ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО ПРЕДМЕТУ «СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ»

1. Рассказать о физических свойствах строительных материалов.

Строи́тельные материа́лы — материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений.

Наряду со «старыми» материалами, такими как древесина, камень и кирпич, с началом промышленной революциипоявились новые стройматериалы — бетон, сталь, стекло и пластмасса. В настоящее время широко используютпредварительно напряжённый железобетон и металлопластик.

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

Строительные материалы и изделия, в соответствии с теорией ИСК, делятся на:^[1]

• Природные (естественные) — без изменения состава и внутреннего строения:

  • неорганические (каменные материалы и изделия);

  • органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).

• Искусственные:

  • Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175—200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа);

    • неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);

    • органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);

    • полимерные (термопластичные и термореактивные);

    • комплексные:

      • смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);

      • компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);

      • комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).

  • Обжиговые — твердение из огненных расплавов:

    • шлаковые (по химической основности шлака);

    • керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);

    • стекломассовых (по показателю щелочности шихты);

    • каменное литье (по виду горной породы);

    • комплексное (по виду соединяемых компонентов, например: шлакокерамические, стеклошлаковые).

По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят — конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

Основные виды строительных материалов и изделий

• каменные природные строительные материалы и изделия из них

• вяжущие материалы неорганические и органические

• лесные материалы и изделия из них

• металлические изделия

В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от потерь тепла; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

Свойства

Материалы и изделия должны обладать хорошими свойствами и качествами.

Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на четыре основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.

Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.

Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.

Физические свойства

1. Истинная плотность ρ — масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Например, гранит, стекло и другие силикаты практически абсолютно плотные материалы. Определение истинной плотности: предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).

2. Средняя плотность ρm=m/Ve — масса единицы объёма в естественном состоянии. Средняя плотность зависит от температуры и влажности: ρm=ρв/(1+W), где W — относительная влажность, а ρв — плотность во влажном состоянии.

3. Насыпная плотность (для сыпучих материалов) — масса единицы объёма рыхло насыпанных зернистых или волокнистых материалов.

4. Пористость П — степень заполнения объёма материала порами. П=Vп/Ve, где Vп — объём пор, Ve — объём материала. Пористость бывает открытая и закрытая.

Открытая пористость По — поры сообщаются с окружающей средой и между собой, заполняются водой при обычных условиях насыщения (погружении в ванну с водой). Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала, снижают морозостойкость.

Закрытая пористость Пз=П-По. Увеличение закрытой пористости повышает долговечность материала, снижает звукопоглощение.

Пористый материал содержит и открытые, и закрытые поры

Гидрофизические свойства

1. Водопоглощение пористых материалов определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде при температуре 20±2 °C. При этом вода не проникает в закрытые поры, то есть водопоглощение характеризует только открытую пористость. При извлечении образцов из ванны вода частично вытекает из крупных пор, поэтому водопоглощение всегда меньше пористости. Водопоглощение по объёму Wo (%) — степень заполнения объёма материала водой: Wo=(mв-mc)/Ve*100, где mв — масса образца материала, насыщенного водой; mc — масса образца в сухом состоянии. Водопоглощение по массе Wм (%) определяют по отношению к массе сухого материала Wм=(mв-mc)/mc*100. Wo=Wм*γ, γ — объемная масса сухого материала, выраженная по отношению к плотности воды (безразмерная величина). Водопоглощение используют для оценки структуры материала с помощью коэффициента насыщения: kн = Wo/П. Он может меняться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые). Уменьшение kн говорит о повышении морозостойкости.

2. Водопроницаемость — это свойство материала пропускать воду под давлением. Коэффициент фильтрации kф (м/ч — размерность скорости) характеризует водопроницаемость: kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст.

3. Водонепроницаемость материала характеризуется маркой W2; W4; W8; W10; W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в кгс/см², при котором бетонный образец-цилиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Чем ниже kф, тем выше марка по водонепроницаемости.

4. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. kp меняется от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы). Если kp меньше 0,8, то такой материал не используют в строительных конструкциях, находящихся в воде.

5. Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха. Процесс поглощения влаги из воздуха называется сорбцией, он обусловлен полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. С повышением давления водяного пара (то есть увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность материала.

6. Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия воды в материале, количеством поглощённой воды и интенсивностью всасывания. Уменьшение этих показателей отражает улучшение структуры материала и повышение его морозостойкости.

7. Влажностные деформации. Пористые материалы при изменении влажности меняют свой объём и размеры. Усадка — уменьшение размеров материала при его высыхании. Набухание происходит при насыщении материала водой.

Теплофизические свойства

1. Теплопроводность — свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Формула Некрасова связывает теплопроводность λ [Вт/(м·С)] с объемной массой материала, выраженной по отношению к воде: λ=1,16√(0,0196 + 0,22γ2)-0,16. При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает. R — термическое сопротивление, R = 1/λ.

2. Теплоёмкость с [ккал/(кг·С)] — то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. Для каменных материалов теплоёмкость меняется от 0,75 до 0,92 кДж/(кг·С). С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.

3. Огнеупорность — свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 °C и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Тугоплавкие материалы размягчаются при температуре выше 1350 °C.

4. Огнестойкость — свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определённого времени. Она зависит от сгораемости материала, то есть от его способности воспламеняться и гореть. Несгораемые материалы — бетон, кирпич, сталь и т. д. Но при температуре выше 600 °C некоторые несгораемые материалы растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы). Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры тлеют, но после прекращения действия огня их горение и тление прекращается (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина, фибролит, некоторые пенопласты). Сгораемые материалы горят открытым пламенем, их необходимо защищать от возгорания конструктивными и другими мерами, обрабатывать антипиренами.

5. Линейное температурное расширение. При сезонном изменении температуры окружающей среды и материала на 50 °C относительная температурная деформация достигает 0,5-1 мм/м. Во избежание растрескивания сооружения большой протяжённости разрезают деформационными швами.

Морозостойкость строительных материалов: свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. Количественно морозостойкость оценивается маркой. За марку принимается наибольшее число циклов попеременного замораживания до −20 °C и оттаивания при температуре 12-20 °C, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15 %; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений — трещин, выкрашивания (потери массы не более 5 %).

Механические свойства

Упругость — самопроизвольное восстановление первоначальной формы и размера после прекращения действия внешней силы.

Пластичность — свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причём после прекращения действия внешних сил тело не может самопроизвольно восстанавливать форму и размер.

Остаточная деформация — пластичная деформация.

Относительная деформация — отношение абсолютной деформации к начальному линейному размеру(ε=Δl/l).

Модуль упругости — отношения напряжения к отн. деформации (Е=σ/ε).

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или др. Прочность оценивают пределом прочности — временным сопротивлением R, определённом при данном виде деформации. Для хрупких (кирпич, бетон) основная прочностная характеристика — предел прочности при сжатии. Для металлов, стали — прочность при сжатии такая же, как и при растяжении и изгибе. Так как строительные материалы неоднородны, предел прочности определяют как средний результат серии образцов. На результаты испытаний влияют форма, размеры образцов, состояния опорных поверхностей, скорость нагружения. В зависимости от прочности материалы делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы — в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность. Класс по прочности В называется временным сопротивлением сжатию стандартных образцов (бетонных кубов с размером ребра 150 мм), испытанных в возрасте 28 суток хранения при температуре 20±2 °C с учётом статической изменчивости прочности.

Коэффициент конструктивного качества: ККК=R/γ(прочность на относит. плотность), для 3-й стали ККК=51 МПа, для высокопрочной стали ККК=127 МПа, тяжёлого бетона ККК=12,6 МПа, древесины ККК=200 МПа.

Твёрдость — показатель, характеризующий свойство материалов сопротивляться проникновению в него другого, более плотного материала. Показатель твёрдости: НВ=Р/F (F — площадь отпечатка, P — это сила), [НВ]=МПа. Шкала Мооса: тальк, гипс, известь…алмаз.

Истирание — потеря первоначальной массы образца при прохождении этим образцом определённого пути абразивной поверхности. Истирание: И=(m1-m2)/F, где F — площадь истираемой поверхности.

Износ — свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют в барабане со стальными шарами или без них.

2. Что такое теплопроводность, от чего зависит теплопроводность?

Теплопроводность — способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Различные материалы проводят теплоту по-разному: одни быстрее (например, металлы), другие медленнее (теплоизоляционные материалы).

Теплопроводность характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей в течение 1 ч через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2, при разности температур на противоположных плоскопараллельных поверхностях в 1 К. Теплопроводность обозначают буквой А, (лямбда) и выражают в Вт/(м К). К теплоизоляционным относят материалы с теплопроводностью не более 0,175 Вт/(м • К) при средней температуре слоя 298 К и влажностью, нормированной ГОСТами или ТУ.

Теплопроводность зависит от средней плотности материала (с увеличением средней плотности теплопроводность возрастает), его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. Чем выше пористость (меньше средняя плотность) материала, тем ниже теплопроводность. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы хранят в помещении или под навесом, а в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем.

3. Как определяют прочность строительных материалов?

Прочность – это способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок.

При этом не стоит забывать, что прочность зависит не только от самого материала, но и от вида напряженного состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.), от условий эксплуатации (температура, воздействие окружающей среды и т. д.).

Методы определения прочности

Отбор кернов для испытаний на прессе

В настоящее время существуют следующие методы определения прочности, с помощью которых производится контроль качества строительных материалов, изделий и конструкций.

Первый способ носит название разрушающего метода и состоит в выявлении предельных несущих способностей с испытание контрольных образцов до их полного разрушения.

Эти образцы должны быть изготовлены из того же материала и по той же технологии производства, что и испытуемые строительные конструкции (для вновь возводимых объектов), либо могут быть отобраны непосредственно из готовых строительных конструкций (для существующих объектов).

Определение прочности методом ударного импульса

Разрушающий метод является наиболее точным и результаты, полученные в процессе его выполнения, максимально приближены к реальным физическим характеристикам материалов. К сожалению, далеко не всегда его возможно применить на практике, поэтому наибольшее распространение в обследовании получил другой метод.

Второй способ связан с производством испытаний неразрушающими методами и позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущей способности, что наиболее приемлемо при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации.

4. Как защитить деревянные конструкции от гниения? От возгорания?

ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ГНИЕНИЯ

Древесину защищают от гниения, предварительно обрабатывая ее различными химическими веществами - антисептиками. При выборе вида антисептика, отмечается в монографии, необходимо принимать во внимание следующие требования: антисептики должны обладать высокой токсичностью по отношению к грибам, быть стойкими, должны хорошо проникать в древесину, не иметь неприятного запаха, быть безвредными для человека и домашних животных, не ухудшать физико-механические свойства древесины и не вызывать коррозии металлических соединений и креплений деревянных элементов.

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

Водорастворимыми антисептиками пропитывают древесину, которая в процессе эксплуатации будет защищена от непосредственного увлажнения и вымывающего действия воды. Авторы дают краткую характеристику наиболее распространенных антисептиков этой группы.

Фторид натрия - белый порошок без запаха, в растворе древесину не окрашивает и не снижает ее прочность, не вызывает коррозии металла. При взаимодействии с известью, мелом, цементом, гипсом образует малорастворимый токсичный фтористый кальций. Антисептик сильный, хорошо проникает в древесину, но легко вымывается водой. Применяют в растворах 3-4%-ной концентрации для антисептирования элементов жилых, общественных и производственных зданий, а также изделий из древесины, стружек, опилок, камыша и торфа.

Кремнефторид натрия - белый и светло-серый порошок, по действию сходный с фтористым натрием. Применяют вместе с кальцинированной содой, фтористым натрием.

Кремнефторид аммония - порошок белого цвета без запаха, в растворе древесины не окрашивает, прочность ее не понижает, повышает огнестойкость древесины, но вызывает слабую коррозию металла. По токсичности кремнефтористый аммоний превосходит фтористый натрий. Обычно применяют водные растворы 5-10%-ной концентрации. Легко вымывается водой. Водные растворы этих антисептиков бесцветны, в связи с чем для контроля тщательности нанесения в них добавляют краситель.

Препарат ББК-3 - смесь борной кислоты и буры. Хорошо растворим, практически безвреден для людей.

Препараты ХХЦ (смесь хлористого цинка и натриевого или калиевого хромпика) и МХХЦ (смесь хлористого цинка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окрашивают древесину в желто-зеленый цвет и вызывают коррозию черных металлов. Применяют 3-5%-ные растворы. Относятся к токсичным веществам.

Препарат ГР-48 - антисептик на основе пентахлорфенола, без запаха, хорошо растворяется в воде. Его применяют в растворе 1-1,5%-ной концентрации для поверхностной защиты пиломатериалов, в частности, от синевы и плесени.

Органорастворимые препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфенола в легких нефтепродуктах) и типа НМЛ (растворы нафтената меди в легких нефтепродуктах) являются высокотоксичными антисептиками, хорошо проникающими в древесину. Эти растворы следует применять в случаях необходимости введения в древесину трудновыщелачиваемых антисептиков без последующей сушки элементов конструкций и изделий.

Препараты НМЛ окрашивают древесину в зеленый цвет и затрудняют ее склеивание. В качестве растворителей применяют зеленое масло, мазут, керосин и сольвентнафту. Препараты ПЛ применяют также для усиления токсичности масляных антисептиков.

Масляные антисептики - каменноугольное масло, антраценовое масло, сланцевое масло и др. Перечисленные продукты представляют собой жидкости темно-коричневого цвета с резким запахом и сильными антисептическими свойствами. Они не выщелачиваются водой, металл не корродируют, но окрашивают древесину в темно-бурый цвет. Применяют для глубокой пропитки деревянных элементов, находящихся на открытом воздухе, в земле или воде (шпалы, части мостов, сваи, подводные сооружения и др.).

Антисептические пасты приготовляют из водорастворимого антисептика (фторид или кремнефторид натрия), связующего вещества (битума, глины, жидкого стекла и др.) и наполнителя (торфяного порошка). Пасты применяют для защиты деревянных элементов зданий, увлажнение которых происходит в процессе эксплуатации (концы балок, столбов и др.). Элементы открытых сооружений, обработанные пастой, защищают гидроизоляционным покрытием.

Деревянные строительные конструкции и изделия антисептируют различными способами: поверхностной обработкой антисептиками и последовательной пропиткой в горячей и холодных ваннах; пропиткой под давлением в автоклавах и обмазкой антисептическими пастами. В зависимости от назначения древесины и ее влажности применяют тот или иной способ антисептирования, причем глубина пропитки зависит как от способа антисептирования, так и от строения древесины.

ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ  ОТ ВОЗГОРАНИЯ

Для защиты деревянных конструкций от возгорания строители должны принимать специальные меры. Конструктивные огнезащитные мероприятия сводятся к отдалению деревянных частей сооружений от источников нагревания и покрытию деревянных конструкций штукатуркой, асбестовым картоном и асбестоцементными листами. Кроме того, на деревянные конструкции наносят огнезащитные составы или пропитывают древесину химическими веществами - антипиренами. В качестве антипиренов применяют буру, хлористый аммоний, фосфорнокислые натрий и аммоний, сернокислый аммоний.

Огнезащитные составы в виде красок или паст, приготовляемые из связующего вещества, наполнителя и антипирена, наносят на поверхность деревянных конструкций кистями, а также путем двукратного опрыскивания поверхности конструкций жидкими составами.

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 газы, которые препятствуют горению древесины.

Авторы сообщают также о том, что можно осуществлять комбинированную защиту древесины от возгорания и гниения путем добавления в огнезащитные составы антисептиков (фторид натрия и др.), не снижающие огнезащитных свойств составов.

5. Назовите и охарактеризуйте материалы из отходов древесины.

Отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовки и переработки. К ним относятся: ветви, сучья, вершины, откомлевки, козырьки, опилки, пни, корни, кора и хворост, которые в сумме составляют около 21% всей массы древесины. При переработке древесины на пиломатериалы выход продукции составляет в среднем 65%, а остальная часть образует отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), срезок и мелочи (9%). При изготовлении из пиломатериалов строительных деталей, мебели и других изделий получают отходы в виде стружки, опилок и отдельных кусков древесины, составляющие до 40% массы переработанных пиломатериалов.

  

Отходы, образующиеся в процессе обработки древесины, классифицируют в зависимости от их вида на три группы: твердые (или кусковые), мягкие (опилки, стружка) и кора. Отходы классифицируют также в зависимости от последовательности получения: образуемые при заготовке леса; использовании древесины в круглом виде; первичной и вторичной обработке и переработке древесного сырья.

Для производства строительных материалов и изделий в основном используют опилки, стружку и кусковые отходы. Последние применяют как непосредственно для изготовления клееных строительных изделий, так и перерабатывая их на техническую щепу, а затем на стружку, дробленку, волокнистую массу и т. д.

Опилки — один из наиболее массовых отходов лесопиления и деревообработки. Частично опилки используют на гидролизных заводах спиртового и дрожжевого профиля, как выгорающую добавку при производстве кирпича или как заполнитель в гипсоопилочных плитах, но значительная их часть сжигается или сбрасывается в отвал. Фракционный состав опилок зависит от способа получения и составляет 10—0,2 мм. Частицы крупностью менее 0,2 мм составляют древесную муку. Насыпная плотность и пористость древесных отходов зависят от вида древесных пород и фракционного состава.

Способ получения опилок предопределяет их физические особенности. При распиловке бревен на лесопильной раме получают опилки крупностью до 7 мм, имеющие форму, близкую к кубической. При обработке древесины на круглопильных станках опилки имеют волокнистую структуру и размеры 1—2 мм. Опилки, полученные на лесопильной раме, имеют большие размеры поперек волокон, что, как правило, неблагоприятно сказывается на механических свойствах изделий.

Технологическая щепа — это продукт первичного измельчения кусковых отходов и неделовой древесины, предназначенный для последующей переработки на дробленку, стружку или волокнистую массу. Щепу получают на дисковых или барабанных рубильных машинах.

Требования к щепе определяются ее назначением. Обычно нормируются размеры щепы, содержание в ней гнили, коры и минеральных примесей. При изготовлении волокнистой массы в производстве древесно-волокнистых плит для нормальной работы размольных агрегатов желательно, чтобы куски щепы были приблизительно одинаковы: длина волокон 20—25 мм, ширина поперек волокон 15—30 мм и толщина 3—5 мм. Для производства древесно-стружечных плит плоского прессования оптимальная длина щепы составляет 40 мм, а при эк-струзионном — 20, оптимальная же толщина в обоих случаях равна 30 мм. В технологической щепе содержание гнили ограничено (до 5%) или вообще недопустимо, содержание минеральных примесей должно составлять 0,3—1%. Объем коры в производстве древесно-волокнистых плит не должен превышать 15%, а древесно-стружечных — 12%.

Характер последующей переработки щепы определяется видом получаемого материала. Для получения арболита применяют дробленку или стружку, древесно-стружечных плит — стружку, древесно-волокнистых плит — волокнистую массу.

Древесная дробленка должна иметь коэффициент формы (отношение наибольшего размера к наименьшему) 5—10 и толщину 3—5 мм.

Наибольшая длина — до 25 мм. Такая форма частиц позволяет приблизить по абсолютному значению влажностные деформации вдоль и поперек волокон и снизить их отрицательное воздействие на струк-турообразование и прочность арболита.

Стружка для изготовления арболита должна иметь минимальную толщину 0,1 — 1 мм и длину 2—20 мм, для наружных слоев древесностружечных плит — соответственно 0,1—0,2 и 10—20, средних слоев — 0,4 и 40—60. Стружка может быть получена и непосредственно из отходов лесопиления без предварительной их переработки на щепу.

Сырье перед переработкой на стружку подвергается специальной подготовке, заключающейся в сортировке по породам, гидротермической обработке, окорке, разделке, удалению гнили. Гидротермическая обработка древесины производится паром при давлении 0,25— 0,3 МПа или проваркой ее в воде при 70—85 °С. Нагрев и увлажнение древесины снижают шероховатость стружек, сокращают количество мелкой фракции. Древесина, поступающая на переработку в стружку, должна иметь влажность 30—40% и температуру в зависимости от породы 10—50 °С.

Волокнистую массу для изготовления древесно-волокнистых плит получают механическими, термохимическими и химико-механическими способами.

Механический размол основан на истирании древесины в специальных машинах, рабочими органами которых служат быстро вращающиеся рифленые диски или металлические билы. Для облегчения размола и увеличения выхода волокнистой массы в смесь добавляют большое количество воды.

Особенностью термомеханического размола является предварительная обработка волокнистой массы паром при давлении 0,8— 1 МПа.

Химико-механические способы основаны на различной растворимости отдельных химических веществ, составляющих древесину, в слабых растворах щелочей. Эти способы состоят из двух процессов: химической обработки щепы и механического размола.

Средняя длина волокон в массе колеблется от сотых долей миллиметра до 3—4 мм, а диаметр их составляет 30—50 мкм.

В производстве строительных материалов применяют отходы как хвойных, так и лиственных пород. При этом для производства большинства материалов хвойные породы предпочтительнее, так как они содержат меньше водорастворимых экстрактивных веществ, а также различных Сахаров, дубильных и смолянистых веществ, отрицательно влияющих на процессы твердения цементов. В древесине хвойных пород велико содержание длинных и прочных волокон, что позволяет получать из нее высококачественную волокнистую массу.

При применении в производстве экструзионных древесно-стру-жечных плит сырья из лиственных пород повышается расход смолы, уменьшается производительность пресса на 30—40%, а прочность плит снижается на 25—30%.

Для уменьшения количества экстрагируемых веществ в древесных отходах содержание примесей коры должно быть минимальным, полезно также вылеживание древесины после рубки на складах в течение 4—6 мес. «Цементные яды», содержащиеся в древесине, обезвреживаются ее минерализацией, т. е. пропиткой растворами солей, такими как хлорид кальция, сернокислый глинозем, растворимое стекло и др.

Разработаны технологии получения строительных материалов из коры и одубины — отхода производства дубильных экстрактов.

Дубильные экстракты используются в кожевенной промышленности, для обработки и облагораживания натуральной кожи.

Исследования подтвердили возможность организации производства арболита на одубине фракции 2,5—10 мм. Полученный на этих отходах арболит имеет среднюю плотность около 650 кг/м3 и прочность 1,5—2 МПа.

Количество коры на стволах деревьев различных пород (в % к объему стволов) составляет: для сосны — 11 — 17, ели — 9—16, березы — 13—15, осины — 11—18, дуба— 16—23, лиственницы — 22—24, кедра— 11—16, пихты— 11—15%.

Механические свойства коры зависят от влажности и изменяются в больших пределах. Так, при увеличении влажности коры сосны от 20 до 70% временное сопротивление растяжению вдоль волокон снижается в 2,3 раза, поперек волокон — в 6,7 раза, временное сопротивление срезу поперек волокон — в 2,1 раза, вдоль волокон — в 3,8 раза.

Химический состав коры резко отличается от состава древесины. Это различие обусловливается их разным анатомическим строением. Кора содержит значительно больше экстрактивных веществ, чем древесина.

Важным источником строительного сырья также являются сельскохозяйственные отходы растительного происхождения. Особенно значительным является объем таких отходов переработки растительного сырья как стебли хлопчатника и костра.

Костра — это отход первичной переработки стеблей конопли и льна после пропускания их через пенькомяльные машины, отделяющие пеньку от измельченной одревесневшей части стебля. Длина частиц конопляной костры составляет 10—70 мм (льняной — 55 мм), ширина — до 3 мм и толщина — 0,2—0,3 мм. Средняя плотность 100— 120 кг/м3.

Костра практически не содержит водорастворимых Сахаров, так как они выщелачиваются при предварительном вымачивании лубяных культур на пенькообрабатывающих предприятиях. Поэтому костру перед смешиванием с цементом, в отличие от древесного заполнителя, предварительно не замачивают в проточной воде или растворе солей.

Дробленые стебли хлопчатника (гуза-пай) остаются после уборки хлопка. В стеблях хлопчатника так же, как и в древесине, присутствуют водорастворимые вещества, состав которых представляет собой сложный комплекс органических соединений. При вылеживании стеблей хлопчатника в результате биологического и климатического воздействия содержание в ней водорастворимых веществ уменьшается.

Содержание очесов, пакли и других комковатых включений в костре льна, конопли и дробленых стеблях хлопчатника не должно превышать 4% по массе.

В качестве заполнителей композиционных строительных материалов, кроме рассмотренных выше отходов, могут быть использованы рисовая солома, рисовая и подсолнечная лузга.

6. Как классифицируют горные породы по условиям образования?

Го́рные поро́ды — природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело вземной коре. Планеты земной группы и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

Считается, что термин в современном смысле впервые употребил в 1798 году русский минералог и химик Василий Михайлович Севергин.