Строительные материалы

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1  
 
 
 

                                   Выполнил:

  студент 3 курса ВЗО 

группы ПГС 31-з

Стариннов А.В.

                                   Проверил: 
 
 
 

Балаково 2011

     1. Количественный рост  производства цемента  в нашей стране (в  историческом аспекте).

     Цементная промышленность - одна из старейших  в России отраслей промышленного  производства. Расцвет отрасли пришелся на 60-80-е годы. С 1962 по 1989 гг. Россия по выпуску цемента занимала первое место в мире. Максимальный объем  производства был достигнут в 1989 г. и составил 85,3 млн т. В дальнейшем в связи с ухудшением экономического положения России и резким падением объемов строительства выпуск цемента значительно снизился: в 1998 г. было произведено лишь 26 млн. т цемента. Высокие темпы роста производства цемента на протяжении многих лет были обусловлены ростом инвестиций в основной капитал и объемов строительномонтажных работ. На долю строительства приходилось около 80% цемента, расходуемого в стране. Снижение объемов строительства вызвало и снижение потребности в цементе, что стало основной причиной падения производства на крупнейших предприятиях отрасли. Также причинами снижения производства стали рост себестоимости, обусловленный резким увеличением цен на топливно - энергетические ресурсы, сырье и материалы в условиях высокой инфляции, высокая степень износа технологического оборудования и отсутствие средств на модернизацию производства. Все это привело к существенному снижению рентабельности цементных предприятий, а в ряде случаев и к их банкротству и прекращению производства.  Однако, начиная с 1999 г. ситуация в цементной промышленности изменилась, и с этого времени в России наблюдается устойчивый рост производства цемента.

     Производство  цемента в России в 2001-2004 гг. 
По состоянию на начало 2005 г. в России действовало 45 цементных заводов. Объем производства цемента в России увеличился за последние четыре года на 29,3%. В целом цементная отрасль, несмотря на высокую степень износа основного оборудования, составляющую, по оценкам экспертов, около 70%, характеризуется устойчивыми темпами роста производства - не менее 7% в год в течение последних четырех лет. При этом, в отличие от других стран, в России до сих пор доля цемента, выпускаемого мокрым способом, превышает 85%. Однако в последние годы наблюдается постоянное увеличение производства цемента, выпускаемого сухим способом. Так за период 2001-2004 гг. доля данной продукции в общем объеме выпуска цемента, по данным Росстата, увеличилась с 11,6% до 13,1%. Данные по объемам производства цемента российскими предприятиями в 2000-2004 гг . 
              По состоянию на 2004 г. на российском цементном рынке можно было выделить 15 основных игроков, как крупных цементных холдингов, так и независимых заводов, однако уже в начале 2005 г. структура собственности крупнейших цементных заводов снова претерпела серьезные изменения. За счет приобретения цементных активов компаний "Интеко" и "СУ -155", а также ОАО "Кавказцемент" весной 2005 г. доля компании "Евроцемент груп" на российском рынке увеличилась более чем вдвое, что 
сделало ее практически недосягаемой для конкурентов. Еще пять холдингов контролируют не менее 5% российского производства цемента каждый. 
          Доли оставшихся цементных холдингов и независимых предприятий отрасли были невелики, что обусловлено, прежде всего, низкими производственными мощностями цементных заводов, входящих в данные объединения. 
          Рассматривая производство цемента в России, наибольшая концентрация заводов наблюдается в Европейской части страны, следует отметить крайнюю неоднородность распределения производственных мощностей по территории государства.

     Цемент  и изготовляемые из него бетон  и железобетон являются в настоящее  время основными строительными  материалами, которые используются в самых разнообразных областях строительства. Цемент представляет собой  вяжущий материал, который при  затворении водой превращается в пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Для строительных нужд вяжущие материалы стали использовать уже в глубокой древности. Одним из первых вяжущих материалов служила природная необожженая глина. Широкое распространение глинистых пород в природе и простота изготовления из них вяжущего материала обусловили повсеместное его применение. Однако со временем из-за слабых вяжущих ее свойств и малой стойкости во влажных условиях глина перестала удовлетворять требованиям строителей.  
           В 1825 году Е.Г. Челиев в книге "Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений" обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время Отечественной войны 1812 гда. В Англии в этом же направлении работал Д. Аспдин. В 1812 году он получил патент на "Усовершенствованный способ производства искусственного камня", названного им портландцементом. Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность роман цемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига, однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина. Со второй половины XIX века портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его созданием и совершенствованием много работал А.Р. Шуляченко, которого называют отцом русского цементного производства. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы почти полностью вытеснили в России цементы иностранного производства. Русские ученные А.Р. Шуляченко, Н.А. Белелюбский и И.Г. Малюга в 1881 году разработали первые технические условия на цемент и предложили классификацию вяжущих. Ими были заложены основы современной науки о твердении вяжущих материалов. В 1885 году в России был созван первый съезд по цементному производству. В 1901 году был основан журнал "Цемент". 
        В 1856 году был пущен в действие первый русский завод по выпуску портландцемента в г. Гроздеце, затем были построены заводы в Риге (1866), Щурове (1870), Пунане-Кунда (1871), Подольске (1874), Новороссийске (1882), и т.д. К 1914 г. в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. тонн цемента. Одновременно росло производство извести и гипса. В годы первой мировой войны и гражданской войны производство вяжущих материалов в нашей стране резко снизилось, так как многие заводы были разрушены. После установления Советской власти в нашем государстве цементную промышленность пришлось создавать практически заново. Лишь в 1927 году производство цемента превысило довоенный (1913) уровень. Индустриализация и высокие темпы капитального строительства в СССР предопределили ускоренное развитие цементной промышленности. В 1962 году по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире. В 1971 году выпуск цемента в стране превысил 100 млн. тонн. Цементная промышленность СССР отличалась высокой концентрацией производства. Средняя мощность цементного завода в СССР была почти в 2 раза выше, чем в США, и на 30% выше, чем в Японии. Концентрация производства улучшает технико-экономические показатели работы отрасли. Дальнейшее увеличение выпуска цементов и других вяжущих материалов обеспечивается реконструкцией и расширением действующих предприятий, строительством новых, интенсификацией технологических процессов, повышением мощности как заводов в целом, так и отдельных технологических агрегатов, автоматизацией производства. 
Одновременно с совершенствованием технологии производства расширялся и ассортимент выпускаемых вяжущих материалов. Еще в начале века для строительства подземных и гидротехнических сооружений начали применять пуццолановый портландцемент с повышенной водостойкостью. Развитие металлургии дало цементной промышленности возможность использовать для изготовления шлакопортландцемента и других видов шлаковых вяжущих доменные шлаки. В разработку этих видов цементов большой вклад внесли ученные А.Р. Шуляченко, И.А. Белелюбский, А.А. Байков, С.И. Дружинин, а затем В.А. Кинд, В.Н. Юнг, П.П. Будников, Ю.М. Бутт, С.Д. Окороков, Н.А. Торопов, С.М. Рояк и другие. Производство многокомпонентных цементов в наши дни приобрело важное значение, поскольку это простой и надежный путь экономии топливно-энергетических ресурсов. Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. Для производства железобетонных изделий и конструкций нужны быстротвердеющие портландцементы; для сооружения бетонных дорог-цемент, обладающий повышенной деформативной способностью и морозостойкостью, для декоративных целей требуются белые и цветные цементы, а для ремонтных работ-расширяющиеся цементы. В соответствии с запросами строительства советскими ученными П.И. Боженовым, П.П. Гайджуровым, Л.Д. Ершовым, И.В. Кравченко, Т.В. Кузнецовой, В.В. Михайловым, В.В. Тимашевым, М.И. Хигеровичем и другими разработана технология производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется. В настоящее время в нашей стране выпускается около 30 видов цементов. Одновременно повышается качество цемента, растет средняя его марка. Сбывается предсказание Д.И. Менделеева, писавшего в 1891 году, что цемент, составляющий одно из важнейших приобретений между приложениями химии к потребности жизни, есть строительный материал будущего.

  2. Назовите горные породы, состоящие в основном из карбонатов, сульфатов кальция, сульфатов магния и используемые для производства минеральных вяжущих материалов.

     Карбонатные породы. Наиболее распространенными карбонатными породами являются известняки и доломиты. В зависимости от количественного соотношения в породе кальцита и доломита наблюдаются постепенные переходы от чистых известняков к чистым доломитам.

              Количество глинистой примеси  в карбонатных породах может  колебаться в широких пределах. Порода, в которой приблизительно  поровну содержится карбонатного  и глинистого материала, называется  мергелем.

              Наличие примесей оказывает большое  влияние на физико-механические  свойства карбонатных пород. Глинистое  вещество при увлажнении понижает  прочность известняков. Кремнезем  уменьшает растворимость известняков  и повышает их прочность. Доломитизированные известняки характеризуются большей прочностью по сравнению с известняками. Нежелательны примеси гипса, ангидрита и других легкорастворимых солей.

              Пористость плотных известняков  не превышает десятых долей  процента, а рыхлых 15-20 %. Окраска  известняков зависит от примесей  и может быть белой, желтоватой, бурой, серой, темно-серой. Среди  известняков, образовавшихся химическим  путем, выделяют известковые туфы  и микрозернистые известняки.

              Доломиты по внешнему виду  похожи на известняки. Цвет доломитов  белый, желтовато-белый, светло-бурый.  Для них характерны микрозернистые  и кристаллически-зернистые структуры.

              Благодаря широкому распространению,  легкой добыче и обработке  обыкновенные известняки, доломитизированные известняки и доломиты применяют в строительстве чаще, чем другие породы. Известняки широко применяют как сырье для получения вяжущих веществ – извести и цемента. Доломиты используют для получения вяжущих и огнеупорных материалов в цементной, стекольной, керамической и металлургической промышленности.

              Сульфатные породы. Сульфатные породы состоят из сульфатных соединений, выпадающих в осадок в случае увеличения их концентрации в природных водах. Гипсовые и ангидритовые породы слагаются одноименными минералами – гипсом и ангидритом, которые в природных условиях в результате гидратации и дегидратации переходят друг в друга. Ангидрит отличается от гипса большей твердостью. Обычно он имеет светлые цвета – белый, зеленоватый, светло-серый, серовато-голубоватый. Гипс и ангидрит служат сырьем для получения вяжущих веществ, иногда их применяют в виде облицовочных изделий. 

     3. Что такое керамзит, каковы его свойства  и для каких  целей он применяется  в строительстве? 

     Керамзит - это экологически чистый утеплитель. В переводе с греческого языка  на русский "керамзит" переводится  как "обожженная глина". Он представляет собой легкий пористый материал, получаемый при ускоренном обжиге легкоплавких глин. По внешнему виду керамзит напоминает гравий, то есть представляет собой  гранулы преимущественно округлой или овальной формы различного размера, поэтому часто его называют керамзитовый гравий. В технологическом процессе изготовления керамзита наблюдаются  два явления: при резком тепловом ударе, подготовленной специальным  образом глины, она вспучивается, чем достигается высокая пористость материала, а внешняя поверхность  быстро оплавляется, что придает  материалу достаточно высокую прочность  и устойчивость к внешним воздействиям и создает почти герметичную  оболочку. Поэтому качество керамзита  во многом определяется точностью исполнения технологического процесса. В зависимости от режима обработки глины можно получить керамзит различной насыпной плотности (объемным весом) - от 200 до 400 кг/куб. м. и выше. Чем ниже плотность вещества, тем он более пористый, а значит, обладает более высокими теплоизоляционными свойствами. Но тем сложнее при производстве получить необходимую прочность. Материал также характеризуется величиной керамзитовых гранул, которая колеблется от 2 до 40 мм, и в зависимости от их размера подразделяется на фракции, например 5-10 мм или 10-20 мм. Основываясь на размерах, продукцию делят на керамзитовые гравий, щебень и песок.

     Керамзитовый  гравий - это частицы округлой формы  диаметром 5 - 40 мм, получаемые вспучиванием легкоплавких глин. Он морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не содержит вредных примесей. Керамзитовый щебень - это наполнитель произвольной формы (преимущественно угловатой) с размерами частиц 5 - 40 мм. Он получается путем дробления кусков вспученной массы керамзита. Керамзитовый песок - наполнитель с размерами частиц 0,1 - 5 мм. Его получают при обжиге глинистой мелочи во вращающихся  или шахтных печах, отсевом из общей массы или путем дробления  более крупных кусков керамзита.

     Таким образом, керамзит это уникальный керамический пористый гравий, который обладает следующими свойствами:

- легкость  и высокая прочность;

- отличная  тепло и звукоизоляция;

- огнеупорность,  влаго- и морозоустойчивость;

- кислотоустойчивость,  химическая инертность;

- долговечность;

- экологически  чистый натуральный материал;

- высокое  отношение качество/цена.

     Уникальный  свойства керамзита позволяют использовать его в любых климатических  условиях, не только в нашей стране, но и за рубежом. У керамзита очень много положительных характеристик, которые обуславливают его популярность: это и хорошая звуко- и теплоизоляция, малый вес и прочность структуры; он не горит в огне, не намокает в воде, долго служит, недорого стоит и является экологически безопасным. Керамзит широко используется в частности для утепления фундамента в наших широтах, так как при этом глубина закладки оного значительно снижается. Применяется керамзит как утеплитель и для крыш, и для стен, особенно при малоэтажном строительстве, за счет его сыпучей структуры и еще одно свойство, в нем не заводятся грызуны. Хоть и получают камень искусственным путем, происхождение его абсолютно натуральное (глина прошедшая термическую обработку), это является существенным плюсом, поскольку те, кто всерьез обеспокоен экологической чистотой своего жилья запросто может использовать керамзит. По своим свойствам керамзит уникален, он не горит, не тонет, не гниет, не разлагается, прекрасно удерживает тепло, идеально подходит для утепления полов, в домах, где есть свободное пространство под полом. Важными характеристиками такого материала принято считать также следующие факторы: керамзит не портится и не гниёт, заполняет любой объем и принимает нужную форму.

      4. Как изменить тепловые  свойства глины?

     Технологические свойства глин характеризуют материал на разных стадиях его обработки  в процессе изготовления из него изделий. Эти свойства обусловливаются процессами, происходящими в материале при затворении его водой, формовании, сушке, обжиге.

     Если  сухой глинистый порошок смочить  водой, его температура повысится. Это объясняется тем, что молекулы воды прочно связываются с глинообразующими минералами и располагаются на них в определенном порядке.

     Влагоемкость характеризует способность глины вмещать в себя определенное количество воды и удерживать ее. С увеличением дисперсности глины ее влагоемкость возрастает. Монтмориллонитовые глины обладают наибольшей влагоемкостью, каолинитовые - наименьшей.