силой сжатия, действующей на поперечное сечение образца в направлении оси последнего, равномерно по всему сечению. Предел прочности отожженных стекол при сжатии составляет 500-2000 Мпа.

Предел прочности при растяжении и изгибе. Предел прочности стекла при растяжении, измеряется отношением нагрузки, разрывающей образец, к площади его поперечного сечения. При поперечном изгибе в стекле со стороны действия усилия возникают напряжении сжатия, а с противоположной – напряжения растяжения. Теоретически прочность стекла должна составлять не менее 10000 Мпа.

Твердость стекла – это сопротивление его поверхности прониканию в нее инородных тел. Чем выше твердость, тем больше требуется времени для механической обработки стекла и тем меньше его износ при истирании.

Хрупкость – характерное свойство твердых стекол. Твердое стекло разрушается  сразу после достижения им предела  упругой деформации. Поэтому хрупкость стекла характеризуется его сопротивлением мгновенной нагрузке – удару. Хрупкость стекла зависит от его формы, размеров, толщины; с увеличением толщины сопротивление удару возрастает.

Термические свойства:

Теплопроводность стекла – способность передавать теплоту в направлении от более нагретой части обьема или поверхности к менее нагретой. Теплопроводность стекла повышается с возрастанием его температуры, удваиваясь при температуре размягчения.

Термическая стойкость. Стеклянные изделия  нередко эксплуатируют в условиях изменяющихся температур. Термостойкость стекла зависит прежде всего от температурного коэффициента линейного расширения.

Оптические свойства:

Отражение света – отношение  количества света отраженного от поверхности стекла, к количеству света, падающего на его поверхность.

Рассеивание света – если свет падает на стекло, имеющее шероховатую  поверхность или содержащее в  массе много мелких инородных  включений, он многократно отражается в разных направлениях и выходит  из стекла в виде рассеянного пучка.

4. Технология производства листового стекла и ее технико-экономическая оценка

Расплав, из которого вырабатывают стеклянные изделия, получают из смеси природных или искусственных сырьевых материалов (шихты). Сырьевые материалы стекольного производстваможно подразделить на главные (необходимые для получения стекол заданного химического состава) и вспомогательные (предназначенные для окрашивания стекла, придания ему непрозрачности или, наоборот, высокого светопропускания, а также для ускорения и облегчения подготовки расплава).

Качество каждого сырьевого  материала должно отвечать требованиям, соответствующим виду и назначению стеклянных изделий, в производстве которых этот материал применяется. Механическая прочность и термическая устойчивость стекла, а также внешний вид и срок службы изделий зависят от химической и физической однородности исходных расплавов.

Для получения однородных расплавов  сырьевые материалы должны иметь постоянный химический состав как в объеме партий, поступающих в производство (химическая однородность или постоянство состава внутри партии), так и во времени между последовательно поступающими партиями (постоянство состава во времени) В материалах, идущих на производство бесцветных стекол, строго нормируется допускаемое содержание примесей, окрашивающих стекло: соединений железа, титана, хрома, углерода. В сырьевых материалах ограничивают также содержание примесей тугоплавких веществ (корунда АlОз, циркона ZrSiCu, металлического кремния, природного кремня), которые с трудом, медленно растворяются в расплавах стекла и могут остаться в изделиях в виде инородных включений. Хорошо подготовленный сырьевой материал должен иметь однородный и постоянный во времени зерновой (гранулометрический) состав. Для каждого вида сырья нормируются наиболее желательные (оптимальные) размеры зерен, при которых этот материал не комкуется, хорошо, без расслоения, смешивается с другими компонентами шихты, меньше улетучивается (выгорает) при загрузке в печь, активно вступает в химические реакции и равномерно растворяется в расплаве.

Существует два способа вытягивания листового стекла: вертикальный и вертикально-горизонтальный. Вертикальное вытягивание, в свою очередь, делится на лодочное и безлодочное. Но вертикально-горизонтальный метод не получил достаточного распространения.

Рассмотрим вначале лодочный способ.

Химические составы листового стекла должны обеспечивать заданные свойства изделий в зависимости от их назначения и условий эксплуатации; достаточно высокую скорость варки при темпераутрах, установленных производственной практикой; более низкую температуру кристаллизации расплава по сравнению с температурой формования стекла; достаточную скорость твердения стекломассы. Шихта, идущая на изготовление стекла, не должна содержать дефицитных, дорогостоящих и токсичных сырьевых материалов. Основа составов большинства видов листовогостекла – система SiO2 – CaO – Na2O, в которой часть CaO заменена на MgO, часть  SiO2 – на Al2O3 и часть Na2O – на К2О. Такие замены позволили снизить кристаллизационную способность стекломассы, повысить скорость формования и улучшить химическую устойчивость стекла.

В выработочной части печи и в  каналах температурный режим  устанавливают индивидуально в  зависимости от свойств стекломассы, числа и размещения машин, размеров выработочной части печи и каналов, места расположения контрольных  приборов, скоростей вытягивания  и тербований к качеству стекла. За исходные температурные выработки принимают температуры луковиц, измеряемые оптическим пирометром через смотровые окна в крышках подмашинных камер. Для стекол обычных составов эти температуры составляют 920-9800 С и зависят от лучепрозрачности стекол.

Стекломасса на пути от щели в оборудовании (лодочки) до уровня отломки листов протекает и охлаждается, затвердевая, она превращается в стекло.

В процессе формования, охлаждения и  отжига лента стекла проходит три температурные зоны: зону интенсивного охлаждения от температуры луковицы до верхней температуры отжига, собственно зону отжига, то есть медленного охлаждения от верхней до нижней температуры отжига, и зону ускоренного охлаждения от нижней температуры отжига до 120-1800 С. Для обычных листовых стекол верхнюю температуру отжига принимают 530-5400 С, нижнюю температуру отжига принимают в расчетах меньше 100-1500 С, то есть по абсолютному значению около 380-4300 С. Первая зона – зона интенсивного охлаждения – заканчивается при температуре 540-5600 С под первой парой валиков. При повышенных скоростях вытягивания уровень этих температур может подняться выше первой пары валиков; тогда эту пару отключают и ее роль переходит ко второй паре валиков. В первой зоне допускается высокая скорость охлаждения ленты (до 400-700 град/мин). Максимально допустимая скорость охлаждения ленты во второй зоне отжига зависит от максимально допустимых остаточных напряжений в стекле, обычно принимаемых не более 350 МПа или 100 ммкм/с. Режим отжига настраивают путем осторожного изменения интенсивности охлаждения стекла в подмашинной камере, подогрева ленты в соединительном звене с помощью трубчатых перфорированных горелок, открытия (или закрытия) люков по высоте шахты, установки скатов на требуемом расстоянии от валиков; последнее позволяет пропустить в ту или иную секцию шахты обьем горячих газов, нужный для поодержания в ней заданной температуры.

Технико-экономические показатели производства стекла по лодочному способу.

Удельная суточная выработка стекла на 1 м полезной ширины ленты в условном (2 мм) исчислении составляет 1500-2100 м2.

Средняя продолжительность непрерывной  работы машины между обрывами лент на обновление составляет не менее 500 ч, а при выпуске технического стекла определяется принятыми на заводе стандартами, но составляет не менее 200 ч. Удельный расход условного топлива на 1 тонну готовой продукции 430-550 кг.

Достоинства лодочного способа:

Простота выработочных усройств, относительно малые удельные капитальные затраты  на строительство установок, простота обслуживания машин.

Недостатки лодочного способа:

Повышенная полосность стекла, частые обрывы лент стекла на обновление, относительно невысокие скорости вытягивания ленты стекла.

Выработка стекла способом безлодочного вертикального вытягивания.

Температура стекломассы, идущей на формование ленты, при безлодочном способе  в среднем приблизительно на 1500 С  выше, чем при лодочном. Стекломасса  в каналах боковых машин на 10-150 С горячее, чем перед центральными машинами. Однако температура луковиц, измеренная оптическим пирометром, такая  же, как и при лодочном вытягивании.

Продолжительность отжига при лодочном и безлодочном способах отличается мало, так как большие скорости вытягивания при безлодочном  способе компенсированы увеличением  высоты машины.

Технико-экономические показатели производства стекла безлодочным способом.

При безлодочном способе продолжительность  непрерывной работы машины между  обрывами ленты на обновление составляет около 1000 ч. Удельный расход топлива  на 1 тонну готовой продукции составляет примерно тот же уровень, что и  при лодочном способе.

Основные стадии производства:

1.  – Отжиг;

2.  – Формование;

3.  – Охлаждение.

5. НТД на листовое армированное  стекло, нормируемые показатели   качества в соответствии с требованиями

стандартов ГОСТ 111-90 «Стекло листовое. Технические условия»

ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические условия»

нормируемые показатели   качества по ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические условия»

ГОСТ 7481-78 «Стекло армированное листовое. Технические условия» распространяется на бесцветное и цветное стекло, армированное металлической сеткой, предназначенное для заполнения световых проемов и устройства ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения.     

Размеры

Размеры листов стекла должны быть, мм:

-   от 800 до 2000 - по длине;

-   от 400 до 1600 - по ширине;