2. Физико-химические процессы, протекающие в сырце при его обжиге.
Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Процесс делится на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение.
1.При прогреве сырца до 120 град удаляется физически связанная вода и керамическая масса становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются.
2.В температурном интервале от 450 до 600 град происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса теряет свои пластические свойства.
3. При 800 град начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.
4. В процессе нагрева до 1000 град возможно образование новых кристаллических силикатов. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом. Эта усадка называется огневой усадкой (2-8%). После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность.
Свойство глин уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин. Интервал температур от температуры огнеупорности до начала спекания называется интервалом спекания. Интервал спекания для легкоплавких глин составляет 50-100 град, а огнеупорных до 400 град.
Интервал температур обжига в зависимости от назначения и свойств керамического изделия от 900 для кирпича до 1800 для огнеупорной керамики градусов.
3. Методика определения пористости материалов.
Пористость П – степень заполнения объема материала порами. Пористость выражают в долях от объем материала, принимаемого за 1, или в % от объема. Экспериментальный (прямой) метод определения пористости основан на замещении порового пространства в материале сжиженным гелием или другой средой. Экспериментально-расчетный метод определения пористости использует найденные опытным путем плотности высушенного материла: П=(1-ρ0/ρ)*100; где ρ0 - средняя плотность материала, ρ0= m/V, ρ – истинная плотность, ρ= (m-m1)/V, m – масса измельченного материала, m1 – остаток после всыпания в прибор, V – объемом вытесненной жидкости.
Билет 4 1.Строительные растворные смеси: состав, свойства. Сухие растворные смеси.
Раствором называется правильно подобранная смесь вяжущего, заполнителя, воды, специальных добавок, затвердевающая до прочности природного камня.
Классификация
По плотности: тяжелые (1500 кг/м3 и более); легкие (менее 1500 кг/м3).
По скорости схватывания: быстросхватывающиеся; медленносхватывающиеся.
По количеству вяжущего: жирные; тощие.
По виду вяжущего: глиняные; известковые; гипсовые; известково-гипсовые; цементные; цементно-известковые. В зависимости от среды твердения: воздушные растворы; гидравлические.
В зависимости от вяжущих: простые; сложные (смешанные).
По назначению: кладочные; отделочные (штукатурные); монтажные; инъекционные; специальные.
Свойства растворных смесей
Удобоукладываемость - это свойство растворной смеси легко распределяться плотным и тонким слоем на основании, равномерно заполняя все его неровности и шероховатости. Удобоукладываемость зависит от пластичности и водоудерживающей способности смеси.
Подвижность - это способность растворной смеси растекаться под действием собственной массы или приложенных к ней внешних сил. Водоудерживающая способность - это свойство растворной смеси удерживать воду при наличии ее поглощения пористым основанием.
Расслаиваемость - разделение растворной смеси на твердую и жидкую фракции при ее перевозке или хранении. Наибольшая крупность зерен заполнителя должна быть, мм, не более: кладочные (кроме бутовой кладки) 2,5; бутовая кладка5,0; штукатурные ( кроме накрывочного слоя) 2,5; штукатурные накрывочного слоя 1,25; облицовочные 1,25.
Прочность раствора характеризуется его маркой, которая определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов - кубов с ребрами 7,07 см. По пределу прочности на сжатие (кгс/см2) для строительных растворов установлены следующие марки: М 4, 10, 25, 50, 75, 150, 200.
Водонепроницаемость - это свойство раствора не пропускать через себя воду. Степень водонепроницаемости зависит в основном от пористости раствора. Водонепроницаемость раствора повышают введением в него жидкого стекла или полимерных смол.
Морозостойкость - это свойство раствора выдерживать многократное число циклов попеременного замораживания и оттаиваниябез видимых признаков разрушения и значительного снижения прочности и массы (F 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200) Условное обозначение строительного раствора должно состоять из сокращенного обозначения с указанием степени готовности, назначения, вида применяемого вяжущего, марок по прочности и подвижности, средней плотности и обозначения настоящего стандарта.
Пример условного обозначения тяжелого раствора, готового к употреблению, кладочного, на известково-гипсовом вяжущем, марки по прочности М100, по подвижности - Пк2: Раствор кладочный, известково-гипсовый, М100, Пк2, ГОСТ 28013-98.
Для сухой растворной смеси, легкой, штукатурной, на цементном вяжущем, марки по прочности М50 и по подвижности - Пк3, средней плотности D900: Смесь сухая растворная штукатурная, цементная, М50, Пк3, D900, ГОСТ 28013-98. Применяют портландцемент, шлакопортландцемент. Пески применяют природные - кварцевые, полевошпатные, а также искусственные - дробленные из плотных горных пород и пористых пород. Пластифицирующие добавки. Неорганические дисперсные добавки (известь, глина, зола ТЭС, диатомит, молотый доменный шлак и т.п.). Органические поверхностно-активные пластифицирующие добавки. Строительные сухие смеси - это композиции заводского изготовления на основе минеральных вяжущих веществ, включающие заполнители и добавки. В качестве вяжущего используют порошкообразные минеральные вяжущие: портландцемент, строительный гипс, воздушную известь. В качестве заполнителя применяется песок для строительных работ.
Большую роль в технологии сухих смесей играют добавки. Применяются неорганические и органические пластифицирующие добавки: глина, воздушная известь, зола, суперпластификатор С-З. Вода для затворения сухих смесей не должна содержать вредных примесей.
Технология производства сухих смесей: поступаемый с карьера песок подвергается тепловой обработке в сушильных агрегатах, затем производят рассев на ситах до нужных фракций. Просеянный песок направляется в смеситель. В этот же смеситель загружают и другие компоненты в необходимом количестве. Дозированные материалы перемешивают до получения однородной массы. Полученную смесь затаривают в емкости, необходимые для реализации и подают на склад готовой продукции.
2. Влажность древесины и ее влияние на свойства древесины.
Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость, обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко сорбирует водяные пары из воздуха (гигроскопичность).
Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной. Она достигается в тот момент, когда упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха.
По содержанию влаги различают
мокрую древесину— с влажностью до 100%;
свежесрубленную — 35 % и выше;
воздушносухую —15...20 %;
комнатносухую — 8...12 % и
абсолютно сухую древесину.
Стандартной принято считать влажность древесины 12 %.
Влага, находящаяся в полостях клеток и межклеточном пространстве, называется капилярной, а в стенках клеток –гигроскопической.
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.
Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35 % от массы сухой древесины. Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличивается, а прочность снижается. Свободная вода в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу, теплопроводность и теплоемкость.
Усушка, разбухание и коробление. Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон.
Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и 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.
3.Методика определения прочностных характеристик гипсового камня.
Применение строительного гипса в качестве вяжущего для изготовления строительных деталей и изделий определяет требования к его прочностным характеристикам – пределу прочности при изгибе и пределу прочности при сжатии. По показателям пределов прочности при сжатии и при изгибе строительный гипс разделяется на марки.
Испытания прочностных характеристик гипсового вяжущего проводятся при формовании стандартных образцов из теста нормальной густоты. Стандартные образцы-балочки испытываются через 1,5 – 2 час твердения (или в состоянии будучи высушенными до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре не более 60 ºС) для определения предела прочности при изгибе и затем половинки балочек – для определения предела прочности
при сжатии на приборе МИИ-100 (машина испытательная) или с помощью гидравлического пресса.Для определения предела прочности при сжатии строительного гипса изготавливаются не менее 3 стандартных образцов-балочек 40х40х160 мм (допускается проводить испытания на образцах кубиках размерами 7,07х7,07х7,07 см).
Гипсовое вяжущее всыпается в чашку с водой, взятой в количестве, соответствующем нормальной густоте, и перемешивается в течение 30 сек (1 мин) до получения однородной массы.Затем масса немедленно заливается в металлические (или другие) формы, предварительно слегка смазанные.
После наполнения форм масса уплотняется постукиванием и штыкованием, а поверхность образцов сглаживается. Через 15 мин - 1 час от начала затворения образцы гипсовых изделий вынимаются из форм и часть из них помещаются в сушильный шкаф для высушивания при температуре 50 - 60 °С в течение 1,5 - 2 часов, а другая часть образцов для хранения в условиях воздушно-влажной среды. Образцы испытываются через 1,5 – 2 часа от начала затворения или при достижении образцами постоянной массы при высушивании в сушильном шкафу.
Перед испытанием образцы осматриваются, грани образцов выравниваются. (Грани стандартного образца-куба, или половинки балочек, прилегающие к плитам пресса, должны быть параллельны и не должны отклоняться от плоскости более чем на 0,5 мм.Образцы с дефектными гранями не испытываются).Перед испытанием производится обмер образцов линейкой с точностью до 1 мм или штангенциркулем.
Непосредственно перед испытанием поверхности образцов, прилегающие к плитам пресса, протираются сухой тканью.
Предел прочности при изгибе гипсового образца вычисляется как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов испытаний трех образцов.
Предел прочности затвердевшего гипса при сжатии определяется как среднее арифметическое значение результатов испытаний трех образцов. В случае,если наименьший результат испытания одного из трех образцов отличается более чем на 20 % от следующего большего значения, вычисление среднего предела прочности производится по двум наибольшим результатам.
Расчет предела прочности образцов при изгибе и при сжатии производится с точностью до 1 кгс/см2и вычисляется по формулам:
где R изг – предел прочности при изгибе, кг/ см2;
Pман – показания манометра, кг/см2;
Fпорш – площадь поршня, см2;
b – ширина балочки, см;
h – высота балочки, см.
где Rсж – предел прочности при сжатии, кг/ см2;
Sобр – площадь образца, см2.
Билет 24 1. Твердение цементного теста. Состав и строение цементного камня.
Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения.
1) Первый период (вначале1-3ч), который можно назвать периодом растворения или подготовительным периодом. Когда цемент приходит в соприкосновение с водой, тотчас начинается химическая реакция и протекает она на поверхности зерен. Продукты реакции переходят в раствор до тех пор, пока жидкость, окружающая зерня цемента, не превратится в насыщенный раствор продуктов реакций.
2)Потом начинается схватывание, заканчивающееся через 5-10ч после затворения. Во время второго периода (коллоидации) цементное тесто загустевает, утрачивает подвижность, но прочность еще не велика.
3)Третий период — кристаллизации или твердения (переход загустевшего теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения ) При затворении цемента водой: сначала из алита при взаимодействии с водой образуется гидросиликат и гидроксид кальция: 2(3CaO*SiO2)+6H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+3Ca(OH)2 . Затем гидратируется белит: 2(2CaO*SiO2)+4H2O=3CaO*2SiO2*3H2O+Ca(OH)2. Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция: 3СаО*Al2O3+6H2O=3CaO* Al2O3*6H2O. Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется не гидроалюминат и гидроферрит: 4СаО*Al2O3*Fe2O3+m H2O=3CaO*Al2O3*6H2O+CaO* Fe2O3*n H2O. Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, а гидроферрит входит в состав цементного геля
2.Определение битума. Химический и групповой составы, структура битумов.
Битумы природные — полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой, залегающие в недрах в твёрдом, вязком и вязко-пластичном состояниях. С генетической точки зрения к битумам природным относят нефть, горючие, а также естественные производные нефти (мальты, асфальты и др.) образовались из нефти в верхних слоях земной коры.
Природные битумы отличаются высокой атмосферостойкостыо и хорошим прилипанием к поверхности каменных материалов, но из-за дефицитности и высокой стоимости в строительстве применяют ограниченно. Нефтяные битумы представляют собой твердые, вязко-пластичные или жидкие продукты переработки нефти.
По химическому составу битумы — сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в сероуглероде.
Элементарный химический состав всех битумов достаточно близок. В них 70... ...87 % углерода, до 15 % водорода, до 10 % кислорода, до 1,5 % серы, небольшое количество азота. Химический состав битумов позволяет судить только о материальном балансе элементов, из которых построены компоненты битумов, и не дает представления о химических соединениях, об их влиянии на структуру и свойства битумов.
Для исследования битумов их разделяют на основные группы углеводородов — масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты.
Масла — жидкая при обычной температуре группа углеводородов, плотностью менее единицы и молекулярной массой 100..500. Повышенное содержание масел в битуме придает им подвижность и текучесть.
Смолы — вязко-пластичные вещества, твердые или полутвердые при обыкновеной температуре с плотностью около 1 и молекулярной массой до 1000. При длительном воздействии некоторых факторов (кислорода воздуха или другой окислительной среды) могут произойти необратимые изменения фазового состава битума, свидетельствующие о его химическом старении. Смолы придают битумам вяжущие свойства и пластичность.
Асфальтены— твердые неплавкие высокополициклические соединения с плотностью более единицы и молекулярной массой 1000...5000. Асфальтены придают битуму твердость и теплоустойчивость. При длительном нагревании битума в присутствии воздуха масла и смолы переходят в асфальтены. Чрезмерно большое количество асфальтенов в битуме может образоваться также под действием солнечной радиации, что вызывает постепенное разрушение — «старение» битума.
Асфальтогеновые кислоты принадлежат к группе полинафтеновых кислот; их консистенция может быть твердой или высоковязкой. Являясь поверхностно-активной частью битума, они способствуют повышению прочности сцепления битума с каменными и другими материалами.