Проект "Строительные материалы и их применение"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 с. Александров-Гай Александрово-Гайского муниципального района Саратовской области

Проект

Строительные материалы и их применения

Работу выполнил:

Батарыкин Данила обучающийся 9 класса

с. Александров Гай Саратовской обл

руководитель Белова С.С. учитель химии

2017

Содержание

Стр.

I. Актуальность темы……………………………………………………

II. Цели и задачи…………………………………………………………

III Основная часть

История возникновения строительных материалов ………………

Метод исследования строительных материалов ………………….

Проект малого предприятия по производству строительных и отделочных материалов путем вторичной переработки пластмассы

……………………………………………………………………………….

Заключение…………………………………………………………

IV. Литература………………………………………………………………

V. Приложение……………………………………………………………

Цель: Создать проект малого предприятия по производству строительных и отделочных материалов с использованием полимерных отходов.

Задачи: рассмотреть состав строительных материалов и их применение. Рассказать появление строительных материалов.

Узнать где применяются строительные материалы.

Актуальность темы «Почему я выбрал именно эту тему?»

Вы наверно зададитесь таким вопросом, почему я выбрал эту тему?

Строительные материалы играют большую роль в жизни человека, я бы сказал даже огромную роль. Мне хотелось узнать, почему так хорошо держатся дома спустя еще 100 лет.

Строительные материалы являются основой нашего огромного строительства — промышленного, жилищного, гидротехнического, транспортного и др. К числу важнейших строительных материалов относятся: металл, лесные материалы, цемент, бетон, кирпич, камень, шифер (асбестоцементный), черепица, рулонные - кровельные и гидроизоляционные материалы, теплоизоляционные, стекло.

Использование пластика с городских свалок, который становится неиссякаемым источником сырья для перерабатывающей промышленности. Зарабатывая на производстве стройматериалов, решается глобальная проблема охраны окружающей среды.

Гипотеза: можно ли из отходов получить высококачественные строительные материалы?

Немного истории, откуда вообще появились эти так называемые «строительные материалы». В России производство строительных материалов возникло в далеком прошлом. Уже в глубокой древности наши предки умели изготавливать глиняный кирпич, воздушную и гидравлическую известь, широко использовали древесины и природный камень.

Первыми и наиболее правдоподобными суждениями о сущности качества материалов и о слагающих частицах вещества были суждения древнегреческих философов Демокрита (около 460 или 470 до н.э.) и Эпикура (34 1—270 до н.э.). Их учёния об атомизме воз никли под влиянием наблюдений за состоянием и свойствами при родных камней, керамики, бронзы и стали. Римский философ Тит Лукреций Кар (99-—55 до н.э.) в дидактической поэме «О природе вещей» излагал свои суждения о природе свойств материалов: «...что, наконец, представляется нам затверделым и плотным, то состоять из на чал крючковатых должно непременно, сцепленных между собой на подобие веток сплетенных. В этом разряде вещей, занимая в нем первое место, будут алмазы стоять, что ударов совсем не боятся, да лее — твердый камень и железа могучего крепость, так же как стойкая медь, что звенит при ударах в засовы...»

Наши ученые, инженеры и новаторы производства успешно борются за дальнейшее развитие строительных материалов, сознавая, что расширение производства и повышение качества всех основных строительных материалов, особенности металла, кирпича, цемента и бетона, являются од ним из важных условий для матёриального обеспечения построения коммунистического общества.

Огромный вклад в развитие современного строительства внесли и казанские учёные. Валерий Николаевич Куприянов – доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук. В 1988–2008 гг. – ректор Казанского государственного архитектурно-строительного университета. В настоящее время руководит кафедрой КГАСУ «Проектирование зданий». Заслуженный работник высшей школы РФ, заслуженный деятель науки и техники РТ. Родился 29 июня 1940 года. Его научные труды по развитию минерально-производственных комплексов строительных материалов Поволжья.

Большой вклад в развитие науки о материалах был внесен гениальными русскими учеными М.В. Ломоносовым и Д.И. Менделеевым. М.В. Ломоносов (1711—1765) заложил основы передовой русской философии и науки, особенно в области химии, физики, геологии. Он явился основоположником курса физической химии и химической атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение вещества. В 1752 г. им было написано «Введение в истинную физическую химию». Касаясь распространенной в тот период корпускулярной теории, М.В. Ломоносов отмечал, что корпускулы — это мельчайшие частицы, ввел представление о молекулах и их отличии от атомов, а относительно еще более распространённого тогда учения о флогистоне, выделяющемся, якобы, при прокаливании метал лов и горении веществ, то он не только отверг такое учение о таинственном «веществе огня», но и дал научное объяснение химическим явлениям, протекающим при таких воздействиях огня. Кроме того, МВ. Ломоносов впервые написал книгу на русском языке по металлургии, разработал составы цветных стекол и способ изготовления мозаичных панно из них, высказал гипотезу о происхождении янтаря и др.

Д.И. Менделеев (1834—1907) открыл важнейшую закономерность природы - периодический закон, в соответствии с которым свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомной массы. Он опубликовал книгу «Основы химии»; в ней описано, в частности, атомно-молекулярное строение вещества. Д.И. Менделееву принадлежит и публикация по основам стекольного производства.

В нашей стране, как и в других развитых странах, создавались отраслевые научные институты — НИИЦемент, НИИЖелезобетон, НИИСтройполимер, НИИАсбестоцемент, НИИКерамика, НИИ- Минерального сырья и др. Периодически собирались национальные и международные конгрессы по проблемам дальнейшего совершенствования технологий и повышения качества традиционных и новых материалов. В них остро нуждалось жилищное, промышленное, гражданское, дорожное, гидротехническое, сельскохозяйственное и другие виды строительства. Раскрытие теоретических принципов и общих закономерностей сдерживалось необходимостью быстрейшего решения проблемы интенсификации производства строительных материалов и изделий для удовлетворения острой нужды в них в этот трудный период времени.

Расширение производства материалов вызывалось по-прежнему необходимостью восстановления жилищного и промышленного фонда после второй мировой войны. Строительство было переведено на индустриальные способы, в частности, путем заводского изготовления изделий из железобетона, конвейеризации производства сборного бетона и железобетона. Соответственно быстро возрастала мощность цементной промышленности. Керамическое производство стало высокомеханизированной и автоматизированной отраслью в промышленности строительных материалов. Во второй половине ХХ в. годовая производительность одной технологической линии составляла на заводах до ЗО млн. шт. стандартного кирпича. Промышленность строительных материалов является наиболее ёмкой, ежегодно в стране перерабатывается для этих целей более млрд. т различных компонентов. Грузовой железнодорожный транспорт примерно на четверть загружен перевозкой строительных материалов, речной - более чем на половину.

Все материалы и изделия соответствуют определенной государственной стандартизации (ГОСТ), разрабатываемой на основе новейших достижений науки и техники. В каждом стандарте имеются: точное определение материала, классификация по маркам и сортам, технические условия на изготовление, методы испытаний, условия хранения и транспортирования. ГОСТ является документом, имеющим силу закона.

Строительство – это отрасль науки и техники, занимающаяся возведением и реконструкцией зданий и сооружений: домов , мостов, дамб , дорог. Люди строят жилища уже 50 тыс. лет. В глубокой древности это были простые шалаши и шатры из веток, шкур животных или дерна.

Тысячелетиями человек пользовался природными материалами: деревом, глиной или камнями , которые мог найти поблизости. Смешивая глину с соломой, люди лепили из нее кирпичи и сушили на солнце. Позже кирпичи научились обжигать, что сделало их прочными и водоупорными.

И сегодня дома по-прежнему строят из кирпичей, а так же из современных материалов – стекла, бетона , стали.

Красный глиняный кирпич

Красный глиняный кирпич изготавливают из замешанной с водой глины с последующим формованием, сушкой и обжигом. Сформованный кирпич (сырец) не должен давать трещин при сушке. Плохо высушенный сырец при обжиге неизбежно приведет к образованию трещин. Красная окраска кирпича обусловлена наличием в глине оксида Fe2O3. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, т.е. при избытке воздуха. При наличии в атмосфере восстановителей на кирпиче появляются серовато-синеватые тона.

Важными характеристиками кирпича являются влагопоглощение и морозостойкость. Они взаимосвязаны. По техническим нормам водопоглощение красного глиняного кирпича около 8%. При понижении температуры вода в порах кирпича замерзает. Поскольку объем льда больше, чем воды, то при замерзании стенки пор испытывают давление, в результате чего могут появиться трещины. Морозостойкость кирпича, так же как и другой строительной керамики, определяют пятнадцатикратным помещением изделия в среду при –15°C с последующим оттаиванием в воде при +20°C. Для предотвращения разрушения от атмосферных воздействий кирпичную кладку обычно защищают штукатуркой, облицовыванием плиткой или в крайнем случае окраской. Регулирование пористости и объемной массы кирпича и других керамических изделий, а также придание им определенных теплофизических свойств осуществляют вводом в сырую массу выгорающих добавок – древесных опилок торфяной крошки, отходов промышленности полимерных материалов или вводом пористых природных минералов. Производство обжигового полого кирпича обходится в 1,2 раза дороже, чем белого силикатного.

Силикатный кирпич

Сырьем для силикатного кирпича служит известь и кварцевый песок. При приготовлении массы известь составляет 5,5...6,5% по массе, а вода – 6...8%. Подготовленную массу прессуют и затем подвергают нагреванию (при температуре около 170°C) в автоклаве под действием пара высокого давления. Химическая сущность процесса твердения силикатного кирпича совершенно иная, чем при твердении связующего материала на основе извести и песка. 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.

Силикатный кирпич имеет светло-серый цвет, но иногда его окрашивают. Для этой цели используют глины или промышленные отходы, содержащие оксиды железа. Водопоглощение силикатного кирпича довольно высокое, но не должно превышать 16%. Вследствие высокого водопоглощения по сравнению с красным глиняным кирпичом он обладает меньшей морозостойкостью. Силикатный кирпич в основном используют в качестве стенового материала для возведения надземных частей зданий. Его нельзя применять для фундаментов, подвергающихся воздействию грунтовых вод, особенно, если последние содержат CO2, а также для кладки печей, так как он не выдерживает длительного воздействия высоких температур.

Цемент

Цемент – собирательное название различных порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешении с водой образовывать пластичную массу, приобретающую со временем камневидное состояние. Большинство цементов является гидравлическими, т.е. вяжущими веществами, которые, начав твердеть на воздухе, продолжают твердеть и под водой. Первый цемент был открыт во времена Римской империи. Жители местечка Пуццоли, расположенного у подножья вулкана Везувий, заметили, что при добавлении к извести вулканического пепла (пуццоланы) образуется эффективное связующее средство. Сама известь, как известно, проявляет связующие свойства, но в связке неустойчива к воде. Примерно в это же время жители Древней Руси заметили, что устойчивость к воде придает извести измельченная обожженная глина («цемянка»). Такие гидравлические связующие материалы использовали для сооружения каменных построек древнего Киева и Новгорода.

Одним из основных и наиболее распространенных промышленных цементов является портландцемент. Его рецепт был запатентован английским каменщиком Дж. Аспадом в 1824 г. В настоящее время портландцемент готовят обжигом до спекания (т.е. до появления жидкой фазы) смеси известняка и алюмосиликатного компонента (глины, шлака, золы). Спек размалывают и в него вводят некоторые добавки. Он состоит из 60...65% извести, ~24% кремнезема SiO2 и ~8% глинозема Al2O3. В свое время вблизи Новороссийска были найдены огромные залежи породы, по составу близкой к сырьевой смеси портландцемента. Этот сырьевой источник послужил основой для широкого развития цементной промышленности в районе Новороссийска. Обычно цементы при твердении в условиях недостаточной влажности дают усадку. Пористая структура затвердевшего цемента и его усадка являются причинами водопроницаемости бетонных конструкций. Для ряда строительных работ рекомендуется применять безусадочный (расширяющийся) цемент. Такие цементы включают в себя расширяющиеся добавки, например гипс. В качестве основы берут тот же портландцемент или другие марки.

Слово цемент происходит от лат. caementum, что означает битый камень.

Строительные растворы

Строительные растворы применяют для связывания кирпичей, камней и блоков при сооружении стен. Кроме того, их используют для штукатурки стен и потолков с целью получения ровных поверхностей и защиты от внешних воздействий. В строительные растворы входят вяжущее вещество и заполнитель. В качестве основного вяжущего вещества используют цемент, а в качестве заполнителя – песок. Часто в строительные растворы включают смесь двух вяжущих веществ, например цемент и известь. Такие растворы называют смешанными. Для каменной кладки обычно используют цементно-известково-песчаные растворы. Соотношение этих компонентов в объемных частях от 1:0,2:3 до 1:2:12 (цемент:известь:песок).

Если стремятся повысить пластичность и связность растворов, то вместо гипса предпочитают брать известь. Асбестоцементные изделия изготавливают из смеси асбеста (~20%), цемента (~80%) и воды. Асбест, называемый также горным льном, – это природный волокнистый минерал, способный расщепляться на тончайшие гибкие и эластичные волокна, из которых так же, как и из растительных волокон (лен, хлопок), можно прясть нити и вырабатывать ткани. Асбест негорюч, обладает низкой теплопроводностью и потому изготовленная из асбестовых тканей одежда используется для работы около объектов с высокой температурой. Промышленность выпускает следующие асбоцементные изделия: кровельные (в частности, шифер), стеновые, трубы и др. Как уже было отмечено, асбест – огнестойкий материал, однако при 70°C он начинает терять прочность. При температуре 368°C удаляется содержащаяся в нем вода, в результате чего полностью теряется прочность асбеста.

Асбоцементные изделия

Асбоцементные изделия обладают более высокой прочностью при растяжении, изгибе и ударных нагрузках, чем затвердевшее цементное тесто. Это объясняется армирующими свойствами асбеста, схожими с армирующим действием стальной арматуры в железобетоне. Асбоцементные изделия кроме огнестойкости и теплоизоляционных свойств обладают малой электрической проводимостью, стойкостью к атмосферным воздействиям, хорошей прошиваемостью гвоздями. Они легко обрабатываются режущими и пилящими инструментами. Асбоцементные изделия характеризуются меньшей водопроницаемостью и большей устойчивостью к действию минерализованных вод, чем бетоны и растворы из портландцемента. Асбоцементные кровельные покрытия долговечны, морозостойки, несгораемы, не требуют окраски и редко нуждаются в ремонте. К их недостаткам относятся хрупкость, коробление и, при сильных ветрах, возможность проникания воды через стыки соседних листов.

Строительные гипсовые изделия

Примерно в третьем тысячелетии до н.э. в строительстве взамен глины в качестве связующего материала стали использовать гипс. Для этой цели его начали применять даже раньше, чем известь. Уже 5...6 тыс. лет назад египтяне заделывали швы сложенных из камней пирамид гипсом. Такие швы были обнаружены, в частности, в пирамиде Хеопса.

Строительный гипс получают из природного минерала – гипсового камня CaSO4·2H2O или из минерала ангидрита CaSO4, а также из отходов некоторых отраслей химической индустрии. Природный гипс содержит примеси глины, песка, известняка, колчедана. Для его использования в качестве строительного материала примеси не должны превышать 35%.

Гипсовый 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

При замешивании с водой измельченного полуводного гипса CaSO4·0,5H2O происходит ее поглощение вновь до состояния дигидрата CaSO4·2H2O и масса превращается в твердое тело. Это свойство гипса широко используют в травматологии, ортопедии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объема. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы. Для придания скульптурному изделию вида «слоновой кости» слепок пропитывают раствором парафина или стеарина в бензине. Воскообразное вещество, остающееся после испарения летучих углеводородов, заполняет поры и предохраняет гипс от атмосферных воздействий.

Строительный гипс получают прокаливанием природного гипса или ангидрита при температуре около 1300°C. При этой температуре выделяется триоксид серы по реакции CaSO4 = CaO + SO3 и получается твердый раствор CaО в CaSO4. При замешивании с водой измельченный продукт быстро образует очень твердую и плотную массу. Начало схватывания затворенного с водой строительного гипса наступает не ранее 4 мин, конец схватывания – не ранее 6 мин, но и не позднее 30 мин.

В 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. В состав гипсовых изделий вводят древесные опилки, шлаки и другие наполнители, уменьшающие массу и улучшающие гвоздимость, под которой в строительном деле понимают способность материала прочно удерживать вбитые гвозди, не растрескиваясь. Следует сказать, что эти наполнители приводят к некоторому уменьшению прочности изделий. Гипс является воздушно вяжущим материалом, поэтому изделия из него не рекомендуется применять в помещениях с повышенной влажностью.

Гипсовая сухая штукатурка

Гипсовая сухая штукатурка – листовой отделочный материал, состоящий из гипсового слоя, покрытого со всех сторон (кроме торцевых) картонной оболочкой. В гипсовый слой вводят пенообразователь (увеличивающий пористость, а значит, уменьшающий массу и теплопроводность) и клей – декстрин или сульфитно-спиртовую барду, обеспечивающих сцепление с картоном. Картон приклеивается жидким стеклом или декстрином.

Бетон

Бетон является разновидностью искусственных каменных материалов. Безусловно, это важнейший материал современной строительной индустрии, хотя и известен уже около 2 тыс. лет. Он использовался уже в строительстве одного из величайших сооружений I в. до н.э. Колизея в Риме наряду с кирпичом и природными камнями. Интересно отметить, что древнеримское сооружение Пантеон, построенный в начале нашей эры, перекрыт бетонным куполом диаметром 42,7 м. Для изготовления бетона используют цемент (10...15% по массе). Для этой цели чаще всего берут портландцемент. Активными составными частями бетона являются вяжущие вещества и вода, а пассивными – наполнители. Обычно сочетают крупные и мелкие наполнители. К крупным , относят гравий и щебень, а к мелкому – песок. Должно быть рациональное соотношение между крупным и мелким наполнителем. Частицы мелкого наполнителя должны заполнять пустоты между крупными. Пустоты между частицами наполнителя должны заполняться цементным тестом. Наполнители при обычных температурах практически не вступают в химическое взаимодействие с вяжущим веществом и водой.

Обыкновенный (тяжелый) бетон изготавливают на основе тяжелых наполнителей – песка, гравия или щебня. Он обладает большой теплопроводностью и поэтому не применяется для возведения стен жилых домов. Малая плотность легких бетонов обусловлена тем, что для их изготовления применяют пористые наполнители: шлаковую пемзу, котельный и доменные шлаки, вспученный перлит, туф и др. Легкие бетоны имеют замкнутые поры, заполненные воздухом, который, являясь плохим проводником теплоты, обеспечивает малую теплопроводность. Это дает возможность применять легкий бетон для жилищного строительства. Естественно, что увеличение пористости снижает его прочность.

Существуют ячеистые бетоны, которые содержат мелкие ячейки, занимающие до 85% объема. Это пенобетон и газобетон. Первый получают смешением цементного теста с пеной, устойчивой в течение нескольких часов, т.е. до схватывания цемента. Существует несколько пенообразователей, среди которых используется и гидролизованная кровь, вырабатываемая из отходов мясокомбинатов. Для получения газобетона в тесто вводят газообразующие добавки. Обычно – это алюминиевая пудра, вводимая в количестве 0,1...0,2% по массе цемента. Поскольку среда цементного теста щелочная, алюминий взаимодействует со щелочами в соответствии с уравнением

2Al + Ca(OH)2 + 2H2О = Ca(AlO2)2+ 3H2

Выделяющийся водород и вспучивает цементное тесто, делая его пористым.

Для упрочнения бетон армируют стальными прутами. Такой бетон называют железобетоном. Его широко используют в современном строительстве, изготавливая конструкции и детали для промышленных, жилых и общественных зданий, транспортных сооружений и многое другое.

Растворимое (жидкое) стекло

Это водный раствор силиката натрия – натриевой соли кремниевой кислоты. Оно известно со времени Агриколы, т.е. с середины XVI в. Жидкое стекло стало доступным для технического использования после работ Фукса (1818). Поэтому раньше его называли фуксовым стеклом. Жидкое стекло изготавливают сплавлением песка с содой с последующим вывариванием полученного и измельченного стекла в воде. Водные растворы жидкого стекла имеют сильно щелочную реакцию. Под действием углекислого газа из них выделяются малорастворимые кремниевые кислоты. Щелочные свойства и способность выделять кремниевую кислоту обусловливают области применения растворимого стекла: текстильное и бумажное производство, в мыловарении и лакокрасочном деле. Жидкое стекло придает крепость и лоск штукатурке, цементам и другим материалам, содержащим известь, так как кальций придает стеклу нерастворимость в воде. Жидкое стекло 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. Конечно, его используют и в канцелярском деле для склеивания бумаги и картона.

Вследствие близкой природы жидкое стекло (силикатный клей), попавшее на поверхность стекла, при высыхании образует прочное сцепление. Это приводит к нарушению ровной поверхности стекла, т.е. к его порче. Однако данное свойство может быть использовано для придания стеклу матовости. С этой целью жидкое стекло смешивают с порошком мела (зубным порошком) и наносят на поверхность стекла. При высыхании образуется плотный слой, который и придает стеклу матовость.

На основе жидкого стекла изготавливают искусственные камни. Они получаются в результате смешения стекла с различными (чаще минеральными) наполнителями: карбонатными горными породами, кварцевым песком, древесными опилками и др. Отформованную массу помещают в раствор хлорида кальция CaСl2 или сульфата алюминия A12(SO4)3 (алюминиевых квасцов). Это приводит к затвердению массы и образованию камня. Вводя в массу окрашенные добавки, получают камни, напоминающие натуральные.

С целью предохранения поверхности каменных зданий от преждевременного разрушения разработан способ ее флюатирования, т.е. обработки фторидными соединениями. Для этого используют MgSiF6 и ZnSiF6. В результате химической реакции ионы кальция, находящиеся на поверхности, превращаются в малорастворимый CaF2. Пленка этого соединения и выполняет защитную функцию. Поверхность железобетонных изделий флюотируют 3,5...7% раствором кислоты H2SiF6. Кроме того, для этой цели предложено также использовать сухой газообразный HF под давлением 4...6 атм. В результате образуется SiF4, который при взаимодействии с находящимся в бетоне Ca(OH)2дает малорастворимый CaF2 и гель кремниевой кислоты, который также малорастворим. Они и выполняют защитную функцию бетона. Химическая стойкость бетона резко возрастает, особенно в агрессивных средах.

За 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.

Древесина

Лес является величайшим даром природы. Его называют легкими нашей планеты, поскольку в процессе фотосинтеза он поглощает углекислый газ и одновременно выделяет кислород, играя, таким образом, важнейшую роль в сохранении кислородного баланса атмосферы воздуха. Лес – источник древесины – уникального строительного материала. Здесь важно отметить то, что древесина постоянно воспроизводится и при правильном ведении лесного хозяйства лес может быть неисчерпаемым поставщиком строительного материала и сырьем для лесохимической промышленности. На земном шаре существует около 500 видов деревьев хвойных пород и около 30000 деревьев лиственных пород. Ученые считают, что хвойные породы деревьев появились на земле 200...300 млн лет назад, а лиственные намного позже – около 100 млн лет назад.

Однако древесина является хорошей питательной средой для дереворазрушающих грибков и насекомых. Важным фактором для их развития является повышенная влажность. В настоящее время выявлено около 100 видов таких грибков, разрушающих древесину. Поэтому перед химиками стоит важнейшая народнохозяйственная задача химическими средствами защитить древесину от разрушения. Для этой цели используют антисептики – препараты, уничтожающие микроорганизмы или задерживающие их размножение и развитие. Для защиты древесины антисептики должны отвечать ряду требований: быть токсичными к дереворазрушающим грибкам и насекомым, но безвредными для человека и животных; хорошо проникать в древесину и быть стойкими во времени; не снижать прочность древесины и не портить ее внешнего вида; не вымываться водой. Большинством из этих свойств обладают каменноугольные масла, образующиеся при коксовании каменных углей. Первые рекомендации по их использованию для пропитки древесины были даны еще в 1835...1838 гг. Несмотря на большое количество выявленных антисептиков, ни один из них не обладает столь широким комплексом необходимых свойств. Каменноугольные масла применяют в чистом виде или в смеси в разбавителями для защиты древесины, работающей в самых жестких условиях: шпалы, подземная часть столбов, опоры мостов и др. Однако у каменноугольных пропиточных масел имеются и существенные недостатки. Они придают древесине повышенную горючесть, окрашивают ее в непривлекательный черный цвет и обусловливают неприятный запах. Пропитанную ими древесину нельзя склеивать.

Одним из существенных недостатков деревянных конструкций является горючесть. Для повышения огнестойкости древесину обрабатывают растворами борной кислоты, соды Na2CO3, соли (NH4)2HPO4 или карбамида, используемого обычно в качестве азотного удобрения.

Следует отметить, что деревянные детали, изготовленные из обработанных парами аммиака и спрессованных заготовок из березы, тополя, осины, прочны и устойчивы к действию кислот и щелочей. Естественно, что такая обработка может быть проведена лишь в заводских условиях.

Древесноволокнистые плиты

Древесноволокнистые плиты получают из лесосечных отходов, отходов деревообработки и из технологической щепы. Изготовление плит заключается в пропарке и размоле древесного сырья до волокон. Волокнистая масса смешивается с клеем и в виде суспензии волокна в воде подается на сетку отливной машины, где формируется волокнистый ковер. Затем следует сушка ковра в роликовой сушильной камере. Так получают пористые мягкие плиты. Для производства твердых плит после отжима воды из волокнистого ковра его прессуют при нагревании, а затем «закаливают» выдерживанием в течение нескольких часов в камерах при 150...170°C. Мягкие плиты используют в качестве утеплительного материала, а твердые для отделки внутренних стен и потолков вместо мокрой или гипсовой штукатурки. Считают, что одна пористая мягкая плита толщиной 12,5 мм по тепловым свойствам равноценна сухой доске толщиной в 40 мм или кирпичной стенке толщиной в один кирпич.

Древесностружечные плиты

Сырьем для них служат отходы деревообработки: стружка, в небольшом количестве опилки, мелкие куски древесины, щепа. Высушенное древесное сырье смешивают с мочевиноформальдегидной или фенолформальдегидной смолой и из смеси формируют на специальных формовочных машинах ковер плиты. Затем его прессуют при температуре 100...140°C. Древесностружечные плиты могут быть облицованы шпоном, бумагой, полимерными пленками. Взамен древесины из них изготавливают внутренние перегородки помещений, двери, подоконники, пол и другие детали. Эти плиты также идут на изготовление мебели.

Проект малого предприятия по производству строительных и отделочных материалов путем вторичной переработки пластмассы

Обоснование выбора данного производства.

1. Пластик со свалок становится неиссякаемым источником сырья для перерабатывающей промышленности.

2. Высокорентабельный бизнес по производству черепицы или плитки можно начать, даже не обладая специальными знаниями в области производства стройматериалов.

3. За счет простоты, надежности и прочности оборудования, а главное дешевизны сырья, расходы по организации производства сведены к минимуму. Ведь сырьём для производства являются песок и пластиковый мусор.
4. Отходы полимера при этом могут быть разными и степень их загрязнения и наличие примесей различных веществ не влияют на качество готового изделия.

5. Черепица, а также тротуарная и террасная плитка, изготовленная по этой технологии намного практичнее и долговечнее других материалов. Среди множества кровельных материалов представленных на рынке черепица была и остается ультрамодной, являясь символом хорошего вкуса стабильности и благополучия, а также благодаря высоким эксплуатационным характеристикам.
6. Черепичные крыши создают неповторимый стиль многих европейских городов, подчеркивая красоту любых архитектурных решений, сочетаясь как с классическими материалами, так и с современными.

Прибавьте сюда:

низкую теплопроводность
низкую себестоимость из-за дешевизны сырья и как следствие невысокую отпускную цену
легкость материала в сравнении с привычной керамической или бетонной черепицей
низкую истираемость(0,06 г/см.) тротуарной плитки и стойкость к скольжению в зимний период
абсолютную водонепроницаемость
устойчивость к воздействию плесени
высокую масло -, щелоче- и кислотостойкость
стойкую окраску
устойчивость к резким перепадам температуры, благодаря чему изделия выдерживают более 150 морозоциклов
и наконец - перспективу постоянного расширения ассортимента выпускаемой продукции, что позволит предприятию быть вне конкуренции на рынке строительных материалов.

Сырьё и материалы для производства

Полимерные отходы

В производстве используются все виды полимера, а также изделия из них, утратившие свою потребительскую ценность (отходы). Исключением могут быть изделия специального назначения с повышенным содержанием каучука или других примесей, однако их доля ничтожно мала.
Таким образом, в производство идёт практически любой полимер, присутствующий на свалках, причем наличие грязи, этикеток, остатков масел (канистры), пищевых продуктов (тара и упаковка) не скажется на качестве готовой продукции благодаря высокой температуре и особенности технологического процесса.

Однако, источником этого сырья могут быть и предприятия и рынки, и частный сектор. В регионах, где развит туристический бизнес, источником отходов пластика служат предприятия бытового обслуживания. Нежелательно присутствие металлических элементов ввиду возможного выхода из строя ножей на дробильной машине. Можно открыть пункт приема использованной пластмассы.

Песок

Используемый песок может быть любым:

1). Содержание примесей глины до 20%.( Песок , добываемый в нашем районе содержит до 1,5% глины).
2). Влажность не критична и может сказаться только на производительности, рекомендуемая влажность 10-15%%.
При более высоких показателях рекомендуется использовать агрегат для сушки песка.
Возможность использования песка после металлургического либо другого производства определяется индивидуально.
3)Повышенное содержание кварца может улучшить внешний вид выпускаемой продукции.
Нежелательно присутствие камней и других элементов размером в диаметре более 7мм, ввиду возможного выхода из строя пресс форм (для черепицы).

Окрашивающий пигмент

Рекомендуемый краситель - синтетический оксид железа, обладающий высокой окрашивающий способностью и высокой стойкостью к выгоранию цвета на солнце, а также степенью защиты от ультрафиолета.

В производстве тротуарной плитки возможно использование отечественных пигментов неорганического происхождения, что снизит себестоимость.

Рекомендуемый краситель - синтетический оксид железа «Bayerferrox» компании «Bayer®»
Для получения красного цвета используется - Байерферрокс 110 или Байерферрокс 130 С
черного цвета- Байерферрокс 330С,коричневого цвета - Байерферрокс 610,
зелёного цвета - Окись хрома GN, ОХП-1 (окись хрома российского производства)
Использование синтетического оксида железа обусловлено высокой окрашивающей способностью и высокой стойкостью к выгоранию цвета на солнце (для кровли), а также степенью защиты материала от ультрафиолетовых лучей. Добиться оттенка изделий можно путем дозировки пигмента.

Требования к производству

1)Для организации производства изделий из полимер - песчаной композиции необходимо помещение площадью от 150 м2. (для базовой комплектации).
2)Рекомендуемая высота потолков 4 метра.
3)Наличие воды, канализации и отопления для технологического процесса не обязательны, однако их наличие будет плюсом.
4)Расположение производства желательно в промышленной зоне.
5)Расстояние от жилых домов не менее 300 метров, в других случаях по согласованию с СЭС.
6)Напряжение необходимое для работы - 380 вольт.
7)Полы желательно бетонные (или любое жесткое основание).

Технологический процесс

Линия включает 4 основных агрегата

2. Следующий этап - приготовление смеси.

   

70% песка, 30% полимера и краситель (железно-оксидный пигмент) смешивают

Оборудование (Приложение 1)

Образцы продукции (Приложение 1)

Уникальность композиции песка и пластика позволяет получать широкую гамму продукции не только в области строительных и отделочных материалов. Разрабатываются новые виды пресс форм для увеличения ассортимента выпускаемой продукции.

Комплект люка для смотровых колодцев из полимер-песчаной композиции

На оборудовании производственного комплекса возможно также изготовление поистине уникального продукта, способного заменить бетон и чугун, добавив к их преимуществам еще и эстетику, безопасность, а также долговечность. Одно из основных преимуществ данной продукции — отсутствие в его составе металла, что делает его непривлекательным для краж и последующей сдачи в металлолом. Плюс абсолютная стойкость к кислотам, щелочам, нефтепродуктам и ультрафиолету.

Перспективы реализации проекта.

С оборудованием компании мы станем первой компанией в регионе, которая, зарабатывая на производстве стройматериалов, решает глобальную проблему охраны окружающей среды, вносит вклад в оздоровление санитарно-экологической обстановки региона.
Начать высокорентабельное производство черепицы и тротуарной плитки по силам практически любому, а отсутствие конкуренции и качество выпускаемой продукции гарантирует высокую прибыль при небольших затратах.
Качество изделий из полимер-песчаной композиции подтверждено экологическими, санитарными заключениями: они относятся к первому классу строительной продукции. Полимер-песчаная черепица не входит в реестр продукции, подлежащей сертификации и лицензированию.

Заключение

Овладение профессией и основами наук составляет единый образовательный процесс. Привлечение знаний из разных дисциплин, например химии, технологии, физики и т.д , позволяет более глубоко раскрыть и изучить интересующее явление в будущей профессии.

Знание именно химических основ в технологии строительных работ позволяет предвидеть, как поведет себя тот или иной строительный материал в окружающей среде, насколько эти строительные материалы экологически безопасны. Сведения о том, как химические составляющие строительных материалов могут повлиять на качество, безопасность, прочность, долговечность строящихся объектов, позволит мне, в дальнейшем стать профессионалом в работе со строительными материалами.

Список литературы

Энциклопедия для детей. Т.17.- М.: Аванта+, 2000.

Августиник А.И. Керамика.- Л.: Строй издат,1975.

Багрянцев Г., Черников В.Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры.- Новосибирск: Экология,1995.

Мир химии.- Спб, М.: М – Экспресс,1995.

Пузанков В.Ф. Материалы для штукатурных и облицовочных работ. Москва: Академкнига, 2005.

Попов К.Н. Материаловедение для каменщиков, монтажников конструкций.- М.: Высшая школа,2006.

Сайты в Интернете:

www. Vashdom. ru.

www.ngs.ru.

www. Bb.- club.ru.

www. Idh.ru.

Информация сайта. Оборудование по производству стройматериалов//www.polyt.ru.

Приложение 1 Оборудование

Приложение 2 Образцы продукции

Приложение 3 Основные показатели проекта.

Прим. Не учтены непредвиденные расходы и налоги.

Приложение 4

Калькуляция на изготовление черепицы на год.

Единица измерения 1 кв. м., выпуск в год-36000 кв. м, в месяц-3000 кв.м