Ситаллы и шлакоситаллы. Литые каменные изделия
Ситаллы и шлакоситаллы
Ситаллы — стеклокристаллические материалы, получающиеся путем направленной кристаллизации стекла, т. е. структура ситаллов— вид кристаллов, их размер и количество —регулируются в процессе производства. Особенность структуры ситаллов характеризуется тем, что между весьма мелкими кристаллами (несколько мкм) равномерно распределена стекловидная фаза (прослойкой около 1 мкм), количество которой в хорошо закристаллизованных материалах составляет 5... 10 %. Структура ситаллов, обеспечивая сохранение положительных свойств стекла, придает им повышенную механическую прочность, термическую и химическую стойкость, диэлектрические свойства, уменьшает хрупкость.
В основу технологии ситаллов положен принцип катализированной кристаллизации. Для этого в расплав вводят добавки, катализирующие кристаллизацию при последующей термообработке материала. Термообработка ведется по ступенчатому режиму: вначале материал выдерживают при температуре соответствующей максимальной скорости образования центров кристаллизации, а затем при температуре максимальной скорости роста кристаллов. Таким образом достигается необходимая степень закристаллизованности материала, при требуемом размере кристаллов.
Ситаллы получают из того же сырья, что и стекло, с добавлением специальных добавок (например, соединений лития), но к чистоте сырья предъявляются очень высокие требования. В качестве катализаторов кристаллизации используют фториды и фосфаты щелочных и щелочноземельных металлов.
Ситаллы применяют главным образом в специальных отраслях техники (например, в радиоэлектронике). В промышленном и гражданском строительстве они могут найти применение в виде конструктивного отделочного материала.
Значительно большие перспективы для строительства имеют шлакоситаллы. Это обусловлено доступностью сырья — металлургических шлаков при сохранении ценных технических свойств, характерных для ситаллов.
Шлакоситаллы получают из огненно-жидких шлаков, в которые вводят добавки, корректирующие их химический состав, и катализаторы кристаллизации (модификаторы TiO2, CaF2, P2O5 и др.). Шлакоситаллы при плотности 2500...2650 кг/м3 имеют высокую прочность (при сжатии до 650 МПа, при изгибе до 120 МПа), низкое водопоглощение (близко к нулю). Особенно ценные качества шлакоситаллов— высокая химическая и термическая стойкость, морозостойкость и малая истираемость.
Шлакоситалл выпускают в виде плоских и волнистых листов. Плоскими листами облицовывают цоколи и стены зданий; из них устраивают покрытия полов зданий с интенсивным движением (магазины, станции метро и т. п.). Волнистые листы целесообразно применять для кровель химических предприятий. Шлакоситаллы можно использовать для футеровки строительных конструкций и аппаратов, подверженных химической агрессии и абразивному износу (облицовка гидротехнических сооружений, полы и аппараты химических производств), а также труб и других изделий.
Возможно получение также пористого шлакоситалла (пеношлакоситалла) плотностью 300...600 кг/м3 и прочностью при сжатии 6...14 МПа. Весьма возможно совместное использование плотного листового шлакоситалла с пеношлакоситаллом в стеновых и других конструкциях,
Литые каменные изделия
Литые каменные изделия изготовляют из расплавленных горных пород или шлаков литьем в формы с последующей термической обработкой. По однородности структуры и техническим свойствам литые изделия превосходят многие природные каменные материалы. Сырьем для получения каменного литья служат магматические горные породы, чаще базальты и диабазы. Очень эффективно использование для этих целей металлургических шлаков. Плавленые изделия из такого сырья имеют темный цвет. Для получения светлого каменного литья используют осадочные горные породы, главным образом карбонатные (доломит, мел, мрамор), и кварцевый песок.
Технология каменных литых изделий включает подготовку сырьевых материалов (дробление, помол, перемешивание), плавление, отливку изделий, кристаллизацию и отжиг. Плавление диабаза и базальта чаще всего производят в ванных печах или вагранках при температуре 1400...1500 °С, а при изготовлении светлого каменного литья — в электрических печах. При охлаждении отливок ниже 1300°С начинается процесс кристаллизации, вслед за которым следует отжиг — медленное охлаждение изделий. В процессе отжига снимаются внутренние напряжения, которые возникли в начальной стадии охлаждения и кристаллизации массы.
Литые каменные изделия из шлаков экономически выгоднее изготовлять, используя огненно-жидкие шлаки, поскольку в этом случае не требуется дополнительной затраты топлива на расплавление сырья. Пористость литых каменных изделий не превышает 2 %; все поры замкнутые и поэтому материал практически не поглощает воду, обладает высокой морозостойкостью и большой прочностью: при сжатии — до 400 МПа, при изгибе — до 65 МПа и малой истираемостью (в 3...5 раз меньшей, чем у гранита, базальта, диабаза). Им свойственны высокие диэлектрические показатели, термостойкость и химическая стойкость.
В строительстве литые каменные изделия используют в особо тяжелых условиях эксплуатации (полы промышленных предприятий, плитки и другие изделия для облицовки ответственных частей зданий и антикоррозионных покрытий, камни и плиты для дорог, трубы и облицовка химической аппаратуры и мельниц).
Стоимость каменного литья, особенно светлого, как и ситаллов, сравнительно высока, но с учетом долговечности их применение экономически выгодно.
