Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет будівництва і архітектури
Кафедра товарознавства та комерційної діяльності в будівництві
Індивідуальна робота
з дисципліни: ʺ Товарознавство керамічних будівельних матеріалівʺ
Керамічні труби
Виконав:
студент ІV курсу
групи зТКД 41
БТФ
Писарєв А.Г.
Перевірив:
Купрієнко П.Й.
Київ-2017
Зміст
1. Види керамічних труб. Загальна характеристика.………………………..….3
2. Історія виникнення та застосування керамічних труб……………………….4
3. Сировинні матеріали для виготовлення керамічних труб.…………………..6
4.Технологія виготовлення керамічних труб…………………………………...8
5. Переваги та недоліки керамічних труб……………………………………...11
6. Маркування, транспортування та зберігання керамічних труб……………12
7. Список використаної літератури……………………………………………….15
Види керамічних труб. Загальна характеристика.
Керамічні труби - це глиняні вироби, обпалені і всередині і зовні покриті спеціальною глазур'ю, яка захищає матеріал від впливу більшості кислот і інших агресивних складових. Як правило, керамічні труби застосовуються для побудови каналізаційних мереж, систем дренажу та мікротунелів.
Керамічні труби поділяються на каналізаційні, дренажні та кислототривкі; широко застосовуються при спорудженні фекальних каналів і водостічних дренажних мереж, трубопроводів в хімічній промисловості. За конструкцією розрізняють труби з розтрубами, без розтрубів і зі спеціально обробленими стиками для фланцевих з'єднань трубопроводів.
Серед керамічних труб виділяють такі категорії:
Каналізаційні труби. Вони зносостійкі, не піддаються корозії, не чутливі до коливань температури і практично не піддаються впливу різних хімічних речовин. Ці труби прості в укладанні і в монтажі, чому сприяють сучасні технології.
Труби для дренажних систем - використовуються на будь-яких ділянках землі для дренажу. Вони оснащені отворами на своїй поверхні і володіють значною міцністю. До того ж дренажні системи мають високу гнучкість завдяки спеціальним з'єднувальним муфтам.
Труби для мікротунелювання. Цей тип труб володіє великими діаметрами, високою міцністю і герметичністю. Вони застосовуються не тільки для каналізаційної системи, але також і для систем водо-, газо - і теплопостачання.
Керамічні труби для димарів, газових котлів виробляються з термостійкої кераміки. Вони збираються з окремих секцій, а після покриваються оболонкою з керамзиту або з дзеркальної сталі, яка має стійкість до іржі.
Розміри керамічних каналізаційних труб і допуск відхилення від них нормуються ГОСТ 286-54: внутр. діаметри 125-660 мм, довжина 800-1200 мм, товщина стінок 18-41 мм.
Керамічні труби є дешевим і довговічним матеріалом для влаштування дренажних мереж при меліорації ділянок з високими ґрунтовими водами, а також заболочених і заплавних цілинних земель.
Керамічні труби дренажні виготовляються з внутр. діаметрами 40, 50, 75, 100, 125,150, 175, 200 мм і товщиною стінок від 10 до 23 мм.
Пористість керамічних труб дренажних, що є при достатньої міцності покладе, властивістю, не регламентується, вона залежить від складу сировини і температури спікання. Тому дренажні повинні мати правильну форму з відхиленнями по діаметру не св. 4-7 мм (залежно від їх розміру) і витримувати при випробуваннях 15 повторних циклів заморожування і відтавання.
Історія виникнення та застосування керамічних труб .
Перші, які збереглися до нашого часу керамічні труби відносяться до епохи неоліту, коли зароджувалося гончарне мистецтво. Найдавніша керамічна каналізація, вірніше, те, що від неї залишилося, була знайдена в Афінах. Фахівці порахували приблизний вік цього виробу, і він дорівнює 8 тисячам років. Відомо, що своє поширення в країнах Західної Європи труби з кераміки отримали з XVI століття. Із зростанням промислового виробництва і наступної за ним урбанізацією в XIX столітті технологія виготовлення керамічних труб була вдосконалена і вироби отримали ще більшого поширення.
Найдавніша виявлена археологами каналізаційна система, що використовує керамічні каналізаційні труби, належала індійському місту Мохенджо-Даро і датується приблизно 2600-м роком до нашої ери.
Кількома століттями пізніше керамічні каналізаційні труби застосовувалися в стародавньому Вавилоні, ще пізніше - в Римській імперії. Мова йде не про примітивні водовідводах, а про розвинутої мережі центральної каналізації. Причому технологія виготовлення труб, судячи по залишках, не так щоб сильно відрізнялася від сучасної нам.
Це особливо вражає на тлі того, що за історичними мірками зовсім недавно, в середньовіччі, нечистоти просто виливалися на вулицю. Між іншим, широкополі капелюхи паризьких модників і модниць покликані захистити перехожих від вилитого на голову нічного горщика.
Одним з наслідків такого недбалого ставлення до стоків були епідемії, які косили населення Європи в ті століття. З появою каналізаційної мережі смертність у великих містах знизилася вдвічі.
Кажуть, римляни придумали каналізацію, щоб їх фекалії пливли до сусідів - гунів. Ті розсердилися, і Рим упав.
Сировинні матеріали для виготовлення керамічних труб.
Для виробництва керамічних труб застосовують пластичні тугоплавкі та вогнетривкі глини. Ці глини повинні володіти достатньою сполучною здатністю в суміші з непластичними матеріалами та водою утворювати формувальну масу, що після сушіння та випалу здобуває щільний каменеподібний вид.
Мінералогічний склад глин значною мірою визначає основну якість труб - водонепроникність. Краща сировина — каолініто-гідрослюдисті і гідрослюдисто-каолінові спікливі глини (артемівська, лукошинська, печорська, федоровська, нижньоувельська) низько - і середнє-температурного спікання з інтервалом спікання більше 60°С. Встановлено, що каолініто-гідрослюдистої і гідрослюдисто-каолінітової сировини одержують вироби підвищеної водонепроникності, з сировини каолінітової, каолініту-монтмориллонитової і монтмориллонит-каолинитової водопронепроникні. Підвищення водопроникності у другому випадку, при інших рівних умовах, пояснюється головним чином процесом кристалізації кристобаліту та змінами обсягу його кристалів. Зміна об'єму кристалів кристобаліту як при нагріванні, так і при охолодженні, більше зміни обсягів сусідніх з ним кристалів і розплаву, що призводить до порушення зв'язку, утворення мікротріщин і пухкої структури, в той час як при наявності гідрослюд кристобаліт не утворюється. Якщо в гідрослюдисто-каолінітовій сировині монтмонтмориллоніт знаходиться в незначних кількостях, то він не має значного впливу на водопроникність труб.
Кращими вважаються ті глини, у яких містяться в них оксиди дозволяють одержати щільний і міцний спечений черепок, який не деформується при випалюванні виробів. Вміст Al2O3 не повинно бути менше 20-26%, SiO2-не більше 70%, СаО - не більше 2%, Fe2O3 - 3,0 - 3,5%, лугів до 4%.
Включення в глину гіпсу небажано, так як, розкладаючись з виділенням SO2, утворюються бульбашки, що підвищує водопроникність труб.
Підвищений вміст окису кальцію сприяє збільшенню пористості черепка, робить масу швидкоплавкою , що пов'язано з можливістю деформації труб при випаленні. Окис магнію викликає більш сильне ущільнення черепка, ніж окис кальцію, але її дія проявляється повільно. Випал виробів дещо ускладнюється схильністю їх до деформацій під навантаженням (особливо в періодичних печах з багатоярусної ставкою труб).
Оксиди заліза, рівномірно розподілені в глині, сприяють утворенню рідкої фази при випалюванні труб та отримання черепка підвищеної щільності. Включення залізистих сполук у вигляді піриту є причиною здуття (бульбашок), що утворюються за рахунок виділення газоподібних продуктів, а також виплавок в результаті утворення легкоплавных сполук. Виплавки різко підвищують водопроникність труб, так як великі виплавки не закриваються при покритті труб глазур'ю.
Введення в масу до 5% нефелин-сиенита, польового шпату або перліту сприяє ущільнення черепка, зниження водопоглинання, підвищенню міцності.
Оксиди лугів сприяють зниженню температури спікання і утворення рідкої фази, ущільнюючої черепок виробів. Однак сума всіх плавнів не повинна перевищувати 10%. Вміст вільного піску не повинна перевищувати 15%.
Якісна сировина для виробництва труб повинна мати пластичність 1 і 2 класу, усадку при сушінні 4 - 9,5%, загальну усадку не більш 17 - 13%.
Для зменшення усадки глини, при сушінні та випалі, в маси вводять шамот — обпалену глину в порошкоподібному стані (30—40%). При цьому зміст шамоту повинен бути таким, щоб загальна усадка маси не перевищувала 10%. При введенні в маси дрібнозернистого чи низько опаленого шамоту газо- і водопроникність труб зменшується. Для зниження температури спікання та підвищення щільності і механічної міцності труб у масу додають плавні — нефеліновий концентрат, польовошпатові відходи.
Крім основних глин для додаткового ущільнення черепка труб використовують (до 40%) місцеві легкоплавкі суглинки з температурою плавлення 1350 С. Червоно-бурі суглинки вводять у склад глазурі.
Як отощающих матеріалів в масу труб для зменшення усадки глин і підвищення стійкості виробів при випалі вводять шамот і рідше грубозернистий кварцовий пісок. В залежності від місцевих умов частина шамоту (до 10%) може бути замінена грубозернистим кварцовим піском. При введенні в масу 0,2 - 0,5% поверхнево-активних добавок від ваги сухої маси збільшується міцність висушеного труб на 20 - 25% та вихід придатних виробів після випалу на 1,5 - 2%.
Для приготування глазурної суспензії, що на трубах при випалі утворить склоподібний шар, використовують легкоплавкі глини, перліт, марганцева руда (вміст марганцю не менше 43%), гіпс, а також кухонна сіль (для покриття соляної глазур'ю).
Технологія виробництва та сфера застосування керамічних труб.
Сьогодні керамічні труби мають широкий спектр застосування. Вони використовуються як для господарсько-побутових, так і для виробничих потреб. В більшості своїй керамічні труби знаходять застосування при будівництві каналізаційних мереж, систем микротоннелирования і дренажу.
Труби для дренажних систем використовуються на будь-яких ділянках землі для дренажу. Вони оснащені отворами на своїй поверхні і володіють значною міцністю.
Кераміка для виробництва труб виходить шляхом випалу різних видів глини або інших неорганічних матеріалів. Щоб підвищити міцність кераміки, у наш час на виробництві в глину підмішують інші мінеральні речовини. До вогнетривкої і тугоплавкої глини можуть підмішувати кварцовий пісок, це залежить від призначення керамічних труб. Ця процедура забезпечує керамічним трубам екологічну чистоту.
Труби керамічні при виготовленні проходять наступні основні етапи:
1. Глина очищається від каменів, гілок, інших чужорідних включень;
2. Вона сушиться в печі і подрібнюється в подобу борошна;
3. В отриманий порошок додається каолін - особливо вогнетривка глина, яка утворюється при руйнуванні гірських порід;
4. Склад ретельно перемішується, після чого в нього додається вода. Формується речовина, за консистенцією нагадує пластилін;
5. Потім екструзією, за допомогою механізму шнекової подачі складу, формуються власне керамічні труби для каналізації. Поки що вони досить міцні лише для того, щоб не руйнуватися під власною вагою. У каналізаційної труби вже присутній розтруб; вона виготовляється відразу необхідної довжини. Обрізку труби на виході з екструдера здійснюють тонкої сталевої струною.
6. Труби сушаться протягом доби в печі при помірній температурі.
7. Пластична маса позбавляється води і стає порівняно міцною. Потім поверхню труб покривається глазур'ю ( у її основі завжди лежить все той же каолін); це необхідно, щоб надалі труба не поглинала вологу. Глазур утворює на поверхні тонку і міцну склоподібну плівку;
8. Вже покриті глазур'ю труби стрункими рядами відправляються на випал. Він займає до двох діб і проходить в камерних або тунельних печах при температурі 1250 - 1300 градусів. При цій температурі мікрочастинки мінералів, з яких складається глина спікається в єдине ціле. Утворюється фактично штучний камінь. Завдяки глазурі - зі склянистою поверхнею, яка не дозволяє пористої кераміки вбирати воду.
9. Нанесенням поліефірних смол всередині розтруба і на вузькому кінці труби формується еластичне ущільнення. Завдяки йому труби можуть бути стиковані один з одним. Останній етап необов'язковий. Еластичні ущільнювачі - не єдиний спосіб стиковки керамічних труб.
Виробництво дренажних труб має багато спільного з технологією виготовлення цегли, пустотілих блоків і покрівельної черепиці. Цехи комбінату у зв'язку з сезонними чи іншими змінами замовлень на різні види кераміки легко переключаються з одного виробництва на інше і працюють з стійкими техніко-економічними показниками.
Дренажні труби можуть формуватися як на електронних, так і на звичайних горизонтальних шнекових пресах, обладнаних комплектом відповідних змінних мундштуків та різальних автоматів різних конструкцій. На нек-рих заводах дренажні труби формуються у вигляді пакетів, складаються з неск. труб малого діаметра, концентрично розміщених в трубах більшого діаметру і з'єднуються тонкими радіальними перетинками. При сушінні і випалі таких пакетів в радіальних перетинках виникають напруження тріщини, що полегшують поділ цих труб після випалу з допомогою спец. пристрою. Метод пакетного формування дає високі коеф. використання обсягу сушарок і печей і заслуговує широкого поширення.
Переваги та недоліки керамічних труб.
До переваг керамічних труб відносяться:
- Труба не боїться значних зовнішніх механічних навантажень. Перед нами справді аналог гірської породи по міцності. Наприклад, її можна сміливо укладати в ґрунт у дворі приватного будинку навіть у тому випадку, якщо зверху ви будете паркувати машину;
- Обпалена кераміка не схильна до корозії в принципі, що вигідно відрізняє її від сталі та сірого чавуну;
- З часом не втрачає міцність. Не зруйновані зовнішніми впливами ділянки каналізації Стародавнього Риму і зараз можуть виконувати свої функції;
- На відміну від будь-яких пластиків, керамічна труба каналізаційна не боїться високих температур. Взагалі. Якщо навіть лити в каналізацію розплавлений свинець керамічні труби витримають.
- Стійкість до агресивних середовищ. Навіть якщо ви будете цілими днями лити в керамічну каналізацію концентровану сірчану кислоту, керамічні труби не зруйнуються.
Кераміка давно зарекомендувала себе як матеріал для екстремальних умов. Однак ущільнення стиків не настільки стійке до температури і вкрай агресивних середовищ. Коли потрібна стійкість до реально високих температур і сильних кислот - використовується ущільнення з допомогою, наприклад, глиняних замазок, включають все той же каолін.
Ще позитивними сторонами виробів з кераміки є їх відносно невелика вартість і гарантована довговічність трубопроводу.
Труби керамічні, призначені для систем мікротунелювання, дозволяють прокладати систему каналізації в населених пунктах, не руйнуючи при цьому тротуарів і доріг. Дренажні системи з керамічних виробів з отворами мають хорошу гнучкість, яка забезпечується застосуванням з'єднувальних муфт. З їх допомогою також можна проводити з'єднання керамічних дренажних труб з такими з іншого матеріалу.
Але на жаль керамічна труба володіє і істотними недоліками, які роблять її далеко не найкращим вибором, наприклад для прокладки домашньої та вуличної каналізації.
До недоліків відносять:
- Перемерзання керамічної труби гарантовано призведе до її руйнування. Той же поліетилен просто трохи розтягнеться, вмістивши крижану пробку, а після відтавання повернеться до колишніх розмірів.
- Труби досить тендітні по відношенню до ударних впливів. Розбити керамічну трубу можна, більше того - легко.
- Відрізати таку трубу за розміром проблематично. При спробі вона може розколотися.
- Порівняно з пластиками такі труби дуже важкі.
- Вони істотно дорожче при порівнянній прохідності, ніж ПВХ або поліетиленові пластикові каналізаційні труби.
Отже керамічні труби швидше для виробничих інженерних мереж, через які можуть протікати агресивні і високотемпературні реактиви.
Маркування, транспортування та зберігання керамічних труб.
Керамічні каналізаційні труби, які використовують при прокладанні безнапірних водовідвідних мереж, виготовляють за ДСТУ 286-82.
Керамічні труби повинні відповідати наступним вимогам:
- мати на зовнішній стороні кінця ствола і внутрішній стороні розтруба не менше п'яти нарізок-канавок завглибки не менше 2мм;
- бути водонепроникними і при випробуванні витримувати внутрішній гідравлічний тиск не менше 0,15 МПа;
- мати водопоглинання не вище 7—8%;
- мати на зовнішній і внутрішній поверхнях рівномірне, без пропусків,
покриття з хімічно стійкої глазурі.
На зовнішній поверхні розтруба або стовбура труби повинен бути нанесений товарний знак підприємства-виготовлювача, а на трубах вищої категорії якості також зображення державного Знака якості, що присвоюється в порядку, установленому Держстандартом СРСР.
Труби, відвантажені споживачеві підприємством-виробником, повинні супроводжуватись паспортом, в якому вказують:
- найменування міністерства або відомства, у систему якої входить підприємство-виробник;
- найменування підприємства-виробника, його товарний знак та адресу;
- номер партії;
- дату виготовлення;
- кількість труб;
- умовне позначення труби;
- результати перевірки;
- позначення справжнього стандарту.
Паспорт на труби вищої категорії якості повинна містити зображення державного Знака якості, що присвоюється в порядку, установленому Держстандартом.
Труби для їх транспортування упаковують у спеціальні контейнери підприємства-виробника або споживача.
Транспортування упакованих труб допускається робити за угодою між підприємством-виготовлювачем і споживачем.
Труби транспортують у критих або відкритих вагонах, суцільнометалевих піввагонах, трюмах і на палубах суден, а також на автомашинах у відповідності з правилами перевезення вантажів, діючими на кожному виді транспорту.
Контейнери в транспортному засобі встановлюють впритул рядами у поздовжньому напрямку по всій площі кошти і висотою не більше двох рядів.
При транспортуванні в залізничних вагонах без упаковки труби укладають уздовж вагона горизонтальними рядами в штабелі, розділеними між собою дерев'яними щитами. На підлогу під кожен штабель укладають по два дерев'яні бруски або пучка з відходів деревини перетином, що виключає дотик трубами підлоги вагона. До торцевих стінок вагона ставлять дерев'яні щити для захисту торців труб крайніх штабелів від зіткнення з металевими частинами вагона. У вільний простір між штабелями закладають додатково щити або щити між штабелями розклинюють дерев'яними брусками.
При відвантаженні труб в суцільнометалевому полувагоне уздовж їх стінок додатково встановлюють вертикально на кожний штабель по два дерев'яні бруски перетином, що виключає дотик трубами стінок піввагона.
При перевезенні водним транспортом труби укладають горизонтальними рядами і зміцнюють так, щоб при поштовхах вони не розкочувалися і не вдарялися одна об іншу і про стінки судна.
При перевезенні автомобільним транспортом труби встановлюють вертикально, при цьому повинні бути прийняті заходи по захисту труб від механічних пошкоджень.
Завантаження труб на транспортні засоби та їх вивантаження слід проводити, дотримуючись запобіжних заходів, що виключають пошкодження труб і транспортного засобу.
Труби зберігають на складах, під навісами або на відкритих майданчиках роздільно за типорозмірами, укладеними в контейнери або в штабелі. Штабелі для їх більшої стійкості зміцнюють упорами, під нижній ряд труб підкладають дерев'яні підкладки. Висоту штабеля приймають, виходячи з умови, передбаченого вимогами, але у всіх випадках вона не повинна перевищувати 1,5 м.
Список використаної літератури.
Конспект лекцій з дисципліни «Труби та арматура» /Авт.: Бєляєва В.М., Яковенко М. М. – Харків: ХНАМГ, 2009. – 89с.
ГОСТ 8411-74 | Трубы керамические дренажные. Технические условия
ДСТУ Б В. 2.7-60-97. «Сырье глинистая для производства керамических строительных материалов. Классификация». – К.: Держстандарт України, 1997.
Будніков П. П. [ід р.], Технологія кераміки і вогнетривів, 3 изд., М., 1962; Лукінов М. І., Керамічні каналізаційні труби, М., 1959.
ГОСТ 286-82 | Трубы керамические канализационные.| Технические условия.
ДСТУ Б В.2.5-57:2011 «Труби керамічні каналізаційні. Технічні умови». – К.: Держстандарт України, 2011.
http://studopedia.net/11_41972_virobnitstvo-keramichnih-trub.html.
http://experttrub.ru/material/keramicheskie.html.