Кейс учителя химии.СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Зябкина О.А, учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Кейс учителя химии СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Виды кирпича. Изготовление различных видов 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 Fe2О3. Эта окраска получается, если обжиг ведут в окислительной атмосфере, то есть при избытке воздуха. При наличии   в   атмосфере   восстановителей   на   кирпиче   появляются   серовато­ синеватые тона. В   настоящее   время   в   строительстве   широко   используют  пустотелый кирпич, то есть имеющий внутри полости определенной формы. Не теряя свои теплоизоляционные   свойства,   такой   кирпич   позволяет   уменьшать   массу жилого здания примерно на 25–40 %. Это позволяет существенно сократить затраты при транспортировке и трудозатраты на строительстве. Для   облицовки   зданий   изготавливают  двуслойный   кирпич.   При   его формовании на обычный кирпич наносится слой из светлой или равномерно окрашенной   глины.   Сушку   и   обжиг   двухслойного   облицовочного   кирпича производят по обычной технологии. Особым видом глиняного обожженного кирпича является  клинкерный. Его   применяют   для   мощения   дорог,   облицовки   цоколей   зданий,   в гидротехнических сооружениях. Силикатный кирпич. Сырьем для силикатного кирпича служат известь и кварцевый песок. При изготовлении «силикатного теста» известь составляет 5,5–6,5 % по массе, а вода – 6–8 %. Подготовленную массу прессуют и затем подвергают   нагреванию   (при   температуре   около   170   °С)   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 кислотно­основное взаимодействие гидроксида кальция Са(ОН)2 с диоксидом  кремния SiO2  с образованием  соли –  силиката кальция CaSiO3. Образование   последнего   и   обеспечивает   связку   между   зернами   песка,   а следовательно, прочность и долговечность кирпича. Силикатный кирпич имеет светло­серый 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   меньшейморозостойкостью.  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 СО2, а также для кладки печей, так как он не выдерживает длительного воздействия высоких температур. 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 30 000 видов деревьев лиственных пород. Ученые считают, что хвойные появились на Земле 200–300 млн лет назад, а лиственные намного позже – около 100 млн лет назад. Специалисты утверждают, что при правильной эксплуатации деревянные конструкции могут служить весьма долго. Недавно в Санкт­Петербурге были вскрыты стены главного корпуса Технологического института, построенного более   160   лет   назад.   Оказалось,   что   внутри   они   имеют   деревянные конструкции,   которые   оформлены   кирпичной   кладкой.   Удивление   и восхищение вызвало то, что деревянные конструкции находятся в хорошем состоянии и могут нести службу еще многие годы. 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 для дереворазрушающих грибков и насекомых, 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 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 илив 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. Наряду   с   каменноугольными   маслами   для   этой   же   цели   используют «сланцевое   масло».  Оно   получается   на   сланцехимическом   производстве.   В отличие   от   каменноугольного   сланцевое   масло   не   загустевает   вплоть   до температуры   –30   °С.   Для   употребления   в   быту   и   в   индивидуальном строительстве используют одну из дистиллатных фракций сланцевого масла, названную «Лигно». Этот антисептик имеет гораздо более терпимый запах, светлую окраску и потому даже повышает декоративные свойства древесины, оттеняя ее фактуру. Существуют   эффективные   антисептики,   растворимые   в   органических растворителях, – пентахлорфенол и смесь медных солей нафтеновых кислот. Они обладают рядом важных для сохранения древесины свойств, но первый имеет специфический запах и окрашивает древесину в коричневый цвет, а второй – в непопулярный зеленый цвет. Химики   также   предлагают   несколько   неорганических   антисептиков. Среди них фторид натрия NaF, комплексные соли Na2[SiF6] и NH4 [BF4]. Все они водорастворимы и потому легко вымываются из древесины. В связи с этим   их   можно   применять   для   пропитки   деталей   конструкций,   не подвергающихся   постоянному   увлажнению.   Существуют   и   антисептики   на основе   мышьяка  –  мышьяковая   кислота  H3AsO4  и  ее  соль  Na2HAsO4.  Для защиты   древесины   также   используют   смесь,   состоящую   из   трех   частей дихромата натрия Na2Cr2O7  и двух частей сульфата меди CuSO4  ∙ 5H2O, а также   смесь   какой­либо   соли   меди  (II)   и  борной   кислоты   Н3ВО3.  Все   эти антисептики не должны быть дорогими, и потому, как правило, используют отходы различных производств, а не чистые соединения. Для   борьбы   с   гниением   древесины   и   с   целью   ее   консервирования применяют ZnSO4  и ZnCi2. Для этой же цели широко используют фториды металлов (например, NaF, KF, BaF2, ZnF2) и кремнефториды (Na2SiF6, MgSiF6, ZnSiF6), а также соединения мышьяка. Кремнефториды лучше, чем простые фториды,   проникают   в   древесину   и   потому   эффективнее   проявляют   свои антисептические   свойства.   Кремнефториды   не   дают   осадка   с   известью   и солями   кальция   и   потому   могут   быть   использованы   для   консервирования древесины, находящейся в контакте со штукатуркой. Известен   антисептик   «уралит»,   который   состоит   из   Na2Cr2O7,   NaF   и динитрофенола. Он используется для пропитки шпал и телеграфных столбов. Для  защиты древесины от гниения используют  также борную  кислоту Н3ВО3  и   буру   Na2B4O7  ∙   10H2O.   Эти   вещества   придают   древесине огнестойкость.   Кроме   того,   огнестойкость   древесины   достигается   еепропиткой силикатом натрия Na2SiO3, а также NaH2PO4 или Na2HPO4. Эти же соединения   используются   для   придания   огнестойкости   тканям.   При повышенных   температурах   образуются   легкоплавкие   соединения,   которые покрывают   поверхность   волокон   (тканей   или   древесины)   тонкой   пленкой, защищающей данные материалы от воспламенения. Одним из существенных недостатков деревянных конструкций является горючесть.   Для   повышения   огнестойкости   древесину   обрабатывают растворами борной кислоты, соды Nа2СОз, соли (NH4)2HPO4  или карбамида, используемого обычно в качестве азотного удобрения. Следует   отметить,   что   деревянные   детали,   изготовленные   из   березы, тополя,   осины   и   обработанные   парами   аммиака,   прочны   и   устойчивы   к действию кислот и щелочей. Естественно, что такая обработка может быть проведена лишь в заводских условиях. 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 °С.   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 °С. 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.