1. Акустические материалы и изделия: их особенности, свойства и применение.

Поглощают падающую энергию и превращ в тепловую.

Открытая пористость, перФОрация 30% . Окмииран- гран мин ваты склееные крахмальным клейстером. Волокнистые мат- камен и стекл ваты.-aзв=0.8

Реверберация зв- явление наложения звуков . Примен. В открытом виде.-2-5мм(перфорация)

Aзв=Jпогл/Jпад>0.4

Аоткр. Окна-1.пласт окно

2.Вспененый полиэтилен.

Сам. Низкий модуль упругости. Звукопогл. От ударного шума.Под ламинат. Почти не впитыв воды.Теплогидроизол, акуст.

Готов из пищ полиэт.-эколог чистый.Цилиндры.

Предел прим- 80гр.

Пористость не менее 75%

Минеральноватные, стекловолокнистые, фибролитовые акустич плиты

Основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.

Основные компоненты в структуре железоуглеродистых сплавов.

Железо – металл серебристо-белого цвета с высокой пластичностью (отн. удлинение 50%) при невысокой прочности. Температура плавления 1539⁰С.

Цементит – карбид железа Fe₃C. Кристаллическая решетка очень сложна. Температура плавления 1250⁰С. Имеет высокую прочность, при этом его пластичность близка к 0. Ц. – соединение неустойчивое, при высоких температурах распадается с образованием свободного углерода в виде графита.

Помимо основных можно обнаружить

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в альфа-железо. Обладает сравнительно невысокой твердостью, пластичен, магнитен, хорошо проводит тепло, хороший электропроводник. Растворимость углерода в железе очень мала при температуре 727⁰С всего 0,025%.,,

Аустенит – твердый раствор углерода в гамма-железе. Немагнитен, обладает невысокой твердостью. Максимальная растворимость углерода 2,14% при температуре 1147⁰С, при температуре 727⁰С растворимость углерода составляет 0,83%.

Перлит – механическая смесь, состоящая из очень тонких пластинок или зерен цементита или феррита. Образуется в результате распада аустенита при температуре 727⁰С (эвтектоид). Содержание углерода в перлите 0,83%.Свойства перлита представляют собой некую величину между свойствами феррита и цементита.

Ледебурит – механическая смесь (эвтектика), образованная цементитом и аустенитом, содержащая 4,3% углерода при температуре 727⁰С. В интервале температур от 1147 до 727⁰С ледебурит состоит из аустенита и цементита, при температуре 727⁰С аустенит превращается в перлит. Характеризуется высокой твердостью и прочностью, но пластичность близка к 0.

Диаграмма состояния железо-цементит. Состав и структура сталей и чугунов.

Максимальное содержание углерода в сплавах с железом составляет 6,67%. Это значение соответствует содержанию углерода в карбиде железа (цементит), который рассматривается как самостоятельный элемент. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов включает все сплавы (сталь и чугун), имеющие практическое значение и может быть представлена в системе железо-цементит.

Точка А – температура плавления чистого железа. Точка D – температура плавления цементита. Процесс кристаллизации начинается по линии ABCD (линия ликвидус), а заканчивается по линии AHJECF (солидус). В температурном интервале кристаллизации существуют одновременно две фазы – жидкий расплав и кристаллы избыточного компонента по отношению к составу эвтетики.

Ниже линии солидус в затвердевших сплавах при понижении температуры происходят дальнейшие изменения структуры – вторичная кристаллизация. Сплавы с содержанием углерода до 2,14% состоят из одного аустенита. При охлаждении сплава на линии GS начинается образование феррита, а на линии SE – вторичного цементита. Остающийся при этом аустенит при температуре 727⁰С полностью распадается на феррит и цементит, образуя механическую смесь эвтектоидного состава (перлит).

Сплавы с содержанием углерода до 0,83% называются доэвтектоидными и состоят при нормальной температуре из феррита и перлита. Сплавы с содержанием углерода 0,83% называются эвтектоидными и состоят из перлита. Сплавы с содержанием углерода от 0,83% до 2,14% называются заэвтектоидными и состоят при из перлита и вторичного цементита.

В точке С (в сплавах с содержанием углерода более 2,14%) происходит одновременная кристаллизация аустенита и цементита с образованием сплава эвтектитческого состава – ледебурита. При содержании углерода 2,14-4,3% сплав называют доэвтектическим, и он состоит из вторичного цементита, аустенита и ледебурита. При содержании углерода -4,3-6,67% сплав называют заэвтектическим, и он состоит из цементита и ледебурита.

Сплав с содержанием углерода до 2,14% называется сталь, а больше 2,14 – чугун.

Сталь - многокомпонентный сплав (углерод и примеси Mn, Si, S, P, O, H, N). После охлаждения сталь состоит из феррита и цементита. При содержании углерода более 1-2% твердость возрастает, временное сопративление уменьш. Кремний повышает предел текучести и снижает способность к хол. деформации. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, уменьшает красноломкость, т.е. хрупкость при высоких температурах, вызванную серой.

Чугун - сплав железа и углерода. Присутствие эвтектики в структуре ч. обуславливает его исп. в качестве литейного сплава. Белый чугун (много цементита) имеет высокую прочность и твердость (4000-5000Мпа), плохо обрабатывается резанием, хрупок. Исп. в качестве предельного на сталь или ковкий чугун. Серый – структура ферритная и ферритно-перлитная, форма крупные и средних размеров пластинки, твердость 1200-2400 МПа, сопративление 150-100 .

Основы производства чугунов (доменный процесс).

Извлечение металла из природного сырья – железных руд, являющихся горными породами с высоким содержанием окислов железа, происходит в доменных печах, где выплавляют предельные чугуны для производства стали и литейные серые чугуны для литья различных деталей. Кокс, используемый в качестве топлива, играет роль восстановителя железа из окислов, а флюсы или плавни , понижающие температуру плавления пустой породы, содержащейся в руде, помимо окислов железа используют для перевода ее и топливной золы в шлак.

Исходные материалы загружают сверху в доменную печь, представляющую собой футерованную огнеупорным кирпичом шахту, снизу печи подают горячий воздух. Образующаяся при горении окись углерода восстанавливает из окислов чистое железо (Fe₂O₃+CO=>Fe₃O₄ – закись железа Fe₃O₄+CO=>FeO+углерод+цементит); одновременно восстанавливаются содержащиеся в руде марганец, сера, фосфор и кремний. Частично взаимодействуя с окисью углерода, восстановленное железо образует карбид железа; в результате процесса науглероживания железа содержание углерода увеличивается до 3-4%. Образовавшийся чугун (плотность 7600 кг/м.куб.)плавится и стекает в горн (нижнюю часть печи). Побочным продуктом доменного производства являются шлаки (плотность шлаков 2,4 г/см.куб) и доменный (колошниковый) газ.

Основы производства сталей (конвертерный, мартеновский, электротермический).

Производство стали в конверторах заключается в продувке жидкого чугуна воздухом или технически чистым кислородом в специальном устройстве – конвертере. Дутье производится сверху или снизу.

Конверторы с нижним дутьем представляют собой печь грушевидной формы емкостью 10-16т чугуна, футерованную изнутри огнеупорным кирпичом, либо кислым, либо основным в зависимости от вида процесса (бессемеровский или томасовский). Продувка снизу осуществляется воздухом, при этом качество стали оказывается невысоким из-за повышенного содержания азота.

Конверторы с верхним дутьем используют для продувки технически чистый кислород, при этом возможно использование дешевых предельных чугунов, а также возможно переплавлять до 20-30% стального лома и получать сталь, не уступающую по качеству мартеновской. Емкость кислородных конвекторов обычно достигает 600т.

В мартеновской печи выплавляют сталь заданного состава из твердого или жидкого чугуна, стального или чугунного лома с добавками железной руды, окалины, флюсов и ферросплавов, при этом продукты химических реакций отходят в шлак. Окисление избыточных компонентов расплава протекает при взаимодействии их с кислородом воздуха, а также с составляющими шихты (рудой и окалиной). Для ускорения процесса применяют вдувание чистого кислорода в расплавленный металл. Современные мартеновские печи имеют емкость от 150 до 300 т жидкого металла.

Для выплавки стали применяют печи двух видов – дуговые и индукционные.

В дуговых печах источником тепловой энергии является мощная электрическая дуга, горящая между специальными угольными электродами и зеркалом ванны жидкого металла. Расход электроэнергии достаточно велик, поэтому в этих печах выплавляют сталь только высокого качества.

В индукционных печах нагрев осуществляется за счет токов Фуко, генерируемых специальным индуктором. Емкость плавильных тиглей невелика, поэтому такой способ применяют для выплавки высоколегированных сталей и сплавов особого назначения. Внутри печи легко создать вакуум или контролируемую атмосферу из газов определенного состава, что позволяет получать сплавы высокой чистоты и отличного качества.

Легированные стали: особенности состава и структуры, область применения.

Легированные стали – стали, в состав которых входят различные элементы, придающие сталям требуемые свойства. Сущность процесса легирования заключается во введении в сплав компонентов, которые изменяют структуру сплава и придают ему требуемые свойства. В зависимости от количества легирующих компонентов в сплаве различают:

- низколегированные стали – до 5% легирующих компонентов,

- среднелегированные стали – 5-10% легирующих компонентов,

- высоколегированные стали – более 10%.

В качестве легирующих элементов используют следующие: Al, Si, Mn, Cr, Ni, Ti, Mo, W, V, Co, Cu, Nb, B, N₂.

Для повышения прочности – кремний, марганец и хром.

Классификация и сортамент чугунов и сталей, применяемых при строительстве.

Из чугунов в современном производстве применяют серый литейный чугун (в составе графит) для малых архитектурных форм. и предельный белый чугун для производства стали. Маркировка литейного чугуна: Буквы - СЧ – серый чугун, ВЧ – высокопрочный чугун, КЧ – ковкий чугун и цифры – для СЧ пределы прочности при растяжении и изгибе, для ВЧ и КЧ – предел прочности при растяжении и удлинение (СЧ21-40, ВЧ60-2).

Стали различают по качеству, способу обработки и назначению.

По качеству: - обыкновенного качества маркируется буквами Ст и номером (Ст6);

- качественные маркируются двухзначными числами, показывающими содержание углерода в сотых долях %;

- легированные маркируются буквами, обозначающими входящие в состав элементы, и цифрами, показывающими их содержание в % (1% не указывается). Первая цифра обозначает содержание углерода (35ХГ2С).

По способу обработки: - горячая прокатка, холодная вытяжка, штамповка, гибка, протяжка и др..

Основная часть проката изготавливается из низкоуглеродистых сталей. Виды сталей и прокатных профилей: квадратная, закругленная, круглая, полосовая, уголки (неравнобокий, равнобокий), профили (Z-образный, колонный, двутавровый, швеллерный, тавровый, корытный, шпунтовый). Перечень прокатных изделий с указанием размеров называют сортаментом проката, которые стандартизируется. Весь сортамент делится на сортовой прокат (конечная продукция сплошного поперечного сечения иногда переменного по длине), листовой прокат и трубы.

Тонкослойные листы 0,5 -1,5 мм, кровельные листы, оцинкованные против коррозии, металлочерепица - стальной лист с оцинковкой и полимерным покрытием.

По назначению:

Для изготовления несущих сварных и клепанных конструкций: мартеновскую - ВМСт3пс (сп, кп) (мартеновская сталь марки 3, группа В, полуспокойная), низколегированные -15ГС (низколегированная сталь с содержанием углерода 0,15%, марганца 1%, кремния 1%), 14Г2, 10Г2С, 15ХСНД, кислородно-конверторную – ВКСт3сп (пс, кп) (кислородно-конверторная сталь марки 3, группа В, спокойная).

Для армирования железобетонных конструкций сталь применяют в виде стержней, проволоки, сварных сеток и каркасов. Арматура бывает рабочая, контактная и распределительная. Арматурная сталь может быть горячекатная (стержневая) и холоднокатная (проволочная). По форме стержни могут быть круглыми (диам. 3-60 мм) и периодическими для улучшения сцепления с бетоном. Арматура для сеток – диам. 3-8 мм

Основной недостаток - стали низкий ККК.

Нефтяные битумы: состав, производство, свойства и применение.

По виду сырья и технологии:

Природные битумы, наход. в природе почти в чистом виде или извлекаемые из асфальтовых горных пород.

Нефтяные битумы, являющиеся продуктами переработки нефти или ее смолистых остатков.

Сланцевые битумы, образующиеся при переработке продуктов перегонки горючих сланцев.

Состав:

- вещества сложного и непостоянного хим. состава. В основном присутств. высокомолекулярные углеводороды метанового, нафтенового и частично ароматического рядов (и их неметаллич. производные).

Элементарный состав (стабилен, не дает представления о соединениях, наход. в битумах) С=80-87%, H= 10-12 %, O=5-10%, S=2-5%, N=3%.

Выделяют отдельные группы углеводородов:

- жидкие (масла, светло-желт. цвета, плотность менее 1 г/см³ ,растворяются в легком бензине, придают Б. подвижность, текучесть).

- вязкие (смолы, углеводороды более сложного состава, плотность1 г/см³ ,раствор. в бензине и др. растворителях. В смолах сод. асфальтовые кислоты и ангидриды. Смолы увеличивают эластичность и растяжимость битумов).

- твердые (асфальтены, неплавкие вещества черного цвета, плотность больше 1 г/см³ , растворимы только в хлороформе и сероуглероде. Влияют на их структурообразование, температуроустойчивость, вязкость и твердость).

- Карбены и карбоиды - высоким содержанием углерода, практически нераствор. в органич. растворителях. Содержатся в небольших количествах, повышают хрупкость и вязкость.

масла-40-60%, смолы 20-40 %, асфальтены-10-25%, карбены и карбоиды 1-3 %.

Три типа структур (зависят от содержания и соотношения структурообразующих компонентов)

1. коагуляционная сетка-каркас, сост. из молекул асфальтенов с абсорбированными на пов-ти смолами. Сод. свыше25% асфальтенов, менее 25% смол и более 50 % масел.

2. стабилизированная суспензия асфальтенов в структурированной смолами дисперсной среде - маслах.(отсутствие стуктурных связей между асфальтенами). Сод. не более 20% асфальтенов, свыше 35% смол и менее 50 % масел. Характерна для жидких битумов при норм. температ. и для вязких при повышенных.

3. промежуточная между 1 и 2. Достаточное число асфальтенов, чтобы произошло структурное взаимодействие по отд. полярным участкам, их не хватает для создания сплошного структурного каркаса. 20-25 % асфальтенов, более 30% смол, 50 % масел. Характерна для большинства вязких битумов при нормальных температурах.

Осн. Структурообразующий элемент: мицеллы. При избытке масел образуется структура золь, при недостатке – гель. При воздействии различных факторов масла частично могут переходить в смолы, смолы – в асфальтены, асфальтены – в карбены и карбоиды.

Свойства:

Вязкость. Важнейшее св-во, в зависимости от состава и температуры может изменятся в широких пределах. Наиболее существенное влияние оказывает на нее соотношение асфальтенов и масел (повыш. с увелич содерж. асф.) Пентрометр, по глубине проник. иглы в б. при t+25^oC b 0^oC. Колеблется от 0,5 до 300 мм.

Пластичность, характеризуется растяжимостью. Дуктилометр Растяжение станд. образцов восьмерок при t +25^oC. зависит как и вязкость от группового состава. Высокая при значит. сод. масел, оптимальн. сод. асфальтеноов и масел. От 1-2 см до 100.

Темп. размягчения. Кольцо и шар. Колеблется от +25 ^oC до 90 и выше.

Темп.вспышки. Темп., при кот. происходит воспламенение паров битума при контакте с откр. пламенем. Важно для пожарной безопасности. Для вязких б. выше 200 ^oC.

Интервал превращения (переход из жидк. сост в вязкопластичное, а затем в твердое в опред. интервале температур 50-100 ^oC). Определяют разностью темп. размягч. и затвердевания или хрупкости.

Марка определ. комплексом показателей качества.

БНД - бит. нефтяные дорожные -5 марок. Исп. в качастве связ. мат-ла при строительстве дор. и аэродромных работ.

БН - бит.нефт. строительные -3 марки, для производства кровельных и гидроизоляц. работ.

БНК - б.н.кровельные-3 марки, для пропитки основы и нанесения покровного слоя при пр-ве кровельных и гидроизол. рулонных материалов.

БНИ - б.н. изоляцирнные -3 марки, примен. для антикоррозийной изоляции.

Дегти: состав, производство, свойства и применение.

Дегти - орган. мат-лы, полученные путем конденсации летучих продуктов, образующихся при нагревании до выс. температур каменного угля, сланцев, торфа, древесины. В основном при коксовании кам.углей. При нагревании без доступа воздуха камен. уголь, представл. собой сложн. сист. органич. в-в, постепенно разлагается. При темп. 1000-1200 oC выдел. след. продукты: кокс(73-77%), высокотемпературная сырая смола(7%), аммиак(1%), газ(20-25).

Сырую каменноугольную смолу подвергают фракционированию, при котором выдел. ряд продуктов: легкие (до 170 ^oC), средние (170-270 ^oC) и тяж. (270-300 ^oC) масла, служ. для извлечения из них ряда в-в (ксилол, бензол, нафталин) антраценовое масло (300-360 ^oC) для получения составленных дегтей и как антисептик - в-во, предохран. древесину от гниения;

пек (более 360 ^oC), черная хрупкая масса с характерным раковистым изломом. Исп. для получения составленных дорожн. дегтей.

В строительстве применяют 3 вида каменноуг. дегтей:

1. онтоганные, пол. тонкой отгонкой каменноуг. смолы фракций до 300-320 ^oC , имеют меньшее применение, т.к. нельзя регулировать соотн. основных компонентов;

2. составленные, пол. смешением гор. пека (40-70%) или и антрацен. Масла (30-60%). Можно получать дегти разл. вязкости, поэтому имеют наиб. применение.

3. наполненные, пол. на основе отогнанных и составленных д. путем введения в них тонкодисперсных наполнителей (каменноуг. и цементн. пыль, молотый известняк, золы), дает возможность повысить вязкость, погодоустойчивость и долговечность дегт. мат-лов.

В каменноуг. д. содержатся след. в-ва:

Тв. углистые, неплавкие в-ва - свободный углерод, сост. из сложных органич. в-в, со значит. содерж. Углерода;

Тв. неплавкие дегт. смолы (типа асфальтенов);

Вязкие смолы;

Жидкие дегтярные масла.

Д. - в-ва сложной тонкодисперсной структуры. Своб. углерод и смолы - дисперсная фаза, масла - дисперсная среда системы. Вязкие смолы адсорбированы частицами и придают устойчивость дисп. системе.

Дегти по своим св-вам уступают битумам, т.к. большинство в-в входящих в д. легко вступают в реакцию с кислородом из воздуха. Процесс ускоряется при воздействии солн. радиации и др. атмосф. факторов. Д. стареют более интенсивно, чем б. Токсичные в-ва в примесях: фенолы, антрацет, нафталин, поэтому применение дегтей для дор. стр-ва в населенных пунктах запрещено.

6 марок, используются в дор. строительстве и для производства кровельных и гидроизол. материалов.

Битумные эмульсии: исходные материалы, производство, свойства и применение.

Битумные эмульсии приготовляют из двух не смешивающихся между собой жидкостей – битума и воды. Для обеспечения устойчивости к распаду системы в ее состав вводят эмульгатор – поверхностно-активное вещество, кот. Снижает поверхностное напряжение на границе раздела «битум-вода». Устойчивость эмульсии обеспечивает механическая прочная оболочка, образующаяся вокруг мельчайших частичек диспергированного битума. Такая пленка препятствует укрупнению и слиянию этих частиц и создает устойчивую систему.

Эмульгаторы:

- водорастворимые органические вещества с ассимитрично-полярными молекулами – щелочные соли нафтеновых (асидол) и сульфонафтеновых (мылонафт) орг. Кислот, нефтяные сульфокислоты и др. Содержание в эмульсии 1-3%.

- твердые минеральные порошки - глина, трепел, известь, уголь, цемент. Содержание в эмульсии 5-15%.

Эмульсии готовят в специальных аппаратах – диспергаторах (установка механического или акустического принципа действия), обеспечивающих равномерное распределение расплавленного битума в горячей воде с эмульгатором. При изготовлении эмульсий на твердых эмульгаторах применяются лопастные мешалки, куда вводят воду (~90 ^oC), добавляют тонкоизмельченный эмульгатор, перемешивают и добавляют разогретый вяжущий материал. Обычно эмульсии содержат 40-60% вяжущего вещества. При большем содержании битума – высококонцентрированные эмульсии. При использовании твердых эмульгаторов – эмульсионные пасты.

Требования к строительным эмульсиям:

- малая начальная вязкость, чтобы можно было разливать в холодном состоянии;

- однородность и стойкость при хранении и транспортировке;

- определенная скорость распада, обеспечивающая хорошее сцепление битумной пленки с каменными материалами после отделения воды.

Эмульсии применяются для поверхностной обработки дорожных покрытий, получения холодного асфальтобетона, приклеивания кровельных и гидроизоляционных материалов, устройства мастичной гидроизоляции.

Асфальтовые бетоны и растворы: состав, производство, свойства и применение.

Искусств . Композициионый мат. С прим кпупного заполн. 2 фр мелкого зап и битумное связующее 50%тонкомолотыми минер. порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака)). Минеральный наполнитель уменьшает расход битума ми повыш. температуру размягчения бетона.

Прочность обусловлена соотношением компонентов и пористостью после уплотнения и отвердевания. При оптим. соотношении битум адсорбирован виде тонких непрерывных пленок на поверхности частиц тонкомолотого наполнителя, поэтому асф. вяж. имеет наиб. прочность.

Мелким наполнителем в р-ре и бетоне служат чистые природные и иск. пески с содерж. пылево-глинистых частей (3% по массе).

Щебень изгот. из морозостойких изверж., осадочных (известняки, доломиты) и метаморфических пород и из металлургич. шлаков. Морозостойкость щебня 50 циклов.

Асф.

Варят при т 170-180. Укладыв на песок или осадочные породы-- изв, доломиты(нет углерода-притягиваются). Выс асбесия- прилипание битума. бет подразделяют на гидротехнические(для устройства экранов в уплотняющих конструкциях швов сооружений, в качестве гидроизол. слоев при строительстве каналов, шлюзов, ирригационных помещений), дорожные и аэродромные, для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях, плоских кровель, стяжек.

Спец. виды плотного бетона, изготовленные на хим. стойких заполнителях применяют для создания кислотно- и щелочестойких покрытий.

Декоративные асф. Бетоны (цветные, оштукатуренные), исп. при выполнении разделительных дорожных полос, переходов, полов вестибюлей гражданских зданий.

Пористость асф.бет. колеблется от 5% до 7%. Плотные бетоны (с пористостью не более 5%) практически водонепроницаемы. Пористость ухудшает долговечность в связи с возрастанием водопоглощения, снижением морозост. и увеличением хим. Коррозии (сульфаты натрия и магния).

Биохимическая стойкость характериз. сопротивление «органическому выветриванию» под влиянием бактерий. Вводят антисептики.

Состав:пустоты в песке полностью должны быть заполнены асфальтовым вяжущим с избытком (10-15%) для обволакивания песчинок.

Асф.бет. - смесь асфальтового раствора и крупного заполнителя – щебня. Р-р берут с расчетом заполнения пустот в щебне и небольшого избытка (10-15%) для плотного бетона.

Наименовании	битум	наполнитель	песок	асбест	щебень
Асфальтовый раствор	18%	20%	55%	7%	-
Асфальтобетон	7%	3%	30%	-	60%

На показатели прочность влияет температура. Напр., при 20^оС - 2,2-2,4 МПа, то при 50 ^оС - 0,8-1,2 МПа. Но асф.б. лучше противостоят коррозии, чем цементные.

Укладывают в горячем (140-170 ^оС) или холодном состоянии.

Гор.: высуш. и подогретые (180-200 ^оС) мин. составл. бетона загружают в смеситель, перемешивают с расплавл. Битумом (150-170 ^оС). Готовые смеси уплотняю катками. Асф.б. отвердевает и набирает прочность через 1-2 ч.

Хол.: на жидких битумах или эмульсии. Бит. (110-120 ^оС) смешивают с высуш. и подогр. до той же температуры наполнителем. Охлаждают до 60 ^оС, укладывают при темпер. 5 ^оС. На битумной эмульсии наполнитель смешивают с ней без подогрева. В дегтебетон в качестве вяжущего в-ва входит деготь (или пек). Водостойкость долговечность и износ дегтебетона ниже, чем асфальтобетона.

На сж. 3.5 мпа

На мокр основ нельзя- вымывается.

Кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битума и смешанных органических вяжущих.

Кровельные материалы, должны обладать прочностью, атмосферостойкостью, водостойкостью, водонепроницаемостью и теплостойкостью. повышенной прочностью и водонепроницаемостью, хим. стойкостью, а также достаточной эластичностью (чтобы не было трещин и разрывов из-за усадочных деформаций). Материалы на основе битумов и дегтей удовлетворяют этим треб., но имеют недостатки - меньшая долговечность, огнестойкость, необходимость устройства для укладки сплошной обрешеткиРазделяют рулонные, листовые и штучные изделия, обмазочные материалы - мастики, эмульсии пасты, а по виду вяжущих - битумные, дегтевые, гудрокамовые, резинобитумные, битумно- и дегтеполимерные.

Рулонные кровельные и гидроиз. мат-лы бывают безосновные и основные.

Первые получаются путем пропитки кровельного материала органическим вяжущим, вторые - путем пропитки основы с последующим нанесением с 1 или 2 сторон более тугоплавкого орг. вяжущего с минеральным наполнителем.

Кровельный картон.

Марки: А-300, А-350, А-420, А-500; Б-300, Б-350, Б-420, Б-500, соответствует 1м³ картона в граммах в состоянии стандартной влажности 6%. Важная характеристика: способность хорошо впитывать жидкие органич. материалы. Ширина 1000, 1025, 1050. Края не должны иметь надрывов, трещин.

Пергамин.

Рулонный кровельный и пароизоляц. материал, изготовленный из кровельного картона, пропитан нефтяным битумом.

Исп. картон марок 300 и 350, битум марки БНК 45/180.

Производят на спец. установках, выпускают в рулонах шириной, соотв. ширине картона.

В разрезе должен быть черно-коричневого цвета без прослоек, непропитанного картона.

Должен обладать гибкостью, водопоглощение за 24 часа не более 20% по массе.

Применяют как подкладочный материал.

Рубероид кровельный и изоляц. материал, изгот. путем пропитки кров. картона мягким нефтяным битумом с последующим покрытием его с обеих сторон тугоплавким нефтебитумом с наполнителем и нанесением на лицевую сторону тонкого слоя. мин. посыпки.

Разделяют: кровельный и подкладочный. Картон марок А-300, Б-300, Б-350, А-420. Битум-БНК45/180, для покровного слоя БНК 90/40 и БНК 90/30.

Для повыш. теплостойкости в массу покровного слоя вводят 10-20% мин. Наполнителя (асбестовая пыль), поверх него наносят. мин. посыпку тальк или асбестовая пыль (предохраняет от возд. окр. среды, делает более огнестойким, предохр. от слипания). Облад. повыш. прочностью, погодо- и трещиностойкостью при отриц. температурах.

Направляемый рубероид - толстый покровный слой (0,6-2мм) из тугоплавкого битума.

Толь кровельный.

Мат-л аналогичный рубероиду, кров. картон пропитывают и покрывают не битумом, а каменноугольным дегтем, на поверхность наносят слой минер. посыпки.

Толь с крупнозерн. посыпкой (марок ТКК-350,ТКК-400), покрыт с обеих сторон дегтем с более выс. темп. размягчения, чем пропитка картона.

Более долговечен толь с песочной посыпкой (ТКП-350, ТКП-400), пропитка из одинаковых продуктов.

Применяют для верхнего и нижнего слоя кровельного ковра пологих и плоских кровель на гор. дегтевых мастиках. Толь менее долговечен ,чем руб., дегтевые вяжущие быстрее стареют, но более биостоек и дешевле руб.

Рулонные покровные материалы. Изгот. на стеклоткани, мет. фольге и т.п.

Стеклорубероид и стеклоизол.

Изг. путем. двустороннего нанесения тугопл., биостойкого битумного или резинобитумного вяжущего на стекловолокнистую основу. Толщина слоя вяжущего больше толщ. стеклоосновы. Покровные пленки из орг. вяжущих. покрыв. сплошным слоем посыпки. Эти материалы более долговечны, чем толь и руб. Прим. для покрытия многослойных плоских водоналивных кровель, оклеечной гидро- и пароизоляции, на гор. и хол. битумных мастиках.

Гидростеклоизол.

Кровельный подкладочный. Полотнища длинной 3-10 мм, шир. до 1 м, толщиной 4-6 мм, изг. путем пропитки с 2-х сторон предварит. пропитанной битумом стеклоткани. Применяют для устройства кровельных ковров плоских кровель, подкладочный гидростеклоиз - 1 из слоев гидроизоляции железобет . отделок туннелей метро и др. инж. соор.

Стеклобит - стеклосетка, покр. битумно-резиновой мастикой с толщиной покр. слоя до 4 мм. Примен. для уплотнения швов и перекрытия трещин.

Фольгоизол.

Тонкая рифленая или гладкая фольга толщ. 0,08-0,3 мм, покрытая с 1-й стороны защитным бит.-рез. вяж. толщ. 0,8-4 мм. Примен. для устройства кровель и парогидроизоляции ответственных зданий и сооружений, гермет. стыков панелей. Меньше нагрев., благодаря отражат. способности. фльги.

Фольгопергамин.

Для гидроизоляц. защиты наружных трубопроводов. Двухслойный рулонный мат. из тонкой рифл. фольги и наклеенного на нее спец. битумным вяж. пергамина. Повышенная жесткость, более удобен при монтаже и эксплуатации.

Металлоизол.

Фольга толщ. 0,05 и 0,1 мм, покрытой с обеих сторон битумной мастикой. Водонепроницаемый, долговечный, имеет высокую прочность на разрыв и хор. гибкость. Прим. для оклеечной гидроиз. подземных соор.

Беспокровные рулонные материалы на основе.

Пергамин.

Получ. путем пропитки картона нефт. Битумом (П-300, П-350) и дегтепродуктами - беспокровный толь (ТГ-300 и ТГ-350) толь гидроиз). Примен. при устройстве пароизоляции, а гор. мастиках .

Гидроизол.

Основа – асбестовый картон, пропитанный нефтяным окисленным битумом. Марки ГИ-Г, ГИ-К, напомн распуш асбест 2и-1 2и-2

Безосновные рулонные материалы

Резинобитумные , резинодегтевые, битумно- или дегтеполимерные, гудрокамовые и гудрокамополимерные.

Способны к большим пластическим деформациям, не разрываются, не отделяются от основания даже при значит. деформациях.

Наиболее большое применение у бризола и особенно изола (гидроизол. фунд., бассейнов, антикоррозийная защита трубопроводов).

Металощелоч 0.2-0.3мм.пов-алюминий. Абс водонепрониц

Бризол авт. Покрышки-наполн. Для изол труб. Ш-60см. Дл 20м.

Изол.наполн рЕзина.

Мастики и эмульсии.

Жидкий битум- гудрон.-холодн мастика, для гидроизол ф.

Стекло и изделия из стекла: сырье, производство, свойства и применение.

Особоя агрегатн. Сост вещ-ва. Не видно кристалов под микрск.

Стеклом наз. твердый аморфный мат-л, получ. при переохлаждении минеральных расплавов. Основные компоненты строит. стекол – SiO2, AL2O3, Na2O, CaO, MgO – образуются в стекломассе при нагреве и последующем плавлении так наз. главных сырьевых мат-лов. . Кремнезем _SiO2 –65-80% основной стеклообразующий оксид, вводят в шихту в виде кварцевого песка или молотых песчаников и кварцитов с min содерж. примесей (железа, хрома, титана), снижающих светопропускание стекла. Глинозем _Al2O3 поступает в стекольную шихту в составе полевых шпатов, каолина, а для высокосортных стекол – в виде чистого оксида алюминия. Оксид натрия ускоряет процесс стеклообразования, понижая t плавления. Оксид калия снижает склонность стекла к кристаллизации, придает ему блеск и улучшает светопропускание. Оксид кальция CaO и магния MgO в стекольную шихту вводят в виде мела, мрамора, известняка, доломита. Эти оксиды повышают хим. стойкость стекла. Глушители (соед. фтора, фосфора) делают стекло непрозрачным. К красителям относят соед. кобальта, хрома, марганца, железа. ДлЯ хручталя ввод оксид свинца.пр=4500кг/м3. Обычное-2600

Основы пр-ва. Пр-во стр. стекла состоит из след. операций:

Обработка включает дробление и помол мат-лов, поступ. на завод в виде кусков (доломит, известняк, уголь), сушку влажных мат-лов (песок, доломит, известняк), просеивание всех компонентов через сита заданного размера. Приготовление шихты включает операции усреднения, дозирования и смешения. Измельчают в шаровой мелн.

Стекловарение произв. в спец. стеклоплавильных печах непрерывного (ванные печи) или периодич. (горшковые печи) действия. При нагревании шихты до 1100-1150°С происходит образование силикатов сначала в твердом виде, а затем в расплаве. Снач мутное. Для осветления и стекломассы повыш. до 1500-1600°С(пузырьки газа уходят). При этом вязкость расплава снижается, облегчается удаление газовых включений и получение однород. расплава.

Студка. Стекловарение заверш. охлаждением стекломассы до t, при кот. она приобретает вязкость, треб. для выработки стеклоизделий.

Формование изделий производ. различ. методами: путем вертик. или горизонт. вытягивания ленты из расплава прокатом или способом плавающей ленты (флоат-способ). Метод вытяг. примен. для получ. стекла толщ. 2-6мм. Этот способ позволяет получ. стекло с высоким качеством пов-ти.

Отжиг – обязат. операция при изгот. изделий. При быстром охлаждении для закрепления формы изделий в них возник. большие внутр. напряжения, кот. могут привести даже к самопроизвольному разруш. стеклоизд.

Закалка примен. для получ. стекла с повыш. в 4-6 раз при сжатии и 5-8 раз при изгибе прочностью по сравнению с обычным стеклом. Закалка провод. доведением стекла до пластич. сост. и затем резким охлажд. пов-ти.Заключит. обработка изделий включает в себя операции шлифования, полирования, декорат. обработки.

Брак- полосатчатость или пузырьки воздуха .

Св-ва Плотность обычного стр. силикатного стекла 2,5 г/см³. Плотность теплоизоляц. стеклоизделий меняется в пределах 15-600 кг/м³.

Прочность и деформативность стекла. Расчетный теоретиче­ский предел прочности при растяжении стекла составляет 12000 МПа, технический - 30-90 МПа, что объясняется наличием в стекле микронеоднородностей, микротрещин, внутренних напряжений и др. Предел прочности при сжатии стекла может составлять 600-1000 МПа и более. Предел прочности стеклянных волокон диаметром 4-10 мкм достигает 1000-4000 МПа. У стекла отсутствуют пластические деформации. Хрупкость является главным недостатком стекла, которое плохо сопротивляется удару. Прочность обычного стекла при ударном из­гибе составляет всего 0,2 МПа.при сжатии 300 мпа

Оптические свойства характеризуются показателями светопропускания (прозрачности), светопреломлением, отражением и рассеиванием. Обычные силикат­ные стекла пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Коэффициент направленного пропускания света стеклами достигает 0,89.

Теплопроводность стекол меняется от состава в пределах 0,5-1,0 Вт/(м·°С). Теплопроводность теплоизоляционных стеклоизделий составляет 0,032-0,14 Вт/(м·°С).ъ

Звукоизолирующая способность высока. По этому показателю стекло толщиной 1 см соответствует кирпичной стене в полкирпича - 12 см.

Химическая стойкость стекла зависит от его состава. Силикатное стекло обладает высокой химической стойкостью к большинству агрессивных сред за исключением плавиковой и фосфорной кислот.

Применение

Темное ст с сод. Железа- бутылочное

Листовое стекло - основной вид стекла, используемый для остекления оконных и дверных проемов, витрин и внутренней отделки зданий.

Оконное стекло 3-4мм производится трех марок: полированное, неполированное улучшенное, неполированное. Оконное стекло производится толщиной от 2,0 до 6,0 мм max размеров в завис-ти от толщины от 1000x1600 мм, а min 400x500 мм. Светопропускание оконных стекол 84-89%.Стеклопокеты-60г.-не пыл не запотевают.

Сталинит-двери общ зданий, фрагменты пыленепробив дверей.

Витринное стекло производится двух марок: М7 - полированное и М8 - неполированное, толщиной 6,5-12 мм и макс. разме­ров 3000x6000 мм. Светопропускание 75-83%.

Стекло листовое узорчатое изготовляется способом проката. бесцветным и цветным, окрашенным в массе или нане­сением на поверхность его пленок оксидов различных металлов. Применяется для декоративного остекления оконных и дверных про­емов, листовое стекло "мороз", имеющее на одной сто­роне узор, Армированное листовое бесцветное и цветное стекло для уст­ройства световых проемов, фонарей верхнего света­. Внутри запрезованна сеточка сварная или крученная сетка из стальной проволоки 0.4 мм. Армированное стекло отличается повышен­ной прочностью и огнестойкостью. Светопропускание бесцветного армированного стекла 65-75%.При ударе трещины.

Закаленное стекло является безопасным, так как при разрушении распадается на мелкие осколки с тупыми нережущими краями. В строительстве применяют для устройства дверей, перегородок, по­толков.

Многослойное стекло (триплекс), армированное или неармиро­ванное, состоит из нескольких листов стекла, прочно склеенных ме­жду собой прозрачной эластичной прокладкой, прозрачной пленкой. При ударе оно не дает осколков- трещины и являет­ся безопасным.

Теплопоглощающее стекло ­серого и бронзового оттенков получают введением в состав стекломассы ок­сидов кобальта, железа или селена.

Теплоотражающее стекло применяется для нагрева помещений ­Свето­пропускание стекол 30-70%, а пропускание тепла 40-60%. В связи с тем, что в таких стеклах большая часть инфракрасных лучей не по­глощается, а отражается, само стекло почти не нагревается. ­Электропроводящее стекло применяется в строительстве для стеклопакетов, используемых как источники тепла. ­

Стекло устойчивое к радиоактивным излучениям используются стекла с высо­ким содержанием свинца и бора.

Изделия из стекла. Кроме листового светопроницаемого стекла в строительстве при­меняются светопрозрачные изделия и конструкции: стеклоблоки, стеклопрофилит, стеклопакеты, стеклобетонные конструкции и стек­лянные трубы.

Блоки стеклянные пустотелые применяются для устройства на­ружных и внутренних ограждений, помимо светопропускающей способности имеют хорошие тепло- и звукоизоляци­онные св-ва. Стеклоблоки предст. герметиче. закрытые полые стекл.коробки с гладкими нар. и ребрист. внутр. пов-тями. Ребра и призмы на внутр. пов-ти препятств. прямой видимости через блок. Номенклатура пус­тотелых стеклянных блоков, выпуск. стек. завода­ми, вкл.изд. квад. и прямоуг., неокраш. и цветные. Светопропускание стеклобл. в завис. от их вида меняется в пред. 30-55%. Стеклоблоки им.: термостойкость - 40°С, предел прочн. при сж.1,5 МПа сопротивл. удару 0,8-0,9 Дж.

Профильное стекло (стеклопрофилит)-пого­нажные длинномерные светопрозрачные изделия, прим. для устр. светопрозр. огражд. и самонесущ. стен, внут­р. перегородок и прозр. плоских кровель в зд. раз­л. типа. Профильное стекло изгот. открытого (швел­лерное, ребристое и т.д.) и замкнутого (коробчатое, овальное, тре­угольное и т.д.) сечений, неармированное и армированное, бесцветное и цветное,и с аэрозольным оксидно-металлическим покрытием. Светопропуск. 73-82%, теплопро­водность - 0,76 Вт/(м°С), термостойкость - 70°С.

Стеклопакеты – изд., сост.из двух или более листов светопропуск.стекла, соед. между собой по контуру таким образом, что между ними образуются герметически замкнутые прослойки, заполн. сухим воздухом или другим газом. Они применяются для остекл. окон и дверей, витрин, зенитных фона­ рей зданий разл. назн. Стеклопакеты раздел. на клееные, паяные и сварные, по числу слоев стекла на двух-, трех- и четырехслойные. Стеклопакетн. остекление обладает хорошей тепло- и звукоизолир. спос., не запотевает и не нуждается в протирке внут­р. пов-тей. Стеклопакеты по назн. подразделяются на обычные, светорассеивающие, упрочненные, безосколочные, солнцезащитные, звукоизоляционные и электрообогреваемые.

Стеклобетонные конструкции предст. собой ж/б каркас, внутри которого на растворе уложены стеклоблоки. Примен. для заполнения наружных световых проемов, остекле­ния лестничных клеток и для устройства светопрозрачных перегородок и покрытий. Стеклянная черепица изготовляется в некоторых странах для устройства светопрозрачных фонарей в кровлях из керамической или бетонной черепицы. Трубы стеклянные и фасонные части к ним применяются для напорных, безнапорных и вакуумных трубопроводов, используемых для транспортировки жидких, газообразных и твердых веществ с раз­личными физико-химическими свойствами (за исключением плави­ковой кислоты) при температуре от -50°С до +120°С. Облицовочные изделия из стекла. По струк­турно-агрегатному состоянию они подразд. на три основные группы: аморфные (цветное листовое стекло, стемалит, марблит. стекломрамор, стеклоплитка, и др); гетерогенные аморфные системы на основе стекла и газовоздушной смеси (коврово-мозаичная плитка, глушенная газовоздушными включениями; пенодекор, порокерамзит, мозаичная плитка; пемза, спеченная из стекло-порошка); гетерогенные стеклокристаллические материалы, со­стоящие из стекловидной и кристаллической фаз (сигран, стекло-кристаллит, стеклокерамит, стеклокремнезит).

Цветное листовое стекло изгот. на основе обычного и термоупрочненного стекла. Листы бронзового цвета имеют светопропускание 1,5-2%. Применяются для деко­р. остекления окон, дверей, перегородок, мебели, изготовле­ния витражей и светильн. Для вн. облицовки и уст-ва перегородок прим. декоративный триплекс - листы с за­прессован. между ними цв. или декорат.пленкой или тонкой тканью. Стемалит - изделия из листов плоского стекла, внутренняя сторо­на которых в процессе изготовления окрашена керамической эмале­вой краской и подвергнута термообработке. Осн. назн. - облицовка стен зданий. Стекломрамор - применяется для декор.-защ. облиц. стен зданий, покрытия полов, оформл. ин­терьеров, антикорроз. защиты строит. констр.. Облицовочная плитка - изделия из неокрашенного или цветного глушенного стекла. Термостойкость 40-45°С. Лицевая поверхность плиток: гладкая или с различными рельефными узорами, тыльная - рифленой или шероховатой, что обеспечивает лучшее сцепление с раствором.

Эмалированная плитка изгот. из цветного оконного или узорчатого стекла путем его резки, нанесения на одну из поверхно­стей непрозрачной эмали и ее сплавления. Предназн. для внут­р. облицовки зданий различного назначения. Плитки стеклянные облицовочные коврово-мозаичные и ковры из них являются одним из наиболее эффективных облицовочных материалов. Они долговечны, обладают морозостойкост. и гигиеничн., надежно защищает фасады" стен зданий от воздействия внешней среды. Пеностекло предст. собой искусст. материал, подоб­ный пемзе. Вспучи­вании размолотого стекла, смешанного с небольшим количеством (1-3%) древесного угля, известняка или др. мат-лов.Изготавливается в виде блоков и гранул. Широ­ко применяется в конструкциях как теплоизолирующий и звукопо­глощающий материал. Блоки из пеностекла примен. для тепловой изоляции строи­тельных конструкций, промыш. оборудования. Гранулированное пеностекло примен. в качестве особо лег­кого заполнителя в пр-ве легкого и конструкционного или теплоизоляционного бетона. Стеклянное волокно примен. в пр-ве композицион­ных строит. материалов в виде непрерывных нитей, тканей, холста, рубленного стекловолокна и стекловаты. Прочность их при растяжении достигает 4000 МПа. Стекловолокнистый холст предст. собой тонкий листовой материал из переплетенных непрерывных волокон, скрепленных син­тетическим связующим. Применяется как полуфабрикат для изготов­ления гидроизоляционных и кровельных материалов, в частности, стеклорубероида. Ситаллы предст. собой стеклокристаллические материалы, полученные из стеклянных расплавов путем их полной или частичной кристаллизации. По структуре ситаллы представляют собой компо­зиционные материалы с стекловидной аморфной непрерывной фазой-матрицей, наполненной мелкими кристаллами стекла. Объем кристаллической фазы в ситаллах достигает 90-95%. Сырьем для производства ситаллов являются те же природные материалы, что и для стекла, но к чистоте сырья предъявляются очень высокие требования. Кроме того, в рас­плав вводят добавки, катализирующие кристаллизацию при после­дующей термообработке. В качестве катализаторов кристаллизации применяют соединения фторидов или фосфатов щелочных и щелоч­ноземельных металлов. Облад. поликристалл. строением, ситаллы, сохраняя пол. свойства стекла, лишены его недост.: хрупкости, малой прочности при изгибе, низкой теплостойкости. Тверд ситаллов приближается к твердости закален.стали. Термост. изд.из ситалла достигает 1100°С. Ситаллы обладают высокой стойкостью к воздействию сильных ки­слот и щелочей. Отдельные виды ситаллов отли­чаются жаростойкостью и способностью паяться со сталью. Проч­ность ситаллов при сжатии - до 500 МПа. В стр-ве ситаллы использ. для устройства полов про­мышленных цехов, в которых могут быть проливы кислот, щелочей, расплавов металлов, а также движение тяжелых машин. По внешнему виду ситаллы могут быть темного, серого, коричневого, кремового, свет­лого цветов, глухие и прозрачные. Шлакоситаллы. Ситаллопласты .

Органогенные осадочные горные породы: минеральный состав, свойства и применение.

Биогенные кремнистые породы сложены осадочным кремнеземом (опалом, халцедоном, кварцем). По морфологическому признаку выделяют пластовые и конкреционные кремнистые породы. Разновидности пластовых: Диатомит и трепел — фитогенные породы, представляют собой отложения неорганических остатков диатомей, богатых аморфным кремнеземом. Это рыхлые, пористые горные породы, зачастую содержащие до 90% кремнезема. Диатомит — лёгкая горная порода. В сухом состоянии он имеет белый, серый или желтоватый цвет. Трепел состоит из скоплений мельчайших округлых кремнистых шариков. Под давлением вышележащих слоев трепел уплотняется, образуя более плотную, неразмокаемую разновидность — опоку, В со­ставе опоки имеется мелкозер­нистый кремнезем с небольшими приме­сями глины и песка. Средняя плотность этих пород колеблется в пределах от 300 до 1000 кг/м³. Диатомит, трепел и опоку применяют в качестве теплоизоляцион­ных материа­лов, особенно для изоляции горячих поверхностей. В мел­ко измолотом состо­янии их используют как активную гидравлическую добавку. Опока может служить заполнителем для легких бетонов. Яшмы – массивные плотные неравномерно окрашенные породы с характерным раковистым изломом, состоят они из халцедона или мелкозернистого кварца с постоянной примесью тонкорассеянных гидрооксидов железа. Яшмы используют как декоративный камень и в стр-ве. Конкреционные кремнистые породы. Желваки или конкреции, сложенные осадочным кремнеземом, наз. кремнями. Они могут быть рассеяны в различных породах-известняках, песчаниках, глинах. Для кремнистых пород хар-но вводно-осадочное происхождение. Кремнезем, образовавшийся в рез-те хим. выветривания магматич. пород, а также при вулканических извержениях, поступал в водоемы и отлагался там благодаря коагуляции коллоидных рас-ров или в рез-те жизнедеят. организмов, потреблявших его для построения скелетов.

Органогенные известняки могут быть сложены целыми раковинами или обломками раковин различных морских беспозвоночных, а также остатками известняковых водорослей. Органогенные известняки иногда слагают рифы. Разновидность органог. известняков – мел - зоогенная порода, представляет собой мельчайшие остатки раковин простей­ших организмов. Невысокая прочность ограничивает использование его в качестве конструктивного материала, однако его широко исполь­зуют в строительстве для побелки, приготовления шпаклевок, замазок, для производ­ства вяжущих материалов (известь, цемент), а также стекла и т.д. Ракушечники относятся к зоогенным и представляют собой сцементированные угле­кислым кальцием (с примесью кремнезёма и глины) раковины и их об­ломки. Структура крупнопористая. Местонахождения ракушечников находятся на побережье Черного и Каспийского морей, в Молдавии. Ракушечник является хорошим местным стеновым материалом для строительства жилых домов. В зависимости от прочности ракушечники используются для устройства стен, фундаментов и цоколя зданий. Средняя плотность — от 600 до 1500 кг/м³. Учитывая большую пористость, а следовательно, высокое водопоглощение и воздухопроницаемость, стены из ракушечника как правило оштукатуривают.

Метаморфические горные породы: образование, минеральный состав, свойства и применение.

В глубине земной коры под большим давлением и при высокой температуре, а также под влиянием газов происходит перерождение горных пород с появлением у них некоторых новых свойств. При этом образуются горные породы, именуемые метаморфическими.

Гнейс. По своему составу гнейсы тождественны гранитам. По сложению их можно отнести к группе сланцеватых пород. Это объяс­няется тем, что при одностороннем давлении зерна минералов вытя­гиваются в виде лент в направлении, перпендикулярном давлению. В результате такого сложения гнейсы приобретают свойства анизотропности (т.е. свойства, которые различны для параллельного и перпен­дикулярного направления сланцеватости). Эти особенности сложения гнейсов сказываются на сопротивлении их обработке: они сравнительно легко раскалываются вдоль слоев и трудно — в перпендикулярном направлении. Эти свойства отрицатель­но влияют на атмосферостойкость камня. Гнейсы менее морозостойки, чем граниты. Однако высокая плотность камня и достаточная прочность (до 200 МПа) позволяют применять его для мощения дорог, устрой­ства тротуарных плит, бордюрных камней. Гнейсы встречаются на Юго-Западной Украине, на Урале, Кольском полуострове, на горном Алтае и Дальнем Востоке.

Глинистые сланцы, в зависимости от основного минерала, входящего в их состав, могут быть: слюдяные, глинистые, тальковые, роговообманковые, хлоритовые. В строительстве применяют главным образом глинистые сланцы. Образовались они из глин в результате их уплотнения и частичной перекристаллизации под действием давле­ния. Глинистые сланцы, кроме мелких глинистых частиц, включают в себя листочки слюды, полевые шпаты, кварц и другие минералы. Цвет сланцев от тёмно-серого до чёрного. Глинистые сланцы имеют слоистое сложение и выкалываются из массива в виде плит и плиток. Расколотые на плитки толщиной 2,5 мм, они используются как кровельный материал (кровельный сланец, или природный шифер). Кровельный сланец не требуется окрашивать. Кроме того, этот кровельный материал огнестоек, долговечен и малотеплопроводен. Месторождения кровельных сланцев известны на Урале, на Украине, в Грузии и других странах СНГ.

Кварциты образовались в результате перекристаллизации зе­рен кварца и срастания их с кремнистым песчаником в однородную массу, в которой связующее вещество неразличимо. Кварцит — весьма плотная и прочная горная порода; предел прочности — 350-400 МПа. Высокая твердость и плотность кварцитов затрудняет их обработку, но позволяет достигнуть высококачес­твенной полировки. Кварциты бывают темно-вишневого, красного, лилового, а иногда и зеленого цвета. Долговечность и высокая атмосферостойкость позво­ляют использовать этот камень для облицовок монументальных зданий. Кварциты используют также для производства огнеупорных изделий и футеровок плавильных печей. Наиболее известные месторождения кварцитов в Карелии. Встречаются они также в Си­бири, на Урале, Украине, в Казахстане.

Яшма. Разновидностью кварцита является яшма. Это — богатый декора­тивный камень с узорчатым рисунком, напоминающим карельскую березу. Яшмы встречаются различных цветов: зеленые, вишнево-крас­ные, оливковые, палевые. Использо­вались они, в частности, для вну­тренней отделки Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. Яшмы встре­чаются на Урале и в Алтайском крае.

Мраморы образуются в результате перекристаллизации изве­стняков и доломитов при высоких температурах и давлениях. Они имеют зернисто-кристаллическую структуру, образованную прочно со­единенными между собой кристаллами без какого-либо цементирую­щего вещества. Мраморы характеризуются зуб­чатой или мозаичной связью зерен, обеспечива­ющей им высокую плот­ность и прочность. Последняя находится в пределах от 100 до 300 МПа. Средняя плотность мрамора — 2700-2900 кг/м³. твердость по шкале Мооса — 4. По величине зерен мраморы подразделяют на мелкокристал­личе­ские (крупность зёрен 0,01-0,25 мм), среднекристаллические (0,25-0,50 мм) и крупнокристаллические (более 0,5 мм). В процессе образования мрамор пропитывался растворами различ­ных солей, оксидов металлов и другими примесями, которые придали ему самые разнооб­раз­ные цвета и оттенки. Присутствие, например, окислов железа придает мрамо­ру красноватый, коричневатый и розовый оттенки. Ми­кроскопические частицы углерода, находящиеся в мраморе, создают серые, черные, зеленова­тые тона. При использовании его на фасадах он быстро теряет полировку и в усло­виях современных городов темнеет. По этим причинам мрамор чаще применяют для внутренней отделки зданий. К числу атмосферостойких относится шишимский мрамор (белый), рускеальский (светло-серый) и тивдийский (розовый). В скульптуре применяют так называемый статуарный мрамор, особенностью которого является высокая просвечиваемость (свето­проницаемость). Свет, прони­кая через мрамор и отражаясь от его по­верхности, обогащает камень тончайшими оттенками. Ранее в скульп­туре использовали ввозимый из Италии каррарский мрамор, обладаю­щий просвечиваемостью до 4 см. В настоящее время для этой цели применяют отечественные мраморы Прохорово-Балан­динского место­рождения на Урале с просвечиваемостью в 2 см, Требушанского месторождения на Украине с просвечиваемостью 3,5 см. Широко применяется также армянский мрамор оникс.

Достоинства и недостатки древесины как строительного материала.

Достоинства: древесину издавна широко применяют благодаря высокой прочности при небольшой плотности, малой теплопроводности, легкости обработки, простоте скрепления отдельных элементов, высокой морозостойкости и сопротивляемости действию многих хим. реагентов.

Недостатки: неоднородность строения, наличие пороков ,гигроскопичность, приводящая к изменению рамров, короблению и растрескиванию, склонность к загниванию и возгоранию.

Макро- и микроструктура древесины. Влияние строения на свойства древесины.

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из него получается от 60 до 90 % древесины.

Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом или через лупу, микроструктурой — видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола.

Макростроение древесины.

основные части: различают сердцевину, кору, камбий и древесину.

- Сердцевина - клетки с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.

- Кора - кожица или корка, пробковой ткани и луба. Корка или кожица и пробковая ткань защищают 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.

Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем объеме — клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной, заканчивается осенью.

Древесина ствола - часть ствола от луба до сердцевины - в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое годичное кольцо состоит из двух слоев: ранней (весенней) (светлая из крупных тонких стенок) древесины, образовавшейся весной или в начале лета и поздней (летней) (более темного цвета менее пориста, более прочна, состоит из мелкополостных клеток) древесины, которая образуется к концу лета.

Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается, она становится более прочной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, сост. из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у др. — спелой древесиной. Более молодая древесина ствола ближе к коре, в которой еще имеются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Она имеет большую влажность, относительно легко загнивает, малопрочна, обладает большей усушкой и склонностью к короблению.

Ядровые породы, (их ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей влажностью) - сосна, лиственница, дуб, кедр и др.. Спелодревесные породы ( центральная часть ствола отличается от заболони только меньшей влажностью ) - ель, пихта, бук, липа и др.. Заболонные древесные породы (у них нельзя заметить значительного различия между центральной и наружной частями древесины ствола) - береза, клен, ольха, осина и др. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.

Микростроение древесины.

Основную массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т. е. поперек основных клеток (клетки сердцевинных лучей).

В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. По распределению сосудов в поперечном сечении лиственные породы разделяют на кольце сосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) и рассеяннососудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.). У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами. У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоляные ходы - межклеточные пространства, заполненные смолой. Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и ядро. Оболочки клеток сложены из нескольких слоев очень тонких волоконец, называемых микрофибриллами, состоят из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы — высокомолекулярного природного полимера.

В клеточной оболочке содержатся и другие природные полимеры — лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов.

Влияние влажности на физико-химические свойства древесины.

Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной.

Стандартной принято считать влажность древесины 12 %. Вода в древесине может находиться в трех состояниях — свободном, физически связанном и химически связанном.

Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют пределом гигроскопической влажности(23 до 35 % (в среднем 30 %) от массы сухой древесины.)

Усушка, разбухание и коробление. Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объёма — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон. Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1 %, в радиальном направлении — 3...6 %, а в тангенциальном — 7...12 %. Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее короблениеи растрескивание. Боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев, а наибольшему короблению подвержены доски, выполненные из древесины, расположенной ближе к поверхности бревна, и широкие доски.

Степень усушки древесины характеризуется коэффициентом объемной усушки Ky, который вычисляют на 1% влажности с точностью 0,01 % по формуле Ку= У_v mах/ w

где У_v mах — объемная усушка; w в.г.п. — значение предела гигроскопической влажности.

Объемную усушку определяют без учета продольной усушки с точностью 0,1 %:

У_v max = (аb—а₀b₀)/аb,

где а и b — размеры поперечного сечения образца при влажности, соответствующей пределу гигроскопической влажности; а₀ и b₀ — то же, в абсолютно сухом состоянии.

По величине коэффициента объемной усушки (Ky, %) древесные породы разделяют на группы: малоусыхающие (Kу<0,40), среднеусыхающие (Kу = 0,40...0,47) и сильноусыхающие (Kу = 0,47 и более).

Физико-химические и механические свойства древесины.

Истинная плотность (целлюлозы) 1,54 г/куб см;

Средняя плотность зависит от почвы, климата, влажности меньше 1г/куб см;

Пористость 30-80%;

Гигроскопичность: равновесная влажность – влажность приобретенная древесиной в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью. Мокрая древесина – вл 100%, свежесрубленная - 35%, воздушно сухая 15-20%, комнатно сухая 8-12% (стандарт), абсолютно сухая. Вода в древесине бывает свободная, физически и химически связанная. Свободная – заполняет полости клеток и меж/клет пр-во. Физически связвнная (гигроскопическая) – в стенках клеток.

Пороки древесины.

Пороками называют недостатки отдельных участков древесины, снижающие ее качество и ограничивающие возможность использования. Пороки образуются как при росте дерева, так и при хранении на складах и эксплуатации.

Степень влияния пороков на пригодность древесины для строительства зависит от их вида и места расположения, размеров поражения, а также характера и назначения лесопродукции. Один и тот же порок в некоторых видах лесопродукции делает древесину непригодной для строительных целей, а в других понижает ее сорт или не имеет существенного значения.

- Сучки — распространенный и неизбежный порок древесины. Сучки являются частью (основанием) ветвей, заключенной в древесине, нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон и годичных слоев, уменьшают рабочее сечение пиломатериалов, что понижает прочность древесины, затрудняет ее механическую обработку и ухудшает внешний вид. В отдельных случаях понижение прочности достигает 30. ..40 %, а в тонких досках и брусках и более. Сросшиеся и частично сросшиеся сучки имеют годовые слои, сросшиеся или не полностью сросшиеся с окружающей древесиной. По состоянию древесины самого сучка различают здоровые сучки (светлые, темные, с трещинами), загнившие, гнилые и табачные. Загнившие и гнилые сучки окружены здоровой древесиной, но древесина самих сучков частично или полностью утратила первоначальную структуру и размягчилась. Табачные сучки имеют совершенно выгнившую древесину, которая превратилась в рыхлую массу ржаво-бурого или белесого цвета, распадающуюся в порошок при растирании пальцами.

- Трещины представляют собой разрывы древесины вдоль волокон. Они могут появиться как на растущем дереве, так и при высыхании срубленного дерева. Они нарушают целостность лесоматериалов, уменьшают выход высокосортной продукции, снижают прочность, а в некоторых случаях, например в мелком сортаменте, делают их непригодными для строительных целей. Кроме того, трещины задерживают влагу в древесине, что создает условия для развития в ней грибков, вызывающих гниение.

Различают следующие типы трещин: метиковые (простые и сложные), морозные, отлупные и трещины усушки.

- Пороки формы ствола легко устанавливаются на растущем дереве и поэтому стволы деревьев, имеющие такие дефекты, могут быть заранее отбракованы или переведены в низший сорт. К этой группе пороков относятся сбежистость, закомелистость и кривизна ствола.

Сбежистость — значительное уменьшение толщины круглых лесоматериалов или ширины необрезных пиломатериалов на всем их протяжении, превышающее нормальный сбег (1 см на 1 м длины).

Закомелистость — резкое увеличение диаметра комлевой части круглых материалов или ширины необрезной пилопродукции.

Кривизна — искривление ствола дерева в одном или нескольких местах уменьшает выход пиломатериалов, изменяет направление волокон.

Наклон волокон (косослой) — непараллельность волокон древесины продольной оси сортимента. При наличии этого порока особенно при больших углах наклона волокон или годичных слоев наблюдается резкое снижение прочности древесины.

Крень — местное изменение строения древесины, когда кольца поздней и ранней древесины имеют разную толщину и плотность по обе стороны от сердцевины.

Свилеватость — извилистое или беспорядочное расположение волокон древесины.

Двойная сердцевина характеризуется наличием двух, иногда и более, сердцевин в одном поперечном сеченииствола.

Химические окраски возникают в срубленной древесине в результате развития химических и биохимических процессов, связанных в большинстве случаев с окислением дубильных веществ.

Грибные поражения вызываются простейшими растительными организмами

Также различается: заболонная гниль, ядровая гниль, наружная трухлявая гниль.

Повреждения насекомыми (червоточина) представляют собой ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми. По глубине червоточина разделяется на поверхностную, неглубокую, глубокую и 'сквозную, а по размеру отверстий — на некрупную (диаметр отверстий меньше 3 мм) и крупную (диаметр отверстий более 3 мм)

Защита древесины от гниения. Антисептики и способы антисептирования.

Для предупреждения загнивания древесины принимают ряд конструктивных мер, цель которых предохранить ее от увлажнения (древесину изолируют от грунта, камня и бетона, делают каналы для проветривания, защищают от атмосферных осадков и т. п.). Когда мерами конструктивного характера нельзя полностью предохранить древесину от увлажнения, ее пропитывают антисептиками — химическими веществами, которые убивают грибы или создают среду, в которой их жизнедеятельность становится невозможной.

Антисептики должны обладать высокой токсичностью (ядовитостью) по отношению к дереворазрушающим грибам, но быть безвредными для людей и животных; сохранять высокую токсичность влечение заданного срока; легко проникать в древесину, не ухудшая ее физико-механических свойств и не, вызывая коррозию металлических креплений; не иметь неприятного запаха; быть стойкими при повышенных температурах и в процессе обработки древесины. Они должны быть относительно дешевыми и не дефицитными.

Для антисептирования древесины используют водорастворимые, органикорастворимые и маслянистые антисептики, а также антисептические пасты.

Водорастворимые антисептики применяют для обработки древесины, которая в процессе эксплуатации защищена от непосредственного увлажнения и вымывающего действия воды.

Фторид натрия (без запаха, белого цвета); кремнефторид натрия (белый или серый); кремнефторид аммония и др.

Органикорастворимые препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфенола в легких нефтепродуктах) и типа НМЛ (растворы нафтената меди в легких нефтепродуктах) являются высокотоксичными антисептиками, хорошо проникающими в древесину. Препараты второго типа окрашивают древесину в зеленый цвет и затрудняют ее склеивание. В качестве растворителей применяют зеленое масло, мазут, керосин и сольвентнафту.

Из маслянистых антисептиков наиболее широко используют масло каменноугольное (креозотовое и антраценовое) и сланцевое. Оба эти продукта — жидкости темно-коричневого цвета с резким запахом и сильными антисептическими свойствами. Водой они не выщелачиваются, металл не коррозируют, но окрашивают древесину в темно-бурый цвет. Основное назначение — глубокая пропитка деревянных элементов, находящихся на открытом воздухе, в земле или воде.

Антисептирующие пасты приготовляют из водорастворимого антисептика (фторид или Кремнефторид натрия), связующего вещества (битума, глины, жидкого стекла и др.) и наполнителя (чаще всего торфяного порошка). Антисептическими пастами защищают элементы из древесины с начальной влажностью не менее 40 %.

Способы антисептирования.

Пропитку древесины антисептиками осуществляют поверхностной обработкой, в горяче-холодных ваннах и под давлением.

|При поверхностной обработке раствор антисептика наносят на поверхность древесины кистями или краскопультом за 2...3 раза.

Пропитка древесины по методу горяче-холодных ванн имеет наибольший эффект. Древесину или конструкцию из нее сначала погружают в горячий раствор антисептика с температурой 90...95°С.

Пропитка под давлением осуществляется в специальных герметических цилиндрах-автоклавах. Вначале в автоклаве создается вакуум, благодаря чему из древесины удаляется воздух.

Основной способ борьбы с дереворазрушающими насекомыми на складах лесоматериалов — содержание склада в соответствии с санитарными требованиями, а также своевременная окорка круглых лесоматериалов. Однако древесина может поражаться насекомыми и в сооружениях. В этом случае борьба с ними ведется химическими средствами, путем обработки древесины ядовитыми веществами

Защита древесины от возгорания.

При зажигании древесины пламенем возгорание происходит при температуре 260...290 °С, а при нагреве выше 350 °С газы, выделяющиеся из древесины, способны возгораться даже при отсутствии открытого пламени. Для предупреждения возгорания принимают специальные меры, которые сводятся: к конструктивным (удаление деревянных элементов от источников нагревания, устройство огнестойких перегородок и стен); покрытию деревянных элементов штукатуркой или облицовкой малотеплопроводными и несгораемыми материалами '(асбестовыми и др.); окрашиванию деревянных конструкций огнезащитными красками или пропитке древесины специальными веществами — антипиренами. Огнезащитные краски содержат связующее вещество, наполнители и антипирены. Например, в силикатных красках связующим служит растворимое стекло, а наполнителем — молотый кварцевый песок, мел, магнезит.

Для защиты от огня скрытых деревянных элементов зданий и сооружений (стропил, обрешетки и др.) используют огнезащитные пасты на основе глин, извести, гипса, суперфосфата, которые после высыхания образуют несгораемый слой толщиной 2...3 мм.

Огнезащитное действие антипиренов основано на том, что одни из них при нагревании древесины создают оплавленную пленку, закрывая доступ кислорода к древесине, другие при высокой температуре выделяют негорючие газы, оттесняющие воздух от поверхности древесины и одновременно разбавляющие горючие газы, выделенные из самой древесины при нагревании. В качестве антипиренов применяют хлористый аммоний, фосфорнокислые натрий и аммоний.

Сортамент круглого леса, пиломатериалов, полуфабрикатов, строительные детали.

Путем механической, механико-химической и химической переработки ствола, корней и кроны дерева получают так называемые товары. По способу получения лесные товары разделяют на семь групп: лесоматериалы; модифицированная древесина; композиционные древесные материалы; сырье для лесохимических производств; целлюлоза, бумага и древесноволокнистые материалы; продукция гидролизного и дрожжевого производства; продукция лесохимических производств.

Для строительных целей используют в основном товары первой группы — лесоматериалы, а также композиционные древесные материалы и модифицированную древесину.

По способу механической обработки лесоматериалы разделяют на: круглые; пиленые материалы; лущеные; фрезерованные (строганые); колотые, производимые разделением древесины вдоль волокон клиновидным инструментом; измельченные '(щепа, опилки стружки), получаемые в процессе обычного пиления и фрезерования или специальной переработкой древесины.

Композиционные древесные материалы (листовые, плитные и другого вида) получают с помощью связующих (вяжущих) веществ из предварительно разделенной на части древесины '(фанера, столярные плиты, древесностружечные плиты, древеснослоистые пластики, фибролит и др.).

Модифицированная древесина — цельная древесина с направленно измененными свойствами (прессованная древесина, пластифицированная аммиаком, модифицированная синтетическими смолами и др.). Н Круглые лесоматериалы.

Ствол поваленного дерева, опиленный от корневой части и очищенный от сучьев, называют хлыстом. Процесс деления хлыстов на части называют раскряжевкой. При раскряжевке хлыстов получают отрезки разной длины — бревна, кряжи и чураки. В строительстве используют главным образом бревна, как в круглом виде, так и в качестве сырья для выработки пиломатериалов.

Круглые лесоматериалы по толщине (диаметру верхнего отруба) разделяют на мелкие, средние и крупные. Мелкие, называемые часто подтоварником, имеют диаметр 6...13 см, средние— 14...24 см, крупные — 26 см и более. Более тонкие части ствола или тонкий лес (3... ...7 см) строители называют жердями. Длина бревен — 3...6.5 м, с градацией — через 0,5 м.

В зависимости от качества древесины и дефектов обработки круглые лесоматериалы разделяют на четыре сорта. В строительстве преимущественно используют бревна 2-го и 3-го сортов.

Пиломатериалы и заготовки.

Пиломатериалы по геометрической форме и размерам поперечного сечения делят на пластины, четвертины, брусья, бруски, доски, горбыль. Брусья имеют толщину и ширину более 100 мм; бруски — толщину до 100 мм и ширину не более двойной толщины; доски — толщину до 100 мм, ширину более двойной толщины. По характеру обработки пиломатериалы делят на обрезные и необрезные. У необрезных пиломатериалов кромки не пропилены. По степени обработки пиломатериалы разделяют на). При толщине материалов до 32 мм их называют тонкими, при большей толщине — толстыми. Тонкие доски называют еще тесом.

Пиломатериалы хвойных пород изготовляют длиной 1...6.5 м с градацией 0,25 м. Доски и бруски разделяют на 5 сортов (отборный; 1, 2, 3 и 4-й); брусья отборного сорта не имеют. В стр-ве исп. все сорта, а в столярном пр-ве 1-го и 2-й сорта. Ширина пиломатериалов увязана с толщиной и максимально может быть: у досок — 250 мм, брусков — 200 мм, брусьев — 250 мм. . Пиломатериалы лиственных пород изготовляют длиной 0,5...6,5 м с градацией через 0,25 м. По качеству эти пиломатериалы разделяются на три сорта.

Заготовки — это доски и бруски, прирезанные применительно к заданным размерам и качеству древесины, используемой для изготовления деталей с припусками на механическую обработку и усушку. Заготовки по видам обработки различают: пиленые — полученные путем пиления; клееные — изготовленные путем склеивания из нескольких более мелких заготовок; калиброванные обработанные до заданных размеров. В строительстве широко используют также заготовки, имеющие после фрезерования специальную форму сечения (плинтусы, наличники, обшивки, поручни и т. п.).

Строительные детали и изделия из древесины.

Детали деревянные фрезерованные (погонажные детали) для строительства представляют собой элементы небольшого поперечного сечения, обработанные путем фрезерования на станках: доски и бруски для покрытия полов, плинтусы, наличники, поручни, обшивки и раскладки

Столярные плиты состоят из внутреннего щита, изготовляемого из узких реек (основа) и наклеенного на щит с обеих сторон шпона в один или два слоя '(лицевой и оборотный слои).

Столярные плиты могут иметь длину до 2500 мм, ширину — до 1525 мм, толщину — до 30 мм. В строительстве такие плиты применяют при изготовлении дверей, перегородок, полов, а иногда и стен в жилых зданиях, а также щитовой мебели.

Паркетные изделия разделяют на штучный паркет, паркетные доски, паркетные щиты и мозаичный (наборный) паркет.

Штучный паркет состоит из отдельных планок (дощечек), имеющих на кромках и торцах шпунт.

Паркетные доски — двухслойные изделия.

Паркетные щиты состоят из деревянного основания,

Паркетные щиты состоят из деревянного основания,собранного из брусков и верхнего лицевого покрытия из паркетных планок одинаковой ширины.

Фанера представляет собой слоистый листовой материал, состоящий, как правило, из нечетного числа слоев, называемых шпонами и получаемых лущением или строганием отрезков ствола древесины (чураков). Смежные шпоны имеют взаимно перпендикулярное расположение волокон и склеиваются между собой горячим или холодным прессованием.

Клееную фанеру изготовляют следующих марок: ФСФ — склеенная фенолформальдегидными клеями, обладающая повышенной водостойкостью; ФК и ФБА — склеенная карбамидными или альбумино-казеиновыми клеями, средней водостойкости. По виду обработки поверхности фанера может быть нешлифованной или шлифованной с одной или двух сторон.

Также различ.: декоративная фанера (ДФ) ;бакелизированную фанеру.

Из столярно-строительных изделий наиболее широко применяют оконные и дверные блоки и столярные перегородки и панели для жилых и гражданских зданий.

Столярные перегородки и панели по конструкции выполняют филенчатыми, состоящими из рамки-обвязки с филенками, и щитовыми, изготовленными из столярных плит или досковых заготовок.

Элементы и детали сборных конструкций из древесины изготовляют на специализированных деревообрабатывающих заводах и доставляют на строительство в готовом виде. К ним относятся комплекты для сборных деревянных домов (брусковых, каркаснообшивных, каркаснощитовых), детали и элементы конструкций для зданий из других материалов.

Клееными конструкциями называют крупноразмерные элементы, изготовляемые на заводах путем, склеивания сравнительно небольших деревянных заготовок друг с другом, а иногда и с другими материалами. Клееных конструкций — один из наиболее эффективных путей использования древесины в строительстве.

Клееные конструкции изготовляют на специализированных предприятиях с высоким уровнем механизации и автоматизации. Технологический процесс изготовления клееных конструкций обычно включает подготовку древесины, склеивание и отделку конструкций.

На стадии подготовки древесины ее сушат и разрезают на заготовки толщиной 20.. .40 мм, удаляя все слабые участки, имеющие пороки. Достижения химии и прогрессивной технологии позволяют использовать отходы древесины для производства и других эффективных композиционных материалов и изделий — древесностружечных и древесноволокнистых плит, фибролита, арболита и др.

Гипсовые вяжущие вещества: сырье, производство, свойства и применение.

Гипсовыми вяжущим в-вами называют материалы, для получения которых используют сырье, содержащее сернокислый кальций. Чаще это природные гипс CaSO4 (низкообжиговые) ангидрит CaSO4 (высоообжиговые), реже-некоторые побочные продукты химической промышленности (фосфогипс, борогипс).

Производство. Двуводный гипс при нагревании до 180С превращается в полуводный:

CaSO4 2HO= CaSO4 0,5H2O + 1,5 H2O, а при дальнейшем нагревании до 200С полностью обезвоживается, превращаясь в безводный растворимый ангидрит CaSO4.

При нагревании до 450-750С безводный гипс медленно переходит в нерастворимый ангидрит, который не обладает вяжущими способностями, но если его размягчить и ввести катализаторы, то он приобретает способность медленно схватываться и твердеть.

При нагревании до 800-1000С нерастворимый ангидрит частично разлагается на оксид кальция, сернистый газ и кислород. Полученный продукт, размолотый в порошок, вследствии небольшого количества оксида кальция (3-5%), выполняющего роль катализатора, вновь приобретает с-ва схватывания и твердеть.

Термическую обработку природного гипса и помол осуществляют по различным схемам.

- гипсовый камень измельчают до обжига

- измельчают после обжига

- помол и обжиг совмещают в одном аппарате (обжиг во взвешенном состоянии).

Для получения гипсовых вяжущих сырье обжигают в печах или в варочных котлах. При обжиге в открытых аппаратах вода из сырья удаляется в виде пара и гипсовое вяжущее преимущественно состоит из мелких кристаллов β-модификации CaSO4 0,5H2O. При обжиге в герметичных аппаратах обезвоживание природного гипса происходит в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного или в процессе кипячения в водных р-рах некоторых солей при атмосферном давлении с последующей сушкой и измельчением, получают гипс, состоящий из α-модификации CaSO4 0,5H2O в виде крупных плотных кристаллов, характеризующихся пониженной водопоьребностью по сравнению β-полугидратом. Это обуславливает более плотную структуру затвердевшего CaSO4 0,5H2O.

Свойства. С-ва низкообжиговых гипсовых вяжущих во многом одинаковы. Главное различие состоит в прочности, которая связана с их разной водопотребностью. Для получения теста нормальной густоты гипс β-модификации требует 50-70% воды, а α-модификации – 30-45%. Вследствие значительного кол-ва химически несвязанной воды затвердевший гипс имеет большую пористость – 30-50%. Пористость меньше при использовании гипса α-модификации. По тонкости помола (остаток на сите 0,2 мм) делятся на 3 группы

-грубый - 23%

-средний – 14

-грубый-2%

Применение. Гипсовые вяжущие применяют для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, архитектурных, звукопоглащающих и других изделий, а также в строительных растворах для внутренних частей зданий.

Классификация неорганических вяжущих веществ.

Неорганические вяжущие в-ва представляют собой искусственные тонкоизмельченные порошки, способные при смешивании с водой образовывать пластично-вязкую и легкоформуемую массу (вяжущее тесто), которая в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное тело.

В зависимости от способности твердеть в определенной среде делят на воздушные и гидравлические

Воздушные вяжущие (известь воздушная, гипсовые и магнезиальные вяжущие, жидкое стекло) твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде.

Гидравлическими вяжущими называют вяжущие способные твердеть и длительное время сохранять или повышать прочность не только на воздухе, но и в воде.

Ангидритовые вяжущие вещества: сырье, производство, свойства и применение.

Высокообжиговый гипс получают путем обжига двуводного гипса или ангидрита при 800-1000С, и состоит из безводного сернокислого кальция. В нем присутствует небольшое количество оксида кальция (3-5%), который образуется в результате термического разложения части сульфата кальция при обжиге и выполняет роль катализатора при твердении высокообжигового гипса. Высокообжиговые гипсовые вяжущие в-ва в отличие от низкообжиговых медленно схватываются и твердеют(сроки схватывания 30 мин-24 часа и более). Предел прочности при сжатии стандартных образцов через 28 суток твердения 5-20 МПа и более.

Высокообжиговые гипсовые вяжущие в-ва применяют для устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум, приготовления штукатурных и кладочных растворов, бетона, искусственного мрамора.

Твердение гипсовых вяжущих веществ по А.А. Байкову.

Твердение гипсовых вяжущих в-в происходит по следующей схеме (теория Байкова):

1 этап (подготовительный). Затворение водой, частицы полуводного гипса начинают растворятся с поверхности до образования насыщенного р-ра. Начинается гидратация полуводного гипса

CaSO4 0,5H2O + 1,5 H2O= CaSO4 2H2O. Этот период характеризуется пластичным состоянием теста.

2 этап (коллоидация). Гидратация растворенного полугидрата и переход его в двуводный гипс. Происходит прямое присоединение воды к твердому полуводному гипсу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде высокодисперсных кристаллических частичек. Выделяясь из р-ра двуводный гипс образует коллоидно-дисперсную массу в виде геля, в которой кристаллы двугитрата связаны слабым Ван-дер-ваальсовыми силами малекулярного сцепления. Этот период характеризуется загустеванием теста (схватывание)

3период (кристаллизация). Образовавшийся неустойчивый гель перекристализовывается в более крупные кристаллы, которые срастаются между собой в кристаллические сростки, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности.

Указанные этапы не следуют строго друг за другом.

Изделия из гипса и гипсобетона: производство, свойства и применение.

Искусственные каменные материалы на основе гипсовых вяжущих веществ.

К этой группе относятся изделия, изготовленные на основе гипсовых и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.

Быстрое твердение и хорошие формовочные свойства гипса =>сравнительно просто и в короткие сроки изготавливают различные виды изделий для сборного строительства.

Изделия на основе гипса подразделяют на гипсовые и гипсобетонные.

Изготовление:

Гипсовые изделия

из гипсового теста без добавок или с небольшой добавкой органических волокнистых или молотых минеральных наполнителей.

Гипсобетонные изделия

из гипсобетонной смеси, состоящей из гипса, воды и пористых заполнителей: минерального(топливные и доменные шлаки, ракушечник, керамзит) и органического происхождения(древесные опилки, солома, шерсть).

Свойства:

небольшая плотность (гипсовые - 800…1100кг/м3 гипсобетонные -1200…1500 кг/м3);

достаточная прочность (2,5…10МПа);

хорошие звуко- и теплоизоляционные свойства;

хорошо поддаются механической обработки и окрашиваются

НЕДОСТАТКИ: низкая водостойкость, высокая ползучесть под нагрузкой, хрупкость при применении в тонкостенных элементах => применение гипсовых изд. в помещениях с влажность воздуха до 60%.( если изделия изготовлены на основе гипсоцементно-пуццолановых вяжущих => высокая водостойкость (делают основания под полы, панели для ванных комнат…).

Структура:

Могут быть сплошными и пустотелыми, армированными и неармированными ( роль арматуры могут выполнять органические волокна, равномерно распределенные в самой формовочной массе, или армирующие материалы, являющиеся частями конструкции самого изделия картонная оболочка в гипсовой штукатурке, камыш в гипсобетонных плитах).

Производство:

дозирование всех составляющих смеси

приготовление гипсового теста или гипсобетонной смеси

формование изделий (метод литья, вибрирования или прессования)

быстрое освобождение от форм

сушка изделий для повышения прочности (прочность зависит от активности гипсового вяжущего, водогипсового (или гипсоводного) фактора и прочности заполнителя.).

Изделия:

Гипсовые изделия

1) Гипсовые обшивочные листы (сухая гипсовая штукатурка) - тонкие плиты, внутренняя часть которых состоит из затвердевшего гипсового теста, содержащего небольшое количество пены, а поверхность и кромки листов оклеены картоном, который армирует листы и повышает их прочность при изгибе

- изготавливают на конвейере

- гипсовые обшивочные листы выпускают длиной 2,5…3м при ширине 1,2…1,3м, толщиной 10 и 12 мм.

- влажность не должна превышать 2%

2) Бескартонные гипсоволокнистые листы

Состоят из гипсовой массы +10% тонко волокнистых наполнителей (измельченная древесина, бумажная макулатура), которые уменьшают хрупкость.

Применение: обшивка внутренних стен, перегородок и потолков зданий.

Гипсобетонные изделия

Гипсобетонные панели (устройство перегородок, санитарно-технических кабин, вентиляционных коммуникаций, оснований под полы…)

1) Панели для перегородок (не несущих нагрузки)

- изготавливают из гипсобетона, армируя деревянными реечными каркасами, методом непрерывного проката в сборных формах, кассетах

- гипсобетон должен иметь прочность не менее 3, 5 МПа, плотность 1250…1400 кг/ м3

- они значительно экономичнее кирпичных

2.)Панели санитарно-технических кабин, вентиляционных коммуникаций

- из гипсобетона на цементно-пуццолановых вяжущих.

- бетон должен иметь прочность не менее 6…7МПа

3) Панели для основания пола

- служат «черным полом» под линолеум, плитку из пластмасс и под мастичные полы.

- толщина панели не менее 50мм

- влажность не более 10%

- марка гипсобетона по прочности не ниже 7, 5 МПа при плотности не более 1300 кг/ м3

4) Гипсобетонные плиты для перегородок

- могут быть сплошными, пустотелыми и армированные камышом или штукатурной дранью.

- размер 800 на 400 при толщине 80…100мм.

- влажность не более 8% при плотности 1000…1400 кг/ м3

- прочность при сжатии 3…4МПа

Жидкое стекло: сырье, производство, свойства и применение.

Жидкое стекло представляет собой натриевый или калиевый силикат (Na2O nSiO2 или К2О-nSiO2) где n = 2,5...4— модуль стекла. Растворимое стекло получают из смеси кварцевого песка с содой (или сульфатом натрия) и поташом в стекловаренных печах при температуре 1300...1400 °С. Образовавшийся расплав при быстром охлаждении распадается на стекловатые полупрозрачные куски, называемые силикат-глыбой.

Растворение силикат-глыбы производят водяным паром в автоклаве. Раствор жидкого стекла, поступающего на строительство, содержит 50...70 % воды и имеет плотность 1,3...1,5.

Силикаты натрия или калия, являющиеся основными компонентами жидкого стекла, в воде подвергаются гидролизу. Образующийся при гидролизе гель кремниевой кислоты Si(OH)4 обладает вяжущими свойствами. По мере испарения жидкой фазы концентрация коллоидного кремнезема повышается, он коагулирует и уплотняется.

В твердении растворимого стекла участвует также и углекислота воздуха, которая, нейтрализуя едкую натриевую или калиевую щелочь, образующуюся в растворе при гидролизе, способствует коагуляции кремнекислоты и более быстрому затвердеванию растворимого стекла. Однако глубина проникания углекислоты сравнительно невелика и положительное ее действие наблюдается только на поверхности.

Процесс твердения растворимого стекла существенно ускоряется при повышении температуры и особенно при добавлении к нему веществ, ускоряющих гидролиз и выпадение геля кремниевой кислоты, например кремнийфтористого натрия.

Na2SiFG + 4Н2О = Si(OH)4 + 2NaF + 4HF

а затем проходит реакция

HF + NaOH = NaF + Н2О

Образующийся при этом фтористый натрий мало растворим в воде, поэтому процесс расщепления силикатов жидкого стекла и выделения геля кремниевой кислоты (клеящего вещества) ускоряется, что приводит к быстрому твердению системы.

Применение. Натриевое жидкое стекло используют для изготовления кислотоупорных, жароупорных и огнеупорных бетонов, огнезащитных обмазок и силикатизации грунтов. Калиевое жидкое стекло применяют для приготовления си­ликатных красок, мастик и кислотоупорных растворов и бетонов.

Магнезиальные вяжущие вещества.

Каустический магнезит получают при умеренном обжиге магнезита при температуре 700...800°С. Он состоит в основном из оксида магния.

Каустический доломит изготовляют обжигом природного доломита при 65О...75О°С, т. е. ниже температуры диссоциации углекислого кальция. Каустический доломит в основном состоит из оксида магния, являющегося активной частью вяжущего, и карбоната кальция, который, не обладая вяжущими свойствами, снижает его активность по сравнению с каустическим магнезитом. При затворении этих вяжущих водой процесс гидратации оксида магния идет очень медленно, а затвердевший камень имеет небольшую прочность. Поэтому каустический магнезит и доломит затворяют не водой, а водным раствором хлористого или сернокислого магния. В указанных растворах повышается растворимость оксида магния и резко ускоряется процесс твердения. При этом наряду с гидратацией оксида магния происходит образование гидрооксихлорида магния (3MgO MgCl2 6H2O и Создаютсяусловия для получения относительно высокой прочности затвердевшего камня (при сжатии 40...60 МПа — на каустическом магнезите и 1О...ЗОМПа— на каустическом доломите).

Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются хорошим сцеплением с органическими материалами (древесными опилками, стружкой и т. п.) и предохраняют их от загнивания. применение вяжущих для устройства ксилолитовых полов (заполнителем в которых служат древесные опилки), изготовления некоторых материалов (фибролита).

Воздушная известь: сырье, производство, свойства и применение.

Для получения воздушной извести пригодны карбонатные породы (известняки, мел, ракушечник, доломитизированные известняки), в которых содержание примесей глины, кварцевого песка и т.п. не превышает 6%.

Производство. Проводится обжиг исходного сырья до полного удаления диоксида углерода, в результате получают продукт, состоящий в основном из CaO, MgO. Чем выше суммарное содержание этих в-в, тем выше качество извести.

В зависимости от содержания оксида магния различают следующие виды воздушной извести:

- кальциевую — MgO не более 5%,

- магнезиальную — 5...20 %,

- доломитовую — 20...40 %.Обжиг сырья производят в шахтных печах, реже во вращающихся или установках для обжига во взвешен­ном состоянии и кипящем слое. !!!!!!!!!газа достигает атмосферного при температуре около 900°С, а карбоната магния — около 400 °С. Это и есть теоретически нормальные температуры обжига карбонатов. Практически для удовлетворительного хода обжига температуру печного пространства доводят до 1000...1200°С (диссоциация карбонатов резко ускоряется).

При оптимальной температуре обжига чистого известняка до полного удаления СО2 (теоретически 44 %) его масса уменьшается почти в 2 раза, объем же продукта лишь на 10...12 %. Получаемая в виде кусков известь представляет собой весьма пористый материал, состоящий в основном из мелких кристаллов (0,5...2мкм) оксида кальция и частично оксида магния, что и предопределяет ее высокую реакционную способность при взаимодействии с водой.

При более высоких температурах обжига образуются крупные кристаллы оксида кальция и магния, происходит уплотнение продукта обжига. Такая известь в обычных условиях медленно или совсем не взаимодействует с водой и называется «пережогом». Наличие пережога в извести вредно влияет на ее качество. Запоздалое его взаимодействие с водой, протекающее уже в затвердевшем растворе или бетоне, вызывает появление в них растягивающих напряжений, что может привести к появлению трещин и разрушению.

При недостаточно высокой температуре обжига или в тех случаях, когда часть кусков сырья имела крупные размеры, возможно образование «недожога», т. е. неразложившегося углекислого кальция, который является балластом в извести, ухудшая ее свойства. Благоприятные результаты при твердении молотой негашеной извести можно получить лишь при опре­деленных условиях. Для этого необходимо применять известь тонкого помола (остаток на сите с сеткой № 008 не более 10 %). Содержание воды в растворной или бе­тонной смеси должно быть 100... 150 % от массы извести. Для предупреждения интенсивного разогревания смеси необходимо отводить теплоту или использовать другие

Негашеная молотая известь, ее свойства и особенности применения.

Известь, выходящую из печи обычно в виде кусков различной величины, называют комовой негашеной известью (кипелка). Из нее получают молотую негашеную известь. Ее дробят, тонко измельчают иногда с введением добавок. Хранится 5-10 дней, потому что гасится парами воды и воздуха. З сорта.

Тонкость помола остаток на ситах с сетками 02 и 008 – 1 и 10%. Разделяют быстро- (меньше 8 мин.), средне- (не больше 25 мин.) медленногасящуюся (больше 25 мин.) известь.

Твердение гидратное см. теорию Байкова.

Преимущества по сравнению с гидратной:

- более низкая водопотребность объясняется меньшей удельной поверхностью – повышение прочности;

- более низкая пористость => прочность;

- смеси быстро схватываются и твердеют;

- применяется при отрицательных температурах (выделяется тепло и раствор быстрее высыхвет).

Применяется:

- штукатурные и кладочные растворы (влажность воздуха не превышает 65%);

- производство бетонов низких марок (влажность воздуха не превышает 65%);

- в автоклавных силикатных изделиях;

- производство смешанных гидравлических вяжущих веществ;

- известковые краски.

Гашеная известь: производство, свойства и применение.

Гашение извести заключается в том, что вода, соприкасаясь с кусками негашеной извести, поглощается ею, всасываясь в поры, и одновременно химически взаимодействует с оксидами кальция и магния, образуя их гидроксиды:

СаО + Н2О = Са(ОН)2 и MgO + Н2О = Mg(OH)2

При этом 1кг извести-кипелки выделяет 1160кДж теплоты, которая переводит часть воды в парообразное состояние. Пар вызывает в извести внутренние растягивающие напряжения, под действием которых происходит ее измельчение в тонкий порошок (тоньше, чем у цемента).

В зависимости от количества воды, взятой при гашении, можно получить гидратную известь-пушонку, известковое тесто или известковое молоко.

Применение. В строительстве известь, как правило, применяют в смеси с песком или другими заполнителями в виде ра­створов или бетонов.

Растворы и бетоны на гашеной извести твердеют на воздухе при обычных температурах в результате главным образом двух одновременно протекающих процессов — карбонизации и кристаллизации гидроксидов кальция, вызванной испарением воды. В процессе карбонизации, т. е. взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом воздуха, образуется карбонат кальция и выделяется вода:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

Прочность при сжатии растворов на гашеной извести через 28 сут твердения на воздухе редко превышает 0,5...1,0 МПа. При длительном твердении (десятки и да­же сотни лет) прочность возрастает до 5...7 МПа и более. Превращение в твердое камневидное тело известковых растворных или бетонных смесей на молотой негашеной извести обусловлено гидратационным твердением такой извести.

Гидравлическая известь: сырье, производство, свойства и применение.

Продукт умеренного обжига 900-110С мергелистых известняков, содержащих 6-20% глинистых примесей. Различают слабо- и сильногидравлическую известь.

Производственный процесс: добыча сырья, дробление до 60-150мм, обжиг в шахтной печи, дробление и помол продукта обжига. Обожженная ГИ состоит из 2CaO∙ SiO2 (силикат), CaO∙Al2O3 (алюминат), 2CaO∙ Fe2O3 (феррит) – сохранение прочности в воздухе и в воде. Свободный CaO и MnO. При затворении водой процесс гидратации, образование гидросиликата, -алюмината, -ферита.

Свойства:

- предел прочности при сжатии слабо- 2кгс/кв см, сильногидравлическая 50;

- остаток на сите 02 1 1

008 1 10.

- цвет целтоватый или серый;

- плотность 3000 кг/куб м;

- насыпная объемная масса 500-800 кг/куб м.

Применение: строительные и кладочные штукатурные растворы, твердеющие в сухой и влажной среде твердеет равномерно.

Способы производства портландцемента.

Портландцемент(пц)–гидравлическое вяжущее в-во, в составе к-рого преобладают силикты кальция (70-80%).Это продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса. Клинкер – зернистый материал («горошек»), полученый обжигом до спекания (при 1450٭) сырьевой смеси, состоящей в основном из углекислого кальция(известняки различного вида) и аллюмосиликатов(глины, мергеля, доменного шлака и др.). небольшая добавка гипса регулирует сроки схватывания пц. 2-а вида сырья для производства клинкера: а)известняки с высоким содержанием углекислого кальция(мел, плотный известняк, мергели и др.) и глинистые породы(глины, глинистые сланцы), содержащие SiO2,Al2O3,Fe2O3(75-изв.; 25-глина).В сырьевую смесь вводят добавки, корректирующие хим. состав, регулирующие t спекания смеси и кристализацию минералов клинкера;б) неорганические сырьевые ресурсы в виде побочн. прод-ов промешл-ти (доменные шлаки, содержащие SiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO; золы; нефелиновый шлам+15-20%известняка).Подготовка сырья: Сухой способ – измельчение и смешение сухих сырьевых материалов. смесь получается в виде порошка, т. н. «сырьевой муки».Совместное измельчение известняка и глины проводят в турбинных(шаровых) мельницах, в которых совмещают помол и сушку сырьевых материалов до остаточной влажности 1-2%.Печь обжига становится короткой.Процессы, связанные с обезвоживанием, дегидратацией глины и карбонизацией, осуществляются в циклонах.Достоинства способа: затраты тепла на обжиг клинкера в 1,5-2 раза меньше, чем при мокром. Мокрый: применяют, если мягкое сырье имеет значительную влажность (мел, глины).Тонкое измельчение и смешение исходн. материалов происходит в водной среде, поэтому сырьев. смесь получ. в виде жидко-текучей массы – шлама с большим содержанием воды(35-45%).Недостаток способа: высокая энергоемкость процесса получения клинкера.Обжиг. Осуществляют во вращающихся печах(для мокрого и сухого способа).Эти печи работают по принципу противотока сырье в виде порошка или шлама подается автоматическим питателем в печь со стороны ее верхнего(холодного) конца, а со стороны нижнего(горячего)конца вдувается топливо, сгорающее в виде факела на протяжени 20-30 м длины печи. Горячие газы поступают на встречу сырью. Сырье занимает часть печи по поперечному сечению, и при ее вращении со скоростью 1-2 об/мин медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны.В зоне испарения(сушки) происходит высушивание сырьяпри повышении t с 70-80*. Подсушенный материял комкуется, при перекатывании комья распад. на боле мелкие гранулы.В зоне прогрева при постепенном нагревании сырья с 200* до 700*, сгорают органические примеси, из глинистых минералов удаляется кристалломеханическая вода(450-500*) и образуется каолиновый ангидрт Ai2O3•2SiO2.В зоне кальцинирования t материала поднимается с 700 до 1100*, завершается процесс диссоциации углекислых солей Ca и Mg и появляется значительное кол-во свободного CaO.Происходит распад дегидратированных глинистых материалов на SiO2,Al2O3,Fe2O3, которые вступают в хим. взаимод. с CaO.врезультате получ. минералы 3Cao•Al2O3,CaO•Al2O3 и частично белита-2CaO•SiO2. В зоне экзотермических реакций (1100-1250*)проходят твердофазовые р-ии образования 3CaO•Al2O3;4CaО•Al2O3•Fe2O3 и белита. В зоне спекания(1300-1450*) t достигает наивысшего значения, необходимого для частичного плавления материала и образования главного минерала клинкера – алита 3CaO•SiO2 почти до полного связывания оксида кальция(в клинкере CaOсвободн. не более 0,5-1%).В зоне охлаждения t клинкера понижается с 1300 до 1000*; здесь полностью формируется его структура и состав.Цементный клинкер выходит из вращающейся печи в виде мелких камнеподобных зерен-гранул темно- или зеленовато-серого цвета. По выходе из печи клинкер охлаждается с1000 до 100*, после чего выдерживается на складе 1-2 недели.Помол. Помол клинкера в тонкий порошок производится в турбинных мельницах. Измельчение происходит под действием мелющих тел – стальных шаров(груб. помол) и цилиндров(тонк. помол).Готовый пц поступ. В силосы(хранят до остыван. и полного гашен. свобод. CaO), погруж. в автоцементовозы,затем отправ.на отвешивающие и упаковывающие машины

Процессы, протекающие при обжиге сырья в производстве клинкера портландцемента.

.Обжиг. Осуществляют во вращающихся печах(для мокрого и сухого способа).Эти печи работают по принципу противотока сырье в виде порошка или шлама подается автоматическим питателем в печь со стороны ее верхнего(холодного) конца, а со стороны нижнего(горячего)конца вдувается топливо, сгорающее в виде факела на протяжени 20-30 м длины печи. Горячие газы поступают на встречу сырью. Сырье занимает часть печи по поперечному сечению, и при ее вращении со скоростью 1-2 об/мин медленно движется к нижнему концу, проходя различные температурные зоны.В зоне испарения(сушки) происходит высушивание сырьяпри повышении t с 70-80*. Подсушенный материял комкуется, при перекатывании комья распад. на боле мелкие гранулы.В зоне прогрева при постепенном нагревании сырья с 200* до 700*, сгорают органические примеси, из глинистых минералов удаляется кристалломеханическая вода(450-500*) и образуется каолиновый ангидрт Ai2O3•2SiO2.В зоне кальцинирования t материала поднимается с 700 до 1100*, завершается процесс диссоциации углекислых солей Ca и Mg и появляется значительное кол-во свободного CaO.Происходит распад дегидратированных глинистых материалов на SiO2,Al2O3,Fe2O3, которые вступают в хим. взаимод. с CaO.врезультате получ. минералы 3Cao•Al2O3,CaO•Al2O3 и частично белита-2CaO•SiO2. В зоне экзотермических реакций (1100-1250*)проходят твердофазовые р-ии образования 3CaO•Al2O3;4CaО•Al2O3•Fe2O3 и белита. В зоне спекания(1300-1450*) t достигает наивысшего значения, необходимого для частичного плавления материала и образования главного минерала клинкера – алита 3CaO•SiO2 почти до полного связывания оксида кальция(в клинкере CaOсвободн. не более 0,5-1%).В зоне охлаждения t клинкера понижается с 1300 до 1000*; здесь полностью формируется его структура и состав.Цементный клинкер выходит из вращающейся печи в виде мелких камнеподобных зерен-гранул темно- или зеленовато-серого цвета. По выходе из печи клинкер охлаждается с1000 до 100*, после чего выдерживается на складе 1-2 недели.

Технические свойства портландцемента.

Тонкость помола. Определяется остатком на сите №008 (размер ячейки 0,08мкм). Через сито должно проходить не менее 85%. 2) Водопотребность. Определяется кол-вом воды (в% от массы цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты. Нормалтной густотой называют такую подвижность теста, когда цилиндр-пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5-7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо. Водопотребность пц 22-28%, при введении а.м.д. она повышается до 32-37%. 3) Сроки сватывания. Сроки схват. опред. с помощью прибора Вика путем погружения иглы в тесто нормальной густоты. Началом схватывания считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Конец схватывания – время от момента затворения до момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Нач. – не ранее45 мин., конец схватывания – не позднее 10 часов. 4) Равномерность изменения объема. Причиной неравномерного изменения объема является переход свободных CaO и MgO в гидратное состояние(т.е. образование гидроксидов Ca и Mg). По стандарту изготовленные из теста нормальной густоты образцы лепешки через 24 часа предварительного твердения выдерживают в течение 3 ч в кипящей воде. Лепешки не должны деформироваться и не допускаются радиальные трещины. 5) Активность и марка пц. Активность и марку определяют испытанием стандартных образцов размером 4×4×16см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3(по массе) и В/Ц=0,4 при консистенции р-ра по расплыву конуса 106-115мм. Через 28 суток твердения (первые сутки – в формах во влажном воздухе, 27 – в воде комнатной t). Сначала их испытывают на изгиб, затем на сжатие. Марки:400,500,550,600. 6) выделение тепла при твердении. Гидратация цемента сопровождается выделением тепла. Тепловыделение внутренней части массивной конструкции может повысить его t на 40* по отношению к температуре бетонной смеси при укладке. Снаружи массив остывает быстрее чем внутри, возникают температурные напряжения, что приводит к растрескиванию бетона. Чтобы избежать растрескивания, стремятся использовать низкотермичные цементы, снижают расход цемента в бетоне, применяют искусственное охлаждение массива. 6)цементный камень состоит из гелевых и кристаллических прод-ов гидратации цемента. Основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой получается в виде гелевидной массы, состоящей в основном из субмикрокристаллических частиц гидросиликата Са, а гелеподобная масса пронизана относительно крупными кристаллами гидросиликата Са. Слоистое строение определяет такие качества цем. камня, как усадка при твердении на воздухе и набухание в воде.7) пц подвержен коррозии(см. вопрос по коррозии). 8)Морозостойкость. МРЗ зависит от минерал. состава клинкера, тонкости помола цемента и водопотребности. Увеличение водопотребности снижает МРЗ.

Минеральный состав клинкера и его влияние на свойства портландцемента.

Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве.

Портландцемент — продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого обжигом до спекания, т. е. частичного плавления сырьевой смеси, обеспечивающей преобладание в нем высокоосновных силикатов кальция (70...80 %). Для регулирования схватывания и некоторых других свойств при помоле клинкера в цемент добавляют небольшое количество гипса (1,5...3,5 %).

Для получения доброкачественного портландцемента химический состав клинкера, а следовательно, и состав сырьевой смеси должны быть устойчив.

Многочисленные исследования и практический опыт показывают, что элементарный химический состав клинкера должен находиться в следующих пределах (% по массе): CaO —63...66; SiO2 — 21...24; А12О3 — 4...8; Fe2O3— 2...4, их суммарное количество составляет 95... ...97 %. Следовательно, для производства портландцемента следует применять такие сырьевые материалы, которые содержат много карбоната кальция и алюмосиликатов (известняки, глины, известковые мергели). Чаще используют искусственные сырьевые смеси из известняка или мела и глинистых пород при соотношении между ними в сырьевой шихте примерно 3: 1 (% по массе): СаСО3 — 75...78 и глинистого вещества — 22...25. Вместо глины или для частичной ее замены используют также отходы различных производств (доменные шлаки, нефелиновый шлам и т. п.). Нефелиновый шлам, получающийся при производстве глинозема, уже содержит 25...30 % SiO2 и 50...55 % СаО; достаточно к нему добавить 15...20 % известняка, чтобы получить сырьевую смесь. При этом производительность печей повысится примерно на 20 %, а расход топлива снизится на 20...25 %. Для обеспечения нужного химического состава сырьевой смеси применяют корректирующие добавки, содержащие недостающие оксиды. Например, количество SiO2 повышают, добавляя в сырьевую смесь трепел, опоку. Добавление колчеданных огарков увеличивает содержание Fe2O3.

Состав.

Портландцементный клинкер состоит из ряда искусственных минералов, образовавшихся при обжиге. Ориентировочное содержание основных четырех минералов в портландцементном клинкере составляет (% по массе): алит 3CaO-SiO2(C3S)—40...65, белит 2CaO-SiO2(C2S) — 15...40, целит ЗСаО-А12О3(С3А) — 5... 15, целит 4CaO-Al2O3Fe2O3(C4AF) — 10...20.

Исследования цементного клинкера под микроскопом показывают, что в нем преобладают кристаллы алита и белита, между которыми размещается промежуточное вещество, состоящее из алюминатов и алюмоферритов кальция в кристаллической форме, а также незакристаллизованного стекла и оставшихся в свободном состоянии СаО и MgO.

Трехкальциевый силикат (алит) — главный минерал цементного клинкера — обладает большой активностью в реакции с водой, особенно в начальные сроки (величина тепловыделения к 3 сут достигает примерно 2/3 от тепловыделения при полной гидратации). Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность.

Двухкальциевый силикат (белит) значительно менее активен, чем алит. Тепловыделение белита при полной гидратации примерно в 2 раза меньше, чем у алита,

и к 3 сут составляет около 10 % от тепловыделения при полной гидратации. Твердение белита происходит медленно. К месячному сроку продукт его твердения обладает сравнительно невысокой прочностью, но при длительном твердении (несколько лет) в благоприятных условиях (при положительной температуре и влажной среде) его прочность неуклонно возрастает.

Трехкальциевый алюминат — самый активный клинкерный минерал, отличающийся быстрым взаимодействием с водой. Его тепловыделение при полной гидратации почти в 2 раза больше, чем у алита, а за 3 сут составляет не менее 80 % от общего тепловыделения. Однако продукт его твердения имеет повышенную пористость, низкие прочность и долговечность. Быстрое твердение С3А вызывает раннее структурообразование в цементном тесте и сильно ускоряет сроки схватывания (всего до нескольких минут). Если не ввести добавку гипса, то получается цемент «быстряк», бетонные смеси на котором из-за преждевременного схватывания не ус­певают хорошо перемешать и уложить в форму.

Четырехкальциевый алюмоферрит характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между трехкальциевым и двухкальциевым силикатами. Прочность продуктов его гидратации в ранние сроки ниже, чем у алита, и несколько выше, чем у белита.

Располагая данными о минеральном составе клинкера и зная свойства клинкерных минералов, можно заранее предопределить основные свойства цемента и особенности его твердения в различных условиях эксплуатации.

Нежелательными составными частями клинкера являются свободные оксиды кальция и магния. Их вредное влияние проявляется в том, что они гидратируются очень медленно в уже затвердевшем цементе. Содержание свободных СаО и MgO в клинкере допускается соответственно не более 1 и 5 %.

В клинкере могут быть также щелочные оксиды Na2O и К2О, перешедшие в него из сырьевых материалов и золы твердого топлива. Их вредное влияние может про­явиться в тех случаях, когда бетон изготовлен на запол­нителях, содержащих опаловидный кремнезем. Щелочи, реагируя с диоксидом кремния, образуют в водной среде водорастворимые силикаты калия и натрия с увеличени­ем объема, что вызывает растрескивание бетона. Содержание Na2O и К2О в цементах для таких бетонов ограничивается до 0,6 %.

Твердение портландцемента по А.А. Байкову.

Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подбора сырьевой смеси, условий проведенияч ее обжига и режима охлаждения получившегося клинкера. Клинкер обычно получают в виде спекшихся гранул размером 10-40 мм, имеющих сложную микроструктуру. Хим. состав – это %содержания оксидов по массе: СaO-63-66%,SiO2-21-24, Al2O3-4-8, Fe2O3-2-4. Общее кол-во оксидов – 95-97%. Минерал. Состав: алит 3CaO·SiO2(или C3S) – определяет быстроту твердения клинкера, прочность пц. 45-60%. Белит 2CaO·SiO2(или C2S) – силикатный минерал, медленно твердее, но достигает высокой прочности при длительном твердении пц.20-30% Трехкальциевый алюминат (или C3A)-;4-12% - самый активный минерал клинкера, быстро взаимодействует с водой, является причиной сульфатной коррозии бетона. Четырехкальциевый алюмоферит (илиC4AF) – 10-20%. Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между C3S и C2S. Клинкерное стекло 5-15%, состоит из СaO,Al2O3,Fe2O3,MgO,K2O,Na2O. Если содержание свободных оксида кальция и магния будет соответственно выше 1% и 5%, то снижается качество цемента и может проявиться неравномерное изменение его объема при твердении, связанное с переходом CaO в Ca(OH)2 и MgO в Mg(OH)2. Щелочи (Na2O, K2O) – до 0,6%(ограничено, так как заполнители(песок, гравий) содержат реакционно способные опаловидные модификации двуоксиды кремния, что может привести к растрескиванию бетона. 3-и периода твердения теста: 1)через1-3 часа после затворения цемента водой – тесто пластично и легко формуется. Процесс: растворение клинкерных минералов; образование насыщенного р-ра; возник. зародыши новых фаз гидроксида Са, эттрингита и игл геля. 2) через 5-10 часов наступает схватывание, тесто загустевает, теряет подвижность, но имеет небольшую механическую прочность. Процесс: идут р-ии гидратации клинкерных минералов в твердом состоянии; образуются гидросиликат и гидроферрит Са, почти не растворимые в воде; вокруг поверхности цементных зерен образуется гель; зерна оказываются в контакте др. с другом благодаря гелю. 3)переход загустевшего цем. теста в тверд. состояние, заметно возрастает прочность. Процесс: частичное образование кристаллов и их последующий рост, образование сростков кристаллов, формирование кристаллизационной структурной сетки; гель(состоит из гидроферрита и гидросиликата) уплотняется в результате отсоса воды внутрь цементных зерен на дальнейшую гидратацию; частицы геля гидросиликата, имеющие первоначально игольчатую форму, начинают ветвиться, тонкие слои геля проходят и между кристаллами Ca(OH)2. эти процессы идут медленно, обуславливая длительный рост прочности цем.камня.Хим.р-ии. 2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2.//2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2. белит гидратируется медленнее, образуя меньше гидроксида Са

3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O. р-ия проходит оч. быстро, поэтому для замедления сроков схватывания добавляют гипс:

3CaO·Al2O3+3(CaSO4·2H2O) +26H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O. в результате взаимодействия с гипсом получается эттрингит, осаждаясь на поверхности частиц трехкальциевого алюмината, замедляет их гидратацию, продлевает сроки схватывания. Кристаллиация Ca(OH)2 из перенасыщенного раствора понижает концентрацию гидроксида кальция в р-ре. И эттрингит уже образуется в виде длинных иглоподобных кристаллов. Заполняя поры цементного камня, эттрингит повышает механическую прочность и стойкость.

4CaO·Al2O3·Fe2O3+m·H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·nH2O. гидроалюминат связывается добавкой гипса, а гидроферрит входит в состав цемент. геля.

Коррозия цементного камня и способы защиты от коррозии.

Причины коррозии: а) разложение составляющих цементного камня, растворение и вымывание гидроксида Са; б) образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия гидроксида Са и других составных частей цементного камня с агрессивными в-вами и вымывание этих солей; в) образование в порах новых соединений, занимающих больший объем, чем исходный продукт р-ии=>появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание. Коррозия 1-го вида. Выщелачивание гидроксида Са. Происходит при действии мягких вод. После вымывания гидроксида Са и в результате уменьшения концентрации СаО начинается разложение тидросиликатов и гидроалюминатов Са. выщелачивание Са(ОН)2 в кол-ве 15-30% от общего содержания в цем. камне вызывает понижение его прочности на 40-50%. Выщелачивание можно заметить по появлению белых подтеков на поверхности бетона. Меры борьбы: содержание трехкальциевого силиката в клинкере ограничивают до 50%, а также вводят актив. мин. добавки. Так как при взаимодействии Са(ОН)2 с СО2 на поверхностном слое бетона образуется малорастворимый СаСО3, бетонные блоки,предназначенные для сооружения важных гидротехнических сооружений, нужно выдерживать на воздухе. Коррозия 2-го вида. Углекислотная коррозия развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный двуоксид углерода, который разрушает карбонатную пленку бетона вследствие образования хорошо растворимого бикарбоната Са: СаСО3+(СО2)своб.+Н2О=Са(НСО3)2. Общекислотная коррозия: Са(ОН)2+2HCl=СаCl2+2H2O (хлорид кальция – растворимая соль), Са(ОН)2+Н2SO4=CaSO4·2H2O (увеличивается в объеме).Защита: бетон защищяют с помощью защитных слоев из кислотостойких материалов. Магнезиальная коррозия(«белая смерть цемента») наступает при взаимодействии на Са(ОН)2 магнезиальных солей, которые содержатся в грунтовых водах и в морской воде: Ca(OH)2+MgCl2= СаCl2+ Mg(OH)2; Са(ОН)2+MgSO4+2H2O= CaSO4·2H2O+ Mg(OH)2. В результате этих р-ий образуется р-римая соль, вымываемая из бетона, и аморфная масса в виде гидроксида магния (он не растворим в воде, поэтому р-я идет до полного израсходования гидроксида Са). коррозия под действием минеральных удобрений. Особо вредны аммиачные удобрения – аммиачная селитра и сульфат аммония. Аммиачная селитра состоит в основном из нитрата аммония NH4NO3. Р-я: Ca(OH)2+2NH4NO3+2H2O=СA(NO3)2·4H2O+2NO3 (нитрат Са хорошо растворяется в воде и вымывается из бетона). Из числа фосфорных удобрений агрессивен суперфосфат. Коррозия под

влиянием органических в-в. большой агрессивностью отличаются уксусная, молочная и винная к-ты. Жирные насыщенные и ненасыщенные к-ты(олеиновая, пальметиновая и стеариновая) разрушают цемент. камень, т.к. при действии гидроксида Са они омыляются. Вредны поэтому и масла, содержащие к-ты жирного ряда – льняное, хлопковое, рыбий жир. Вредны также нефть и нефтепрод-ы, если они содержат нефтяные к-ты и соединения серы. Коррозия третьего вида. Сульфоалюминатная(цементная бацилла). Возникает при действии воды, содержащей сульфатные ионы: 3CaO·Al2O3·6H2O+3CaSO4+25H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4 31H2O (в результате р-ии образуется эттрингит, который увеличивается в объеме и приводит к растрескиванию бетона). Если в воде содержится сульфат натрия, то в начале с ним реагирует гидроксид Са: Ca(OH)2+NaSO4+2NaOH. В последующем идет образование эттрингита вследствие взаимодействия сульфата Са и гидроалюмината. Борьба: применение сульфатостойкого пц. Щелочная коррозия. Происходит: а) при действии концентрированных р-ров щелочей на затвердевший цем. камень, б) под влиянием щелочей, имеющихся в самом цементе. В первом случае если бетон насыщен р-ром щелочи, то под влиянием углекислого газа образуется сода и поташ, которые, кристаллизуясь, увеличиваются в объеме. Во втором случае кремнезем, содержащийся в заполнителе(песке), вступает в р-ю с шелочами цемента, в результате поверхность бетона местами вспучивается и шелушится.

Разновидности портландцемента: быстротвердеющий и сульфатостойкий.

3 способа получения пц с заданными св-вами: регулирование мин. состава и структуры цем. камня; введение минеральных и органических добавок; регулирование тонкости помола и зернового состава цемента.быстротвердеющий и особобыстротвердеющий пц. Быстротверд. Пц – пц с минерал. добавками. Прочность через 3 суток – 50% марочной. Сумма C3S+C3A в клинкере – не мене 60-65%. Тонкость помола – 3500-4000см.кв./г (обычный пц – 2800-3000), что и определяет быстрое твердение пц. М400, 500. Особобыстротвердеющий. высокопрочный пц. Марки 600 в возрасте 1 сут.имеют предел прочности 20-25 МПа, через 3 сут. – 40МПа, что связано с содержанием C3S до 68% и C3A-до 18%, тонкость помола-4000см.кв./г. повышенное тепловыделение(нельзя применять в массив. конструкциях). Применение ОБТЦ снижает расход цем. до 20%. Примен. в производстве ж/б к., при зимних работах. Сверхбыстротвердеющий пц. Прочность через 1-4 часа достаточная для распалубки изделий. В сырьевую смесь СБТЦ вводят галогеносодержащие в-ва и повышается содержанеи алюминатов. Сульфатостойкий пц. Изгот. На основе клинкера, содержащего не более 50% C3S, 5%-C3A и 22%C3A+C4AF. Изгот. Для бетонов, подвергающихся сульфатной коррозии, и для бетонов повышенной МРЗ. Это обеспечивается пониженным содержанием трехкальциевого алюмината. При помоле вводится только гипс, возможно введение пластифицирующих и гидрофобизуюжих в-в, понижающих МРЗ. Пц с органическими добавками. Пластифицированный пц. Изгот. Путем введения при помоле клинкера около 0,25%ЛСТ(лингосульфаты Са). Способен придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения В/Ц(водоцементного отношения), повышения МРЗ и водонепроницаемисти бетона. Гидрофобный пц. Получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных к-т. обладает пониженной гигроскопичностью, лучше сохраняет свою активность при хранении и перевозках. Он пластифицирует бетонные и растворные смеси, полвышает МРЗ и водонепрницаемость бетона. Вяжущие низкой водопотребности(ВНВ) получают совместным помолом пц(тонкого помола до 5000см.кв/г) и ПАВ (суперпластификатор). Св-ва ВНВ:высокая тонкость помола, что создает повышенную реакционную способность; водопотребность 15-18% (у обычного пц 25-27); замедление начала схватывания до 6-7 часов при сохранении конца схватывания до 10 ч; быстро набирает прочность в ранние сроки(через сутки Rсж.-25-30МПа. ВНВ явл. высокомарочным вяжущим(М700-1000). Применение ВНВ целесообразно в высокопрочных бетонах (для получения более низк. марок ВНВ 500-600МПА при помоле вводят мин. добавки в кол-ве 30-50% от массы цемента). Пц с минерал. добавками. Пуццолановый пц(см. вопр. 16). Шлакопортландцемент(см. вопр. 17). Гипсоцементнопуццолановые вяжущие получают, смешивая полуводный гипс(50-70%), пц(15-25%) и а.м.д.(10-25% - трепел, диатомит и т.п.). ГЦПВ относят к числу гидравлических и применяют в заводском производстве санитарно-технических кабин, стеновых панелей и др. констр. А.м.д. обеспечивает стабильность затвердевшего вяжущего. Пц не рекомендуется смешивать, т.к. получается неустойчивый материал, деформирующийся и разрушающийся. А.м.д. ослабляет внутренне напряжение в цем. камне ГЦПВ и обеспечивает его устойчивость. Белые и цветные пц. Цветные.Получают а)добавлением к белому клинкеру белого цемента щелочи, чистых минеральных красителей(охра, сажа, железные соли, оксид хрома), - неоднородный низкомарочный цемент, б)из окрашенных глин, благодаря добавке цветных металлов получается цветной клинкер. Таким способом получают цветостойкие высокомарочные ц. Белый ц. получают из совершенно чистого сырья. При помоле в клинкер добавляют мел, диатомиты – до 10%. Футеровка печей из уралитовых плит, топливо беззольное. Требования по белизне – БЦ1 и БЦ2. М300,400,500 через 28 суток. Белизну повышают с помощью резкого охлаждения в интервале температур 1350-500* и дальнейшей обработки водой.

18. глиноземистый пц и вяжущие в-ва на его основе: производство, состав, св-ва и применение.

Глинозем. цем. – быстротвердеющее высокопрочное гидравлическое вяжущее в-во. Производство. Сырьем служит смесь порд с высоким содержанием глинозема, чаще бокситов(Al2O3·nH2O) и известняков или извести, а также и более дешевое сырье – алюминиевые шлаки и материалы, получаемые обжигом высокоглиноземистых глин. Производство. Гц изготовляют плавлением сырьевой смеси в электрич. печах при t выше 1500*. Реже применяют обжиг до спекания при t около 1300* во вращающихся печах. Клинкер охлаждают и размалывают в порошок. Клинкер гц отличается высокой твердостью=>трудно размалывается, быстрый износ мелющего оборудования, высокий расход энергии>удорожание материала. Состав и особенности твердения. Основной минерал – однокальциевый алюминат СаО·Al2O3 (CA), небольшое кол-во низкоосновных алюминатов (5CaO·3Al2O3 и CaO·2Al2O3), белит.// процесс твердения протекает по схеме, аналогицной твердению пц. Однокальциевый алюминат, 10%. Марки через 3 суток -400, 500, 600. Сроки схватывания: начало - не ранее 30 мин., конец – не позднее 10часов. Тепловыделение при твердении примерно в 1,5-2 раза больше, чем у пц. Пористость цементного камня у гц почти в 2 раза меньше, чем у пц. Гц приобретает и длительно сохраняет высокую прочность только в том случеа, если твердеет при t до +30*, при более высокой t происходит перекристаллизация двухкальциевого гидроалюмината в трехкальциевый, сопровождающаяся уменьшением объема, что приводит к снижению прочности. В продуктах гидратации не содержится Са(ОН)2 и трехкальциевого алюмината (см. р-цию выше)=>стоек против выщелачивания, а также в р-рах Са и Mg. Но затвердевший Гц нестоек к щелочам и кислотам=>не смешивать с пц и известью! Бетоны на гц морозостойки. Применение:. для получения быстротвердеющих, а также жаростойких бетонов и р-ров, расширяющихся цементов, при аварийных и ремонтных работах.

Вяжущие на основе Гц.: расширяющиеся и безусадочные цементы. Твердение всех гидравл. вяж. в воздушн. среде связано с усадкой. Что приводит к образованию трещин в бетоне. Для расшир. и безусадочных цем. хар-но равномерное приращение объема цем. камня при твердении. Линейн. расширен. у расшир. Ц – 0,3-1%, у безусад.→0,01-0,1%.расшир. цем. представляют собой смешанные цем., состоящие из основного вяжущего в-ва(глиноземистого или пц) и компонентов, обеспечивающих увеличение объема цем. камня в начальн. период твердения(гипс, глиноземистые шлаки). В процессе твердения образуется трехсульфатный гидросульфоалюминат кальция 3CaO·Al2O3·3CaSO4·(31…32)H2O и возникает связанный с этим эффект расширения. Водонепроницаемый расширяющийся цемент(ВРЦ) является быстросхватывающимся и быстротвердеющим , получается путем смешения Гц(70%), гипса(20%), молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината Са(10%). Гипсоглиноземистый расширяющийся – быстротвердеющее вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистых клинкера или шлака и природного двуводного гипса или тщательным смешением их же, измельченных раздельно. Обладает свойством расширения при твердении в воде, при твердении на воздухе проявляет безусадочные св-ва. Напрягающий цемент состоит из 65-75%пц, 13-20% Гц и 6-10% гипса; затворенный водой, сначала твердеет и набирает прочность,затем расширяется как твердое тело и напрягает ж/б. самонапряженный ж/б применяют в напорных трубах, монолитных и сборных резервуарах для воды, в спортивных и подземных сооружениях.

Классификация бетонов.

Классификация бетонов по техническим свойствам и назначению.

Бетоном называют искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания рационально подобранной , тщательно перемешанной и уплотненной смеси мелкого и крупного заполнителей, вяжущего и воды. До укладки в форму и начала схватывания эту смесь называют бетонной.

Классификация по техн. св-вам:

а) В зависимости от средней плотности в сухом состоянии различают следующие разновидности:

- особо тяжелый, кг/ ;

- тяжелый (обычный), ;

- облегченный, ;

- легкий, ;

- особо легкий,

б) По структуре:

- плотные, в которых пустоты между зернами заполнителя заполнены цементным камнем;

- крупнопористые – пустоты между зернами крупного заполнителя не полностью заняты растворной частью и цементным камнем;

- ячеистые – бетоны с искусственно созданными порами путем введения пены или газообразователей;

- поризованные – бетоны, в которых пустоты между зернами заполнены цементным камнем, поризованным путем введения пены или пенообразователей.

в) По типу заполнителя:

- на плотных заполнителях;

- на пористых заполнителях;

- на специальных заполнителях (жаростойких, кислотостойких и др.).

г) По крупности заполнителя различают:

- крупнозернистые бетоны, содержащие заполнитель с размером зерен более 5 мм (щебень, гравий);

- мелкозернистые бетоны на заполнителе с размером зерен до 5 мм (песок).

д) По типу вяжущего бетоны делят на:

- цементные, на основе клинкерных цементов – портландцемента, шлакоПЦ, пуццоланового ПЦ, глинозем. ПЦ;

- гипсовые, на основе полуводного гипса и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих;

- силикатные, на известково-кремнеземистых вяжущих, синтезированных при автоклавной обработке;

- бетоны из специальных вяжущих (полимерных , фосфатных , магнезиальных, на жидком стекле).

е) По способу уплотнения бетонной смеси:

- вибрированный;

- вибропрокатный;

- вакуумированный и др.

ж) В зависимости от условий твердения:

- нормального твердения;

- пропаренные;

- автоклавные.

По назначению: бетоны подразделяют на конструкционные (обычные) и специальные.

- конструкционные бетоны используют в несущих и ограждающих конструкциях зданий и сооружений; они должны обеспечивать механические характеристики конструкции – прочность, упругость, деформационные другие св-ва. К конструкционным относят: тяжелый, мелкозернистый, легкий, ячеистый и напрягаемый бетон.

- специальные бетоны предназначены для конструкций, эксплуатируемых в особых условиях. К ним относят гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, жаростойкие, химически стойкие, радиационно-защитные, декоративные бетоны.

Роль заполнителей в формировании технических свойств тяжелого бетона. Требования, предъявляемые к заполнителям.

Тяжелым называют бетон плотной (слитной) структуры, приготовляемый на цементном вяжущем и плотных заполнителях (мелких и крупных).

Заполнителями для бетона называют рыхлую смесь минеральных зерен природного или искусственного происхождения, наиболее доступные в данном районе. По размерам различают два вида заполнителей – мелкий (песок) и крупный (щебень, гравий).

Мелкий заполнитель.

В тяжелых бетонах применяют плотные пески, природные и искусственные, с насыпной плотностью 1200 кг/м. Природный песок – осадочная горная порода, относящаяся к группе механических отложений, рыхлая смесь зерен размером от 0,14 до 5 мм (не менее 90% массы заполнителя). В зависимости от минерального состава различают кварцевые, полевошпатовые, известняковые и др. пески. Наибольшей прочностью (R=2000 МПа) отличаются кварцевые пески, состоящие из SiO (кварц), имеющие плотность = 2,65 г/см3. При нагрузке на бетон такие пески не разрушаются. По условиям образования различают пески акватории (речные, морские) и овражные (горные) пески. Зерна морских и речных песков имеют окатанную форму и гладкую поверхность. В морских песках могут присутствовать обломка раковин, которые легко разрушаются и могут понизить прочность бетона. У овражных и горных песков зерна угловатые, поэтому хорошо сцепляются с цементным камнем, но в них содержится больше глинистых и органических примесей.

Искусственные пески получают дроблением горных пород, или в виде отходов при дроблении на щебень изверженных, осадочных или метаморфических горных пород.

Качество песка оценивается зерновым составом и содержанием вредных примисей.

Удобоукладываемость бетонной смеси, способы ее определения и факторы, влияющие на удобоукладываемость.

Бетонной смесью (б.с.) называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до ее укладки, уплотнения и начала схватывания вяжущего.

У. – одно из двух основных требований, которым должна удовлетворять б.с. (второе требование – б.с. должна быть связной, т. е. сохранять однородность при транспортировке).

У. – это комплекс показателей, характеризующих способность б.с. быстро принимать нужную форму при укладке и уплотнении и обеспечивать однородность изделий. По у. б.с. подразделяются на 2 группы: а) подвижные б.с. легко перемешиваются при приготовлении и заполняют формы под действием силы тяжести либо при механическом воздействии; образуют однородную пластичную массу.

б) жесткие б.с. хар-ся высоким сопротивлением сдвигу; являются рыхлой смесью.

Мерой у. подвижных б.с. является показатель подвижности или осадка конуса (ОК), сформированного из б.с., под действием силы тяжести. Показатель измеряют в см. Подвижные б.с. подразделяют на:

- малоподвижные – с осадкой конуса 1-5 см;

- подвижные – с осадкой конуса 6-16 см;

- текучие (литые) – с осадкой конуса 17-20 см.

Б.с. с осадкой менее 1 см относятся к жестким.

У. жестких б.с. (жесткость) хар-ся продолжительностью вибрирования (в секундах), необходимой для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса из б.с. в приборе для определения ее прочности. Жесткие б.с. подразделяют по продолжительности вибрирования (жесткости) на:

- особо жесткие – с продолжит. вибрирования более 200 с;

- повышенно жесткие – 150-200 с;

- жесткие – 75-120 с;

умеренно жесткие – 30-60 с.

Факторы, влияющие на у. б.с.

- содержание воды в б.с.

Для каждой б.с. имеется верхний предел содержания свободной воды (способной перемещаться под действием силы тяжести), при котором сохраняется связность. Это содержание воды называется водоудерживающей способностью. Важной технической хар-кой б.с. является ее водопотребность, которая хар-ся количеством воды, необходимым для получ. б.с. заданной удобоукл. Чем больше воды вводится в б.с., тем ниже будет прочность и морозостойкость бетона. Снижение водопотребности достигается введением добавок – пластификаторов и суперпластификаторов.

- содержание и свойства цемента и заполнителей.

С увеличением крупности зерен заполнителей уменьшается их удельная поверхность и водопотребность падает, а у. повышается. Повышение у. достигается за счет применения гравия и песка со сравнительно гладкой поверхностью.

- продолжительность хранения и температура.

Хранение б.с. приводит к снижению ее у., вследствии взаимодействия воды с цементом. У. понижается с ростом температуры б.с., т.к. ускоряются процессы гидратации цемента.

- вибрирование бетонных смесей.

При помощи вибраторов б.с. подвергают действию малых импульсов. Частицы совершают колебательные движения, что приводит к разрушению структуры б.с., и ее у. повышается. Прекращение вибрирования приводит к восстановлению структуры, т.е. характерной особенностью б.с. является тиксотропия.

Следует стремиться к применению смесей возможно меньшей у., т.к. необоснованое повышение у. ведет к перерасходу цемента.

Прочность тяжелого бетона и факторы, влияющие на прочность.

Наиболее важные факторы, влияющие на прочность бетона:

1. Прочность заполнителей оказывает отрицательное влияние на прочность бетона, когда она ниже прочности цементного камня (напр. в легких бетонах на пористых заполнителях). В тяжелых бетонах применяют заполнители из плотных горных пород, прочность которых в 1,5-2,0 раза выше прочности цементного камня.

2. Сцепление цем. камня с заполнителем обеспечивает монолитность бетона и влияет на прочность. Сцепление можно рассматривать как способность зерна заполнителя сопротивляться отделению от цем. камня. Сцепление обусловлено адгезией, т.е. слипанием поверхностей цем. камня и заполнителей (адгезионное сцепление), и силами трения, возникающими на поверхности контакта (механическое сцепление). Так как сцепление обусловлено и силами трения, то применение заполнителей с шероховатой поверхностью, напр. щебеня вместо гравия, при низких В/Ц (менее 0,4) позволяет повысить прочность бетона при сжатии. Также повысить сцепление позволяет применение заполнителей из карбонатных пород (известняков, доломитов).

3. Прочность цементного камня зависит от активности (марки) цемента, В/Ц, продолжительности и условий твердения. С повышением активности цемента растет прочность цем. камня и бетона, но она зависит также и от В/Ц. Чем выше расход воды, тем ниже прочность цем. камня. Увеличение В/Ц повышает пористость бетона и снижает его прочность. Причиной снижения прочности бетона при уменьшении В/Ц является повышение жесткости бетонной смеси. Такую смесь трудно уплотнить, и в бетоне образуется значительное количество пустот и пор из-за недостаточного уплотнения.

4. Продолжительность и условия твердения. В благоприятных условиях твердение бетона продолжается длительное время и прочность его непрерывно увеличивается. Наиболее интенсивно бетон твердеет в течение первого месяца. Интенсивность изменения прочности бетона во времени зависит от типа цемента, тонкости его помола, В/Ц, условий твердения и др. Бетон высокого качества можно получить только при надлежащем уходе на ранней стадии твердения. Необходимо создать и поддерживать режим, способствующий гидратации цемента, не допускать испарения воды из бетона. Скорость твердения зависит и от температуры. Следует предохранять бетон от замерзания, т.к. при этом твердение прекращается.

5. Уплотнение бетонной смеси. При формовании изделий следует стремиться к полному уплотнению бетонной смеси. Полное уплотнение соответствует такому состоянию, когда в бетоне нет пор, заполненных воздухом: весь объем занимают цем. камень, заполнители и жидкая фаза. Степень уплотнения можно характеризовать коэффициентом уплотнения: , где - плотность бетонной смеси после укладки уплотнения (фактическая); - теоретическая плотность бетонной смеси, в которой нет пор, заполненных воздухом. Она определяется как сумма расчетных расходов материалов бетона: = Ц+П+Щ+В.

Недостаточное уплотнение бетонной смеси снижает прочность бетона. Напр., недоуплотнение на 5% может понизить прочность бетона при сжатии на 30%.

Свойства тяжелого бетона: пористость, прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, тепловыделение.

Тяжелым называют бетон плотной (слитной) структуры, приготовляемый на цементном вяжущем и плотных заполнителях (мелких и крупных). Технические св-ва бетона определяются его структурой.

Водонепроницаемость можно снизить за счет уменьшения капиллярной пористости введением тонкомолотых минеральных, пластифицирующих, гидрофобных добавок.

Морозостойкость для получения используют портландцемент с малым содержанием добавок или без них. Повышение – воздухововлекающих добавок.

Теплоизоляция плохая, холодный материал. Низкое водопоглощение. Усадка – большие площади не бетонируют. Противостоит радиации.

Основные положения подбора состава тяжелого бетона.

Бетон состоит из 4 основных компонентов, и его состав обычно записывают двумя способами:

1. В виде соотношения между составляющими по массе, причем масса цемента принимается за единицу, 1: X: Y при В/Ц =Z (напр. 1:1,9:3,7 при В/Ц=0,62).

2. В виде расхода цемента, воды, мелкого и крупного заполнителей на 1м .

Цель подбора: установление такого состава, кот. обеспечивает определенные требуемые свойства бетонной смеси и бетона при минимальном расходе цемента. Снижение расхода цемента достигается правильным выбором зернового состава заполнителей по минимальной пустотности. Бетонная смесь должна иметь требуемую удобоукладываемость. У. назначается в зависимости от типа конструкции и способа уплотнения бет. смеси. Также бетону предъявляются требования по водонепроницаемости, морозостойкости, тепловыделению при твердении, прочности, должен иметь требуемую марку и класс. Подбор состава производят расчетно-экспериментальным методом в приведенной ниже последовательности:

А. Используются нефракционированные (рядовые) заполнители:

1.1. Определяют насыпную плотность щебня (гравия) и его пустотность после уплотнения вибрированием:

, где -пустотность; -истинная плотность крупного заполнителя, кг/м ; -насыпная плотность.

1. Определяют насыпную плотность песка

2. Объем крупного заполнителя принимают равным объему проектируемого бетона.

3. Объем песка принимают равным объему пустот в крупном заполнителе.

4. Определяют массу песка X=

5. Увеличивают установленный ранее расход песка на 10, 20%.

6. Определяют расход цемента и воды. Объем цем. теста принимают равным объему межзерновых пустот смеси заполнителей плюс доп. объем, необходимый для раздвижки зерен.

7. Определяют В/Ц по формуле И. Боломея:

Приготовление, транспортировка и способы уплотнения бетонных смесей.

Уход за бетоном в раннем возрасте в летнее и зимнее время.

Влияние условий твердения на свойства бетона. Способы ускорения твердения бетона.

Процессы твердения бетона на портландцементе в благоприятных условиях продолжаются в течение многих лет. Поэтому широко применяют различные способы ускорения твердения, что позволяет повысить коэффициент использования производственных площадей, сократить производственный цикл. Способы:

1) применение быстротвердеющих вяжущих, например быстротвердеющего ПЦ;

2) путем формования изделий из жестких бетонных смесей с минимальным В/Ц;

3) введением добавок – ускорителей. Чаще всего применяется хлорид кальция, его расход составляет 1,5-2,0 % от массы цемента; увеличение расхода добавки может привести к коррозии арматуры в бетоне. Введением хлорида кальция можно повысить прочность бетона через сутки в 2-3 раза;

4) повышением температуры бетона и среды твердения. Скорость процессов твердения бетона возрастает с повышением его температуры. В промышленных условиях применяют разнообразные способы тепловой обработки бетона:

а) пропаривание в камерах – обработка изделий водяным паром или паровоздушной смесью при атмосферном давлении и температуре 70-90 С, в течение 6-14 часов;

б) нагрев бетона в закрытых формах с передачей тепла бетону от поверхности поддона, например применение форм с двойными стенками, между которыми пропускают горячую воду, водяной пар;

в) электропрогрев. Через влажный бетон пропускают электрический ток;

г) прогрев бетона индукционными токами в электромагнитном поле;

д) горячее формование. Смесь при ее приготовлении нагревается до 60-80 С и сразу укладывается в форму.

Ускорение процессов твердения бетона отрицательно влияет на его долговечность и морозостойкость.

Зимнее бетонирование:

При отрицательной температуре вода в бетоне частично замерзает и процессы твердения прекращаются; после оттаивания они возобновляются. Рост прочности зависит от возраста бетона в момент его замораживания. Чем ранее заморожен бетон, тем больше потеря прочности. Снижение прочности объясняется разрушением структуры при образовании кристаллов льда в порах. При укладке б.с. в массивные конструкции при отрицательных температурах заполнители нагревают до 30-40 С, а воду – до 80 С. Затем применяют меры по сохранению этого тепла.

Разновидности тяжелого бетона: высокопрочный, мелкозернистый.

- мелкозернистые бетоны применяют для изготовления тонкостенных конструкций;

- высокопрочный бетон. Его применение позволяет уменьшить массу конструкции за счет повышения несущей способности, что приводит к сокращению расхода бетона и стоимости строительства.

Разновидности тяжелого бетона: жаростойкие, химически стойкие, цементно-полимерные, декоративные, радиационнозащитный.

Гидротехнический бетон (г.б.) используется для сооружений, которые постоянно или периодически омываются водой. Он широко применяется для строительства волноломов, ледорезов, доков; опор и опорных строений мостов, тоннелей; плотин, каналов и т.д. В зависимости от массивности сооружений различают массивный и немассивный г.б.; по расположению в массивных конструкциях – бетон наружных и внутренних зон; в зависимости от напора – бетон напорных и безнапорных сооружений. Г.б. также делят на:

- подводный – находится в воде постоянно;

- находящийся в зоне переменного уровня воды; это самая неблагоприятная зона, т.к. здесь бетон подвергается увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию;

- надводный, находящийся выше максимального уровня воды.

К г.б. предъявляются требования по: прочности, водостойкости, водонепроницаемости, морозостойкости, величине усадки и набухания, предельной относительной деформации, тепловыделению, стойкости против действия агрессивных сред.

Для подвижных бетонов применяют шлакоПЦ и пуццолановый ПЦ; для бетонов в зоне переменного уровня – ПЦ с умеренной экзотермией, пластифицированный и гидрофобный ПЦ.

Жаростойкий бетон – специальная разновидность бетона, который можно применять при длительном воздействии температуры свыше 200 С. По плотности подразделяются на особо тяжелые, тяжелые, облегченные, легкие и особо легкие. По структуре: плотные, поризованные и ячеистые. Эти бетоны получают на воздушных (жидком стекле, каустическом магнезите) и гидравлических (ПЦ с минеральными добавками, глиноземистом цементе) вяжущих. Заполнители для жаростойких бетонов должны быть жаростойкими и огнеупорными. Применяют лом огнеупорного кирпича, кусковой шлак, щебень из андезита, базальта, а также пористые заполнители – керамзит, обожженный вермикулит, перлит и др. Жаростойкие бетоны приготовляют на ПЦ с введением 30 % тонкомолотых добавок – глины, цемянки, золы и др. При температуре выше 600 С добавки взаимодействуют с СаО с образованием безводных силикатов и алюминатов кальция, а свыше 1200 С большую роль играют процессы спекания жаростойкого бетона, что приводит к его уплотнению и повышению прочности. Жаростойкий бетон применяют для дымовых труб, фундаментов доменных, мартеновских и др. печей, промышленных котлов; для футеровки печей, труб и др.

Радиационно-защитный бетон. Биологическая защита от излучения, возникающего при работе ядерных реакторов, сводится к защите от - лучей и поглощению нейтронного излучения. Эффективным защитным материалом является бетон на тяжелых заполнителях (барит, железные руды – магнетит, гетит). Для поглощения потока нейтронов в бетон следует вводить вещества с малой атомной массой – водород, бор, литий. Для повышения содержания водорода в бетоне применяют глиноземистый цемент.

Марки защитных бетонов по прочности – 100, 150 и 200.

Также выделяют:

- коррозионностойкие бетоны применяют в конструкциях зданий и сооружений предприятий химической и пищевой промыш., цветной металлургии. Их подразделяют на: солестойкие, щелочестойкие и кислотостойкие;

- дорожные бетоны;

Классификация легких бетонов. Крупнопористый бетон и легкий бетон на пористых заполнителях: состав, свойства, применение.

К легким бетонам относят все разновидности бетона со средней плотностью в сухом состоянии менее 1800 кг/м3. Для изготовления стеновых панелей из легких бетонов распространенными материалами являются пористые заполнители, по происхождению их можно разделить на три группы:

Природные заполнители из пористых изверженных или осадочных пород – пемзы, пеплы, дробленые туфы, пористые известняки, ракушечники, диатомиты и др.

Промышленные отходы – это заполнители на основе пористых металлургических, топливных шлаков и зол.

Искусственные – керамзит, аглопорит, вспученный доменный шлак, перлит, обожженный вермикулит.

По размерам зерен пористые заполнители разделяют на два вида: а) крупные, размером 5-40 мм; б) пески с максимальным размером зерен не более 5 мм.

Легкобетонные смеси имеют повышенную водопотребность и легко расслаиваются вследствие различия плотности заполнителей и цементного теста. Поэтому при производстве изделий приходится применять жесткие легкобетонные смеси и интенсивные способы уплотнения (напр. вибрирование). Для обеспечения требуемой удобоукладываемости и прочности бетоны требуют большого расхода вяжущего. Основной задачей подбора состава легкого бетона является получение бетона требуемой марки по прочности при минимальной средней плотности. Снижение плотности может быть обеспечено одним из следующих способов:

а) увеличение объемной доли пористого заполнителя в легком бетоне путем тщательного подбора зернового состава так, чтобы мелкие фракции заполняли пустоты каркаса, образованного крупной фракцией;

б) применение заполнителей с минимальной средней плотностью;

в) использование цементов высоких марок, что позволяет сократить расход вяжущего при обеспечении требуемой прочности бетона;

г) введение воздухововлекающих активных добавок (поризованных легких бетонов).

Пористые заполнители обладают высоким водопоглащением. Однако поглощение воды заполнителем и снижение В/Ц приводят к дополнительному росту прочности.

Характерной особенностью легких бетонов является зависимость их прочности от расхода цемента. При повышении расхода цем. в л. б. Их прочность растет.

Легкие бетоны на пористых заполнителях применяются для изготовления сборных бетонных и ж/б конструкций, панелей, настилов, плит ограждения, крупных и мелких стеновых блоков, а также для изготовления монолитных конструкций, например наружных стен.

Ячеистые бетоны: классификация, производство, свойства и применение.

Ячеистыми называются легкие бетоны, содержащие значительное количество (до 85 % объема бетона) искусственно созданных пор размером 0,5-2,0 мм. По способу образования пор различают два типа ячеистых бетонов – пенобетон и газобетон.

Пенобетон получают при применении поверхностно-активных веществ – пенообразователей. Формирование пор происходит за счет устойчивой пены, образующейся при перемешивании водных растворов пенообразователей. Применяют два способа производства: а) твердые компоненты затворяют водным раствором пенообразователя. При перемешивании образуется пена; б) пеномасса и цементная паста приготавливаются раздельно, в смесителях. Этот способ позволяет получить более устойчивую пену и легкий бетон более высокого качества. Распространенными пенообразователями являются: клееканифольный, содерж. органический клей и канифоль; смолосапониновый (получаемый из корневых систем растений), а также некоторые продукты переработки нефти. После окончания процессов схватывания производится автоклавная обработка.

Газобетон. Образование пор осуществляется путем введения газообразователя. Распространен мокрый способ производства , при котором твердые компоненты (кварцевый песок, известь или др.) измельчают в шаровой мельнице в присутствии воды. В мельнице получают шлам, который направляют в растворомешалку, где он смешивается с газообразователем и другими добавками. Далее разливается в формы, где происходит выделение газа, вспучивание и схватывание смеси. Скорость процессов выделения газа и схватывания регулируется изменением температуры смеси, тонкости помола вяжущего, введением добавок – ускорителей и замедлителей. И в конце также автоклавная обработка. Распространенным газообразователем является высокодисперсная алюминиевая пудра, которая взаимодействует с гидроксидом кальция: 3Al + 3Ca(OH) + 6H O = 3CaO*Al O *6H O + 3H . Аэрирование смеси может быть также достигнуто за счет разложения водного раствора перекиси водорода (пергидроля): 2H O 2H O + O .

Материалы для ячеистых бетонов.

Я.б. безавтоклавного твердения получают на основе гипсовых вяжущих. Сырьем для производства автоклавных я.б. являются известь или ПЦ, а также тонкоизмельч. кварцевый песок, шлаки, золы, нефелиновый шлам и др.

По назначению различают ячеистые бетоны: а) теплоизоляционные, с общей пористостью более 75% и средней плотностью в сухом состоянии до 500 кг/м3; б) конструкционно-теплоизоляционные, с плотностью от 500 до 900 кг /м3; в) конструкционные, с объемом пор 40-55% и плотностью от 900 до 1200 кгм3.

Область применения пено- и газобетона в строительстве определяется техническими свойствами последних. Теплоизоляционные бетоны применяют для изоляции стен, перегородок, перекрытий, в виде плит, скорлуп и сегментов для изоляции трубопроводов; конструкционно-теплоиз. для изготовления панелей и блоков наружных стен зданий; конструкционные – для изготовления плит и панелей покрытий с использованием арматуры.

Строительные растворы: классификация, состав, свойства, применение.

Строительными растворами называют искусственные каменные материалы, полученные при отвердевании рационально подобранной и тщательно перемешанной смеси вяжущего, воды и мелкого заполнителя (песка).

По назначению различают стр. растворы: а) кладочные; б) штукатурные; в) специальные.

Кладочные. Прочность стр. раствора оказывает второстепенное влияние на прочность каменной кладки. Для кирпичных растворов прим. Растворы марок 10-50, для заделки швов и стыков панелей – марок 50-100. Для приготовления кладочных растворов используют известь, ПЦ, смешанные вяжущие: цементно-известковое, -глиняное, -шлаковое и др. Известь следует применять с добавками – диатомитом, трепелом, кислыми шлаками и золами. Заполнителями являются пески (кварцевые, полевошпатовые, известняковые). Для растворов невысоких марок можно применять пески с повышенным содержанием глины и пыли (до 10% по массе). Подвижность растворных смесей (глубина погружения стандартноо конуса) для бутовой кладки принимается равной 4-6 см, для кирпичной – 6-10 см.

Штукатурные растворы наносятся тонким (менее 30 мм) слоем, поэтому растворные смеси должны обладать высокой подвижностью и водоудерживающей способностью. Подвижность выбирается в зависимости от способа ее нанесения на поверхность. Для наружных штукатурок применяют цементные и цементно-известковые растворы, а для внутренних – известковые, гипсовые, известково-гипсовые и цементно-известковые. Легкие растворы со средней плотностью до 1500 кг/м3 получают, применяя легкие заполнители, напр. шлаковый песок, золу, вермикулит, перлит и др. Приблизительный состав цементно-шлакового раствора 1:4, изв.-шлакового – 1:2 и 1:3 по объему. При производстве работ в зимнее время прим. негашеную молотую известь-кипелку, характеризующуюся высоким тепловыделением, и вводя добавки, понижающие темп. замерзания раствора.

Специальные: а) декоративные – используются для отделки лицевых поверхностей крупных блоков и панелей, оштукатуривания фасадов и внутренних частей; б) инъекционные – прим. для заполнения каналов, в которых располагается арматура предварительно напряженных конструкций; в) гидроизоляционные – для защиты строит. конструкций от увлажнения; г) акустические – для звукопоглащающих штукатурок с целью снижения уровня шума; д) рентгенозащитные – для штукатурки стен и потолков рентгеновских кабинетов.

Генетическая классификация горных пород. Зависимость структуры и свойств горных пород от условий образования.

Генетическая классификация горных пород.

Твердая оболочка земли — литосфера состоит из разнообразных природных каменных тел, называемых минералами и породами. В природе насчитывается около 3000 различных видов минералов, из них около 50 принято называть породообразующими. Минералом называется относительно однородное по составу тело, представляющее собой продукт природных физических и химических процессов. Горная порода — совокупность минеральных масс, занимающая, как правило, значительный объем в земной коре. Все горные породы делятся на:

-мономинеральные (простые), состоящие из одного породообразующего минерала;

- полиминеральные (сложные), состоящие из нескольких различных минера­лов.

Например, общеизвестная мономинеральная порода мрамор состоит из одного породообразующего минерала — кальцита (СаСО3), а не менее известный гранит — порода полиминеральная. Он состоит из трех основных минералов (кварца, полевых шпатов — ортиклазов и железисто-магнезиальной темного цвета слюды — биотита).

По условиям образования горные породы, согласно классификации академика Карпинского А.П., можно разделить на три основные группы: изверженные (или магматические), осадочные (или вторичные), и метаморфические (или видоизмененные).

Изверженные горные породы — продукты жизнедеятельности магмы, главным образом, алюмосиликатных и силикатных расплавов. В зависимости от условий формирования структуры пород, выделяют глубинные (интрузивные) породы, отличающиеся зернистым строением, и излившиеся (эффузивные), имеющие скрытокристаллическое порфировидное строение. Обломочные породы — это продукты жизнедеятельности вулканов. Формирование таких пород идет в наши дни при извержении вулканов в виде пепла, лавы и т.п. Осадочные горные породы образовались в результате выветривания извержен­ных (первичных) горных пород. Под выветриванием понимается совокупность процессов действия солнечной энергии на Землю: действие воды, ветра, живот­ных и растительных организмов, в результате которых первичные породы разрушаются. Таким образом, осадочные породы представляют собой вторич­ные образования. Осадочные породы характеризуются слоистым сложением. Метаморфические (видоизмененные) породы — это породы, образовавшиеся под влиянием тектонических процессов: дислокаций, смещений, землетрясе­ний, когда под влиянием высокого горного давления, высоких температур, воздействия глубинных минеральных источников и газов, изверженные и осадоч­ные породы подвергаются структурной метаморфозе. Характерной особенностью таких пород является сланцеватость — параллельно-слоистая ориентация кристаллов минералов, вызванная односторонним горным давлением.

Породообразующие минералы изверженных горных пород: химические состав и свойства.

Основными минералами являются кварц, полевые шпаты, железисто-магнезиальные силикаты. Преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные св-ва: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке.

Кварц – состоит из кремнезема в кристаллической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает высокой прочностью при сжатии(до 2000 МПа) и высокой для хрупких мат-лов прочностью при растяжении (ок. 100 МПа), высокой твердостью, кислотостойкостью и вообще химической стойкостью при обычной t, высокой огнеупорностью – плавится при t 1700°С. Цвет кварца чаще всего молочно-белый, серый. Благодаря высокой прочности кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит.

Полевые шпаты – самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой светлые составные части пород (белые, розоватые, красные). Главные разновидности полевых шпатов – ортоклаз и плагиоклазы.

Ортоклаз – K₂O·AL₂O₃·6SiO₂ характеризуется след. св-ми: твердость – 6-6,5; плотность 2,57г/см³; плавится при 1170°С, полное расплавление при 1450°С. Встречаются в кислых (гранит) и средних (сиенит) по кислотности магматических породах.

Плагиоклазы – образуют изоморфный ряд от альбита Na₂O·AL₂O₃·6SiO₂, входящего в состав кислых пород, до анортита - CaO·AL₂O₃·2SiO₂, характерного для основных пород (габбро, базальт и др.).

По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшей прочностью (120-170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах. Выветривание полевых шпатов происходит под влиянием воды, содержащей углекислоту. Результатом выветривания является новый минерал – каолинит (важнейшая часть глины).

К цветным минералам относятся железисто-магнезиальные и магнезиальные силикаты и некоторые алюмосиликаты. В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее распространены оливин, пироксены, амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего заменяющие оливин – серпентин, хризотил – асбест.

В группе алюмосиликатов наиболее распространены слюды: обыкновенные - мусковит, флогопит и биотит; гидрослюды - гидромусковит, гидробиотит. Твердость слюд 2-3.

Все эти минералы, за искл. мусковита и гидромусковита, отличаются от кварца и полевых шпатов темной окраской (зеленого, темно-зел., иногда черного цвета). Характерными св-ми цветных минералов (за искл. слюд) являются высокая прочность и вязкость. Увеличение содержания цветных минералов (за искл. алюмосиликатов) придает породам высокую прочность, вязкость и стойкость против выветривания. Водные алюмосиликаты (слюды) являются нежелательной составной частью пород. Они понижают прочность пород, ускоряют их выветривание и затрудняют шлифовку и полировку, так как весьма легко разделяются на очень тонкие пластинки. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Бетоны и строительные растворы на песке со значительным содержанием слюды обладают пониженной морозостойкостью.

Глубинные и излившиеся изверженные горные породы: образование, минеральный состав, структура, свойства и применение.

Изверженные глубинные горные породы.

Граниты образовались в результате остывания магмы на большой глубине, в условиях высокой температуры. Они имеют зерно-кристал­лическую структуру. Залегают в земной коре в виде обширных моно­литных масс круглых и вытянутых форм размерами до сотен кило­метров или в виде отдельных глыб разных размеров. Минералогический состав гранитов: полевой шпат (ортоклаз) — 50-70%, кварц — 20-40%, слюда — 5-15% и иногда некоторое количество роговой обманки. Граниты обладают прочностью от 100-300 MПа. Прочность зависит от их структуры и содержания полевого шпата, кварца, слюды. Особенно прочны граниты, в которых зерна кварца соединены между собой так, что образуют как бы общий остов породы (в других видах гранита эти зерна являются изолированными вкраплениями среди других минералов). На прочность гранита влияют также и размеры его зерен: крупно­зернистые обладают прочностью при сжатии до 150 МПа, а мелкозер­нистые — до 300 МПа. Более прочны мелкозернистые и среднезернистые структуры. Огнестойкость гранитов ограничена, так как при высоких температурах входящие в его состав кварц и слюда увеличиваются в объеме, вызывая растрескивание камня. Средняя плотность гранита — 2500-2700 кг/м3. Гранит — наибо­лее распространенный отделочный камень. Его широко применяют при возведении устоев мостов, для облицовки набережных, цоколей, общественных и административных зданий и реже — для облицовки порталов, оконных проемов и стен. На декоративные качества гранита влияют его цвет, текстура и структура. Цвет гранитов колеблется в широких пределах: от светло-­серого до черного и от бледно-розового до темно-красного. Выбор гра­нита зависит не только от его декоративных качеств, но и от прочно­стных показателей. Так, для производ­ства изделий со сложным профи­лем не рекомендуются граниты порфировидные или гнейсовые. В этих целях целесообразно применять мелкозернистые грани­ты однородных структур. Для зданий, рассчитанных на долгий срок службы (мемориальные, государственные и важные общественные сооружения), выби­ра­ют гра­нит, имеющий однородную мелкозернистую структуру, что способст­вует его долговечности. Сиенит представляет собой глубинную магматическую породу, которая в отличие от гранита не содержит в минералогическом составе кварца. По своему внешнему виду и физико-механическим свойствам сиенит близок к гра­нитам. Обычно в его состав входят полевой шпат (ортоклаз), некоторые плагиоклазы, биотит, роговая обманка. Цвет сиенита — белый, светло-­серый, розовый и красный. Зернистость его структуры ясно различима. Несмотря на отсутствие кварца, прочность сиенита высокая, однако долговечность его ниже, чем у гранита. В связи с отсутствием в сиените кварца он легче, чем гранит, подвергается обработке. Истинная плотность 2,7-2,9 г/см3, средняя плотность 2,4-2,8 т/м3, предел прочности при сжатии 150-200 МПа. Сиениты, содержащие небольшое количество кварца, называются граносиенитами. Исполь­зуются они иногда для облицовки зданий, а в основном как щебень для бетона. Диориты — зернисто-кристаллические горные породы, иногда порфировидные, как правило, бескварцевые или с небольшим содержанием кварца. Состоят диориты главным образом из полевого шпата (плагиоклаза) и одного или нескольких цветных минералов, чаще всего роговой обманки, авгита и биотита. В типичных диоритах количество роговой обманки составляет 30-35%. Диориты включают в себя в среднем 75% полевого шпата и 25% темноокрашенных минералов. В зависимости от минералогического состава цвет диоритов может быть серо- или темно-зеленоватых тонов. Средняя плотность — 2700-2900 кг/м3. Прочность диоритов при сжатии — 180-300 МПа, твердость по Моосу — 6. Отличительной особенностью диорита является высокая ударная вязкость. Его целесообразно применять при ударных нагрузках, например, при мощении дорог. Диорит стоек к выветриванию, хорошо полиру­ется. Габбро — равномернозернистые горные породы, состоящие глав­ным образом- из основного полевого шпата (плагиоклаза) с цветным минералом, чаще всего пироксеном, иногда с роговой обманкой. Обычные габбро содержат 35-40% цветного минерала. Цвет габбро в большинстве случаев темно-серый, черный или темно-зеленый с раз­личными оттенками. Структура зерен его может быть равномернозернистой, крупнозернистой и порфировидной. Габбро залегают иногда большими массивами. Одной из разновидностей габбро является лабрадорит. В основном это крупнокристаллическая порода, состоящая из полевого шпата (плагиоклаза) с примесью темных минералов. Характерной особенно­стью ее является ирриза­ция зерен лабрадора, в результате которой получились красивые отсветы на поверхности камня в зеркальной фактуре. Ирризирующие кристаллы при этом дают синеватый, голубой золотистый оттенок. В декоративных лабрадоритах размеры ирризирующих кристаллов достигают 10-12 см. Лабрадорит — наиболее красивый отделочный камень. Габбро и лабрадориты в обработке трудны, но хорошо полируются. Прочность их, зависящая от крупности зерен, колеблется в пределах 200-320 МПа, твердость по Моосу равна 6. Истинная плотность габбро — 2,8-3,1 г/см3, средняя плотность близка к истинной. Относятся они к атмосферостойким горным породам. Применяют лабрадорит главным образом для декоративной облицовки цокольных этажей зданий, а габбро — для укрепления набережных, как щебень в тяжелых и дорожных бетонах.

Изверженные излившиеся горные породы.

Базальты как по химическому, так и минералогическому со­ставам аналоги габбро. Состоят они из полевых шпатов (плагиоклаза) и железисто-магнезиальных минералов, главным образом авгита. В зависимости от условий залегания базальты могут иметь скрыто-кристаллическую или стекловатую структуру. Цвет их от темно-се­рого до черного. Базальты являются наиболее тяжелыми из всех изверженных пород: истинная плотность — 3,3 г/см3, а средняя плотность близка к истинной. Базальты обладают высокой твердостью по Моосу (7-8), предел прочности при сжатии их 100-500 МПа. Базальты атмосферостойки. Используют их в дорожных покрытиях в качестве щебня для тяжелых бетонов. Базальт является сырьем при изготовле­нии каменного литья. (Плавление и литье осуществляется при 1100 °С.) Диабаз, так же как и базальт, является излившимся аналогом габбро. Диабазы представляют собой полнокристаллические, обычно мелкозернистые горные породы, состоящие из полевого шпата (плагио­клаза) и авгита. Истинная плотность — 2,8-3,0 г/см3, средняя плотность близка к истинной. Мелкозернис­тые диабазы обладают высокой прочностью (до 200 МПа), они вязки, морозостойки и относительно легко поддают­ся колке и обработке. Диабаз применяют для дорожных покрытий (брусчатка), бордюрных плит и штучных камней, а также как щебень для бетонов. Порфирит и андезиты. По минералогическому составу они тождественны диориту. Порфирит относится к древним излившимся горным породам, а андезит — к более молодым. Окраска этих пород красно-бурая, телес­но-серая, зеленовато-черная. Эти породы легко обрабатываются, ис­пользуют их для изготовления щебня, дорожной брусчатки и наружных облицовок. Ввиду того что андезиты обладают кислотостойкостью, их используют в качестве заполнителя в кислото­стойких бетонах.

Порфиры — горные породы, образовавшиеся при быстром за­твердевании магмы на небольшой глубине или на поверхности Земли. Часть минералов имеет крупнокристаллическую структуру, в основ­ном же это мелкозернистая масса. Существуют кварцевый порфир (аналог гранита), бескварцевый порфир (аналог сиенита) и порфирит (аналог диорита). Вкрапленни­ками порфиров являются кварц, полевой шпат (ортоклаз) и цветные минералы. Вследствие неоднородности структуры порфиров они менее стойки к выветриванию, чем гранитные породы. Наибольшей устойчивостью обладают кварцевые порфиры с плот­ной мелкокристаллической структурой. Наличие крупных вкрапленни­ков в порфирах повышает декоративные качества камня, но снижает их атмосферос­тойкость. Истинная плотность — 2,4-2,6 г/см3, средняя плотность близка к истинной. Предел прочности порфиров при сжа­тии —от 130 до 180 МПа).

Рыхлые и цементированные изверженные горные породы: образование, свойства и применение.

Рыхлые обломочные породы образуются во время вулканических извержений. Часть магмы выбрасывается в раздробленном состоянии и при быстром охлаждении оседает на поверхности Земли в виде кусков и частиц разной величины. Порошкообразные частицы обломочных пород размером до 5 мм называют вулканическим пеплом. Пемза — лёгкая вулканическая пористая порода светло-серого цвета, похожая на застывшую пену. Предел прочности пемзы — 0,2-1,4 МПа, средняя плотность — 300-600 кг/м³, истинная плотность 2,5 г/см³. Пемза состоит в основном из аморфного кремнезема SiO₂ (до 70%) и глинозёма АlО₂ (15%). Она является хорошим заполнителем для лег­ких бетонов (пористость пемзы достигает 80%), применяется так же, как абразивный материал (в частности, в малярных работах для за­чистки шпатлёванных поверхностей под масляную окраску).

Вулканическими туфами называют сцементирован­ные обломочные породы, образовавшиеся в условиях, когда вулкани­ческие пеплы, попадая в расплавленную лаву, цементируются этой лавой до ее остывания. Эта горная порода морозостойка, обладает высокой пористостью (от 55 до 70%) и малой средней плотностью — 750-1400 кг/м³. Предел прочности при сжатии туфов — 5-7 МПа. В связи с этими качествами вулканический туф широко применяют как местный стеновой строительный материал в виде блоков. Отходы при его об­работке используют в качестве лёгких заполнителей для бетонов. Туфы отличаются большим разнообразием цветов — от ярко-красного и светло-жёлтого до тёмно-лилового и чёрного. Легкость обработки этого камня позволяет выполнять на нем сложные декора­тивные орнаменты.

Породообразующие минералы осадочных горных пород: химический состав и свойства.

Группа кремнезема. Наиболее распространенные минералы этой группы - опал, халцедон и осадочный кварц.

Опал (SiO₂·nH₂O) – аморфный минерал, содерж. воды в нем колеблется от 2 до 14 % и достигает иногда 34%. При нагревании часть воды теряется. Опал чаще всего бесцветен или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным. Плотность 1,9-2,5 г/см³, максимальная твердость 5-6, хрупок.

Халцедон (SiO₂) является волокнистой или скрытокристаллической разновидностью кварца. Цвет белый, серый, светло-желтый, бурый, зеленый. Плотность 2,6 г/см³, твердость 6. Халцедон является продуктом кристаллизации опала, а также выпадает непосредственно из растворов, отлагаясь совместно с опалом и кварцем.

Кварц (SiO₂). В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Последний отлагается непосредственно из растворов, а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона. Он широко распространен в кремнистых породах, заполняет трещины и другие полости в песчаниках и известняках.

Группа карбонатов. Наиболее важную роль играют кальцит, доломит и магнезит.

Кальцит (CaCO₃). Бесцветный или белый, при наличии механических примесей серый, желтый, розовый или голубоватый минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,7 г/см³, твердость 3. Характерный диагностический признак растворимость с бурным вскипанием в 10%-ной соляной кислоте. Разновидность карбоната кальция – арагонит. В условиях земной поверхности арагонит неустойчив и переходит в кальцит.

Доломит (CaMg(CO₃))₂ бесцветный, белый, часто с желтоватым или буроватым оттенком минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см³, твердость 3-4. В 10%-ной соляной кислоте вскипает только в порошке и при нагревании. Доломит обычно мелкозернист, крупные кристаллы встречаются редко. Образуется он либо как первичный химический осадок, либо в результате доломитизации известняков. Минерал доломит слагает породу того же названия. Применяется в качестве сырья для производства магнезиальных и доломитовых вяжущих веществ, доломитовых огнеупорных материалов, а так5же в качестве строительного камня и щебня для бетона.

Магнезит (MgCO₃) бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый минерал. Плотность 3,0 г/см³, твердость 3,5-4,5. Растворяется в HCL при нагревании. Магнезит, обожженный при 1500-1650°С, представляет собой высокоогнеупорный материал, примен. для изгот. магнезитового кирпича, а обожженный при 750-800°С дает оксид магния (каустический магнезит) и образует с растворами хлористого или сернокислого магния магнезиальное вяжущее.

Группа глинистых материалов. Они слагают глины, а также могут находиться в качестве примеси в песчаниках, алевролитах, известняках и многих других породах, существенно изменяя их физико-химические св-ва. Минералы этой группы относятся к водным алюмосиликатам.

Каолинит Al₄(SiO₁₀)(OH)₈. Белый, иногда с буроватым или зеленоватым оттенком минерал. Плотность его 2,6 г/см³, твердость 1. Каолинит образуется в результате разложения полевых шпатов, слюд и некоторых др. силикатов в процессе их выветривания и переноса продуктов разрушения. Гидрослюды образуются при разложении слюд и некоторых др. силикатов. Их использ. в стр-ве, например, вермикулит (увелич. в V в 20 раз) прмен. как пористый заполнитель легкого бетона.

Группа сульфатов.

Гипс CaSO₄·2H₂O представляет собой скопление белых или бесцветных кристаллов, иногда окрашенных механическими примесями в голубые, желтые или красные тона. Плотность 2,3 г/см³, твердость 2. Для гипса хар-но волокнистое строение и шелковистый блеск. Иногда гипс встреч. в виде тонкозернистых и землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. Его прим. в пр-ве вяжущих вещ-в: стр. и формовочного гипса и др.

Ангидрит CaSO₄-белый, серый, светло-розовый, светло-голубой минерал. Плотность 3,0 г/см³, твердость 3-3,5. Обычно встреч. в виде сплошных мелкозернистых агрегатов. Ангидрит и гипс иногда примен. как облицовочный мат-л для внутр. отделок зданий, а после пропитки водостойкими эмульсиями и для наруж. обделок.

Механические осадочные горные породы: образование, свойства и применение.

Органич. остатки в осадоч. породах.

Орг. пор. нередко содержат орг. остатки живот. и растит. происх., сложенные кремнистым или известняк. вещ-вом. Наиболее важные диатомиты, сложен. остатками диатомей. Диатомовые водоросли – мельчайшие одноклеточные растения, заключ. в тонкий пористый панцирь, состоящий из опала. Встреч. преимущ. в кремнистых и глинисто-кремнистых пор. Вулканогенный мат-л в осад. пор. представлен обломками вулкан. стекла, размеры кот. от 0,01 до 1 мм и характер. остроугольными изогнутыми формами.

Рыхлые и цементированные осад. горные породы.

Механич. отложения (рыхлые и цементиров.) образовались в рез-те разрушения других пород под воздействием процесса выветривания (действие воды, ветра, колебаний t, замораживания и оттаивания и др. атмосферных факторов). В рез-те даже самые прочные массивные магматич. породы разруш., образуя обломки разных размеров: глыбы, куски и более мелкие частицы. Рыхлые (гравий, глины, пески), оставшиеся на месте разрушения пород или перенесенные водой, а также льдом (ледниковые отложения) или ветром (эоловые отложения), цементированные песчаники, конгломераты, брекчии). Механические отложения по крупности фракций подразделяют на валуны размером от 15 см до 1 м, гравий — от 5 мм до 15 см, песок — 0,15-5 мм, пыль — 0,005-0,15 мм, глину — до 0,005 мм. Песчаники представляют собой обломоч­ные породы, кварцевые пески, сцементированные известняковым или кремнеземистым илом, глиной и др. Из обломочных пород, применяемых в строительстве, наиболее распространенными являются гравий и песчаник. Их используют как заполнители для обычных бетонов, при устройстве асфальто­вых по­крытий и шоссейных дорог. Такие сцементированные песчаники, как конгломераты и брекчии, отличаются формой входящих в них частиц. В состав конгломератов входит гравий, в брекчии — природный мелкий хрящ (щебень), а в состав обычных песчаников — песок. Брекчии в зеркальной факту­ре представляют собой красивый декоративный камень с мозаичным рисунком.

По крупности составляющего песка песчаники разделяют на круп­но- (1-2 мм), средне- (0,5-1 мм) и мелкозернистые (менее 0,5 мм). Наиболее прочны кремнистые песчаники. Они многодельны в обработ­ке, но хорошо полируются и долговечны. Предел прочности их (в за­висимости от характера связи) колеб­лется от 80 до 200 МПа. Известняковые песчаники также обладают доста­точ­но плот­ной связью и некоторые из них имеют прочность до 200 МПа. Однако они менее долговечны, чем песчаники, сцементированные кремнеземом. Все другие песчаники имеют более слабую связь. Предел прочности их составляет 20-40 МПа. Наиболее слабыми являются глинистые песчаники; они не морозос­тойки и не водостойки.

В зависимости от связующего вещества песчаники имеют различные цвета. В одних и тех же напластованиях песчаники могут быть неод­нородными. В строительстве песчаники применяют для покрытия тротуаров, ступеней лестниц, облицовки зданий, устройства фундаментов и производства щебня.

Химические осадочные горные породы: минеральный состав, свойства и применение.

Химические осадочные породы часто используются для производства вяжущих веществ и отделочных материалов.

Известняк является одним из распространенных видов осадочных пород. Главной состав­ной частью известняков является кальцит СаСО₃, но, кроме него, в эту горную породу входят также глинозем, магнезит, кремнезем и иногда в небольшом количестве органические вещества. Средняя плотность извест­няков — 1700-2500 кг/м³, твердость по Моосу равна 3. Известняки без примеси имеют белый цвет, при наличии в них окислов железа, глинистых и органических веществ и кварца приобре­тают различные оттенки: серый, желтоватый, розовый. В зависимости от условий образования известняки бывают плотными и пористыми. В плотных известняках труд­но различимы составляющие их зерна. Связь между зернами известня­ка достигается кристал­лизационным сцеплением или цементацией их природными цементами: извес­тняковыми, известняково-кремнистыми или известняково-глинистыми. Примеси MgCO₃ и SiO₂ повышают твердость, прочность и стойкость известняков. Весьма плотными известняками являются доломитизированные и мраморовидные, в которых начался процесс кристаллиза­ции и заметно кристаллическое строение. К наиболее прочным и стойким известнякам относятся известня­ково-кремнистые, содержащие аморфный кремнезем. Известняки с включением ярко выраженных кристаллов кальцита называются мраморовидными известняками. Ввиду наличия большого количества пор они слабо полируются. Прочность плотных известняков составляет 50-300 МПа. Такие известняки широко применяют для кладки фундаментов и стен (бутовая кладка), для устройства лестничных ступеней, подо­конников, облицовочных плит и других архитек­турных деталей, для облицовки стен зданий, цоколей, порталов и т. д. Известняковый щебень используют в качестве заполнителя для тя­желых бетонов. Известняк служит также сырьём для производства вя­жущих веществ, воздушной и гидравлической извести, портландского цемента и т. д. К числу пористых известняков относятся извест­ковые туфы, мел, ракушечник.

Известняковые туфы (травертины) образуются в результате выпаде­ния осадка из горячих и холодных подземных углекислых вод, выходя­щих на поверхность. Туфы имеют губчатое строение и могут служить декоративным материалом. Применяют их в архитектуре малых форм, для устройства в садах и парках гротов, беседок, фонтанов и т. д. И­вестняковые туфы высокой прочности можно использовать для кладки цокольных частей зданий.

Мергель представляет собой известково-глинистую породу, содержащую 35-65% глинистого вещества, и широко используется как сырье для производства портландцемента. Мергель малоустойчив против атмосферных воздействий. От воды он набухает, а при замер­зании разрушается. Мел — зоогенная порода, представляет собой мельчайшие остатки раковин простей­ших организмов. Невысокая прочность ограничивает использование его в качестве конструктивного материала, однако его широко исполь­зуют в строительстве для побелки, приготовления шпаклевок, замазок, для производ­ства вяжущих материалов (известь, цемент), а также стекла и т.д.

Ракушечники относятся к зоогенным и представляют собой сцементированные угле­кислым кальцием (с примесью кремнезёма и глины) раковины и их об­ломки. Структура крупнопористая. Местонахождения ракушечников находятся на побережье Черного и Каспийского морей, в Молдавии. Ракушечник является хорошим местным стеновым материалом для строительства жилых домов. В зависимости от прочности ракушечники используются для устройства стен, фундаментов и цоколя зданий. Средняя плотность — от 600 до 1500 кг/м³. Учитывая большую пористость, а следовательно, высокое водопоглощение и воздухопроницаемость, стены из ракушечника как правило оштукатуривают.

Диатомит и трепел — фитогенные породы, представляют собой отложения неорганических остатков диатомей, богатых аморфным кремнеземом. Это рыхлые, пористые горные породы, зачастую содержащие до 90% кремнезема. Диатомит — лёгкая горная порода. В сухом состоянии он имеет белый, серый или желтоватый цвет. Трепел состоит из скоплений мельчайших округлых кремнистых шариков. Под давлением вышележащих слоев трепел уплотняется, образуя более плотную, неразмокаемую разновидность — опоку, В со­ставе опоки имеется мелкозер­нистый кремнезем с небольшими приме­сями глины и песка. Средняя плотность этих пород колеблется в пределах от 300 до 1000 кг/м³. Диатомит, трепел и опоку применяют в качестве теплоизоляцион­ных материа­лов, особенно для изоляции горячих поверхностей. В мел­ко измолотом состо­янии их используют как активную гидравлическую добавку. Опока может служить заполнителем для легких бетонов.

Добыча и обработка горных пород. Виды фактур. Выветривание горных пород. Способы защиты от выветривания.

Классификация горных пород :

- твердые (6-7) гранит, габр, кварцит. Разрабатывают взрывным способом. Сначала отделяют крупный монолит, затем делят на блоки: буроклиновый способ – обуривается по контуру и вводятся клинья, метод отделения монолита с помощью образования сплошной щели (только для кварцесодержащих пород);

- средние (<5) мрамор, доломиты;

- мягкие и пористые (2-3) ангидрит, гипс. Разрабатывают специальными камнерезными машинами с дисковыми пилами, армированными твердыми сплавами или снабженные алмазными режущими насадками, вырезают блоки.;

- рыхлые песок, гравий, глина. Добывают открытым способом: экскаваторы, гидромеханизация.

Обработка пород:

- распиливание или раскалывание блоков крупных размеров на плиты, производится рамными пилами (распиловка);

- обработка кромок для обрезки фрезерные и профилирующие машины с дисками или профилирующие детали из особо твердых абразивов.

Виды фактур по способу обработки:

Ударный: скала (крупные бугры впадины), рельефная (правильное чередование гребней и впадин глубиной до 2мм), борозчатая (равномерно шероховатая с прерывистыми бороздками глубиной 0,5-1мм), точечная (с точечными углублениями 0,5-2мм);

Абразивный: пиленая (неравномерно распределенные бороздки глубиной до 2мм), шлифованая (равномерно шероховатая с глубиной рельефа до 0,5мм), лощеная (гладкая с частично выявленным рисунком, зеркальная).

При постоянном химическом воздействии атмосферных факторов и различных микроорганизмов породы разрушаются – процесс выветривания.

Причины:

- замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутренние напряжения;

- чередующиеся изменения температуры и влажности вызывают микротрещины;

- растворяющее действие воды;

-химическая коррозия под действием газов O2, SO3, CO2 и веществ, растворенных в грунтовой или морской воде;

- биологическое разрушение микроорганизмами.

Стойкость выше, чем меньше пористость и растворимость.

Меры защиты:

- конструктивные (стоки воды, придание гладкой поверхности);

- физико-химические (гидрофобизация (пропитка мономером).