Главная  Термины [М] 

 

Материалы теплоизоляци-онные на основе жидкого стекла

 

Материаловедение строительное — наука о строит, материалах, их составе, св-вах, внутр. строении, технологиях изготовления и обл. применения, долговечности и надежности конструкций зданий и сооружений. М.с. относится к числу основополагающих среди строит, наук, поскольку без знания строит, материалов невозможно проектировать, строить, реконструировать, эксплуатировать объекты. Эта наука является многоотрас- левой, т.к. посвящена изучению и систематизации строит, материалов, вырабатываемых в соответствующих отраслях пром-сти в полной номенклатуре. Но кроме изучения и детального анализа каждой разновидности строит, материалов или групп (классов), сходных между собой по определ. признакам (сырью, производств, назначению, гл. св-ву, генезису и т.п.), в М.с. развивается направление, к-рое всесторонне характеризует многообразные материалы — природные и искусств., ор-ганич. и неорганич., гомогенные и гетерогенные, твердые и жидкие, кристаллич. и аморфные со всеми возможными промежуточными их разновидностями — в состоянии их сложнейшей совокупности как единой матер, системы. Эта часть науки представлена в виде законов, методов и научных принципов, к-рые распространяются даже на материалы, пока отсутствующие в общей номенклатуре и являющиеся новыми или еще не открытыми, сохраняя "вакантные" места в соответствующих классификациях строит, материалов. Примером служит широкоразветвл. классификация искусств, строит, конгломератов (композиц. материалов). Она объединяет в определ. систему подавляющее кол-во известных, но также пока и не известных строит, материалов, изделий и в-в (в осн. вяжущих), участвующих в их образовании. В этой классификации все материалы условно разделены на безобжиговые и обжиговые. Осн. признаком разделения служит характер отвердевания. Безобжиговые — при обычных темп-pax с кристаллизацией новообразований или выделением аморфных частиц из р-ров; обжиговые — с кристаллизацией или аморфиза-цией из огненно-жидких расплавов. Иногда в той же классификации выделяются материалы автоклавного твердения с синтезом новообразований при повыш. темп-pax и давлении пара в автоклаве.

 

В конгломератах безобжигового типа цементирующую часть составляют неорганич., органич. и комплексные вяжущие в-ва. В конгломератах обжигового типа по разновидности цементов "высоких темп-р" выделяют расплавы керамич., стекломассы, шлаковые, кам. литья и комплексные. В конгломератах автоклавного типа наиболее типичными являются вяжущие, синтезиров. из исходных сырьевых компонентов в условиях гидротерм, обработки. Вяжущая часть составляет микроконгломерат.

 

От вяжущих в-в отходит большая сеть ответвлений грубодисперсных конгломератов, образов, с применением разл. заполняющих компонентов и технологий. Классификация, объединяемая общей теорией, расширяется с появлением новых вяжущих в-в и заполнителей по мере разработки новых или модернизации существующих технологий и формирования структур. Новые конгломераты заполняют в ней вакантные клетки. Примечательно для этой классификации и то, что независимо от местоположения конгломерата при определ. условиях все они подобны и подчиняются общим законам оптим. структур, являясь сопоставимыми между собой по физ.-технич. св-вам.

 

Материаловедение строительное может быть сведено к трем осн. взаимодействующим составляющим. Во-первых, в М.с. входят эмпирические знания, получаемые в виде новых и ранее по-луч. данных на произ-ве, в ин-тах в ходе эксперимент, и опытно-промышл. исследований, наблюдений за эксплуатацией материалов в конструкциях и т.п. Во-вторых, М.с. — это область теоретич. знаний. Известно, что теория призвана объяснять факты, наблюдаемые в производств., опытно-промышл. и лабораторных исследованиях; в эмпирич. материале она открывает действие закономерностей, сводит их в единую систему, что приводит к мн. др. обобщениям и гипотезам, к созданию теории, наличие к-рой переводит систему знаний в подлинную науку. В-третьих, М.с. содержит как неотъемлемый компонент всякой науки ее мировоззренч. основы. С развитием науки о строит, материалах изменились представления о прогрессивных и передовых технологиях их произ-ва на уровне мировых достижений, о структурах и св-вах при оптим. структурах, о закономерностях изменения св-в материалов, о долговечности при кри-тич. уровне деструкции, об экологии окружающей среды и материалов как непременного критерия прогрессивной технологии, о макс, использовании техногенного сырья при мин. расходе природного и др.

 

На соврем, уровне развития М.с. широко развиты все три рассмотренные компонента. Но этому уровню, являющемуся показателем третьего историч. этапа, предшествовали два этапа становления и совершенствования науки о строит, материалах.

 

Первый этап развития М.с. наиболее продолжителен во времени. Его можно разделить на более дробные подпе-риоды. Исходным моментом для нач. становления науки о материалах явилось получение керамики сознат. изменением структуры глины (грунта) при нагревании (обжиге) на открытом огне и в спец. примитивных печах. Значительно позже научились снижать пористость керамики глазурованием. Еще позднее человечество познало металлы, о прочности и жесткости к-рых было известно уже с VIII в. до н.э. Холоднокованая медь самородная была постепенно вытеснена медью, выплавляемой из руд, встречавшихся в природе чаще и в больших кол-вах. В дальнейшем к меди стали прибавлять др. металлы и примерно в III в. до н.э. научились использовать бронзу, а также обрабатывать благородные металлы. Масштабы использования металлов возрастали, и человечество вступило в железный век, поскольку железные руды оказались доступнее медных. ВI в. до н.э. преобладало железо, к-рое научились соединять с углеродом при кузнечной обработке в присутствии древесного угля. Пока точно не установлено, когда начали применять термич. обработку стали, но известно, что в IX и VIII вв. до н.э. жители Луристана использовали ее, хотя и без средств определения качества термич. обработки.

 

С древних времен М.с. располагали сведениями о вяжущих в-вах. Произ-во и применение минер, вяжущих в-в началось еще в глубокой древности. Однако в античный период их изготовляли в небольших кол-вах для конкретных объектов, причем одним из первых вяжущих материалов была необожженная глина. За 2500-3000 лет до н.э. были использованы гипс и известь, полученные обжигом природного камня гипса и известняков. Их применяли, в частности, при сооружении пирамид в Египте. Позднее научились придавать известковым вяжущим гидравлич. св-ва, обжигать мергели с последующим помолом продукта. В 1825 была опубликована книга Е.Челиева об изготовлении цемента (мергеля), что свидетельствовало о высоком уровне науки о вяжущих в-вах, к-рого она достигла к концу XVIII и нач. XIX вв. Практически Е.Челиев и англичанин Д.Аспдин получили прототип портландцемента в соврем, понимании.

 

Сознат. создание керамич. вяжущих и металлич. материалов и изделий было обусловлено определ. прогрессом произ-ва и связанным с ним увеличением производств, потребностей человека. Затем возросла потребность в более глубоком познании св-в материалов (особенно прочности, ковкости и др., а также причин их изменения) в связи с развитием мореплавания, ирригации, постройкой храмов и пирамид, укреплением дорог и др. крупных сооружений. Первые теоретич. представления о материалах исторически связаны с развитием философии, а затем и физики. Наиболее правдоподобные суждения о в-ве, слагаемом материалы, высказаны древнегреч. философами Демокритом (около 470 г. до н.э.) и Эпикуром (341 — 270 гг. до н.э.) в их учениях об атомизме, возникших под влиянием наблюдений за строением и св-вами камней, керамики, бронзы и стали. Примерно к тому же периоду относится философия величайшего мыслителя древности Аристотеля (384— 322 гг. до н.э.). Он установил наличие у в-в 18 качеств и их противоположностей: плавкость—неплавкость, вязкость—хрупкость, горючесть—негорючесть и т.д., а также выразил агрегативные состояния в-ва через четыре элемента: землю, воду, воздух и огонь, что с позиций физики явилось определ. достижением. Выдающийся философ Лукреций (99—55 гг. до н.э.) в дидактич. поэме "О природе вещей" изложил понимание прочности (крепости) материалов, признавая, что в мире вечно существует материя, ее атомы. Эти и др. философы искали взаимосвязь между качеством материала и его атомистич. составом, хотя, естественно, до подлинно научных хим. знаний о составе и св-вах было еще весьма далеко. Для науки древности характерна нерасчлененность по отд. видам материалов.

 

Первый период развития М.с. охватывает и средневековье с характерными для него изысканиями в алхимии по превращению одних элементов в др. путем изменения качества природных в-в. В этот период Парацельс заменяет четыре элемента Аристотеля тремя своими — солью, серой и ртутью, что можно расценивать как интуитивное предсказание роли межатомных связей при установлении причин различия в св-вах в-в. К этому же периоду относится и учение Декарта (1596— 165 , утверждающего, что природа представляет собой непрерывную совокупность матер, частиц. Движение матер, мира вечно и заключается в перемещении мельчайших частичек — атомов, или, как их тогда называли, корпускул. Это учение было основой корпускулярной теории, являясь значит, шагом вперед в познании составов, внутр. взаимодействий и структур в-в. Однако физики с трудом объясняли сущность прочности и пластичности глинистых масс, ковкости металлов, а в молодой химии осн. внимание сосредоточивалось на аналитич. определении состава соединений и способах обнаружения примесей золота и серебра в рудах и сплавах. Исследования, связанные с изучением структуры материалов, развивались медленно. Среди наиболее выдающихся работ этого периода следует выделить теорию Реомюра (1683—175 о структуре (в соврем, терминологии — о микроструктуре) железа и ее изменениях. Его опыты завершились получением нового материала — ковкого чугуна. В первых книгах по материаловедению Бирингуччо (1480—153 и Аргиколы (1494—155 суммированы эмпирич. сведения о литейном и кузнечном деле, о разработке и плавлении руд, об основах металлургич. произ-ва. Др. предприятия, напр. по изготовлению строит, камня, лесоматериалов, нек-рых вяжущих в-в, керамики, были менее крупными, что мало способствовало развитию соответствующих направлений М.с.

 

Краткое изложение первого этапа развития М.с. будет неполным без сведений о гениальных работах М.В.Ломоносова и Д.И.Менделеева.

 

М.В.Ломоносов (1711 —176 явился основоположником хим. атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение материи. Касаясь корпускулярной теории, М.В-Ломоносов отмечал, что корпускулы составлены из мельчайших частиц элементов (атомов). Им был открыт закон сохранения материи и движения, были разработаны важные положения новой науки — физ. химии, написана первая книга на русском языке по металлургии, изобретены составы цветных стекол и изготовлены из них мозаичные панно. Он отверг распространившееся учение о флогистоне, тормозившее дальнейшее развитие хим. науки, раскрыв, в частности, механизм присоединения частиц из воздуха при горении или окислении в-ва.

 

Трудно переоценить вклад М.В.Ломоносова в разл. отрасли знания и его роль в развитии материаловедения.

 

Д.И.Менделеев (1834—190 открыл важнейший закон природы — периодич. закон, в соответствии с к-рым св-ва элементов тесно связаны с кол-вом в-ва, заключенным в атомах, т.е. находятся в периодич. зависимости от величины их атомной массы. Ему принадлежат результаты исследования газов и р-ров, публикация книги "Основы химии", в к-рой описано атомно-молекулярное строение в-ва, разработка труда по основам строит, произ-ва. Труды Д.И.Менделеева как бы подводят итоги первому этапу развития М.с. и переводят эту науку во второй этап ее развития.

 

Т.о. для первого этапа становления и развития М.с, к-рый относится к периоду от глубокой древности до конца первой половины XIX в., характерно сравнительно огранич. кол-во разновидностей изучавшихся материалов и соответствующих опытно-производств. данных. Однако великие ученые и философы тех времен с помощью интуиции и логики, гипотез и теорий, а неск. позже и с привлечением новых знаний в физике и открытий в химии и физ. химии смогли дать достаточно полное представление об общности составов, внутр. взаимодействиях мельчайших частиц, св-вах и даже структурах в-в. Были установлены нек-рые общие зависимости св-в в-в, особенно механич., от их состава. Менее изучена зависимость св-в от структуры. Между тем, еще в 1665 Р.Гук выявил типичную кристаллич. структуру; кристалличность нек-рых в-в со сложной структурой была обнаружена гораздо позже, напр, открытие микроструктуры стали под микроскопом Г.К.Сорби относится к 1864, т.е. ко второму этапу развития М.с. К нему же относится и описание атомно-молекулярного строения в-ва в трудах Д.И.Менделеева.

 

Второй этап развития М.с. начинается со второй половины XIX в. Он характеризуется созданием новых материалов и выпуском их в массовых кол-вах, что было обусловлено общим прогрессом пром-сти, стр-вом пром. и гражданских зданий, жил. стр-вом и, как следствие, быстрым ростом потребностей в разнообразных строит, материалах и изделиях. Развитию М.с. благоприятствовали новые открытия при исследовании структуры в-в. В 1912 было открыто явление дифракции рентгеновских лучей, а позже рентгенография стала фундамент, физ. методом изучения структуры в-ва. Появилась рентгеновская кристаллография, с помощью к-рой расшифровывались сложные структуры синтетич. полимеров, сопоставимые со св-вами. Вывод о важнейшей роли структуры в природе и качестве материалов послужил основой для изучения кристаллов и неупорядоч. структур аморфных в-в (тел). Достижения в физике, химии, минералогии и др. науках явились базой для детального изучения хим. составов, физ.-мех. и физ.-хим. св-в, стандартизации качеств, показателей разл. строит, материалов. Номенклатура последних быстро расширялась, увеличивался и массив научной и технич. информации о каждой разновидности новых и традиц. материалов.

 

Для второго этапа наиболее характерно всестороннее изучение конкретных строит, материалов. На этом этапе каждая отрасль произ-ва материалов получила от науки максимум информации о необходимом для нее сырье, способах его переработки с применением наиболее рацион, тех-нологич. процессов и видов оборудования, наиболее объективных методах качества выпускаемой продукции, ее стандартизации, путях повышения эффективности произ-ва и использования материалов.

 

В нашей стране достижения науки о строит, материалах на втором этапе ее развития связаны с именами основателей крупнейших научных школ Ф.Ю.Левин-сон-Лессинга, Е.С.Федорова, В.А.Обручева, А.И.Ферсмана, Н.А.Белолюбского и др., занимавшихся изучением минералов и месторождений природных кам. материалов и их качеством.

 

Материаловедение строительное этого периода использует данные петрографии, геохимии, минералогии для хар-ки того минер, сырья в виде горных пород и минералов в земной коре, к-рым располагает пром-сть строит, материалов. Это сырье могло применяться в виде кам. изделий или подвергаться хим. переработке в заводских условиях с получением вяжущих в-в, керамики, стекла и т.п. Глубоко изучаются составы и св-ва, особенно механич., а также морозостойкость и теплопроводность распростран. горных пород — гранита, диабаза, известняков, мрамора и др. Н.Н.Лямин и С.И.Дружинин открывают крымские месторождения отечеств, пуццоланов. Широко внедряются камнерезные машины для разработки карьеров строит, камня, получает распространение флюатирование изделий из известняка. Детальные исследования по тех-нич. петрографии проводятся Д.С.Белян-киным и др.

 

Отечеств, учеными были подробно изучены глины нашей страны. Труды П.А.Земятченского, В.И.Вернадского и др. способствовали созданию сырьевой базы для произ-ва керамики и кирпича, в т.ч. пустотелого, дырчатого и др. его эффективных разновидностей. Связанный с зарождением науки о строит, материалах технологич. прием перевода пластичной глины в прочную керамику обжигом продолжал совершенствоваться, особенно когда научились контролировать исходное сырье, тонко доизмельчать его и обжигать в печах при высокой темп-ре. С появлением доменных печей началось изготовление керамич. огнеупоров. Первое специализи-ров. произ-во шамотных огнеупоров было организовано в Германии в 1810, а в России — в 186 К 1914 в России выпускалось 600 тыс. т огнеупоров, в т.ч. 450 тыс. т шамотных, а еще через 20 лет наша страна вышла на первое место в Европе и второе место в мире (после США) по произ-ву огнеупоров. При этом совершенствовались печи; св. 80% изделий обжигали в непрерывно действующих туннельных и газокамерных печах. Целенаправл. исследование керамич. произ-ва продолжалось весь второй этап развития науки о материалах. В 1950 объем выпуска керамич. кирпича достиг 10,2 млрд шт.

 

В XIX в. были построены цементные з-ды во мн. городах России, и к 1914 их уже насчитывалось более 60 с годовой про-из-стью 1,6 млн т цемента. Создавались новые предприятия по произ-ву извести и гипса. В результате развивалась наука о вяжущих в-вах в нашей стране, как и во мн. др. странах. Этому быстрому развитию способствовали результаты работ Д.И.Менделеева, а также исследования А.Р.Шуляченко, к-рый признан основоположником теории и практики пром. произ-ва цемента в России. В 1881 он, а также Н.А.Белолюбский и И.Г.Малюга, разрабатывали первые технич. условия на цемент. Портландцемент занял приоритетное положение среди др. вяжущих в-в.

 

На втором этапе развития М.с. наиболее крупные результаты получены в работах по изучению минер, вяжущих в-в А.А.Байковым, В.А.Киндом, В.М.Юнгом и др. Предложены цементы с активными кремнеземистыми добавками, кислотоупорный, белый и цветной, сульфатостой-кий, гидрофобный и пластифицированный, расширяющийся и безусадочный, ангидритовый, ангидрито-глиноземистый и нек-рые др. В доменных печах на Урале получали одновременно чугун и клинкер глиноземистого цемента. Общий выпуск цемента в 1950 составил св. 10 млн т.

 

И.В.Смирнов предложил использовать в стр-ве молотую негашеную известь, тогда как в течение двух тысячелетий известь применяли только после гашения водой в виде пушонки. И.А.Передернем была разработана технология произ-ва высокопрочного гипса, выпускавшегося затем Самарским гипсовым комбинатом и др. з-дами. Номенклатура вяжущих в-в расширялась, а мощность з-дов быстро увеличивалась, что обусловило дальнейшее развитие науки о цементах и др. минер, вяжущих в-вах, создание новых технологий.

 

На основе массового выпуска цементов создается и развивается технология произ-ва бетонов и соответственно появляется наука о бетонах (бетоноведение). В 1895 И.Г.Малюга издал первый фундамент, труд "Состав и способ приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости". В нем автор, а во Франции Фере, впервые сформулировали закон водоцементного отношения. В 1918 аналогичная зависимость была выявлена Абрамсом (США). Эти исследования послужили базой для создания плотного бетона и правильного расчета его состава. В дальнейшем работы Н.М.Беляева, И.П.Александрина, Б.Г.Скрамтаева, К.С.Завриева и др. исследователей способствовали совершенствованию метода подбора состава бетона и повышению качества этого важнейшего строит, материала. Получила практич. разрешение задача зимнего бетонирования. Н.А.Попов изложил основы технологии легких бетонов и науки о строит, кладочных р-рах. Роль легких бетонов возрастала по мере произ-ва легковесных заполнителей (шлаковых и др.).

 

Одновременно с развитием произ-ва бетонов и бетоноведения формируется технология ж.бет. и наука о нем. Разработчиками этого прогрессивного материала являются франц. ученые Ламбо, Коанье и Монье (1850— 187 . Этот материал быстро распространяется и в др. странах Европы. В России А.Шиллер, а затем в 1881 Н.А.Белолюбский провели успешные испытания разл. конструкций из ж.бет., а в 1911 были изданы первые технич. условия и нормы для ж.-бет. сооружений. Заслуживали особого внимания безбалочные ж.-бет. междуэтажные перекрытия, раз-работ, в Москве А.Ф.Лолейтом (190 .

 

Следующим крупным достижением в обл. ж.-бет. конструкций явилось внедрение в начале XX в. предварительно на-пряж. арматуры (Джексон, Деринг, Мандль, Фрейссинэ). Однако массовое применение предварительно напряж. ж.бет. началось неск. позже, а в нашей стране — лишь во второй половине XX в. К этому же периоду относится и внедрение сборного ж.бет., к-рый в 20-х гг. применялся в опытных масштабах, но уже в годы Великой Отечеств, войны использовался при стр-ве в восточных р-нах страны крупнейших пром. предприятий. В обл. заводской технологии бет. и ж.-бет. изделий и конструкций проводились систематич. исследования, что способствовало углублению науки о бетоне и ж.бет. на базе опытных и производств, данных, получаемых в нашей стране и за рубежом.

 

Продолжались научные исследования и совершенствовались технологии мн. др. строит, материалов безобжигового и обжигового типов. К завершению условно выделяемого второго этапа развития М.с. уровень познания и применения достигнутых знаний на практике стал настолько высоким, что во мн. отраслях произошло фактич. слияние уровней производств, достижений и научного потенциала. Цементная, полимерная, стекольная и нек-рые др. отрасли стали опираться непосредственно на новейшие научные разработки, причем разрыв во времени на их внедрение сокращался. Прогресс науки становился решающим фактором прогресса отрасли и производит, сил в целом. К примерам относятся модернизация технологии цемента по сухому способу, орг-ция выпуска крупногабаритных асбестоцементных изделий, использование отд. видов техногенного сырья и др.

 

Взаимосвязь производств, потребностей и научных достижений оказала сильнейшее влияние на дифференциацию наук по отраслям пром-сти строит, материалов. М.с. на втором этапе развития представляет собой сложную совокупность знаний о каждом материале или группах сходных материалов на уровне соответствующих им детально разработ. наук. Последнему способствовали исследования отраслевых н.-и. и др. ин-тов, дискуссии ученых на международных и национ. конгрессах, публикации и обсуждение научных работ и обширная производств, практика. Появились монографии по разделам данной комплексной науки, а также курсы "Строительные материалы" для использования их в научной и учебной работе. В них каждый материал, почти независимо от др. материалов, описан с достаточной для восприятия информации степенью детализации, напр., в книге В.А.Кинда и С.Д.Окорокова (193 .

 

Третий этап развития М.с. охватывает соврем, период, начавшийся во второй половине XX в. Его следует охарактеризовать, во-первых, как процесс дальнейшего углубления выделившихся дифференциров. направлений науки о материалах и, во-вторых, как интеграцию и синтез научных знаний о материалах. Эти два сложных процесса взаимосвязаны и обогащают друг друга, оказывая непос-редств. влияние на эффективное решение проблемы повышения качества и снижения стоимости материалов, изделий и конструкций, а также на процесс сближения науки с произ-вом, интенсификации про-из-ва строит, материалов. Последнее весьма характерно для третьего периода развития М.с, особенно в связи с возникшей необходимостью срочного восстановления во мн. странах мира разруш. городов, насел, пунктов, зданий и сооружений после окончания второй мировой войны.

 

В послевоенный период потребовалось перевести стр-во на индустр. способы с помощью внедрения крупноразмерных изделий и конструкций из ж.бет., особенно сборных. Увеличились объемы выпуска сборных ж.-бет. предварительно на-пряж. конструкций и изделий. В 1985 их было изготовлено почти 30 млн м . Растут объемы произ-ва изделий и конструкций из легких и ячеистых бетонов (в 1985 — 25 млн м ).

 

В пром-сти сборного ж.бет. действуют поточно-агрегатные и конвейерные технологич. линии, прокатные станы, кассетные и стендовые установки, автомата -зиров. и полуавтоматизиров. пропарочные камеры, туннельные печи и др. агрегаты. Но имеются и "узкие места" в технологиях—до ручного труда на отд. операциях включительно. Быстрейшее внедрение в произ-во новых разработок — комплексной механизации, автоматизации и роботизации явилось гл. задачей научно-тех-нич. прогресса в данной отрасли.

 

Произ-во сборного, а также монолитного и сборно-монолитного (до 50%) бетона и ж.бет. опирается на мощный потенциал цементной пром-сти. Высокий уровень ее развития характерен для мн. стран. Увеличение произ-ва цемента и др. неорга-нич. вяжущих в-в достигается в результате реконструкции и расширения действующих з-дов, интенсификации технологич. процессов, повышения мощности линий с дальнейшим переводом на сухой и полусухой способы получения клинкера, а также за счет стр-ва новых предприятий.

 

В нашей стране возрос уд. объем выпуска портландцемента, быстротвердею-щих и высокомарочных, декоративных, расширяющихся и безусадочных цементов. Побочные продукты металлургич. пром-сти создали предпосылки для увеличения выпуска шлакопортландцемента и др. шлаковых вяжущих. В частности, вполне перспективно произ-во шлакощелочных вяжущих, к-рые характеризуются высокой активностью, в 1,5—2 раза превышающей активность портландцемента, и быстрым наборном прочности (до 20— 30 МПа в первые же сутки твердения). Переход на произ-во многокомпонентных цементов, содержащих кроме портландце-ментного клинкера наполнители и активные минер, добавки с переходом к механико-хим. видам обработки, не только способствует улучшению спец. св-в цементов, но и позволяет экономить топлив-но-энергетич. ресурсы. Создана низко-темп-рная солевая технология изготовления цемента, предусматривающая использование в качестве гл. компонента клинкера нового минерала — алинита, кол-во к-рого составляет 60—80% по массе. Кроме силикатов в нем содержатся хлориды и карбонаты. Разработке этой технологии, как и технологии шлакощелочных цементов, предшествовали глубокие тео-ретич. и эксперимент, исследования.

 

Известное с давних пор керамич. произ-во во второй половине XX в. под влиянием новых научных разработок и ввиду массовой производств, потребности превратилось в соврем, керамич. пром-сть. Внедрение автоматизиров. технологич. линий повысило их произ-сть до 30 млн шт. стандартного кирпича или до 60 млн шт. в год кирпича и керамич. камней пустотностью до 35%. Технич. перевооружение з-дов позволяет расширить произ-во керамич. кирпича с использованием отходов углеобогащения и зол электростанций, что сокращает потребление органич. топлива. Внедряются поточно-конвейерные линии годовой произ-стью до 1 млн облицовочных плиток и до 800 тыс.м облицовочных плиток и до 800 тыс.м плиток для полов.

 

Большие успехи были достигнуты в стекольной пром-сти. Выпуск листового стекла увеличивался быстрыми темпами. Создаваемые мощности позволили довести выпуск стекла способом горизонт, тер-мич. формирования до 50% в общем объеме произ-ва листового и полиров, стекла и повысить произ-сть труда в 2—3 раза. Внедряются новые и действуют ранее введенные в эксплуатацию поточные механи-зиров. линии по произ-ву стеклопрофилита швеллерного или коробчатого сечения способом непрерывного проката. Стеклопрофилит обладает повыш. светопропу-скающей способностью по сравнению с ограждениями из стеклоблоков. Для армирования бетонов вместо металлич. арматуры предложено цементно-стойкое стекловолокно разл. разновидностей. Стеклохолст и стеклосетки используются при изготовлении стеклопластика, стекло-рубероида и нек-рых др. композиц. строит, материалов.

 

На втором и еще быстрее на третьем этапах развития М.с. совершенствовалось произ-во полимеров. В основе соврем, достижений пром-сти пластич. масс и синте-тич. полимеров лежат открытия А.М.Бутлерова (середина XIX в.) в обл. хим. реакций получения полимеров из простейших в-в, в частности на основе формальдегида, С.В.Лебедева (конец XIX — начало XX вв.), исследовавшего процесс полимеризации ненасыщ. соединений и стоявшего у истоков орг-ции пром. произ-ва син-тетич. каучука, Н.Н.Семенова, создавшего теорию реакций и описавшего закономерности цепной реакции при полимеризации. Разработке новых видов пластмасс посвящены труды К.А.Андрианова, А.А.Берлина, В.А.Каргина и др. Ежегодно возрастают объемы выпуска новых разновидностей полимерных материалов повыш. прочности, термостойкости, негорючести, долговечности. С их применением разрабатываются более эффективные способы стр-ва, создаются новые конструкции, сокращаются сроки строит.-монтажных работ.

 

Быстрое развитие произ-ва и соответственно диффенциров. наук происходит на третьем этапе и в др. отраслях пром-сти строит, материалов. Науки обогащаются новыми практич. данными и переводят их в теоретич. категории, раскрываются новые специфич. закономерности технологич. процессов, что помогает произ-ву достигать дальнейшего прогресса. Произ-во и наука обогащают другдруга, что особенно характерно для стадии соврем, развития М.с. Существ, вклад в развитие дифференциров. направлений науки, посвящ. разл. видам строит, материалов и изделий, а также в развитие их произ-ва и повышение качества внесли мн. отечеств, ученые и среди них П.П.Будников, П.И.Боженов, Ю.М.Бутт, И.И.Верней, Т.М.Беркович, Ю.М.Баженов, А.В.Волженский, И.Н.Ах-вердов, В.А.Воробьев, Г.И.Горчаков, В.Д.Глуховский, И.А.Иванов, Г.И.Книги-на, В.В.Михайлов, В.М.Москвин, Л.М.Пе-релыгин, А.В.Саталкин, П.В.Сахаров, П.Н.Соколов, В.В.Тимашев, И.М.Френкель, С.В.Шестоперов, М.И.Хигерович, В.М.Хрулев и мн. др. Большой практич. и научный вклад в эту область знаний внесли и многочисл. зарубежные специалисты на соврем, стадии развития М.с.

 

Процесс дифференциации наук о строит, материалах продолжается и на третьем этапе развития М.с, а главное — углубляется. В результате М.с. стало по существу комплексом все более многочисл. ветвей знания о каждой разновидности строит, материалов, к-рые постепенно вырастают в соответствующие науки. На третьем этапе возникают и пограничные, стыковые обл. знаний о комплексных стро-ит. материалах, напр. полимерцемент-ных, силикатополимерных, гипсоцемент-но-пуццолановых, шлакокерамич. и мн. др. Их технологии являются совокупностью способов и средств проведения производств, процессов, опирающихся на научные принципы и закономерности контактирующих обл. знаний по химии цементов, петрографии, керамике, синтезу полимеров, физ. химии, механике и пр.

 

Т.о. можно заключить, что на соврем, этапе действуют одновременно две взаимосвязанные тенденции в развитии М.с. — продолжающаяся от второго этапа дифференциация наук о материалах на базе интенсивного роста произ-ва их; интеграция знаний на базе обобщений, открытия новых общих объективных закономерностей. М.с. как фундамент, наука прикладного характера по мере развития второй тенденции — интеграции знаний — существенно усиливает свои позиции в решении практич. проблем — реализации прогрессивных технологий на уровне мировых достижений. Эти научные позиции сосредоточены в теоретич. части М.с. как второй составляющей всякой науки. Первый же ее компонент остается неизменным — рост произ-ва.

 

К первым теоретич. обобщениям в науке о строит, материалах относятся исследования Д.С.Белянкина по технич. петрографии и получению искусств, камня (огнеупоров, абразивов и др.). Новым импульсом развития науки в том же направлении стала физ.-хим. механика, осн. положения к-рой были разработаны П.А.Ре-биндером и коллективом отечеств, ученых и практиков, таких, как Н.А.Попов, А.Н.Попов, Г.И.Логгинов, М.П.Воларо-вич, Н.Н.Иванов, И.А.Рыбьев, К.Ф.Жи-гач, Д.М.Толстой, Г.А.Дибров, Б.В.Веденеев, Е.Е.Сигалова, Л.А.Казаровицкий и др. В этой обл. науки показаны пути управления технологич. процессами получения разл. строит, и конструкц. материалов с заданными св-вами, высокой прочностью и долговечностью, определены условия эффективного дробления и тонкого измельчения, резания и механич. обработки твердых тел с учетом воздействия окружающей среды.

 

Направленностью к обобщениям и интеграции в науке о метериалах отличаются исследования О.П.Мчедлова-Петро-сяна, П.И.Боженова, А.В.Нехорошева, В.И.Соломатова, В.И.Харчевникова и др.

 

Наиболее полно общие закономерности формирования и оптимизации структуры и св-в, общие научные принципы и категории, характерные для совокупности строит, материалов как целостной системы представлены в теории искусств, строит, конгломератов. Ее разработка принадлежит И.А.Рыбьеву и его научной школе. Первые сведения об общих закономерностях в М.с. были опубликованы в 1965, а в 1975 предложены единая классификация и общая теория строит, материалов на основе вяжущих в-в, т.е. искусств, строит, конгломератов (ИСК). Мн. закономерности, открытые в теории ИСК, присущи и горным породам, минералам, древесине, поэтому они носят объективный характер, а теоретич. составляющая М.с. относится в нек-рой мере и к природным материалам.

 

Общая теория ИСК состоит из четырех взаимосвяз. разделов, каждый из к-рых представляет собой в достаточной мере самостоят..научную систему, или теоретич. концепцию.

 

Первый раздел — теория структуро-образования ИСК, может быть определен и как теоретич. технология. В этом разделе содержится описание типичных технологич. переделов при произ-ве строит, материалов и закономерностей процессов, лежащих в основе технологий, выражены критерии оптим. структур и прогрессивных технологий.

 

Второй раздел — структурная теория прочности, деформативности и конгруэнции св-в ИСК при оптим. структурах. В нем показан общий метод проектирования оптим. составов ИСК, опирающийся на объективные закономерности: прочности и др. св-в, конгруэнции, створа. В М.с. раскрывается физ., физ.-хим. и технологич. природа этих объективных законов матер, мира.

 

Третий раздел — теория долговечности ИСК в конструкциях зданий и сооружений. В ней выражены закономерные изменения в структуре и св-вах материала, работающего в конструкциях. Излагаются общие принципы долговечности, временные элементы и способы их увеличения — упрочнения, относит, стабилизации и торможения деструкции. Решаются проблемы прогнозирования долговечности и надежности ИСК в конструкциях.

 

Четвертый раздел — теория методов научного исследования и технич. контроля качества ИСК, выражает совокупность приемов и операций в теоретич. познании качеств, хар-к ИСК, закономерностей, лежащих в основе методов испытания материалов при оценке их св-в в лабораторных и производств, условиях разрушающими и неразрушающими способами, приборами, аппаратами и автоматизиров. средствами.

 

Материаловедение строительное развивается также и по третьей составляющей этой науки, т.е. и по миро-воззренч. основам. На соврем, уровне развития М.с. мировоззрение как система обобщ. взглядов и обусловл. ею принципов дальнейшего познания и предпринимаемой деятельности характеризуется коренным пересмотром критериев прогрессивных технологий с выходом их на экстрем, значения. Среди 11—12 критериев гл. являются: наивысшее качество готовой продукции, конкурентоспособной по всем показателям; высшая произ-сть труда за счет внедрения комплексной механизации, автоматизации и роботизации технологич. процессов, компьютеризации управления производств, операциями; мин. расход природного сырья при мин. его отходах, но с макс, использованием техногенных и др. побочных продуктов; максимум снижения расхода традиц. видов топлива (нефти, угля и газа) при макс, экономии тепловой энергии; наивысшая экономия электроэнергии (общей и уд.); макс, обеспечения экологич. чистоты произ-ва, материалов и окружающей среды; наивысшая экономич. эффективность. Количеств, значения критериев прогрессивности находятся с помощью предварительно устанавливаемых симплексных величин путем соотношений реальных значений эффекта от реализации оптимизирующего фактора к достигнутым на мировом уровне. Дальнейшая обработка симплексных значений с учетом (или без него) синергич. явления рассматривается в теоретич. части (теории ИСК) М.с.

 

Мировоззренч. основы касаются и макс, снижения материалоемкости, особенно металлоемкости, в готовой продукции и в технологич. оборудовании, что достигается переходом в массовом кол-ве на легковесные изделия и конструкции разл. функцион. назначения. Они касаются также и максимума элементов высокой культуры в технологии и на произ-ве в целом. Реализацией этого критерия достигается макс, повышение охраны труда, техники безопасности, экологич. чистоты и соц. благополучия работающих на произ-ве.

 

В зависимости от гранулометрич. состава гранулят подразделяют на крупнозернистый (стеклопор) с размером зерен более 5 мм и мелкозернистый (силик-пор) — 0,01—5 мм. Композиц. материалы в зависимости от степени заполнения пустот между гранулами подразделяют на изделия с контактным или объемным омоно-личиванием. Особой формой композиц. материалов являются сотопластовые изделия, представляющие собой каркас из бумаги или ткани, пропитанный спец. р-ра-ми, а соты заполнены силикпором. Для достижения оптим. реологич. хар-к смеси и повышения прочности материала в состав смеси вводят отощающие добавки из тонкомолотых минер, наполнителей (мел, известковая мука, тальк, молотый песок, каолин и др.). Для направленного регулирования эксплуатац. качеств материала используют спец. добавки, к-рые подразделяются на упрочняющие, гидрофобизи-рующие, повышающие водостойкость и вспучивание материала.

 

Стеклофосфогель получают аналогично обжиговому стеклосиликату. При его произ-ве используют смесь жидкого стекла, ортофосфорной к-ты и из-мельч. стеклопора. После приготовления смесь загружают в формы с крышками.

 

Материалы теплоизоляци-онные на основе жидкого стекла — теплоизоляц. изделия, получаемые путем термовспенивания или вспучивания в результате хим. взаимодействия жидкого стекла со спец. в-вами, вводимыми в сырьевую смесь. Технологич. схема произ-ва вспуч. жидкостекольных материалов включает приготовление смеси р-ра жидкого стекла с технологич. добавками, частичную гидратацию ее, грануляцию смеси и вспучивание грануяята.

 

Стеклоцемент — крупнопористый тешюизоляц. материал, технология получения к-рого состоит в перемешивании гранул стеклопора с цементным молоком, естеств. твердении и сушке изделий. На базе стеклопора и полимерного связующего получают наполненные пенопласты. Использование стеклопора в составе газонаполн. пластмасс повышает их прочность, уменьшает деформативность и усадку, повышает термо- и огнестойкость, а также сокращает расход полимерных компонентов связующего. К таким материалам относятся: стеклофенопласт на основе фенолоспиртов 50—80%-й концентрации; стеклопенокарбамид на основе мо-чевиноформальдегидных смол; стекло-пенополиуретан на основе пенополиуретана, к-рый относится к трудносгора-емым материалам благодаря стеклопору.

 

На основе связующего (жидкого стекла) получают стеклосиликат, стекло-фосфогель и стеклоцемент. Различают три разновидности стеклосиликат а: гранулы стеклопора, омонолич. контактным способом щелочными силикатами; обжиговый стеклосиликат, получаемый вспениванием жидкостекольной связки; стеклосиликат, получаемый заливкой самовспенивающейся композиции на основе жидкого стекла, отверждение к-рой происходит при норм, темп-ре.

 

Для теплоизоляции покрытий и стен из легких металлич. конструкций нашли применение тешюизоляц. плиты кремне-пор, динатем, к-рые относятся к группе несгораемых материалов. При плотности 175—300 кг/м они характеризуются относительно низкой теплопроводностью [Я -0,07—0,09 Вт/(м°С)] и достаточно высокой прочностью на сжатие и изгиб (0,3—0,5 МПа), но при этом имеют высокое водопоглощение (12—16% по объему). Пром-сть выпускает плиты след. размеров, мм: длина 400—1200, ширина 300—600 и толщина 40—80.

 



Машинно-ориентированный документ. Машины ручные. Материальные носители информации. Маятниковая схема организации перевозок. Механизация труда. Механизмы приводов робота. Местные отсосы.

 

Главная  Термины [М] 



0.0021