Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Контрольные вопросы по курсу “Основы промышленных технологий и материаловедение”
4. Классификация основных свойств строительных материалов. Оценка свойств. Выбор материалов для различных конструкций.
Классификация свойств:
Долговечность свойство материала или изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Долговечность измеряется годами службы в определенных режимах эксплуатации и климатических условиях. Надежность – общее свойство материала, характеризующее проявление всех остальных свойств в процессе эксплуатации. Надежность (долговечность, ремонтопригодность, безотказность, сохраняемость).
Выбор материалов осуществляется исходя из условий службы материала с учетом экономических показателей и экологических факторов. Пр.: наружная стена ( теплостойкость, звукоизоляция, водостойкость, прочность, деформативность).
5. Свойства материалов, характеризующие особенности их физического состояния (истинная и средняя плотность и т.д.).
6. Гидрофизические свойства строительных материалов.
7. Теплофизические свойства строительных материалов.
8. Механические свойства строительных материалов.
1) Деформативные свойства: -упругость способность мат. изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и полностью восстанавливаться после(закон Гука). Упругая деформация – обратимая .-пластические способность мат. изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и сохранять их после -текучесть – нарастание деформации при постоянной нагрузке. -ползучесть – явление нарастания деформации в течении длительного времени при нагрузках, которые не вызывают деформации за обычный период наблюдения.
9. Связь строения и свойств строительных материалов (на примерах).
Строение (структура) материала изучается на трех уровнях. 1) макроструктура (видна невооруженным глазом); 2) микроструктура (изучается в оптический микроскоп); 3) внутреннее строение вещества (на молекулярно-ионном уровне) определяет прочность, твердость, тугоплавкость…
Виды макроструктуры: 1) волокнистая (древесина); 2) конгломератная (бетон); 3) мелко-пористая (кирпич керамический); 4) ячеистая (пено-, газобетон); 5) слоистая (бумажно-слоистый пластик); 6) рыхло-зернистая (заполнители, засыпки).
Микроструктура: кристаллическая и аморфная (нестабильное, неустойчивое, стремится кристаллизоваться. Пр. кристаллизация стекол). С точки зрения внутреннего состояния аморфное состояние характеризуется хаотичным расположением ионов, атомов, молекул. От сюда изотропия свойств. Кристаллический материал характеризуется наличием кристаллической решетки, т.е. упорядоченным расположением атомов и молекул, которое повторяется в трех измерениях.
Внутреннее строение вещества определяет прочность, твердость, тугоплавкость… Бывает ковалентная связь ( алмаз ) - высокая прочность, твердость, тугоплавкость; ионная ( гипс) не прочны и не водостойки ;молекулярные – мол. решетки , низкая t плавления ; силикаты ( асбест) имеют сложную структуру.
10. Связь состава и свойств строительных материалов. Способы выражения состава:
11. Основные элементы технологического процесса. Понятия "сырья", "полуфабриката". Сырье, энергия, оборудование – тесно связаны между собой и взаимно обуславливают друг друга, а также они зависят от состояния экономики и научно-технического прогресса в данной отрасли. Сырье – исходные вещества или смеси из нескольких компонентов, которые поступают в переработку для получения продукции. Сырые мат. – предметы труда подвергшиеся ранние воздействиям труда и подлежащие далее переработке . Полуфабрикат – продукт труда, который должен пройти еще одну или несколько стадий обработки, прежде чем стать годным для употребления. Готовая продукция одного предприятия может служить сырьем для другого предприятия, полуфабрикатом. Пр.: доменный чугун – полуфабрикат для стали; Клинкер полуфабрикат для цемента.
12. Сырьевая база промышленности строительных материалов. Природные материалы. Сырье промышленно строительных материалов: неорганическое природное сырье – горные породы (металлические, неметаллические); органическое природное сырье (с углеродом и т.г. – нефть, газ, уголь); отходы и побочные продукты промышленности (техногенные месторождения). Горные породы – это значительные объемы скопления минералов образующий в земной коре самостоятельные тела. Минералы – продукты природных реакций в земной коре, обладающие составом и физическими свойствами ( всего 2000 ). Горные породы могут состоять из одного минерала – мономинеральные (гипс). Если несколько минералов – полиминеральные (гранит). Карта минералов создалась в 1925 г. Россия по запасам и разнообразию природных материалов нету равных.
13. Классификация природных каменных мат. по условию образования. Основные области применения нерудных материалов в строительстве. В зависимости от условий формирования делят на группы: -Магматические ( 1) – образуются в процессе кристаллизации( остывания ) магмы, всего около 70%.-Осадочные ( вторичные) - возникают из продуктов разрушения других пород. -Метаморфические приспособление пород к изменившемся в пределах земной коры физико-химическим условиям. Широко используют ПКМ и изделия, получаемые мех. обработкой горных пород(раскалыванием, распиливанием, шлифованием, полированием, дроблением, …)
14. Магматические горные породы, применяемые в строительстве: состав, строение, свойства, применение. Магматические породы образовались в результате остывания и затвердевания магмы (большая часть земной коры). Магма – силикатный расплав, поступающий из недр земли.1)Глубинные породы образовались при остывании магмы в глубине земной коры под давлением вышележащих слоев. Остывание было медленным и равномерным. Поэтому строение равномерно-зернистое и полнокристаллическое. В зависимости от размеров: крупнозернистые (>5мм); среднезернистые (1 – 5 мм); мелкозернистые (0,5 – 1 мм). Свойства у магматических глубинных пород: высокая плотность ρm=2900 – 3300 кг/м3; П<1%; Rсж до 300 МПа; высокая теплопроводность λ=3 Вт/мС0 ; низкое водопоглащение; высокая морозостойкость; декоративность; долговечность. Представители: гранит, сиениты, гарнодиориты, габброиды. Применение щебень для бетона, плиты для полов, облицовка, монументы.
15. Осадочные горные породы, применяемые в строительстве: состав, строение, свойства. применение. Осадочные горные породы образовались в результате природных процессов выветривания первичных пород, химического и механического выпадения в осадка из воды, жизнедеятельности растений. Осадочных пород около 5%.Залегают на поверхности. Строение: слоистое, более пористое. Некоторые растворимы в воде( гипс), распадаются в воде на мелкие частицы (глина). Если отсутствует слоистость текстура называется беспорядочной. Выветривание горных пород бывает под действием :
Классификация горных пород по условиям образования :
Применение: сырье для вяжущих веществ.
16. Метаморфические горные породы, применяемые в строительстве. Метамотфические горные породы образуются из осадочных пород под влиянием высокого давления, высокой температуры и химических реагентов.Бывают видоизменные магматические ( Гнейнс ) и видоизменные осадочные ( мрамор ).
Строение: под влиянием давления деформация кристаллов, сланцеватое строение, разные свойства по разным направлениям. Основные разновидности метаморфических горных пород.
Кристаллические сланцы имеют мелкозернистое строение с полностью утраченными первичными текстурами и структурами. Цвет их от темно- до светло-серого. Основная часть породы состоит из зерен кварца, биотита и мусковита. Некоторые разновидности глинистых, кремнистых, слюдистых и иных сланцев являются естественными кровельными материалами - кровельными сланцами. Они должны отвечать определенным требованиям: иметь достаточную плотность и вязкость, твердость, малое водопоглощение, высокую водостойкость, стойкость против выветривания. Плотность кровельных сланцев - около 2,7-2,8 г/см3, пористость - 0,3-3%, предел прочности при сжатии - 50-240 МПа. Кровельные сланцы используют в производстве кровельных плиток для лестничных ступеней, плит для пола, подоконных досок и т.п.).
Гнейсы - породы метаморфического генезиса, образовавшиеся при температуре 600-800°С и высоком давлении. Исходными являются глинистые и кварцево-полевошпатовые породы. В состав гнейсов входят следующие минералы: кварц, биотит, роговая обманка, полевые шпаты. Текстура - массивная, полосчатая, структура - разнозернистая. Применяют гнейсы для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти в виде плит для мощения дорог.
Кварцитами называют мелкозернистые кварцевые или кремнистые песчаники, их образование связано с перекристаллизацией песчаников. Кварциты содержат 95-99% SiO2. Важным свойством их является высокая огнеупорность - до 1710-1770°С и прочность на сжатие - 100-455 МПа. В строительстве кварциты используют в качестве стенового камня, щебня и брусчатки.
Мрамор - мелко-, средне- и крупнозернистая плотная карбонатная порода, состоящая главным образом из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный известняк. Хорошо полируется. Мрамор широко применяется для внутренней отделки стен зданий, ступеней лестниц и т.п.
18. Виды многотоннажных отходов, применяемых для производства строительных материалов. Эффективность их использования.
Эффективность использования отходов: замена природного сырья; снижение расхода природного сырья; снижение емкости материала; снижение себестоимости материала; снижение материалом затрат на добычу и транспортировку.
Выгоды:
23. Строение и свойства древесины. Зависимость свойств древесины от влажности. Виды материалов и изделий из древесины. Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом, микроструктурой – видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный, радиальный и тангенциальный. Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка защищает дерево от вредных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток – камбий. Свойства древесины. +: легкое (ρ=400 – 500 кг/м3); пористое (П=50 – 75%); λ (теплопроводность поперек)=0,17 Вт/м*С0; λ (теплопроводность вдоль волокон)=0,35 Вт/м*С0; Rсж=50 – 60 МПа; Rизг=80 – 120 МПа; очень технологична, декоративна, долговечна при правильных условиях эксплуатации. −: горит; склонна к загниванию; склонна к короблению. Зависимость свойств древесины от влажности. В древесине содержится влага: 1) гигроскопическая – связанная в стенках древесных клеток; 2) капиллярная влага – заполняет межклеточное пространство и полости клеток; 3)химически связанная влага. Предел гигроскопичности – 23-35% (в среднем берется 30%). Предел гигроскопичности – влажность, соответствующая полному насыщению стенок древесных клеток гигроскопической влагой при полном отсутствии свободной влаги. Влажность комнатно-сухой древесины – 10-12%. Влажность воздушно-сухой древесины – 15-18%. Равновесная влажность – влажность, которую приобретает древесина, находясь долгое время при определенной температуре и влажности окружающего воздуха. Стандартная влажность – это условное значение влажности, к которому следует приводить все показатели свойств древесины. Строганные и шпунтовые доски и бруски применя ют для заделки углов между стенами и полом; поручни и на личники для обшивки дверных и оконных коробок. Паркет бывает обыкновенный и щитовой. Пар кетные планки (дощечки) изготовляют из твердых пород - дуба, бука, ясеня и др. Щитовой паркет имеет основание из досок или брусьев, на которые наклеен паркет, набранный из отдельных планок. Столярные изделия - оконные и дверные блоки с вмонтиро ванными в них оконными переплетами и дверными полотнами, столярные перегородки и панели для жилых и гражданских зда ний. Фанера представляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущенного шпона. Декоративную клееную фанеру изготовляют из бере зового, ольхового или липового шпона и облицовывают с одной или двух сторон строганным шпоном из ценных пород дерева (дуба, груши и т.п.) с красивой текстурой либо полимерными пленками. Декоративную фанеру применяют для внутренней отделки стен, перегородок, дверных полотен, встроенной мебели и т.п. Кровельные материалы для временных зданий выпускают сле дующих видов: стружку, дрань, плитки деревянные и гонт. Древесностружечные плиты изготовляют путем горячего прессования специально приготовленных древесных стружек с термо реактивными жидкими полимерами. Твердые плиты применяют для устройства перегородок, под шивки потолков, настилки полов, для изготовления дверных полотен и встроенной мебели. Отделочные плиты облицовывают синтетической пленкой с прокладкой текстурной бумаги под цвет и текстуру древесины ценных пород. Столярные плиты - это реечные щиты, оклеенные с обеих сто рон березовым или другим шпоном. Их применяют для дверей, перегородок и встроенной мебели. Древесно-слоистые пластики - это листы или плиты.
24. Пороки древесины. Защита древесины от гниения и возгорания. Пороки: сучки – части ветвей, заключенные в древесине, нарушают однородность строения древесины; трещины – разрывы древесины вдоль волокон; сбежистость – это уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающие нормальный сбег; закомелистость – резкое увеличение нижней части ствола дерева; кривизна – искривление продольной оси бревен, обусловленное кривизной ствола дерева; крен – ненормальное утолщение поздней древесины в годовых слоях; завиток – местное резкое искривление годовых слоев под влиянием сучков и проростей; пасынок – отмерший толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его продольной оси; прорость – обросший древесный участок поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина; рак – рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков и бактерий. Защита древесины от гниения: 1) применять сухую древесину; 2) использовать лаки, краски для предотвращения водопоглащения в период эксплуатации; 3) применение антисептиков. Защита древесины от возгорания: 1) отдаление деревянных частей сооружений от источников нагревания; 2) наносят огнезащитные составы.
25. Состав и свойства глин как сырья для строительной керамики. Процессы, происходящие при обжиге глин. Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками – отощающими, плавнями, пластификаторами и др. глинистое сырье (глины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород. Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой дает легко формуемую пластическую массу. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В настоящее время природные глины в чистом виде резко являются кондиционным сырьем для производства керамических изделий. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения. Добавки: 1) отощающие (их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся: шамот, шлаки, золы, кварцевый песок); 2) порообразующие (их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. Это древесные опилки, угольный порошок идр.); 3) плавни (их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. Это полевые шпаты, доломит, тальк и др.); 4) пластифицирующие (их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. Это высокопластичные глины, бентониты и др.); 5) специальные (для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом.).
Общая схема производства. 1) Добыча сырья , карьерные работы .Карьерная глина в естественном состоянии обычно не пригодна для получения керамических изделий.2)Приготовление формировочной массы( добывки).3) Формирование(Пластичный способ при естественной влажности смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства является наиболее простым, наименее металлоемким и потому наиболее распространенным.-Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13 до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах. Эти способы формования наиболее распространены при выпуске: сплошных и пустотелых камней, блоков и т.п. Бывает еще и литье способ). 4) Сушка . Перед обжигом изделия должны быть высушена до содержания влаги 5 – 6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге.5) Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. Интервал температур обжига лежит в пределах : 900 - 1100 С0 для кирпича, камня; 1100 – 1300 С0 для плиток для полов, фаянса; 1300 – 1450 С0 для фарфоровых изделий; 1300 – 1800 С0 для огнеупорной керамики.
26. Керамический кирпич: способы производства, технические требования, марки. Пути снижения себестоимости. Керамический кирпич и камни изготовляют из легкоплавких глин с добавками или без них и применяются для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений. В зависимости от размеров кирпич и камни подразделяются на виды: кирпич (250*120*65), утолщенный (250*120*88), модульный (288*138*65), камень обыкновенный (250*120*138), укрупненный (250*138*138), модульный (250*250*138). Кирпич может быть полнотелым и пустотелым. Утолщенный и модульный кирпич должен быть также только с круглыми или щелевыми пустотами, чтобы масса одного кирпича не превышала 4 кг. Поверхность граней может быть гладкой и рифленой. Кирпич должен быть нормально обожжен, т.к. недожог (алый цвет) обладает недостаточной прочностью, малой водостойкостью и морозостойкостью, а пережженный отличается повышенной плотностью, теплопроводностью и, как правило, имеет искаженную форму. Морозостойкость кирпича и камней 15, 25, 35 и 50. Водопоглощение для полнотелого кирпича должно быть для марок до 150 не менее 8%, а для полнотелого кирпича более высоких марок и пустотелых изделий не менее 6%. Применение эффективных стеновых керамических материалов позволяет уменьшить толщину наружных стен, снизить материалоемкость ограждающих конструкций до 40%, сократить транспортные расходы и нагрузки на основание.
27. Классификация неорганических вяжущих веществ (примеры, характеристика отдельных групп). Неорганические вяжущие вещества представляют собой тонко - дисперсные порошки, способные при смешивании с водой давать пластичное тесто, которое со временем самопроизвольно затвердевает.
Неорганические: а) воздушные (известь), б) гидравлические (портландцемент), в) автоклавного твердения (известково-кремнеземистые)..
Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе.
Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.
Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара, затвердевать, с образованием плотного, прочного камня .(по существу тоже относятся к гидравлическим вяжущим)
28. Воздушная известь: сырье , основы производства, виды, свойства, применение. Воздушная известь – самое древнее воздушно-вяжущее вещество (3000 до н.э.). С 3 в. до н.э. научились придавать извести гидравлические свойства (смешивать известь с молотым кирпичом). Воздушная известь – продукт умеренного обжига кальциево-магниевых карбонатных горных пород. Также в известь добавляли горные породы, содержащие кремнеземы (SiO2). Сырье: карбонатные горные породы (известняки, мел, отходы промышленности). От состава примесей и количества зависят свойства извести. CaCO3→CaO+CO2. CaO – воздушная известь. Виды извести: 1) негашеная комовая CaO+MgO; 2) негашеная молотая CaO+MgO; 3) гашеная; 4) известковое тесто 50% - твердые частицы (Ca(OH)2+Mg(OH)2) и 50% - вода. Производство: 1) добыча известняка (открытый способ, взрывной способ). В карьере происходит дробление и сортировка по размеру. 2) подготовка известняка и топлива. 3) обжиг. 4) а) помол - молотая негашеная известь, б) гашение – гашеная известь. Должна быть оптимальная температура обжига – min температура, которая обеспечивает наиболее полное разложение известняка. Агрегаты для обжига: 1) пересыпные (известняк – топливо - известняк). Известь получается загрязненной золой; 2) с выносными топками. Известь чистая. Гашение извести (реакция извести с водой). 44% массы уходит. Получается очень пористый материал и это реагирует с водой. CaO+H2O→Ca(OH)2+Q. Известь – единственное вяжущее, которое можно перевести в тонкодисперсное состояние не только путем помола, но и путем гашения. Каждая частица окружена пленкой адсорбированной воды. От сюда высокая пластичность, подвижность известкового теста. Твердение извести: 1) высыхание раствора, сближение кристаллов Ca(OH)2, их срастание между собой. 2) Ca(OH)2+СО2→СаСО3+Н2О. Прочность известковых растворов низкая. Известь – единственное вяжущее, которое не делится на марки по прочности, а делится на сорта в зависимости от показателей состава. Применение извести: изготовление штукатурных и кладочных растворов. Изготовление смешанных вяжущих веществ. Силикатный кирпич силикатный бетон и т.д.
29. Гипсовые вяжущие вещества: сырье, основы производства, виды, свойства, применение. Сырье: горные породы – гипс, ангидрид и отходы промышленности. Гипсовые вяжущие: низко обжиговые (110 – 170 С0. CaSO4*2H2O→CaSO4*1/2H2O – строительный гипс, формовочный гипс, высокопрочный гипс); высокообжиговые (600 – 900 С0. Ангидридовые вяжущие CaSO4→CaO+SO3. CaSO4 вяжущими свойствами не обладает, CaO активизатор твердения. Пр. искусственный мрамор, бесшовные монолитные полы и т.д.). низко обжиговые вяжущие: β-форма CaSO4*1/2H2O (строительный и формовочный гипс. Изготавливается в открытых агрегатах, когда Н2О удаляется в виде пара. Изделия не высокой прочности); α-форма CaSO4*1/2H2O (высокопрочный гипс. В закрытых агрегатах, Н1О выделяется в жидком виде. Кристаллы плотные и крупные изделия). Технология строительного гипса: 1) добыча сырья (в карьерах) 300 – 500 мм размером; 2) дробление гипса до 10-15 мм (в карьерах); 3) помол с сушкой; 4) обжиг (в гипсоварочном котле). Твердение гипса: CaSO4*1/2H2O+1,5H2O=CaSO4*2H2O+Q. Для высокопрочного гипса берут 30 – 40% воды. Процесс твердения. Периоды: 1) растворение кристаллов CaSO4*1/2H2O. Образование насыщенного раствора. 2) возникновение зародышей CaSO4*2H2O. Возникновение рыхлой пространственной коагуляционной (слипание) структуры теста (процесс схватывания). 3) кристаллизация новых образований, рост кристаллов, их срастание. Образование кристаллизационной структуры камня (процесс твердения). Свойства гипса: 1) тонкость помола (сито 0,2 мм), грубый помол ≤30%, средний помол ≤15%, тонкий помол ≤2%; 2) водопотребность гипса 52%; 3) сроки схватывания гипса 11 минут; 4) прочность и марки гипса. Прочность определяется на балочках 4*4*16 см через 2 часа; 5) низкая водостойкость. Применение гипса: область применения гипса зависит от марки. Низкие – для строительных растворов, для бетонов. Высокие марки – для изготовления тонкостенных изделий (винтеляционные короба, полы и т.д.).
30. Портландцемент: определение, сырье, способы производства, основы технологии. Портландцемент – самое главное вяжущее. Это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого совместного измельчения портландцементного клинкера с природным гипсом. Весьма ценным сырьем являются доменные шлаки. Приготовление сырьевой смеси осуществляется сухим, мокрым и комбинированным способами. Сухой способ заключается в измельчении и тесном смещении сухих материалов, поэтому сырьевая смесь получается в виде порошка, называемого сырьевой мукой. Тонкое современное измельчение известняка и глины осуществляют в глубинных мельницах. Мокрый способ применяют, если мягкое сырье имеет значительную влажность. Тонкое измельчение и смешение исходных материалов осуществляется в водной среде, поэтому сырьевая смесь получается в виде жидко-текучей массы. Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при мокром способе производства осуществляется в основном во вращающихся печах. Вращающиеся печи работают по принципу противотока. В зоне испарения происходит высушивание поступившего сырья при постепенном повышении температуры с 70-80°С. В зоне подогрева, которая следует за сушкой сырья, при постепенном нагревании сырья с 200°С до 700°С. В зоне кальцинирования температура обжигаемого материала поднимается с 700°С до 1100°С, здесь завершается процесс диссоциации углекислых солей кальция и магния и появляется значительное количество свободного оксида кальция. В зоне экзотермических реакций (1100–1250°С) проходят твердофазовые реакции образования ЗСаО*Аl2Оз; 4СаО*А120з*Fе20з и белита. В зоне спекания (1300–1450°С) температура обжигаемого материала достигает наивысшего значения, необходимого для частичного плавления материала и образования главного минерала клинкера – алита 3CaO*Si02 почти до полного связывания оксида кальция (в клинкере СаОсвобод. не более 0,5-1%). В зоне охлаждения температура клинкера понижается с 1300°С до 1000°С; здесь полностью формируется его структура и состав. Цементный клинкер выходит из вращающейся печи в виде мелких камнеподобных зерен-гранул ("горошка") темно-серого или зеленовато-серого цвета. По выходе из печи клинкер интенсивно охлаждается с 1000°С до 100-200°С. После этого клинкер выдерживается на складе 1-2 недели. Помол клинкера в тонкий порошок производится преимущественно в трубных (шаровых) мельницах. Трубная мельница представляет собой стальной барабан, облицованный внутри стальными броневыми плитами и разделенный дырчатыми перегородками на 2–4 камеры. При вращении мельницы мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и падают, дробя и истирая зерна материала. Готовый портландцемент - очень тонкий порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета; по выходе из мельницы он имеет высокую температуру (80–120°С) и направляется пневматическим транспортом для хранения в силосы, которые обычно выполняются в виде железобетонных банок диаметром 8-15 м и высотой 25-3,0 м. Большие силосы вмещают 4000–10000 т цемента. Цемент в силосах выдерживают до его охлаждения и гашения остатков свободного оксида кальция, которое происходит под действием влаги воздуха. Из силосов цемент погружается в автоцементовозы, в вагоноцементовозы или крытые железнодорожные вагоны. Часть цемента поступает на отвешивающие и упаковывающие машины и поставляется в мешках по 50 кг.
31. Портландцементный клинкер: состав, его влияние на свойства портландцемента. Реакции минералов клинкера с водой. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания тщательно подобранной однородной измельченной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или других продуктов аналогичного состава, используемый в производстве цемента как основной компонент. Самым распространенным является клинкер портландцементный, получаемый обжигом мергеля или известково-глинистых смесей строго определенного состава. Возможно добавление побочных продуктов некоторых химических производств с частичной заменой (в соответствии с расчетом состава) природного сырья, а также добавок, улучшающих качество клинкера и снижающих температуру обжига. Сырьевая смесь, подготовленная в виде гранул (зерен) или жидкотекучего шлама, подвергается обжигу до температуры спекания при соблюдении необходимых тепловых режимов по зонам печи и последующему охлаждению обожженного продукта. Клинкер портландцементный характеризуется следующими показателями. Химический состав — содержание оксидов, % по массе: СаО — 63—67, SiO2 — 21—24, Аl2Оз — 4—7. Клинкер цементный представлен искусственным продуктом, состоящим из кристаллических минералов и стекловидного вещества, заполняющего межминеральное пространство, причем минералы не являются полностью химически чистыми компонентами клинкера. Как только цемент затворяют водой протекают следующие химические реакции: 2(3CaO*SiO2)(алит)+6H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+3Ca(OH)2;
2(2CaO*SiO2)(белит)+4H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+Ca(OH)2;
3CaO*Al2O3+6H2O=3CaO*Al2O3*6H2O-непрочная рыхлая кристаллическая структура, опасная в случае коррозии материала;
3CaO*Al2O3+3(CaSO4)+26H2O=3CaO*Al2O3*3CaSO4*32H2O;
4CaO*Al2O3*Fe2O3+mH2O=3CaO*Al2O3*6H2O+(CaO*Fe2O3nH2O) – гель (очень маленькие частицы).
32. Свойства портландцемента (тонкость помола, сроки схватывания, марки и т.д.). Стандартные методы испытания. 1) тонкость помола. Сито №008 (80 мкм). Остаток ≤15%. Sуд=2500 – 3000 см2/г. Быстротвердеющий цемент 4000 – 5000 см2/г. особо быстротвердеющий цемент 600 см2/г. 2) водопотребность – воличество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты. Водопотребность 24 – 28%. Чем больше водопотребность, тем менее прочным получится цементный камень. 3) сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45 мин. Конец схватывания – не позднее 10 часов. 4) марки. Марка 300 – шлакопортландцемент, цемент с минеральными добавками. Стандартные марки портландцемента 400, 500, 550, 600. По требованию заказчика выпускается цемент и более высокой марки. Марка цемента оценивается пределом прочности при сжатии стандартных образцов балочек в возрасте 28 суток (после хранения в стандартных условиях). Активность цемента – фактическая прочность цемента в возрасте 28 суток. Rсж=518 кгс/см2→М500. 4) тепловыделения при твердении. С3А больше всех выделяет тепла при твердении, затем C3S, C4AF, C2S. При зимнем бетонировании, чем выше тонкость помола, тем выше тепловыделение. 5) роль добавки гипса. Если гипс не добавлять, то размолотый клинкер будет очень быстро схватываться. С таким цементом не возможно будет работать. Все способы, которые подавляют гидролиз алита вызывают замедление твердения. Все способы, которые активизируют гидролиз алита приводят к ускорению схватывания и твердения. Периоды твердения: 1) растворение клинкерных минералов с поверхности. Возникновение зародышей новых фаз. 2) гидротация клинкерных минералов в насыщенном растворе. Выделение геливидных новообразований на поверхности цементных частиц. Рост этих оболочек. В какой то момент начинают контактировать между собой. 3) кристаллизация новообразований. Рост, срастание кристаллов. Возникновение кристаллизационной структуры цементного камня.
Испытание на изгиб балки на приборе МИИ – 100; b=4см; h=4см; l=10см;
Rизгиба =M/W=3Pl/2bh2 ; Rсжатия =Pразруш./F; Fсжатия=25см2
33. Специальные виды портландцемента (быстротвердеющий, сульфатостойкий и т.д.).
Получение:1) Регулирование химико-минерального состава и структуры цементного клинкера; 2) Изменение вещественного (компонентного) состава цемента введением добавок; 3) Регулирование тонкости помола и зернового состава цемента.
1)Быстротвердеющий портландцемент – портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения, более половины его марочной прочности. C3S+C3A60-65%; Sудельная =3500–4000 см2/г; добавка гипса 3–5%; контроль за технологиями.
2)Особобыстротвердеющий портландцемент – высокопрочный портландцемент марки 600 в возрасте 1 сут имеет предел прочности 20-25 МПа, а через 3 сут - 40 МПа. Такой быстрый рост прочности обуславливается содержанием СзS до 65-68%, СзА8%, Sудельная =4000 см2/г, добавки гипса 3-5%.
3)Сверхбыстротвердеющий цемент, разработанный на основе специального минерального состава, дает раннюю прочность через 1-4 часа.
4)Сульфатостойкий портландцемент изготовляют на основе клинкера содержащего не более 50% СзS, 5% СзА, (C3A=C4AF)22%, добавка гипса. Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.
5)Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,15(0,25)% поверхностноактивных веществ. Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. 6)Гидрофобный портландцемент получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих добавок, отталкивающих воду. Он обладает пониженной (по сравнению с обычным цементом) гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона.
7)Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместно го помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или топливной золы - не менее 25% и не более 40%. В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидросиликат кальция. Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН)2. Пуццолановый портландцемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные части соору жений). В сухих условиях частично теряет прочность, что объясняется "выветриванием" воды из гидратных соединений. Кроме того, бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.). 8)Шлакопортландпемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее 200 кгс/см2 (20 МПа), при изгибе - не менее 35 кгс/см2 (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки.
9)Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением клинкера, гипса и добавок. Он предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин. Цемент для холодных скважин испытывают при температуре 22±2°С, для горячих скважин – при 75±3°С. Основная прочностная характеристика цемента - предел прочности при изгибе образцов-балочек размером 4х4х16 см, изготовленных из цементного теста с В/Ц=0,5. Предусматривают выпуск специальных разновидностей портландцемента: утяжеленного, песчанистого, солестойкого, низкогигроскопичного.
34. Коррозия цементного камня и меры борьбы с ней. Коррозия – процесс разрушения материала, вызываемый физико-химическим взаимодействием его с окружающей средой. Три вида коррозии по Млсквину: 1)физическая (выщелачивание) – растворение и вымывание мягкими водами Ca(OH)2 – приводит к потере прочности. Если уменьшается Ca(OH)2 на 15-20%, то снижается прочность на 30-40%. Вслед за вымывание Ca(OH)2 начинается разложение гидросиликатов кальция. Меры борьбы: а) снижение количества C3S; б) введение активных минeральных добавок SiO2+ Ca(OH)2=CaO*SiO2*H2O; в) изготовление плотного бетона; г) естественная корбанизация Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O. 2) Разрушение цементного камня в результате обменных реакций кислот и солей, содержащихся в минерализованной воде с гидратными составляющими цементного камня с выносом растворимых продуктов реакции водой или с выделением их в виде аморфной массы (углекислотная, магнезиальная коррозии). а) общекислотная Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+H2O. Применяется также специальный кислотоупорный цемент; б) углекислотная коррозия CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2; в) магнезиальная коррозия Ca(OH)2+MgCl2=CaCl2+Mg(OH)2; г) коррозия под действием органических кислот (молочная, уксусная кислота). 3) а)Сульфо-аллюминатная – связана с образованием новых соединений, занимающих больший объем, чем исходные продукты, откуда происходит растрескивание. 3CaO*Al2O3*6H2O+3CaSO4+25H2O=3CaO*Al2O3*3CaSO4*31H2O; б) Щелочная коррозия.
35. Глиноземистый цемент: сырье, производство, состав, свойства, применение. Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельченного клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Однокальциевый алюминат CaO*Al2O3 определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. Влияние на качество цемента оказывает алюмосиликат кальция – геленит CaO*Al2O3*SiO2. Для получения клинкера глиноземистого цемента в качестве главных компонентов сырьевой массы берут известняк СаСОз и породы, содержащие глинозем (Аl2Оз*nH2О), например, бокситы. В России разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и железного лома. При этом доменная печь одновременно выдает чугун и шлак, представляющий клинкер глиноземистого цемента. Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью только в том случае, если он твердеет при умеренных температурах, не свы ше 25°С. Поэтому глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке. Замечательным свойством глиноземистого цемента является его необычно быстрое твердение. Тепловыделение глиноземистого цемента при твердении примерно в 1,5 раза больше, чем у портландцемента. В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержится гидроксида кальция и трехкальциевого шестиводного гидроалюмината (если температура не превышает 25°С), поэтому бетон на глиноземистом цементе более стоек по сравнению с портландцементом против выщелачивания Са(ОН)з, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде). Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей. С учетом специфических свойств и высокой стоимости глиноземистый цемент предназначается для получения быстротвердеющих, а также жаростойких бетонов и растворов. Кроме того, глиноземистый цемент используется для получения расширяющихся цементов.
36. Бетоны на неорганических вяжущих веществах: определение, классификация. Области применение бетонов различных видов. Бетон – искуственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной перемешанной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Цемента и воды около 15%. Песка и крупного заполнителя около 85%. Бетон – основной строительный материал, универсальный. Можно придать любую форму, изменять свойства. Классификация бетонов по средней плотности: а) ρm>2600 кг/м3 – особо тяжелый бетон (заполнители – железные руды, стальные опилки, магнетит, гематит, лиманит, стальные зерна, чугунная дробь); б) ρm=2100 - 2600 кг/м3 – тяжелый бетон (в качестве заполнителей используются плотные, тяжелые, магматические, метаморфические и осадочные породы); в)ρm=1800 - 2100 кг/м3 – облегченные бетоны (в качестве заполнителей – ГП с ρm=1600-1900 кг/м3, песчаники, известняки, искуственные крупные заполнители – кирпичный бой, старый бетон); г)ρm=500 - 1800 кг/м3 – легкие бетоны. Пористые заполнители: а) природные (пористые ГП – вулканического происхождения: туф, пенза, лава); б) искусственные: специально сделанные (керамзит) и отходы промышленности (поризованные шлаки – шлаковая пенза); д) ρm500 кг/м3 – особооблегченный бетон. Ячеистые бетоны, теплоизоляционные, крупнопористый бетон на пористом заполнителе. Классификация по виду конструкции: сборные и монолитные (на небольших стройках готовят смесь в передвижной бетономешалке. Широко используются сухие смеси. Классификация бетонов по назначению: гидротехнический, декаротивный, кислотоупорный, жаростойкие, дорожные, бетоны для защиты от радиации.
Тяжелый бетон используют для защиты стальной арматуры от коррозии, для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Бетоны высокой морозостойкости применяют для тех частей сооружений, которые подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию во влажном состоянии (гидротехнические сооружения, конструкции железобетонных градирен, цементно-бетонные покрытия дорог и аэродромов…). Крупнопористый бетон используется как теплоизоляционный материал. Гипсобетон широко применяют для изготовления сплошных и пустотелых плит перегородок. Ячеистые бетоны для ограждающих конструкций, железобетона и др.
37. Материалы для тяжелого бетона и требования, предъявляемые к ним. Цемент выбирают в зависимости от условий эксплуатации бетона, от вида бетонной конструкции, от заданной марки бетона. Если речь идет о производстве железобетона на заводе, то берется быстро твердеющий цемент. Мелкий заполнитель – песок (природный и искусственный 0,16 – 5 мм. По происхождению пески: горные, овражные, речные, морские. От происхождения зависит форма зерен (окатанные или угловатые). Крупные заполнители: щебень (дробление горных пород и крупного гравия. Щебень чище, чем гравий); гравий (осадочная горная порода, те же примеси, что и в песках).благодаря гладкой поверхности гравия бетоны на гравии более экономичны с точки зрения расхода цемента. У гравия сцепление с цементным камнем. Щебень из искусственного камня (из шлака, кирпичного боя, из дробленого бетона). Вода – чистая, водопроводная. Содержание солей ≤5000 мг/л. SO3 ≤2750 мг/л. добавки в бетонах: 1) химические вещества (0,1 – 2)% Ц (вводится с водой затворения). 2) тонкомолотые минеральные вещества (5 – 20)%Ц (для разбавления высокомарочных цементов). Химические добавки: 1) добавки, регулирующие свойства бетонной смеси (а) добавки стабилизаторы (препятствуют расслоению бетонной смеси), б) водоудерживающие добавки); 2) добавки, регулирующие схватывание и твердение бетона (ускорители и замедлители твердения); 3) добавки, регулирующие плотность и пористость бетона (газообразователи, пенообрахователи); 4) добавки, придающие бетонам специальные свойства (гидрофортность, стойкость к коррозии).
38. Бетонная смесь и ее свойства. Способы определения удобоукладываемость. Факторы, влияющие на удобоукладываемость.
Бетонная смесь представляет собой сложную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды вводимых сп. добавок и вовлеченного воздуха. Наиболее важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость, то есть способность деформироваться без нарушения целостности. Для описания поведения бетонной смеси в различных условиях используют ее реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации. Для определения этих свойств применяют вискоземетры. Для полной оценки бетоносмеси и правильной организации производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций необходимо знать и другие свойства смеси: ее уплотняемость, однородность, расслаиваемость, изменение объема в процессе затвердения, воздухововлечение, первоначальную прочность. Особенность бетоносмеси состоит в постоянном изменении ее свойств от начала приготовления до затвердивания. Удобоукладоваемость – способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя ее однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
1 - подвижность бетоносмеси, которая является характеристикой структурной прочности смеси;
2 – жесткость, которая является показателем динамической вязкости бетоносмеси;
3 – связанность, которая характеризует водоотделение бетоносмеси после ее отстаивания.
Факторы: 1(основной) – количество воды затворения;
2 – объем цементного теста;
3 – объем цементного раствора
39. Основной закон прочности бетона. Формулы и графики, выражающие зависимость прочности бетона от главных факторов. Марки, классы прочности. Физический смысл закона прочности бетона. Закон прочности бетона устанавливает зависимость прочности от качества применяемых материалов и пористости бетона. Прочность вяжущего характеризуется его маркой (Rц), качество заполнителя коэффициентом А, а пористость косвенно определяется величиной водо-цементного отношения В/Ц. Зависимость прочности от В/Ц является в сущности зависимостью прочности от объема пор, образованных водой, не вступающей в химическое взаимодействие с цементом. Кривая зависимости прочности бетона от количества воды затворения (при постоянном расходе цемента и способе уплотнения), приведенная на рис.4, характеризует физический смысл закона прочности. Левая ветвь кривой принадлежит недоуплотненным бетонным смесям, слишком жестким для данного способа уплотнения. При возрастании количества воды затворения, т. е. В/Ц, эти смеси укладываются плотнее, и прочность бетона повышается. Наконец, при оптимальном (для данного способа уплотнения) количества воды бетон имеет наибольшую плотность и прочность, что соответствует максимуму на кривой прочности.
Для тяжелых бетонов применяется заполнитель с прочностью в 1,5-2 раза больше заданной марки бетона. При большом содержании цементного теста зерна заполнителя раздвинуты на значительные расстояния, они почти не взаимодействуют друг с другом, поэтому решающее значение будет иметь прочность цементного камня и прочность сцепления его с заполнителем. На практике часто используют зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения по формуле И. Боломея - Б.Г. Скрамтаева (рис. 5).
Для обычных бетонов с Ц/В=1,4-2,5 формула прочности имеет вид: Rб=ARц(Ц/B-0,5). При высококачественных заполнителях (щебень из плотных изверженных пород, крупный песок с минимальным содержанием вредных примесей) А=0,65; для рядовых заполнителей А=0,6; при применение заполнителей пониженного качества А=0,55. Для высокопрочных бетонов, изготовляемых с Ц/В>2,5, применяется формула: Rб=ARц(Ц/B+0,5). В этой формуле для высококачественных заполнителей А=0,43, для рядовых А=0,4. Основной закон прочности является общим для материалов с конгломератной структурой, он распространяется на тяжелые и легкие бетоны, мелкозернистые бетоны и строительные растворы. Только параметры А, входящие в формулу прочности, будут иметь различные численные значения, зависящие от вида материала и заполнителя.
Марки и классы бетона. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости. За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцов-кубов. За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение. Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций – в возрасте 28 сут, для сборных конструкций – в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями. Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов. Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10–1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе – 1/6–1/10. Класс бетона – это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным. Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60. Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации =13,5% следует принять R=В/0,778, например, для класса В5 средняя прочность будет R=6,43 Мпа.
40. Определение состава тяжелого бетона по методу абсолютных объемов (основные положения). Надо найти оптимальное соотношение цемента, песка, воды и заполнителей.Марку цемента выбирают в зависимости от проектной марки бетона по прочности. Чтобы получить бетон с минимальным расходом вяжущего, необходимо выяснить, какое должно быть при этом соотношение Rб/Rц. Расход цемента Ц (кг/м3) найдем, пользуясь формулой прочности бетона:Ц=(1/А*Rб/Rц+0,5)*В. Существует следующая зависимость расхода цемента от соотношения Rб/Rц. Для бетонов низких и средних марок минимальные расходы вяжущего соответствуют: Rб/Rц = 0,4–0,6 или Rц 2Rб. Соотношение Rб/Rц, близкое к 1, допустимо по необходимости для бетонов высоких марок (М500, М600-М800), когда Rб Rц. Правильное определение состава бетона имеет большое технико–экономическое значение. Для расчета состава бетона устанавливают стандартные характеристики применяемых материалов. Определение состава бетона производят обычно расчетно–экспериментальным методом, который предусматривает предварительный расчет состава по формулам и последующую экспериментальную проверку и уточнение состава с помощью пробного замеса. Расчет сводится к установлению количества цемента, воды затворения, мелкого и крупного заполнителей в кг на 1м уплотненной бетонной смеси исходя из заданных свойств смеси и прочности бетона. 1) Ц/В Количество воды затворения находят в зависимости от заданной жесткости или подвижности бетонной смеси. Вычисляют цементно–водное отношение по формулам: Rб=А* Rц (Ц/В – 0,5) для обычных бетонов с Ц/В = 1,4–2,5 и Rб=А* Rц (Ц/В + 0,5) для высокопрочных бетонов с Ц/В>2,5. Далее находят водо-цементное отношение В/Ц=1/(Ц/В). 2) В Расход цемента находят, зная количество воды затворения и водо-цементное отношение: Ц=В/(В/Ц). Если расход цемента на 1м3 бетона окажется меньше допускаемого по нормам, то количество его следует увеличить до требуемой нормы, сохранив прежнее В/Ц. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента. Минимальный расход вяжущего для бетонных конструкций – 200 кг/ м3, для железобетонных – 220 кг/ м3 и конструкций, работающих в агрессивных средах – 250 кг/ м3. 3) Расход крупного и мелкого заполнителей определяют из следующих положений: а) объем плотно уложенного бетона (принимают в расчете равным 1м3 или 1000л) без учета воздушных пустот слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Уравнение, выражающее это положение и называемое уравнением абсолютных объемов, может быть представлено в следующем виде:Ц/ц+В*П/п+К/к=1000. Б) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной частью с учетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки Кразд: Ц/ц +П/п +В=К/н.к*Vпуст.к*Кразд, где Ц, В, П, Кразд – расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг/м3; ц , п , к – плотности этих материалов; н.к – насыпная плотность крупного заполнителя; Vпуст.к – относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя, определяемый по формуле Vпуст.к =1-(н.к/к); Кразд – коэффициент раздвижки для жестких бетонных смесей, Кразд =1,05–1,15, в среднем 1,1, для подвижных смесей – по соответствующему графику в зависимости от расхода цемента и В/Ц. Формулы для определения расходов (кг/м3): К=1000/( Vпуст* Кразд/н.к+1/к) и песка П=[1000 – Ц/ц – В – К/к]* п. Таким образом получен расчетный состав бетона в виде расхода (кг/м3) компонентов: Ц, В, П, К. Он может быть выражен в относительных единицах (по отношению к массе цемента): 1: В/Ц: П/Ц: К/Ц. Состав бетона проверяют и уточняют путем пробного замеса бетонной смеси, приготовляемой из производственных материалов.
41. Основные технологические операции при производстве бетонных изделий. Понятие о железобетоне. Изготовление сборных или монолитных железобетонных конструкций включает следующие основные операции: армирование, приготовление бетонной смеси, укладка бетонной смеси и ее уплотнение, твердение. 1) Армирование железобетонных конструкций осуществляют отдельными стержнями, сетками, пространственными каркасами, проволокой. Стержневую горячекатаную арматуру изготовляют гладкой (класса А-I) или периодического профиля (классов А-II, A-III, A-IV и A-V). Лучшими характеристиками обладает горячекатаная арматура периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V и Ат-VI, подвергнутая термическому упрочнению. 2)Приготовление бетонной смеси. Бетонные смеси приготовляют в бетоносмесительных цехах предприятий сборного железобетона или на автоматизированных бетонных заводах. Приготовление бетонной смеси должно обеспечить получение однородной массы. Оно состоит из точного дозирования и смешивания исходных материалов. Составляющие материала дозируют по массе. Применяют дозаторы с автоматическим и ручным управлением. Для получения подвижных бетонных смесей применяют гравитационные бетоносмесители, работающие по принципу свободного падения перемешиваемого материала. Жесткие бетонные смеси лучше перемешивать в смесителях принудительного действия. В этих смесителях бетонная смесь принудительно перемешивается в смесительной чаше или барабане при помощи смешивающих устройств: лопастей, лопаток, гребков и др. 3)Формирование и уплотнение бетонной смеси. В результате уплотнения бетонная смесь заполняет форму или опалубку, причем уплотненная бетонная смесь должна иметь однородное строение и минимальный объем воздушных пустот. Для получения плотного бетона необходимо, чтобы удобоукладываемость бетонной смеси соответствовала принятому способу и интенсивности уплотнения. Основным способом уплотнения бетонных смесей является вибрирование. Плотность укладки бетонной смеси контролируют по величине коэффициента уплотнения. 4)Твердение бетона. Различают естественное и искуственное твердение бетона. Естественное твердение можно ускорить, применяя быстротвердеющие цементы, жесткие бетонные смеси, добавки-ускорители твердения. Искуственное твердение – так называемая температурно-влажностная обработка, применяемая в заводских условиях. Широко применяют методы тепловой обработки бетона, которые дают возможность повысить температуру бетона при обязательном сохранении его влажности. Помимо этого применяют: а) пропаривание при нормальном давлении; б) электропрогрев; в) электроразогрев; г) обработку лучистой энергией. Железобетон – это композиционный строительный материал, в котором соединены в единое целое бетон (матрица) и стальная арматура.
42. Легкие бетоны на пористых заполнителях : виды заполнителей, структура, свойства, эффективность применения. Для легкого бетона используют быстротвердеющий и обычный портландцементы, а также шлакопортландцемент. Применяют в основном неорганические пористые заполнители. Для теплоизоляционных и некоторых видов конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов используют и органические заполнители, приготовленные из древесины, стеблей хлопчатника, костры, гранулы пенополистирола и др. Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их разделяют на природные и искусственные. Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева горных пород (пемзы, вулканического туфа и др.). Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности. Керамзитовый гравий получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный заполнитель насыпной плотностью 250–800 кг/м3. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при производстве керамзитового гравия, а также по методу кипящего слоя, обжигом глиняных гранул во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением зерен гравия. Шлаковую пемзу изготовляют путем быстрого охлаждения расплава металлургических шлаков, приводящего к вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают. Гранулированный металлургический шлак получают в виде крупного песка с пористыми зернами размером 5-7 мм, иногда до 10 мм. Вспученный перлит изготовляют путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов). При температуре 950-1200°С вода выделяется и перлит увеличивается в объеме 10-20 раз. Вспученный вермикулит – пористый сыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Топливные отходы образуются в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного угля, бурого угля и других видов твердого топлива. Топливные шлаки – пористые кусковые материалы, получающиеся в топке в результате спекания и вспучивания неорганических примесей, содержащихся в угле. Аглопорит получают при обжиге глиносодержащего сырья на решетках агломерационных машин. Шунгизит изготовляют обжигом шунгитовых сланцевых пород. Пористые заполнители, так же как и плотные, делят на крупные (пористый гравий или щебень) с размером кусков 5-40 мм и мелкие (пористый песок), состоящие из частиц менее 5 мм. Структура: Гранула заполнителя обволакиваются раствором. К легким бетонам могут попасть ячеистые бетоны с ρm=500–900кг/м3. Это конструкционно-теплоизоляционные бетоны. В ячеистых бетонах нет заполнителей, а структурирующую роль заполнителей играют равномерно распределенные сферические воздушные поры (0,5 – 2 мм).
Свойства легкого бетона. Качество легкого бетона оценивают двумя важнейшими показателями: классом по прочно сти и маркой по средней плотности. Наиболее важной наряду с прочностью характеристикой легкого бетона является плотность. В зависимости от назначения легкие бетоны делят на следующие группы: теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные, конструкционные. Мелкие и равномерно распределенные поры в цементном камне незначительно понижают прочность, но зато существенно уменьшают плотность и теплопроводность легкого бетона. Теплопроводность легких бетонов зависит в основном от плотности и влажности. В зависимости от теплопроводности легкого бетона толщина наружной стены может изменяться от 20 до 40 см. Наружные ограждающие конструкции из легких бетонов подвергаются воздействию попеременного замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания. Поэтому легкие бетоны, применяемые для наружных стен, покрытий здании, а также для конструкций мостов, гидротехнических сооружений, должны обладать определенной морозостой костью. По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F25... F500; по водонепроницаемости WO,2...W1,2. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, гидротехническом строительстве. Водонепроницаемость плотных конструкционных легких бетонов может быть высокой. Малая водопроницаемость плотных легких бетонов подтверждается долголетней эксплуатацией возведенных из них гидротехнических сооружений. Эффективность применения: конструкции из легких бетонов отличаются высокими технико-экономическими показателями. Стены из легкого бетона в 1,3 – 2 раза легче стен из железобетонных слоистых и керамзитобетонных панелей, стоимость их также меньше. Удельные капиталовложения в строительство заводов легкого бетона на 30 – 40% меньше, чем в строительство предприятий, выпускающих аналогичные конструкции из тяжелого и легкого бетона с пористым заполнителем.
43. Ячеистые бетоны: виды, сырьевые материалы, общие сведения о производстве, эффективность применения. Ячеистый бетон является разновидностью легкого бетона, его получают в результате затвердевания вспученной при помощи порообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. При вспучивании исходной смеси образуется характерная «ячеистая» структура бетона с равномерно распределенными по объему воздушными порами. Благодаря этому ячеистый бетон имеет небольшую объемную массу и малую теплопроводность. Ячеистые бетоны делят на три группы теплоизоляционные объемной массой в высушенном состоянии не более 500 кг/м3; конструкционно-теплоизоляционные (для ограждающих конструкций) объемной массой 500 – 900 кг/м3; конструкционные (для железобетона) объемной массой 900 – 1200 кг/м3. Материалы для ячеистого бетона. Вяжущим для цементных ячеистых бетонов обычно служит портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликаты) автоклавного твердения изготовляют, применяя молотую негашеную известь. Вяжущее применяют совместно с кремнеземистым компонентом, содержащим двуокись кремния. Кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок и молотый гранулированный доменный шлак) уменьшает расход вяжущего, усадку бетона и повышает качество ячеистого бетона. Вспучивание теста вяжущего может осуществляться двумя способами: 1) химическим, когда в тесто вяжущего вводят газообразующую добавку и в смеси происходят химические реакции, сопровождающиеся выделением газа; 2) механическим, заключающимся в том, что тесто вяжущего смешивают с отдельно приготовленной устойчивой пеной. В зависимости от способа изготовления ячеистые бетоны делят на газобетон и пенобетон. Разновидности ячеистого бетона. Газобетон и газосиликат. Газобетон приготовляют из смеси портландцемента (часто с добавкой воздушной извести или едкого натра), кремнеземистого компонента и газообразователя. По типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды: вступающие в химическое взаимодействие с вяжущим или продуктами его гидратации (алюминиевая пудра); разлагающиеся с выделением газа (пергидроль Н2О2). Пенобетон и пеносиликат. Пенобетон приготовляют, смешивая раздельно приготовленные растворную смесь и пену, образующую воздушные ячейки. Растворную смесь получают из вяжущего (цемента или воздушной извести) кремнеземистого компонента и воды, как и в технологии газобетона. Основы технологии: 1) Литьевая технология предусматривает отливку изделий, как правило, в отдельных формах из текучих смесей, содержащих до 50 – 60% воды от массы сухих компонентов. При изготовлении газобетона применяемые материалы – вяжущее, песчаный шлам и вода, дозируют и подают в самоходный газобетоносмеситель, в котором их перемешивают 4 – 5 мин; затем в приготовленную смесь вливают водную суспензию алюминиевой пудры и после последующего перемешивания теста с алюминиевой пудрой газобетонную смесь заливают в металлические формы на определенную высоту с таким расчетом, чтобы после вспучивания формы были заполнены доверху. 2) Вибрационная технология газобетона заключается в том, что во время перемешивания в смесителе и вспучивания в форме смесь подвергают вибрации. В смеси, подвергающейся вибрированию, ускоряется газовыделение – вспучивание заканчивается в течение 5 – 7 мин вместо 15 – 20 мин при литьевой технологии. 3) Резательная технология изготовления изделий из ячеистого бетона предусматривает формование вначале большого массива (объемом 10 – 12 м3, высотой до 2 м). Таким путем получают большие стеновые панели разметом на одну или две комнаты и высотой на этаж. Эффективность применения: конструкции из ячеистых бетонов отличаются высокими технико-экономическими показателями. Стены из ячеистого бетона в 1,3 – 2 раза легче стен из железобетонных слоистых и керамзитобетонных панелей, стоимость их также меньше. Удельные капиталовложения в строительство заводов ячеистого бетона на 30 – 40% меньше, чем в строительство предприятий, выпускающих аналогичные конструкции из тяжелого и легкого бетона с пористым заполнителем.
44. Органические вяжущие вещества: битумы, дегти. Состав, строение, свойства, применение. Определение марки битума
Битумы –органические вяжущие чёрного цвета;представляют собой высокомолекулярные органические веще-ва. Б. бывают : 1.природные Б.- вязкие жидкости или твердообразные ве-ва,состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных.Встречаются в местах нефтяных месторождений ,образуя линзы, а иногда и асфальтные озёра. 2. Асфальтовые породы – пористые г.п. (известняки,доломиты,песчаники, глины,пески), пропитанные битумом. 3. Нефтяные (искусственные Б.) –получают переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные,получаемые из гудрона путём дальнейшего глубокого отбора из него масел ; окисленные,получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом) ; крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти. 4. Гудрон –остаток после отгонки из мазута масляных фракций.
Элементарный состав Б.:углерод 70-80%, водород 10-15%,сера 2-9%,кислород1-5%, азот 0-2%.
Групповой состав: а)«асфальтены» –твёрдые высокомолекулярные углеводороды (М=1000-5000,М-молекуляр. масса) ;б) смолы- М=500-1000; в) масла М<500 – жидкие углеводороды. Св-ва битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел,смол, асфальтенов. Повыш. содерж. Асфальтенов и смол влечёт за собой возрастание твёрдости,температуры размягчения и хрупкости битума.
Св-ва Б. : гидрофобность(отталкивание воды), атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях,повышенная деформативность. к неживой органике Б. –размягчение при нагревании,иногда вплоть до полного растворения. Физ-ие св-ва: плотность =1 г/см3. =0,5-0,6 Вт/м С , устойчив. по отнош. к нагреванию ,водостойкость -% водорастворимых соед. <=0,2-0,3%.Физико-хим. св-ва: поверхност. нат 25-35 эрг/см2 при t=20-25 C. Старение –процесс медленного изменения состава и свойств битума,сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Химич. св-ва: химич. стойки, выдерживают действие концентрированных щелочей, дейст-е кислот HCL до 25% , уксус. СН3ОН до 10%. Физико-механ. Св-ва :марку битума определяют твёрдостью ,температурой размягчения и растяжимостью. Твердость опред. По глубине проникания в битум иглы прибора –пенетромтра. Температуру размягчения - на приборе “ кольцо и шар”, помещаемом в сосуд с водой.Растяжимость- характериз. Абсолютным удлинением (см) образца Б. (“восьмёрки”) при t=25 C, определяемым на приборе –дуктилометре.
К дёгтевым материалам относят различные виды дёгтя и пеки, получаемые в результ. сухой перегонки каменного,бурого угля,антрацита,древесины и т.д.). Д. вяжущие ве-ва бывают:1.сырой каменноуголь. дёготь :а)низкотемперат.превичный,получаемый при полукоксовании,заканчивающ. при 500-600 С. б)высокотемпературный дёготь. 2.отогнанный дёготь- получ. в резул. Фракцирования сырой низкотемператур. смолы с выделением из неё лигроиновой и керосиновой фракций. 3. Пек- твёрдый остаточный продукт перегонки сухой каменноугольной смолы с выделением из неё легких масел(кипящих до 180 С),фенольной фракции(180-210),нафталиновой фракции(210-230),антраценового масла(до 360 С). 4.составленные дёгти –получ. сплавлением пеков с дёгтевыми маслами (антрацен. или др.) или обезвожж.сырыми дёгтями.
Применение битумов и дёгтей: 1. Рулонные кровельные ма-лы (рубероид, толь) 2. Лаки и краски.3. мастики,асфальт. бетон, герметики.
45. Кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битумов и дегтей. Гидроизоляционными называют строительные материалы, которые обладают водонепроницаемостью и соответсвуют определенным эксплуатационным требованиям по прочности, деформативности, теплостойкости, биостойкости и др. Применение гидроизоляционных материалов известно с древнейших времен. Природный битум и в наше время наравне с нефтяным битумом и каменноугольным дегтем являются основными материалами для развития рулонных материалов, мастичных, лакокрасочных покрытий и других видов гидроизоляционных материалов. К гидроизоляционным материалам практически относятся и кровельные. Кровля это тоже разновидность гидроизоляционного покрытия, причем самой ответственной части здания. Рулонные материалы. Кровлю из рулонных материалов делают из нескольких слоев, составляющих кровельный ковер. Вниз ковра укладывают подкладочные материалы (беспокровные), а верхний слой устраивают из покровных материалов, имеющих покровный слой из тугоплавкого битума (дегтя) и посыпку: крупнозернистую (К), мелкозернистую (М) или пылевидную (П). Допускается выпуск кровельного рубероида с чешуйчатой посыпкой (РКЧ). Выпускают основные и безосновные рулонные материалы. Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителем и посыпкой. Кровельный картон получают из тряпья, бумажной макулатуры и древесной целлюлозы. На нижнюю поверхность кровельного рубероида, образующего верхний слой кровельного ковра, и на обе стороны подкладочного рубероида наносят мелкозернистую или пылевидную посыпку, предотвращающую слипание материала в рулонах. Рубероид подвержен гниению - в этом его большой недостаток, поэтому освоено производство антисептированного рубероида. Наплавляемый рубероид является новым кровельным материа лом. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики - расплавленном утолщенного нижнего покрывного слоя (пламенем горелки или другим способом). Пергамин - рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавлением нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 40°С. Стеклорубероид и стекловойлок - рулонные материалы, получаемые путем двустороннего нанесения битумного (битуморезинового или битумополимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытия с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки. Применяют стеклорубероид для верхнего и нижних слоев кровельного ковра и для оклеечной гидроизоляции. Сочетание биостойкой основы и пропитки с повышенными физико-механическими свойствами позволило получить стеклорубероид долговечностью около 30 лет. Асфальтовые армированные маты получают путем покрытия предварительно пропитанной стеклоткани с обеих сторон гидроизоляционной битумной мастикой, используют для оклеечной гидроизоляции и уплотнения деформационных швов. Толь - рулонный материал, изготовляемый пропиткой и покрытием кровельного картона дегтями с посыпкой песком или минеральной крошкой. Толь с крупнозернистой посыпкой применяют для верхнего слоя плоских кровель, а толь с песочной посыпкой для кровель временных сооружений, гидроизоляционных фундаментов и других частей сооружений. Гидроизол - рулонный бескровный гидроизоляционный материал, полученный путем пропитки асбестового картона нефтяным битумом. Фольгоизол - рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым составом. Он предназначен для устройства кровель и парогидроизоляции зданий и сооружений, герметизации стыков. Рулон имеет длину 10 м, ширину 1 м. Внешняя поверхность гидроизола может быть окрашена в различные цвета атмосферостойкими лаками. Фольгоизол - долговечный материал, не требующий ухода в течение всего периода его эксплуатации. Металлоизол - гидроизоляционный материал из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон битумной мастикой. Металлоизол выпускают двух марок, отличающихся толщиной алюминиевой фольги. Он имеет высокую прочность на разрыв и долговечность. Применяют металлоизол для гидроизоляции подземных и гидротехнических сооружений. Мастика представляет собой смесь нефтяного битума или дегтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. Мастики подразделяют: по вицу связующего - на битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные; по способу применения - на горячие; по назначению - на приклеивающие, кровельно-изоляционные, гидроизоляционные асфальтовые и антикоррозионные.
46. Асфальтовые бетоны : состав, приготовление, укладка, свойства, применение. Для приготовления асфальтовых растворов применяют асфальтовое вяжущее, представляющее смесь нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только уменьшает расход битума, но и повышает температуру размягчения бетона. Мелким заполнителем в растворе и бетоне служат чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе. Щебень изготовляют из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических горных пород, хорошо сцепляющиеся с битумом. Асфальтовые бетоны подразделяют по назначению на гидро-технические, дорожные и аэродромные, для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях, плоской кровли, стяжек. Асфальтовые бетоны использую при строительстве каналов, шлюзов. Основные свойства асфальтового бетона зависят от примененного асфальтового вяжущего, состава и пористости. Пористость асфальтного бетона обычно колеблется от 5 до 7%. Плотные бетоны (с пористостью не более 5%) практически водо непроницаемы. Для повышения биостойкости в состав битумного вяжущего вводят антисептики. Состав асфальтового раствора должен быть такой, чтобы пустоты в песке были полностью заполнены асфальтовым вяжущим с избытком (10-15%) для обволакивания песчинок. Асфальтовый бетон можно представить как смесь асфальтного раствора и крупного заполнителя - щебня. В отличие от цементного бетона на показатели прочности асфальтового бетона сильно влияет температура. Например, если предел прочности при сжатии асфальтобетона при 20°С - 2,2- 2,4 МПа, то при 50°С - только 0,8-1,2 Мпа. Зато асфальтовые бетоны и растворы лучше, чем цементные, противостоят коррозии. Асфальтовые бетоны укладывают в горячем или холодном состоянии. Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие при укладке температуру 140-170°С. Для их приготовления предварительно высушенные и подогретые до 180-200°С минеральные составляющие бетона (тонкомолотый наполнитель, песок и щебень) загружают в смеситель, в котором их перемешивают с расплавленным битумом (температурой 150-170°С). Готовые горячие смеси привозят на специальных машинах и после укладки уплотняют катками. После остывания через 1-2 ч, асфальтобетон отвердевает, приобретая плотность и прочность. Асфальтовые бетоны, укладываемые в холодном состоянии, приготовляют на жидких битумах и битумной эмульсии. Жидкий битум подогревают до 110-120°С и смешивают с высушенными и подогретыми до той же температуры заполнителями. Асфальтобетонную смесь охлаждают до 60°С, развозят на места и укладывают при температуре окружающей среды не ниже 5°С. Бетон готовят и на битумной эмульсии, смешивая вяжущие и заполнители без подогрева. В дегтебетон в качестве вяжущего вещества входит деготь (или пек). Водостойкость, износ и долговечность дегтебетона ниже, чем асфальтового бетона.
47. Основные компоненты полимерных строительных материалов (связующее, наполнители и т.д.). Виды полимерных материалов.
Пластическими массами называют ма-лы, содержащие в качестве важнейшей составной части высокомолекуляр. соединения – полимеры и обладающие пластичностью на определённом этапе произ-ва,которая полностью или частично теряется после отверждения полимера. Связующим ве-вом в П. являются полимеры –синтетические смолы и каучуки, производные целлюлозы.Связ. ве-во обычно самый дорогой компонент пластмассы.Для получения полимеров исход. матери-ми являются природный газ , «попутный газ»,сопровождающий выходы нефти.Сырьём для П. –каменноугольный дёготь,получаемый при коксовании угля и содержащий фенол и другие компоненты. В произ-ве синтетич. мате-лов – азот, кислород, получаемые из воздуха, вода и др.
Наполнители представл. разнообразные неорганические и органич. порошки и волокна.В виде наполнителей слоистых пластмасс широко применяют также бумагу,ткани,древесный шпон и др. листовые материалы. Н. значительно уменьшают потребность в дорогом полимере и тем самым намного удешевляют изделия из пластмасс. Улучшают ряд св-в изделий – повышают теплостойкость,а волокна ткани и листовой мат-лы сильно повышают сопротивление растяжению и изгибу,действуя подобно арматуре в железобетоне.
Пластификаторы –ве-ва,добавляемые к полимеру для повышения его высокоэластичности и уменьшения хрупкости.В виде пластифик. могут использоваться некоторые низкомолекулярные высококипящие жидкости. Вводят и другие добавки :1.твердители – ве-ва, являющиеся инициаторами реакции полимеризации,ускоряют процесс отверждения пластмасс. 2.стабилизаторы –способствуют сохранению структуры и свойств пластмасс во времени.
Синтетические полимеры делят в зависимости от метода получения на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные по-ры (полиэтилен,полиизобутилен,полистирол, полиметилметакрилат и т.п.) получают преимущественно методами полимеризации. Полимеризации могут подвергаться только такие мономеры, в молекулах которых содержатся кратные связи (или циклические группировки).За счёт этих связей (или за счёт раскрытия цикла) у молекул исходного вещества образуются свободные валентности, которыми они соединяются между собой в макромолекулы. Поскольку в процессе полимеризации не отщепляются атомы и атомные группы, химический состав полимера и мономера одинаков.
Поликонденсационные полимеры (фенолоальдегидные,мочевиноальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, полиамидные и т.п.) получают методами поликонденсации.При поликонденсации макромолекулы образуются в результате химического взаимодействия между функциональными группами,находящимися в молекулах исходных веществ.
48. Важнейшие виды синтетических смол, применяемых для изготовления пластмасс. Термопластичные и термореактивные полимеры. Свойства пластмасс.
Поливинхлорид, полителен, полипропилен. Полимеры по отношению к наегреванию деляться на 2 группы: - Термопластичными (термопластами) называют полимеры, способные обратимо размягчаться при нагреве и отвердевать при охлаждении, сохраняя основные свойства. Линейное строение молекул. СН2=СН2
- Термореактивными (или реактопластами) называют полимеры, которые,будучи отверждены, не переходят при нагреве в пластичное состояние. Следовательно,термореактивные полимеры при повышении температуры ведут себя подобно древесине :при высокотемпературном нагреве они претерпевают деструкцию и загораются. Свойства пластмасс : малая плотность от 20 до 2200 кг/м3, прочностные характеристики, теплопроводность, химическая стойкость,высокая устойчивость к коррозионным воздействиям, способность окрашиваться в различные цвета, малая истираемость некоторых пластмасс, прозрачность пластмасс, технологическая лёгкость обработки (пиление, сверление,фрезерование, строгание, обточка и др.),наличие в стране обширной сырьевой базы для производства полимеров (природные газы,газы нефтепереработки). К «-« свойствам – низкая теплостойкость, высокий коэффициент термического расширения.
49. Строение и свойства теплоизоляционных материалов. Марки и области применения. Теплоизоляционными материалами называют такие, которые имеют теплопроводность не более 0,175 Вт/(м С) при 25(10) С и предназначены для тепловой изоляции зданий, технологического оборудования, трубопроводов,тепловых и холодильных промышленных установок. Структура теплоизоляционного материала и изделия должна иметь скелет аморфного строения предельно насыщенный мелкими замкнутыми порами или тонкими воздушными слоями. Принято защищать теплоизоляционные мате-лы и изделия от увлажнения. Материал, прикрепленный к изоляционному мате-лу в изделии и закрывающий его поверхность с одной,двух или всех сторон, называется покровным. Теплофизические св-ва : основ. факторы влияющие на теплопроводность : а) П, тем б) W, тем в) t ,тем г) размер и характер пор д) строение твёрдого ма-ла должно быть аморфным. Особенности структуры теплоизоляционных ма-лов: высокая пористость, поры мелкие и замкнутые, аморфное строение твёрдого каркаса. Физико-механичесике св-ва: плотность волокнистого ма-ла - отнош. массы сухого ма-ла к его объёму,определённому при заданной нагрузке; прочность на сжатие – определ. при 10% деформации ,это величина напряжения,вызывающего изменение толщины изделия на 10%; водопоглощение- ухудшает теплоизол. св-ва мате-ла и понижает его прочность и долговечность; огнестойкость- сгораемые ма-лы можно применять только при осуществлении мероприятий по защите от возгорания.
Применение: в строительных конструкциях теплоизоляционные мате-лы позволяют уменьшить толщину ограждающих конструкций, уменьшить массу наземной части здания, позволяют теплозащитные св-ва ограждающих конструкций, позволяют расход на обогрев помещений. При использовании для изоляции горячих поверхностей (горяч. промышл. оборудование) теплоизоляц. ма-лы сокращают непроизводительные потери в окружающую среду, защищают человека от действия тепла; применяют в промышленных холодильниках.
Марки ( кг/м3) : D15,D25,D35,D50,D100,D125,D150,D175,D200,D250,D300,D350,D400,D500, D600 – значения средней плотности в сухом состоянии.
50. Теплоизоляционные материалы, применяемые в наружных ограждающих конструкциях и для изоляции горячего промышленного оборудования. Экономическая эффективность применения.
Навесные панели стен выполняют в основном трёхслойными. Наибольшее снижение массы 1 м2 панели достигается при использовании в качестве утеплителя пористых пластмасс, являющихся эффективной теплоизоляцией.Рациональная эксплутация ограждений возможна, если более проницаемые и малотеплопроводные материалы будут находиться с наружной стороны.(арболит). Теплоизоляция промышленного оборудования: изоляционные конструкции из жёстких изделий – плит, скорлуп, сегментов могут выполняться из одного мате-ла или из двух разных мате-лов, укладываемых послойно. В верхнем слое могут применяться менее температуростойкие материалы. Производят двухслойные изделия, сочетающие огнеупорный и теплоизоляционный слои. Керамические теплоизоляционные изделия изготовляют путём формования, сушки и обжига. По сравнению с другими теплоизол. мате-ми они имеют высокую прочность и температуростойкость до 900 С.В качестве сырья используют диатомит , трепел, огнеупорную глину, перлит. Для тепловой изоляции горячих криволинейных поверхностей теплопроводность должна быть до 0,06 Вт/(м С).
Показатель технико-экономической эффективности теплотехнического сопротивления Э (руб), вычисл. по формуле Э= , где П- приведённые затраты на 1 м3 теплоизоляционного ма-ла (руб) ;
- теплопроводность ,Вт/(м С). Наиболее прогрессивные конструкции из теплоизоляционных мате-лов
а) полимерные мате-лы, с пониженной плотностью 25-100 кг/м3. б) минераловатные плиты повышенной жёсткости, позволяющие вести устройство гидроизоляционного ковра на покрытиях без подстилающих стяжек; в) минераловатные и стекловолокнистые изделия с облицовочной поверхностью; г) изделия из термостойкого базальтового волокна; д) перлитные изделия.
25. Состав и свойства глин как сырья для строительной керамики. Процессы, происходящие при обжиге глин. Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками – отощающими, плавнями, пластификаторами и др. глинистое сырье (глины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород. Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой дает легко формуемую пластическую массу. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В настоящее время природные глины в чистом виде резко являются кондиционным сырьем для производства керамических изделий. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения. Добавки: 1) отощающие (их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся: шамот, шлаки, золы, кварцевый песок); 2) порообразующие (их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. Это древесные опилки, угольный порошок идр.); 3) плавни (их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. Это полевые шпаты, доломит, тальк и др.); 4) пластифицирующие (их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. Это высокопластичные глины, бентониты и др.); 5) специальные (для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом.).
Общая схема производства. 1) Добыча сырья , карьерные работы .Карьерная глина в естественном состоянии обычно не пригодна для получения керамических изделий.2)Приготовление формировочной массы( добывки).3) Формирование(Пластичный способ при естественной влажности смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства является наиболее простым, наименее металлоемким и потому наиболее распространенным.-Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13 до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах. Эти способы формования наиболее распространены при выпуске: сплошных и пустотелых камней, блоков и т.п. Бывает еще и литье способ). 4) Сушка . Перед обжигом изделия должны быть высушена до содержания влаги 5 – 6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге.5) Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. Интервал температур обжига лежит в пределах : 900 - 1100 С0 для кирпича, камня; 1100 – 1300 С0 для плиток для полов, фаянса; 1300 – 1450 С0 для фарфоровых изделий; 1300 – 1800 С0 для огнеупорной керамики.
8. Механические свойства строительных материалов.
1) Деформативные свойства: -упругость способность мат. изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и полностью восстанавливаться после(закон Гука). Упругая деформация – обратимая .-пластические способность мат. изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и сохранять их после -текучесть – нарастание деформации при постоянной нагрузке. -ползучесть – явление нарастания деформации в течении длительного времени при нагрузках, которые не вызывают деформации за обычный период наблюдения. 2)Прочность – способность материала не разрушаться под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами. Прочность оценивается пределом прочности Rсжатия, Rскалывания и тд. для конструкционных материалов главное – Rсж. Rсж характеризует марку по прочности для большинства строительных материалов. Rсж=Рразрушающая/τ(площадь)=[МПа]. Факторы, от которых зависит прочность: 1) размер образца. Чем меньше образец, тем больше прочность. 15*15*15 – куб бетона. 2*2*3 – для древесины; 2) формы образца; 3) скорость нагружения образца. Чем быстрее дается нагрузка, тем больше получается результат по прочности, т.к. не успевают развиться пластические деформации; 4) состояние опорных поверхностей (сухие или смазанные смазкой). Rсмазанные=1/2 Rстандартного; 5) удельная прочность. Rуд=Кконструктивного качества=R/d [МПа]. Пр.: Бетон марки 200 - прочность 200 кг/см2.3)Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. На прессе Бринеля в поверхность материала вдавливается металлический шарик. От отпечатка определяется площадь сферы. НВ=Р(нагрузка)/S(площадь сферы) [МПа]. От твердости зависит истираемость и износ.
4)Истираемость – способность материала сопротивляться истирающим воздействиям U(истираемость)=(m1 – m2)/S[г/см2], где m1 – до истирания; m2 – после истирания; S – площадь.
5) Износ – способность материала сопротивляться одновременно истиранию и удару. Uизн=(m1 – m2)/m1*100%, где m1 – до испытания; m2 – после испытания. 6)Хрупкость – свойство мат. разрушаться внезапно , без деформаций. Внезапное разрушение обусловлено появлением и развитием трещин.
PAGE 7