stroitelnoe_materialovedenie

1. Классификация строительных материалов по назначению.

По назначению материалы делят на следующие группы:

• конструкционные,которые применяются для несущих конструк­ций, относятся:

1. Природныекаменные.

2. Вяжущие.

3. Искусственныекаменные, получаемые:

• Омоноличиванием с помощью вяжущих в-в (бетоны, рас­творы);

• Спеканием (керамические материалы);

• Плавлением (стекло и ситаллы).

4. Металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы).

5. Полимеры.

6. Древесные.

7. Композиционные (асбестоцемент, бетонополимеры, стекло­пластики и др.).

• Специального назначения применяющимися для защиты конструкций от вредных воздействий среды, повышения эксплуатационных свойств, относятся :

1. Теплоизоляционные, основное назначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строитель­ную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим помещения при минимальных затратах энергии;

2. Акустические (звукопоглощающие и звукоизоля­цион­ные) — для снижения уровня «шумового загрязнения» по­мещения;

3. Гидроизоляционные и кровельные — для создания водонепроницаемых слоёв на кровлях, подземных сооруже­ниях и других конструкциях, которые необходимо защи­щать от воздействия воды или водяных паров;

4. Герметизирующие — для заделки стыков в сборных кон­струкциях;

5. Отделочные — для улучшения декоративных качеств строительных

конструкций, а также для защиты конструкцион­ных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

6. антикоррозионные.

7. Огнеупорные.

8. Материалы для защиты от радиоционных воздействий и др.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

3. Свойства строительных материалов, характеризующие особенности физического состояния (истинная, средняя и насыпная плотность, пористость)

Основные структурные характеристики матери­ала, во мно­гом оп­ределяющие его техниче­ские свойства,— это плот­ность и пористость.

Плотность — физическая величина, определяемая массой вещества (или материала) в единице объема.

В зависимости от того, берется ли в расчет объем только самого вещества, из которого состоит материал, или весь объем материала с порами и пустотами, различают истинную и среднюю плотность.

Истинная плотность ρ (кг/м³) — масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии :

ρ =m/V_а ,

где m – массаматериала, г; V_а-объём материала без пор в абс. плотном состоянии, см³.

Таким образом, истинная плотность характеризует не мате­риал, а вещество, из которого состоит материал,— это физиче­ская константа вещества.Значения истинной плотности вещества зависят в основном от его химического состава, и у материалов с близким химическим составом они различаются незначительно.

Средняя плотность материала ρ_m (кг/м³) — физическая вели­чина, определяемая отношением массы т (кг) материала ко всему занимаемому им объемуV (м³), включая имеющиеся в нем поры и пустоты:

ρ_m = m / V.

где m – образца, г; V-объём образца см³.

При изменении температуры и влажности среды, окружаю­щей материал, меняется его влажность, а следовательно и средняя плотность. Поэтому показатель средней плотности определяют после предварительной просушки материала до постоян­ной массы или вычисляют по формуле:

ρ_mb= ρ_mc/ (1+ω)

Где ρ_mbи ρ_mc – средн. плотность влажного и сухого материала

ω – количество воды в материале (доля от его массы) .

Насыпная плотность-ρ_н (г / см³)- отношение массы матери­ала в насыпном состоянии к его объёму. Насыпную плот­ность определяют для сыпучих материалов (песка, щебня, цемента и т.п.)

В её величине отражается влияние межзерновых пустот в рыхло­насыпанном объёмематериала.

Следовательно, плотность материала меняется в зависимости от его структуры.Поэтому искусственные материалы (бе­тоны, керамику и т. п.) можно получать с заданной (требуе­мой) плотностью.

Большинство строительных материалов имеет поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней.

Пористость – относительная величина , показываю­щая, ка­кая часть объёма материала занята внутрен­ними порами. По значению пористость дополняет коэффициент плотности до 1 или до 100% и определяется по формуле:

П=1 – ρ_m/ρили П=(1 – ρ_m/ρ)∙100%

Пористость строительных материалов колеблется в пределах от 0 до 90...98 %

От величины пористости и её характера (размера и формы пор, равномерности их распределения по объёму материала, их структуры – сообщающиеся или замкнутые поры) зависят важнейшие свойства материала: средняя плотность, проч­ность, долговечность, теплопроводность, водопоглощение, водопроницаемость и др. Например, открытые поры увеличи­вают водопоглощение и проницаемость материала и ухуд­шают его морозостойкость. Однако в звукопоглощающих материалах открытые поры желательны, так как они поглощают звуковую энергию. Увеличение закрытой пористости за счёт открытой повышает долговечность материала и уменьшает его теплопроводность.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

5. Свойства материалов, определяющие их отношение к постоян­ному или переменному тепловому воздействию (тепло­проводность, теплоёмкость, огнестойкость, огнеупор­ность).

Отношение материала к постоянному или переменному тепло­вому воздействию характеризуется его теплопроводно­стью, теплоёмкостью, термической стойкостью, огнестойко­стью, огнеупорностью.

Теплопроводность ( λ ) – свойство материала переда­вать теплоту через толщу от одной поверхности к дру­гой. Теплопроводность характеризуется количеством теп­лоты (Дж), проходящей через материал толщиной 1м площа­дью 1 м² в течение 1 с при разности температур на противопо­ложных поверхностях материала 1 ˚С. Теплопровод­ность материала зависит от его химического со­става и структуры, степени влажности и характера пористо­сти, а также температуры, при которой происходит процесс передачи теплоты.

В значительной мере теплопроводность зависит отвелечены и характера пор, а также их размера. Мелкопористые матери­алы и материалы с замкнутыми порами обладают меньшей теплопроводностью, чем крупнопористые и материалы с сооб­щающимися порами. Теплопроводность материала зави­сит от плотности. Для некоторых групп материалов установ­лена определённая связь между теплопроводностью и относи­тельной плотностью d(формула В.П.Некрасова):

λ=1,16

С увеличением влажности материала теплопроводность возрас­тает, т.к. вода имеет теплопроводность в 25 раз боль­шую чем воздух.С понижением температуры сырого матери­ала его теплопроводность увеличивается ещё больше, осо­бенно при замерзании воды в порах, т.к. теплопроводность льда в 4 раза больше чем у воды.

Теплопроводность большинства строительных материалов увеличивается с повышением их температуры. Теплопровод­ность учитывается при теплотехнических расчё­тах толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхно­стей и холодильников. Она связана с термическим сопротивлением слоя материала R (м² ∙ ^оС/ Вт), которое опреде­ляется по формуле:

R = δ/ λ

где δ – толщина слоя, см; λ – теплопроводность слоя матери­ала, Вт/( м² ∙ ^оС).

Теплоёмкость – Свойство материала аккумулировать теплоту при нагревании. При использовании материалов с повышен­ной теплоёмкостью для стен, пола и др. частей помещений температура в комнатах может сохраняться устойчиво длитель­ное время.

Теплоёмкость – свойство материала аккумулировать теплоту при нагревании. При использовании материалов с повышен­ной теплоёмкостью для стен, пола и других частей помеще­ний температура в комнатах может сохраняться устойчиво длительное время. Теплоёмкость оценивают коэффициентом теплоёмкости (удельной теплоёмкостью), т.е. количеством теплоты, необходимой для нагревания 1 кг материала на 1 ˚С. Строительные материалы имеют теплоёмкость меньше, чем вода, которая обладает наибольшей теплоёмкостью [4,2 кДж/(кг∙С˚)]. Например, коэффициент теплоёмкости лесных материалов 2,39-2,72 кДж/(кг∙С˚), каменных материалов 0,75-0,92 кДж/(кг∙С˚), стали 0,48 кДж/(кг∙С˚). Поэтому с увлажне­нием материала их теплоёмкость возрастает, но вместе с тем возрастает и теплопроводность.

Огнестойкость - свойство материала противостоять дей­ствию высоких температур и воды в условиях пожара без значи­тельной потери несущей способности. По степени огне­стойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы в усло­виях высоких температур не подвержены воспламене­нию, тлению или обугливанию. При этом некоторые матери­алы почти не деформируются под воздействием высоких темпе­ратур (кирпич), другие могут деформироваться сильно (сталь) или растрескиваться (гранит). Трудносгораемые с тру­дом воспламеняются, тлеют и обугливаются , но только в присутствии огня. При удалении огня эти процессы прекраща­ются (асфальтовый бетон, фибролит и др.). Сгорае­мые материалы под воздействием огня или высокой темпера­туры воспламеняются и горят или тлеют и после удаления источника огня (древесина, битумы, смолы и др.).

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длитель­ное воздействие высокой температуры, не деформируясь и не расплавляясь. Материалы, выдерживающие температуру бо­лее 1580 ˚С, называют огнеупорными, от 1350 до 1580 ˚С - тугоплавкими, ниже 1350 ˚С – легкоплавкими. Материалы, которые способны длительное время выдерживать темпера­туру до 1000 ˚С при незначительной потере прочности, отно­сят к жаростойким (кирпич, жаростойкий бетон и др.).

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

9. Осадочные горные породы (названия, условия образова­ния, свойства и области применения в строительстве)

Осадочные горные породы образовались в результате химиче­ских, физико-механических и биохимических процес­сов, протекающих в поверхностной зоне земной коры. Эти весьма разнообразные процессы внешней динамики земли происходят как в водных бассейнах, так и на континентах. По преобладающему способу осаждения минеральных и органиче­ских образований выделяют три основные группы осадочных пород: Механические отложения, химические осадки и органогенные отложения. В составе литосферы на долю осадочных пород приходится лишь около 5%, но они занимают около 70% площади земной поверхности.

Механические отложения образовались в результате разруше­ния других пород под воздействием процесса выветри­вания. При выветривании даже самые прочные магмати­ческие породыразрушаются, образуя обломки раз­ных размеров: глыбы, куски более мелкие частицы, которые после осаждения образуют рыхлые скопления пластов обломоч­ных осадочных пород (песка, глины, гравия, природ­ного щебня). Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию природными цементами, выпавшими из омы­вающих их растворов, образуя сплошные (цементирован­ные) горные породы различной плотности (песчаники, конгломе­раты, брекчии).

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород (гипс, ангидрит, магне­зит, доломит, известковые туфы).

Органогенные породы образуются в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организ­мов в водных бассейнах. К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые горные по­роды (известняки, мел, диатомит и трепел).

Наибольшее применение в строительстве получили доста­точно водостойкие известковые и кремнистые песчаники. Из­вестковые песчаники легче обрабатываются, кремнистые бо­лее прочные и стойкие. Плотность песчаников – 2300…2500кг/м³, прочность – от 10 до 100 мПа. Песчаники использовались для возведения зданий с глубокой древно­сти, так как добывать их значительно легче, чем магматиче­ские породы, а свойства их достаточно хорошие. Известно много памятников архитектуры: соборов и замков (например, Виндзорский замок – резиденция английских королей), постро­енных их песчаника. В настоящее время песчаники используют для фундаментов, подпорных стенок, тротуаров, а особо стойкие – для облицовок; кроме того, из песчаников делают щебень для бетонов и дорожных покрытий.

Известняки – одна из самых важных горных пород для строите­лей. Она издавна использовалась для возведения зда­ний и их облицовки, из известняков делались фундаменты. Самый распространённый щебень для бетонов и дорожных покрытий – известняковый, и, наконец, известняк – сырье для получения извести и цемента. Мел используется при производ­стве извести, цемента, стекла и благодаря высокой дисперсности для приготовления красок и шпатлёвок. В диато­мите и трепеле до 75…95% активного кремнезёма, поэтому их применяют как гидравлическую добавку к вяжу­щим. Их также используют при производстве теплоизоляцион­ных материалов. Туфы пористы и имеют ноздре­ватое строение. Они легко поддаются распиловке и используются для внутренней облицовки помещений, улуч­шая их акустические свойства. В этом отношении приобрела популярность разновидность туфа – травертин.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

12. Коррозия изделий из природного камня и способы повыше­ния стойкости горных пород.

Непременным условием длительной службы каменных материа­лов в сооружениях является правильный их выбор с учётом эксплуатационной среды, химико-минералогического состава и структуры материала. Однако даже самые прочные породы, из которых выполнен материал, под механическими и химическими воздействиями атмосферных факторов и различ­ных микроорганизмов разрушаются. Этот процесс по аналогии с разрушением металлов называют коррозией. Основ­ной причиной коррозии каменных материалов в строи­тельных конструкциях является физико-химическое воздей­ствие воды. Это воздействие проявляется в растворяющей способности воды, особенно если она содержит растворен­ные газы (СО₂, SО₂ и др.); в замерзании воды в порах и трещи­нах, сопровождающемся появлением в материале боль­ших внутренних напряжений. Кроме того, резкое изменение температуры приводит к появлению на поверхности камня, особенно их полиминеральных пород, микротрещин, которые становятся очагами разрушения. Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяя в порах и трещинах камнях, извлекают для своего питания щелочные соли и выде­ляют органические кислоты, вызывающие биологиче­ское разрушение камня. Следовательно, стойкость каменных материалов против коррозии тем выше, чем они плотнее (меньше пористость )и чем меньше их растворимость. По­этому все мероприятия по защите каменных материалов от коррозии направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и физико-химическими. Кон­структивная защита от увлажнения осуществляется путём устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой полированной поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задержива­ется и не проникает внутрь материала. Физико-химические мероприятия заключаются в создании на лицевой поверхно­сти камня плотного водонепроницаемого слоя или её гидрофоби­зации. Одним из способов повышения поверхност­ной плотности является флюатирование, при котором карбонат­ные породы пропитывают солями кремнефтористоводо­родной кислоты (флюатами).например флюатами магния. В результате происходящей реакции:

в поверхностных порах камня выделяются практически не растворимые в воде фториды кальция, магния и кремнезём. Это уменьшает пористость и водопоглощение поверхност­ного слоя и несколько препятствует загрязнению облицовки пылью. Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, напри­мер хлористым кальцием, а после просушки – содой, а затем флюатом. Уплотнить поверхность камня можно также последовательной пропиткой растворимым стеклом и хлори­стым кальцием, в результате взаимодействия, которых образу­ются нерастворимые силикат кальция и кремнекис­лота, закрывающие поры. Эта же цель достигается при последо­вательной пропитке поверхности камня спиртовым раствором калийного мыла и уксусного алюминия. В этом случае на поверхности камня образуется нерастворимая плёнка соли жирной кислоты. Гидрофобизация, т.е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкива­ющими) составами, препятствующими проникно­вению влаги в материал, также повышает их стой­кость против выветривания. Хорошие результаты даёт про­питка кремнийорганическими жидкостями и другими полимер­ными материалами, а также растворами парафина, стеарина или металлических мыл(алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях (бен­зине, лаковом керосине и т.д.)

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

14. Виды фактур поверхностей плит при ударной обработке.

Способ обра­ботки

Фактура

Краткое описание фактуры

Удар­ный (скалы­вание уда­рами)

Скала

Вид как при расколе породы (крупные бугры и впадины без следов инструмента на поверхно­сти)

Рельеф­ная

Правильное чередование греб­ней и впадин глубиной до 2мм

Бороздча­тая (кова­ная)

Равномерношероховатая с пре­рывистыми бороздками глуби­ной

0,5-1,0 мм

Точёная

Равномерношероховатая с точеч­ными углублениями 0,5-2,0 мм

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

15. Виды фактур поверхностей плит при абразивной обра­ботке.

Шлифованную, лощёную и зеркальную фактуры получают на специальных шлифовально-полировальных станках. Примене­ние при шлифовке и полировке в качестве абразив­ного материала мелкого и пылевидного алмаза, как и при реза­нии, резко увеличивает производительность станков, улуч­шает качество изделий и снижает их стоимость.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

19. Основные свойства глинистого сырья (пластичность, усадка, спекаемость, огнеупорность).

Глины – основной сырьевой компонент керамики – осадоч­ные горные породы, состоящие в основном из глинистых мине­ралов – водных алюмосиликатов различного состава (као­линит монтмориллонит и др.). Размер частиц глинистых материалов не превышает 0,005 мм; преобладающая форма частиц – пластинча­тая. Благодаря своей гидрофильности и огромной площади поверхности глинистые частицы активно погло­щают и удерживают воду. Именно глинистые минералы при­дают глине её характерные свойства: пластичность при увлажне­нии, прочность при высыхании и способность к спека­нию при обжиге.

Глины, как сырьё для керамики, оценивают комплексом свойств: пластичностью, связующей способностью, отноше­нием к сушке и к действию высоких температур.

Пластичность – способность глиняного теста деформиро­ваться под действием внешних механических нагрузок без нарушения сплошности и сохранять полученную форму по­сле прекращения воздействий. Пластичность глин объясня­ется тем, что при увлажнении глины на поверхности глиня­ных частиц появляются тончайшие слои адсорбированной воды. Эти слои, с одной стороны, обеспечивают возможность скольжения частиц друг относительно друга, а с другой, связы­вают эти частицы силами поверхностного натяжения, что обеспечивает сохранение формы изделий после формова­ния. Превалирование того или другого эффекта зависит от количества адсорбированной глиной воды. Пластичность оцени­вается количеством воды, необходимой для получения из глины удобоформуемой массы. Высокопластичные глины имеют высокую водопотребность и, как следствие, большую усадку при сушке:

Скорость сушки увлажнённой глины определяется не скоро­стью испарения влаги с поверхности отформованного изде­лия, а скоростью миграции воды внутри глиняной массы от центра к поверхности. Глина, будучи материалом «водонепрони­цаемым», тормозит продвижение влаги через свою толщу, чем замедляет сушку. Чем больше в глине ча­стиц глинистых минералов, тем она больше требует воды, больше набухает, но труднее сохнет и даёт большую усадку. Такие глины называют «жирными». Глины, содержащие много песчаных частиц, характеризуются небольшой усад­кой и набуханием, достаточно легко сушатся, но пластич­ность, т.е. формовочные свойства, у неё пониженная.такие глины называют «тощими». Смеси с оптимальным соотноше­нием глинистых и песчаных частиц получают, добавляя в жир­ную глину отощающие добавки.

Спекаемость – способность глины при обжиге переходить в камневидное состояние, в котором она совершенно не размо­кает в воде, объясняется следующим. При нагреве до 900…1200 ˚С в глине последовательно начинают протекать химические и физик-химические процессы, приводящие к полному необратимому изменению её структуры:

• удаление химически связанной воды (500…600 ˚С);

• разложение обезвоженной глины на оксиды Al₂O₃и SiO₂ (800…900 ˚С);

• образование новых водостойких и тугоплавких ми­нералов (силлиманита Al₂O₃∙SiO₂ и муллита 3Al₂O₃∙2SiO₂ (1000…1200 ˚С));

• образование некоторого количества расплава из легкоплавких материалов глины (900…1200 ˚С).

Образование прочного черепка происходит за счёт эффекта склеивания твёрдых частиц глины образовавшимся распла­вом. При этом за счёт сил поверхностного натяжения этого расплава происходит уменьшение объёма материала, называе­мое огневой усадкой. В зависимости от вида глин огне­вая усадка составляет 2…6%. Полной усадкой называют сумму воздушной и огневой усадки; она обычно находится в пределах 6…18%. Полную усадку необходимо учитывать при формовании сырцовых заготовок для получения изде­лий с заданными размерами.

Огнеупорность – свойство материалов, в том числе и глин, выдерживать действие высоких температур без деформаций. Различные глины требуют определённых температур об­жига и соответственно изделия из них имеют различную огне­упорность. По этому признаку глины делят на легкоплав­кие, тугоплавкие и огнеупорные. Легкоплавкие глины, содержащие большое количество примесей, плавятся при температуре ниже 1350 ˚С.Из таких глин, называемых кирпичными, изготовляют кирпич, стеновые камни и чере­пицу. Тугоплавкие глины, содержащие незначительное количе­ство примесей, плавятся при температуре 1350…1580 ˚С. Применяют их для изготовления облицовочных керамиче­ских изделий, лицевого кирпича, канализационных труб. Огнеупорные глины, почти не содержащие примесей, плавятся при температуре свыше 1580 ˚С. Их применяют для производства огнеупорного материала.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

24. Основные технологические операции изготовления керами­ческих материалов.

Фирмы«KarlHandle» и «HausLingle» (Германия) предло­жили новую технологию производства плиток и некоторых видов изделий хозяйственного назначения. В конструкции машины предусмотрено электрофоретическое формование двух непрерывных керамических лент с последующим соедине­нием их между собой поверхностями, обращёнными к катоду. Образующийся в результате электролиза водород удаляется вместе с избыточным шликером, а кислород адсорби­руется цинком анодных барабанов, образуя оксид цинка. Предлагаемая технология требует меньше энергии, обслуживающего персонала и производственных площадей, отличается универсальностью и простотой.

Фирма «JeilArchitectur»(Германия) предлагает литьевую техно­логию двухслойного изготовления керамической ленты толщиной 3-4 мм путём нанесения на движущуюся ленту двух различных по составу шликеров, имеющих разную усадку или разные ТКЛР для ликвидации деформаций при сушке и обжиге. Фирмой организовано промышленное произ­водство крупноразмерных керамических плит под назва­нием «керамфанера».В НИИ стройкерамики разработан способ и внедрена опытная линия изготовления непрерывной керамической ленты шириной 150 мм и толщиной 6 мм. В основе новой технологии лежит метод вакуум-фильтрации жидкой керамической суспензии. В ёмкость установлен цапфо­вый барабанный вакуум-фильтр, конструкция которого позволяет получать под полотном, огибающим барабан, разре­жение 0,08 МПа. При частоте вращения барабана диамет­ром 0,5 м 10 об/ч на сходящем полотне образуется слой массы толщиной около 6 мм. Полотно вместе с керамиче­ской массой продвигается в подвялочное устрой­ство, где влажность массы снижается с 27-30 до 24-25%, и керамический лист легко отделяется от фильтрованного по­лотна на натяжном барабане. После съёма с фильтрованного полотна керамический лист (или непрерывная лента) направля­ется на роликовую сушилку, а затем в роликовую печь. После снятия керамической ленты полотно промыва­ется в специальном устройстве. На валу вакуум-барабана подве­шивается маятниковая мешалка, которая во время ра­боты линии непрерывно перемешивает находящуюся в ёмко­сти суспензию.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

25. Основные стадии изготовления керамических материалов при использовании пластического способа формования.

Формование изделий из пластичных масс основано на эф­фекте пластического течения вязких керамических масс под воздействием внешних сил. Формование изделий из пластич­ного теста осуществляется ленточным формованием (экстру­зией), штамповкой, вытачиванием и лепкой.

Ленточное формование складывается из трёх операций: получе­ние непрерывного бруса требуемого поперечного сече­ния, резка его на части, укладка полученных сырцовых изделий на транспортные устройства. Получение бруса осу­ществляется на шнековых прессах различных конструкций. Основными узлами шнекового пресса являются: корпус, шнеко­вый механизм, головка, мундштук и вакуум-камера (у вакуумных прессов). Процесс работы ленточных шнековых прессов предусматривает поступление глиняной массы в приём­ную часть пресса, где она захватывается лопастями шнеко­вого вала и перемещаются в цилиндр пресса, а затем масса нагнетается в переходную конусную головку, в кото­рой происходит уплотнение и продавливание её через мунд­штук, с помощью которого изделиям придаются определён­ная форма и размеры. Выходящий из пресса глиняный брус режут на отдельные изделия или заготовки, которые уклады­вают на рамки и отправляют на сушку.

Штампование из пластичныхмасс производится при изготовле­нии фасонных изделий, например печных израцов, черепицы и др. Штампование предусматривает изготовление каждого изделия в прессах из заранее подготовленных валю­шек. В формовочный ящик помещают валюшку, затем опуска­ется штамп и придаёт заготовке требуемую форму, да­лее формовочный ящик раскрывают и извлекают изделие.

Вытачивание применяют при изготовлении изделий, имею­щих форму тел вращения. Вытачивание осуществляется на станках с вращающимся столом и шпинделями с шаблонами, прообразом которых является гончарный круг. Большинство фарфоровых и фаянсовых изделий хозяйственного назначе­ния формируют этим методом, условно называемым вытачива­нием. Внутренняя конфигурация изделия оформля­ется шаблонами, а наружная – внутренней поверхностью гипсо­вой формы.

Лепкой называется ручное формирование изделий из пластич­ных масс. Этот метод трудоёмок и примитивен, а по­тому применяется только при изготовлении изделий особо сложной конфигурации, уникальных и малотиражного ассорти­мента.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

31. Керамические материалы для внутренней облицовки, особен­ности применения.

Плитку для внутренней облицовки выпускают разных типо­вых размеров. Чаще других используют плитку размером 150х150 мм и разнообразные элементы к ней – уголки, фризы и т.п. Такую плитку часто называют «кафельной». Плитки для внутренней облицовки имеют пористый черепок и с лице­вой стороны покрыты глазурью. Глазурь не только при­даёт декоративный вид, но и делает плитки водостойкими и химическистойкими и гигиеничными. Такие плитки широко применяют для облицовки стен санитарно-технических узлов и кухонь в жилых и общественных зданиях. Нельзя использо­вать такие плитки для настилки полов (глазурь легко царапа­ется) и для наружной облицовки (пористый черепок зимой быстро разрушится). Плитку для полов изготавливают из тугоплавких глин методом сухого или полусохого прессова­ния, обжигая их до полного спекания. Такие плитки почти не имеют пор и практически водонепроницаемы. Поверхность плиток большей частью гладкая, но производят плитки и с фактурной поверхностью. Плитки отличаются высокой износо­стойкостью и прочностью, стойки к действию воды и химических реагентов, декоративны и легко моются. Раз­меры от самых мелких 23х23 мозаичных до среднего размера 300х300 мм. Среди материалов для полов керамическая плитка отличается высоким теплоусвоением: такое покрытие пола называют «холодным».

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

32. Классификация вяжущих веществ по условиям твердения.

Вяжущими называют материалы, способные в определённых условиях (при смешивании с водой, нагревании и др.) образовы­вать пластично-вязкое тесто, которое самопроиз­вольно или под действием определённых факторов со време­нем затвердевает. Переходя из пластично-вязкого состояния в камневидное, вяжущие в-ва могут скреплять между собой камни (кирпич) или зёрна песка, гравия и щебня. Это свой­ство вяжущих используется для получения бетонов, строитель­ных растворов различного назначения, силикатного кирпича, асбестоцемента и других безобжиговых искусствен­ных каменных материалов. Современные вяжущие в-ва в зави­симости от состава делят на :

неорганические (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.),которые для перевода в рабочее состояние затворяют во­дой (водными растворами солей);

органические (битумы, дёгти, синтетические полимеры и олиго­меры), которые переводят в рабочее состояние нагре­вом, с помощью органических растворителей или сами они представляют собой вязкопластичные жидкости.

В строительстве в основном используютнеорганические (мине­ральные) вяжущие в-ва. В зависимости от условий тверде­ния неорганические вяжущие в-ва подразделяют на воздушные, гидравлические и автоклавного твердения.Воздуш­ные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе. Во влажных условиях они теряют свою прочность, поэтому их принимают только в сухих условиях эксплуатации. По химическому со­ставу воздушные вяжущие делятся на четыре группы:

• известковые, состоящие в основном из оксида кальцияСаО;

• магнезиальные, содержащие каустический магнезит MgO;

• гипсовые, состоящие в основном из полуводного гипса CaSO₄∙0,5H₂Oили ангидритаCaSO₄;

• жидкое стекло – силикат натрия или калия (в виде водного рас­твора).

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохра­няют прочность ка на воздухе, так и в воде. Для эффектив­ного твердения гидравлических вяжущих необхо­димы влажные условия или вода. К ним относятся гидравличе­ская известь, портландцемент и глиноземистыйцемент и их разновидности. Вяжущие автоклавного тверде­ния способны образовывать прочный цементный камень при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара при давлении 0,8 – 1,3 МПа и температуре 175-200 ^оС. В эту группу входят: известково-кремнезёми­стые, известково-зольные, известково-шлаковые, вяжущие, нефелиновый цемент и др.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

33. Гидравлическая известь (сырьё, принципы получения, особен­ности твердения, свойства и область применения).

Строительная гидравлическая известь – продукт умеренного обжига при температуре 900….1100^оС мергелистых известня­ков (содержание глины 8….20%). В состав гидравлической извести входят свободные оксиды кальция и магния (50…65%) и низкоосноовные силикаты и алюминаты каль­ция, которые и придают извести гидравлические свойства. Гидравлическая известь, смоченная водой, полностью га­сится, образуя пластичное тесто. В отличие от воздушной она быстрее твердеет, приобретая со временем водостойкость. Однако первые 1…2 недели гидравлическая известь должна твердеть в воздушно-влажных условиях, и только после этого её можно помещать в воду. Предел прочности при сжатии затвердевшей гидравлической извести 2…5 МПа. Применяют её для низкомарочных растворов и бетонов, используемых в том числе и во влажных условиях.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

34.Портландцемент (сырьевые материалы и производство портландцемента)

Портландцемент- гидравлическое вяжущее в-во, в составе которого преобладают силикаты кальция (70…80%). Портланд­цемент – основное вяжущее в современном строитель­стве – является продуктом тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса (3-5%). Сырьевая смесь для производ­ства портландцемента состоит из известняка (75%) и глины (25%). В качестве сырья можно использовать мел, мергель, глинистые сланцы и отходы различных производств (доменные шлаки, нефелиновый шлам и т.п.). Для обеспече­ния нужного химического состава сырьевой смеси приме­няют корректирующие добавки: железосодержащие (FeO₂не менее 40%); пиритные (колчеданные) огарки, колошниковую пыль, железную руду и отходы её обогащения; глиноземи­стые добавки (содержание Al₂O₃не менее 30%); каолин, бок­ситы богатые глинозёмом глины; кремноземистые добавки (содержащие SiO₂ не менее 70% ); кварцевые пески, опоку, трепел. Для производства портландцемента также исполь­зуют побочные продукты промышленности. Например, домен­ные шлаки необходимые для получения клинкера ок­сиды (СаО,SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃).Использование нефелинового шлама повышает производительность печей примерно на 20% и снижает расход топлива на 20-25%. В качестве топ­лива используют природный газ, мазут и уголь. Производ­ство портлдандцемента - сложный технологический и энергоём­кий процесс, включающий: а) добычу в карьере и доставку на завод сырьевых материалов, известняка и глины; б) приготовление сырьевой смеси; в) обжиг сырьевой смеси до полного спекания – получения клинкера; г) помолка клин­кера с добавкой гипса; д) маганизирование готового про­дукта. В зависимости от методов приготовления сырьевой смеси различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства цемента. При мокром способе сырьё смеши­вают и измельчают в присутствии большого количества воды. Затем смесь в виде шлама, содержащего 40-50% воды, подают во вращающуюся печь. При сухом способе сырьевые материалы высушивают, измельчают, смешивают и обжи­гают в сухом виде (влажность 1-2%). При мокром способе достигается высокая однородность смеси, однако затраты топ­лива на обжиг в 1,5-2 раза выше, чем при сухом. Комбиниро­ванный способ предусматривает обезвоживание приготовленного шлама до поступления в печь на специаль­ных установках. Такой способ позволяет снизить расход топ­лива на 20-30% по сравнению с мокрым, но возрастает рас­ход электроэнергии.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

38. Основные свойства портландцемента.

К основным свойствам портландцемента относятся истинная и насыпная плотность, тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объёма при твердении и прочность затвердевшего цементного камня. Плотность портландце­мента в зависимости от вида и количества добавок составляет 2900..3200 кг/м³, насыпная плотность в рыхлом состоянии 1000…1100 кг/м³, в уплотнённом – до 1700 кг/м³. Тонкость помола характеризуется количеством цемента, проходящим через сито с сеткой №008 (размер отверстий 0,08 мм) и его удельной поверхностью. Согласно ГОСТу через сито с сет­кой №008 должно проходить не менее 95% цемента, при этом удельная поверхность у обычного портландцемента должна быть в пределах 2000…3000 см²/г и у быстротвердеющего портландцемента 3500…5000 см²/г. Сроки схватывания порт­ландцемента, рассчитываемые от момента затворения, должны быть: начало – не ранее 45 мин; конец – не позднее 10ч. Эти показатели определяют при температуре 20 ˚С. Если цемент затворяют горячей водой (более 40 ˚С), может про­изойти очень быстро схватывание. Прочность портландце­мента характеризуется его маркой. Марку портландцемента определяют по пределу прочности при сжатии и изгибе образ­цов-балочек 40x40x160 мм, изготовленных из це­ментно-песчаного раствора (состава 1:3) стандартной консистен­ции и твердевших 28 суток (первые сутки в формах на влажном воздухе и 27 суток в воде при 20 ˚С). Промышлен­ность выпускает портландцемент четырёх марок: 400; 500; 550 и 600 (цифра соответствует округлённой в сто­рону уменьшения средней прочности образцов при сжатии выраженной в кгс/см²). Тепловыделение при твердении. Тверде­ние портландцемента сопровождается выделением боль­шого количества теплоты. Так как эта теплота выделя­ется в течение длительного времени (дни, недели), заметного разогрева цементного бетона или раствора не происходит. Однако если объём бетона велик (например, при бетонирова­нии плотин, массивных фундаментов), то потери теплоты в окружающее пространство будут незначительны по сравне­нию с общим количеством выделяющейся теплоты и возмо­жен разогрев бетона до температуры 70…80 ˚С, что приведёт к его растрескиванию. Равномерность изменения объёма.При твердении цементное тесто уменьшается в объёме. Усадка на воздухе составляет около 0,5…1 мм/м. При тверде­нии в воде цемент немного набухает (до 0,5 мм/м). Однако изменение объёма при твердении должно быть равномерным. Это свойство проверяют на лепёшках из цементного теста, которые должны растрескиваться после пропаривания в тече­нии 3ч (до пропаривания лепёшки 24 ч твердеют на воздухе). Неравномерность изменения объёма возникает из-за присут­ствия в цементе свободных CaOи MgO, находящихся в виде пережога.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

39. Понятие о марке цемента и методы её определения?

Прочность портландцемента является главным свойством, характеризующим его качество. В зависимости от предела прочности при сжатии и с учётом предела прочности при из­гибе стандартных образцов-балочек через 28 суток твердения портландцемент разделяют на марки: 400, 500, 550, 600 (кг/см²). Активность и марку портландцемента определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4x4x16 см, изготовленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) и В/Ц=0,4 при консистенции раствора по расплыву конуса 106-115 мм. Испытание образцов прово­дят через 28 суток твердения: первые сутки – в формах во влаж­ном воздухе. После их выдержки 27 суток в ванне с во­дой при температуре 20±2 ˚С проводят завершающие испыта­ния. Образцы-призмы сначала испытывают на изгиб, а затем половинки призм – на сжатие. Активность цемента оцени­вают числовым значением предела прочности при сжатии поло­винок призм в возрасте 28 суток. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная проч­ность, но и начальная – 2(7)-суточная. Цемент должен обла­дать стабильными показателями прочности на сжатие: коэффи­циент вариации прочности для цемента марок 300 и 400 не более 5%, марок 500, 550, 600 – не более 3%. Согласно требованиям ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия», по прочности на сжатие (МПа) цементы подразде­ляют на классы: 22,5; 32,5; 42,5; 52,5. По назначению це­менты делятся на общестроительные и специальные. По скоро­сти твердения общестроительные цементы подразде­ляют на нормально твердеющие (Н) с нормированием прочно­сти в возрасте 2(7) и 28 суток и быстротвердеющие (В) с нормированием прочности в возрасте 2 и 28 суток, тверде­ющие с повышенной скоростью по сравнению с нор­мально твердеющими цементами. Ускорение процесса тверде­ния портландцемента можно осуществить путём введе­ния добавок ускорителей твердения: хлорид кальция (CaCl₂), нитрат кальция (Ca(NO₃)₂), нитрит кальция (Ca(NO₂)₂). Эти добавки ускоряют процесс гидратации алита и белита. Вме­сте с тем нитрит является эффективным ингибитором корро­зии арматуры, т.е. защищает арматуру от коррозиии.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

42. Понятие о составе бетона.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называют перемешанную до однородного состояния пластичную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.). Бетон состоит из большого количества зёрен заполнителя (до 80…85% объёма), связанных затвердевшим вяжущим веществом. Так как в качестве заполнителей применяют дешёвые природные материалы или отходы промышленности, бетон экономически эффективный материал. Бетон известен давно. В Древнем Риме, например, из бетона на извести был построен ряд сложных инженерных сооружений. Существует мнение, что блоки внутренней части египетских пирамид также изготовлены из бетона, вяжущим которого служила известь. Широкое применение бетона начинается после освоения промышленного производства портландцемента. Современное строительство немыслимо без бетона – бетон стал основным строительным материалом. Это объясняется его экономичностью, технологичностью и доступностью основных сырьевых материалов. Бетонная смесь представляет собой пластично-вязкую массу, сравнительно легко принимающую любую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние. Таким образом, легко получают каменные конструкции и изделия любой заданной формы. В наше время получают бетоны с самыми разнообразными физико-механическими свойствами. Помимо обычного тяжёлого бетона, производят лёгкий бетон плотностью меньшей, чем у кирпича.такой бетон обладает хорошими теплоизолирующими свойствами и применяется для возведения стен жилых и промышленных зданий. И наоборот, при строительстве ядерных установок, например атомных электростанций, для защиты от ионизирующего излучения применяют особо тяжёлые бетоны, плотность которых в 1,5…2 раза больше плотности гранита. Прочность бетонов достигает 100 МПа, и для конструкционных бетонов предел прочности служит основной характеристикой. Бетон – огнестойкий материал. В настоящее время получены бетоны, стойкие к самым разнообразным агрессивным воздействиям, и в том числе жароупорные бетоны, способные работать при температуре свыше 1000 ˚С. При сочетании бетона и стали получается композиционный материал с ещё более совершенными свойствами – железобетон.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

45.Оценка свойств бетонной смеси (удобоукладываемость, тиксотропия, расслаиваемость, средняя плотность).

Бетонная смесь получается путём тщательного смешивания вяжущего, заполнителей, воды и добавок и представляет собой сложную многокомпонентную полидисперсную систему. Бетонная смесь занимает промежуточное положение между твёрдыми телами и жидкостями. От истинно вязких жидкостей она отличается наличием некоторой начальной прочности структуры или структурной вязкостью; от твёрдых тел – отсутствием достаточной упругости формы и способностью к значительным необратимым пластическим деформациям течения даже при незначительных нагрузках. Истинно вязкие жидкости характеризуются постоянной вязкостью, не зависящей от внешнего воздействия (сдвиг, давление). Способность бетонной смеси к деформированию и течению под действием внешних сил определяется её реологическими свойствами и используется при приготовлении и уплотнении. В производственных условиях для оценки реологических свойств бетонной смеси пользуются технологической характеристикой – показателем удобоукладываемости бетонной смеси. При определении интенсивности воздействий, например встряхивания, вибрации, толчков, разрушается первоначальная структура бетонной смеси, уменьшается её вязкость и смесь приобретает текучесть. Как только прекращается внешнее воздействие, смесь вновь восстанавливает начальную прочность структуры и переходит в малоподвижное состояние. Свойство бетонной смеси разжижаться при механическом воздействии и вновь загустевать после прекращения воздействия называется тиксотропией. Это свойство широко используется при укладке и уплотнении бетонной смеси. Бетонные смеси должны отвечать двум основным требованиям:

• иметь достаточно удобоукладываемость, соответствующую принятому способу уплотнения;

• сохранять на всех стадиях технологического процесса изготовления изделий однородность.

Удобоукладываемость, или формуемость, - это сопсобность бетонной смеси принимать заданную форму, образуя в результате уплотнения плотное однородное тело. Удобоукладываемость определяется её подвижностью (текучестью) в момент заполнения формы и пластичностью, т.е. способностью деформироваться без разрыва сплошности и трещин. Для оценки удобоукладываемости в производственных условиях используют два показателя: подвижность или жёсткость бетонной смеси (ГОСТ 10181). Подвижность отражает способность бетонной смеси деформироваться и оседать под влиянием собственной тяжести. Подвижность бетонной смеси определяют по осадке (ОК) или расплыву (РК) конуса отформованного из бетонной смеси. Расплыв конуса бетонной смеси оценивают по нижнему диаметру лепешки (в см), образовавшейся в результате расплыва бетонной смеси при определении подвижности по осадке конуса. Осадка конуса характеризует удобоукладываемость подвижных бетонных смесей. Жёсткие бетонные смеси приобретают свойства пластичности в результате принудительного уплотнения. Их удобоукладываемость оценивается показателем жёсткости (Ж), который характеризуют временем вибрации в секундах, необходимым для уплотнения бетонной смеси. Удобоукладываемость смесей изменяется в широком диапазоне: от сверхжёстких до литых. В соответствии с требованиями ГОСТ 7473, в зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделяются на три группы: сверхжёсткие (СЖ), жёсткие (Ж) и подвижные (П). Группы подразделяются на марки по удобоукладываемости.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_

48. Оценка прочности бетона

Прочность важнейший показатель Качества конструкционных бетонов. Под действием внешних нагрузок в бетоне возникают внутренние напряжения сжатия, растяжения, изгиба. Основной характеристикой прочности бетона является прочность на сжатие R_сж, которая контролируется для всех конструкционных бетонов. Прочность на растяжение R_р и растяжение при изгибе R_р.и. определяется только в нескольких случаях. Фактическая прочность бетона при сжатии определяется испытанием контрольных образцов, изготавливаемых из той же бетонной смеси, что и конструкция, и твердевших в одинаковых с ней условиях. Величина прочности рассчитывается как среднее арифметическое результатов испытаний серии, состоящей из нескольких образцов. Прочность на сжатие определяют испытанием образцов-кубов с размером ребра 15 см на одноосное сжатие на гидравлическом прессе. Прочность на растяжение при изгибе определяют путём испытания балочек квадратного сечения. Размеры образцов зависят от наибольшей крупности зёрен заполнителя. Испытания производят по схеме балки на двух опорах, с приложением двух сосредоточенных сил на 1/3 пролёта.

Прочность на осевое растяжение определяют испытанием образцов-«восмёрок» на разрывной машине. Прочность бетона на осевое растяжение в 15-20 раз меньше, чем прочность на сжатие, и связана с прочностью на растяжение при изгибе соотношением: R_р = 0,58 R_р.и.

Для оценки прочности бетона используют его класс и марку. Бетоны подразделяют на марки по прочности на сжатие: М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М400, М450, М500 и выше с интервалом от 100 до М1000. Марка тяжёлого бетона определяется по средней прочности стандартных контрольных образцов через 28 суток нормального твердения ( при температуре 20+ 2⁰С и относительной влажности воздуха не менее 90%). Бетон характеризуется неоднородностью структуры которая обусловлена изменчивостью свойств материалов, составляющих бетон, колебаниями параметров технологических процессов, влиянием неучтённых факторов (износ оборудования, температура, влажность окружающей среды, погрешности при испытаниях и т.п.). На этом основании показатели свойств бетона можно считать величинами случайными. Для оценки случайных величин используются статистические характеристики: среднее арифметическое, среднеквадратическое отклонение S и коэффициент вариации ν. Характеристики S и ν используются для оценки однородности свойств бетона и зависят от разброса, т.е. отклонения данных от среднего значения. Чем больше разброс данных относительно среднего, тем больше значения S и ν, тем меньше однородность бетона. Среднеквадратическое откло

нение рассчитывается по формуле:

где R_i – прочность i-го образца; n – кол-во образцов;

Коэффициент вариации вычисляется по формуле

Марка бетона не учитывает фактическую неоднородность прочности, это может привести к тому, что прочность бетона окажется намного ниже требуемой по расчёту, тогда как в других будет неоправданно завышена. В связи с этим используется другая оценка прочности бетона - класс бетона по прочности В. Бетоны по прочности на сжатие подразделяются на следующие классы: В3,5; В5; В7,5; В10 ; В12,5; В15; В20; В22,5; В25 – В80. Класс бетона по прочности определяет величину прочности, гарантированную с обеспеченностью 0,95. Это означает что прочность бетона при большом числе испытаний в 95% случаев будет равна или больше гарантированной, а в 5% - меньше. Класс бетона и средняя прочность , при которой будет обеспеченна гарантированная прочность, связаны зависимостью:

где t – статистический критерий, зависящий от обеспеченности: при обеспеченности 0,95t =1.64. Значение ν определяется при статистическом контроле на предприятии, а при отсутствии данных принимается равным нормативному:

ν^н = 0,135 (13,5%). При этом средняя прочность составит:

В процессе производства контролируется величина средней прочности. Для обеспечения этой прочности проектируется состав бетона. Чем меньше ν, тем меньше требуемая средняя прочность, и наоборот. Снижение величины средней прочности позволяет снизить расход цемента. Учёт неоднородности прочности бетона при переходе от марки к классам не только повышает надёжность конструкций, но и способствует экономии цемента при хорошо отлаженной технологии.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

51.Органические вяжущие. Общая классификация.

Органические вяжущие это высокомолекулярные природные или синтетические в-ва, способные:

-приобретать жидко-вязкую консистенцию при нагревании или при действии растворителей или же имеющие жидко-вязкую консистенцию в исходном состоянии;

-с течением времени самопроизвольно или под действием определённых факторов (температуры, в-в отвердителей и др.) переходить в твёрдое состояние.

При этом как в твёрдом, так и в жидком состоянии эти в-ва имеют хорошую адгезию к другим материалам. В зависимости от происхождения, химического и вещественного состава органические вяжущие делят на следующие группы:

• чёрные вяжущие (битумы и дёгти);

• природные смолы, клеи и полимеры;

• синтетические полимерные продукты.

Природные высокомолекулярные в-ва применяют как в их естественном состоянии, так и после химической модификации, придающей им необходимые свойства. Самая обширная группа органических вяжущих – синтетические полимеры. Их получают из низкомолекулярных продуктов (мономеров) полимеризацией и поликонденсацией. Специфическая группа полимеров – каучуки и каучукоподобные полимеры, обладающие высокоэластичными св-вами – способностью к большим упругим деформациям; их также называют эластомерами.

В зависимости от от отношения к нагреванию и растворителям органические вяжущие делят на термопластичные и термореактивные. Термопластичными – называют в-ва, которые при нагревании переходят из твёрдого состояния в жидкое (плавятся), а при охлаждении вновь затвердевают; причём такие переходы могут повторяться много раз. Термопластичность объясняется линейным строением молекул и невысоким межмолекулярным взаимодействием. По этой же причине большинство термопластов способно растворяться в соответствующих растворителях. К термопластам относятся битумы, смолы, многие широко распространённые полимеры – полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол идр.

Термореактивными - называют в-ва, у коорых переход из жидкого состояния в твёрдое происходит необратимо. При этом у них меняется молекулярная структура: линейные молекулы соединяются в пространственные сетки – гигантские макромолекулы. Отверждённые термореактивные полимеры, как правило, более теплостойки, чем термопластичные. Термореактивные вяжущие поступают на строительство часто в виде вязких жидкостей, называемых не совсем правильно «смолами». В химической технологии такие продукты называют – олигомерами. К ним относятся – эпоксидные и полиэфирные смолы, олифы, каучуки в смеси с вулканизаторами и др. Большинство органических вяжущих водо- и хмически стойки (они хорошо противостоят действию кислот, щелочей и солевых растворов). Органические вяжущие используются в строительстве для получения клеев, мастик, лакокрасочных материалов, полимерных и полимерцементных растворов и бетонов.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

53. Гидроизоляционные материалы. Определение и их краткая характеристика.

Гидроизоляционные материалы предназначены для предохранения строительных конструкций от контакта с водой, поглощения воды или от фильтрации воды через них.В зависимости от физического состояния и технологии их применения гидроизоляционные материалы можно разделить на жидкие; пастообразные пластично-вязкие; твёрдые упруго-пластичные. Жидкие гидроизоляционные материалы могут быть пропиточные и плёнкообразующие. Пропиточные материалы – жидкости, проникающие в поры поверхностных слоёв материала и образующие там водонепроницаемые барьеры или гидрофобизирующие поверхность пор. Битумы и дёгти, переведённые в жидкое состояние, - простейшие пропиточные материалы. Битумы придают пропиточному слою водонепроницаемость, а дёгти антисептируют материал. Пропитка мономерами с последующей их полимеризацией в порах материала обеспечивают их стабильную водонепроницаемость.Инъекционные материалы – нагнетают в поры изолируемого материала под давлением. В качестве инъекционных могут использоваться и более вязкие жидкости (эпоксидные смолы, полимерные дисперсии). Принудительное нагнетание гидроизоляционного материала в конструкцию обеспечивает более высокую водонепроницаемость. Плёнкообразующие материалы – вязкожидкие составы, которые после нанесения на поверхность образуют на ней водонепроницаемую плёнку. Наибольшее распространение получили разжиженные битумы и битумные эмульсии, лаки и эмали. Пастообразные гидроизоляционные материалы - используют как обмазывающие и приклеивающие. Обмазочные материалы образуют на изолируемой поверхности достаточно толстый гидроизоляционный слой. К обмазочным относят мастики и пасты – пластично-вязкие системы с тиксотропными свойствами. Это значит, что при нанесении на поверхность разжижаются, а затем переходят в твёрдообразное состояние. Мастики – используют в качестве приклеивающего материала (для наклейки рулонной гидроизоляции) и в качестве материала, образующего гидроизоляционный слой на обрабатываемой конструкции (для обмазки наружных поверхностей стен подвалов и фундаментов). Пасты – ( получают на основе битумов и дёгтей) хорошо смешиваются с песком и легко наносятся даже на влажные поверхности; после высыхания капли битума сливаются, и образуется мастичное покрытие. Упруго-пластичные – представлены рулонными материалами (безосновными и на различных основах), аналогичные кровельным. В современных рулонных гидроизоляционных материалах для повышения долговечности и надёжности используют битумные и полимербитумные материалы на негниющих основах. Гидростеклоизол – битумный гидроизоляционный материал, состоящий из стекловолокнистой основы, на которую с двух сторон нанесён слой битумного вяжущего, состоящего из битума, минерального наполнителя и пластификатора - мягчителя. Материал укрепляется путём оплавления пламенем газовоздушных горелок. Гидростеклоизол предназначен для гидроизоляции тоннелей метрополитена, пролётных строений мостов и путеводов, подвалов, бассейнов и т.п. для кровельных работ не рекомендуется.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

55. Кровельные материалы. Классификация. Основные представители.

Основная задача кровельных материалов – создание водонепроницаемого покрытия . Кровельные материалы подвергаются периодическому увлажнению и высушиванию, воздействию прямого солнечного излучения, нагреву, замораживанию, снеговым и ветровым нагрузкам. Для длительного использования, кровельные материалы должны быть атмосферостойкими, светостойкими, водо – и морозостойкими и достаточно прочными. Технологичность и экономичность - общее требование ко всем кровельным материалам.

Главнейший вид кровельных материалов – материалы на основе битумных , полимербитумных и полимерных связующих. К ним относятся разные по форме, размерам и физическому состоянию материалы:

• мембранные – большеразмерные полотнища (площадью 100-500 м²)

• рулонные – полотнища шириной около 1 м и длиной 7-20 м, поставляемые на строительную площадку в рулонах;

• штучные и листовые – мелкоразмерные полосы и листы (площадью менее 1 и 2 м²);

• мастичные – вязкие жидкости, образующие водонепроницаемую плёнку после нанесения на изолируемую конструкцию;

Рулонные материалы. наиболее удобный вид кровельного материала для плоских (угол наклона 3-6^˚) кровель, характерных для типовых многоэтажных панельных и кирпичных зданий. Это материалы как – толь, пергамин и рубероид. В основе этих материалов лежит кровельный картон, пропитанный чёрными вяжущими. Толь – картон, пропитанный и покрытый с двух сторон дёгтем. В качестве кровельного материала толь применяют лишь для временных сооружений, т.к. дёготь быстро стареет на солнце и материал разрушается через 2…3 года. Пергамин – простейший рулонный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавленным легкоплавким битумом. Применяют пергамин для нижних слоёв кровельного ковра и для устройства пароизоляционных прокладок в строительных конструкциях. Рубероид – многослойный материал, получаемый, пропиткой кровельного картона легкоплавким битумом и последующего нанесения с обеих сторон тугоплавкого битума, наполненного минеральным порошком. Лицевая сторона рубероида покрывается «бронирующей» посыпкой (песком, слюдой, сланцевой мелочью и т.п.), защищающей материал от УФ -излучения; нижняя сторона - порошком из известняка или талька, для защиты от слипания слоёв в рулоне.

Штучные материалы - получаемые на основе традиционных рулонных материалов, путём вырубки из полотна фигурных полос, которые при укладке напоминают кровлю из натурального шифера или дранки (мягкая черепица). Трудоёмкость устройства кровельного покрытия не велика, а вес 1 м² покрытия не превышает 10-12 кг. Мягкая черепица более долговечна, чем аналогичные по строению рулонные материалы из-за того, что она не образует сплошного покрытия, и деформации материала при старении локализуются в каждой плитке в отдельности, что исключает нарушение сплошности покрытия от внутренних напряжений.

Волнистые битумно-картонные листы (ондулин) - штучный материал для кровель, представляющий собой гибкие листы размером 2000 х 1000 мм и толщиной около 3 мм . Листы – волнистый картон, пропитанный битумом с лицевой стороны окрашенный атмосферостойкой полимерной краской. Долговечность материала около 30 лет.

Мембранные покрытия – для кровель зданий с малым уклоном, прочными и плотными основаниями. Такие покрытия отличаются тем что мембрана сделана из высокоэластичного полимерного материала, с высокой прочностью на растяжение и прокол.

Мастичные кровельные покрытия – получают при нанесении на основание жидковязких олигомерных продуктов, которые, отверждаясь, образуют сплошную эластичную плёнку. Эластичность образующихся плёнок очень велика.

2. Состав и структура строительных материалов. Зависи­мость свойств строит.материала от их состава и структуры.

Строительный материал характеризуется химиче­ским, минераль­ным и фазовым составами.

В зависимости от химического состава строитель­ные матери­алы принято делить на:

• органические (древесина, битум, пластмассы);

• минеральные (природный камень, бетон, керамика и т. п.);

• металлические (сталь, чугун, цветные ме­таллы).

У каждой из этих групп материалов есть свои специфи­ческие свойства. Так, органические материалы не выдерживают высоких температур и горят; минеральные, напротив, хорошо противо­стоят действию огня, а металлы очень хорошо проводят электричество и теплоту.

Не меньше, чем химический состав, на свойства мате­риала влияет его строение. При одном и том же химиче­ском составе материалы различного строения обла­дают разными свой­ствами. Например, мел и мрамор — две горные породы, состоящие из карбоната кальция СаС0₃, но пористый рыхлый мел имеет низкую проч­ность и легко размо­кает в воде, а плотный мра­мор прочен и стоек к дей­ствию воды.

Химический состав некоторых материалов (неорганиче­ские вяжущие вещества идр.)часто выражают количеством содержащихся в них оксидов.

Оксиды химически связанные между собой, образуют мине­ралы, которые характеризуют минеральный состав матери­ала. Зная минералы и их кол-во в материале, можно судить о свойствах материала. Например способность неорганиче­ских вяжущих твердеть и сохранять прочность в водной среде обусловлена присутствием в них минералов силика­тов, алюминатов, ферритов кальция.

Фазовый состав материала представлен твёрдым в-вом, образующим стенки пор, а также порами заполнен­ными воздухом и водой. Размер и характер пор оказывает боль­шое влияние на свойства материала.

На свойства материалов оказывают влияние также макро- и микроструктура и внутреннее строение в-в .

Микро- и макроструктура материалов. Под структурой материала подразумевают взаимное расположение, форму и размер частиц материала, наличие пор, их размер и харак­тер. Структура материала не в меньшей степени, чем со­став, влияет на его свойства.

Различают микроструктуру — строение материала, видимое только под микроскопом, и макроструктуру — строение, видимое невооружённым глазом или при неболь­шом увеличении.

Поры — один из важнейших элементов структуры большин­ства строительных материалов — представляют собой воздушные ячейки в материале размером от долей микрона до сантиметра. Количество, размер и характер пор (за­мкнутые или сообщающиеся) во многом определяют свой­ства материала. Например, пористое стекло (пеностекло) в отличие от обычного непрозрачное, лёгкое и может распиливаться обычной пилой.

Крупные поры размером более 1 см и полости между части­цами зернистых материалов (песка, гравия и др.) назы­вают пустотами.

Форма и размер частиц твёрдого вещества, из которого со­стоит материал, также влияют на свойства материала. Так, если обычное стекло расплавить и из расплава вытянуть тонкие волокна, то получится лёгкая и мягкая стеклянная вата.

В зависимости от формы и размера частиц и их строения различают зернистые, волокнистые и слоистые материалы.

По степени связности частиц материалы могут быть рых­лые, состо­ящие из отдельных зерен или волокон (песок, гра­вий, минеральная вата, распушенный асбест), и слитного строения, примером которых может служить бетон, кера­мика, асбестоцемент. Среди материалов слитного строения выделяют конгломераты и композиты.

Конгломераты — материалы, представляющие собой плотно соединённые (обычно с помощью какого-нибудь цемен­тирующего вещества) отдельные зерна. Типичным кон­гломератом является бетон и строительный раствор. В этих материалах зерна песка и крупного заполнителя прочно соединены в единое целое при помощи вяжущего, например, цемента.

Композиты — материалы с организованной структурой. В компо­зитах различают компонент, образующий непрерыв­ную фазу, называ­емую матрицей и играющую роль связую­щего, и второй компонент, дискретно распределённый в мат­рице,— упрочняющий компонент. В роли матрицы в строитель­ных композитах используют полимерные и минераль­ные вяжущие; в роли упрочняющего компонента — волокнистые (стекловолокно, отрезки металлической проволоки, асбестовое волокно и т. п.) или листовые (бумага, древесный шпон, ткани) материалы.

Матрица, с одной стороны, является формообра­зующей частью композиционного материала, а с другой стороны, матрица — связующее, которое «заставляет» дискретный компонент работать как единое целое, обеспечивая высокую прочность материала. В композиционных материалах достигается совокупность свойств, не являющаяся простой суммой свойств исходных составляющих. Примером искус­ственных композитов может служить стеклопластик, железобетон, асбестоцемент. Природным композиционным материалом можно считать, например, древесину и костную ткань животных.

Волокнистые и слоистые материалы, у которых волокна (слои) расположены параллельно одно другому, обладают различными свойствами в разных направлениях. Это явление называется анизотропией, а материалы, обладающие такими свойствами,— анизотропными. Пример анизотропного материала волокнистого строения — древесина. Древесина набухает и дает усадку поперек волокон в 10... 15 раз больше, чем вдоль, а прочность и теплопроводность древесины в раз­ных направлениях различна.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

6. Механические свойства строительных материалов.

Механические свойства отражают способность материала сопротивляться силовым, тепловым, усадочным или другим внутренним напряжениям без нарушения установившейся структуры. Внешние силы, действующие на материал, стре­мятся его деформировать (изменить взаимное расположение составляющих частиц) и довести эти деформации до вели­чины, при которой материал разрушится. После снятия нагрузки материал, если он не был разрушен, может восстанав­ливать размеры и форму или оставаться в деформиро­ванном виде. Деформации, исчезающие при прекра­щении действия на материал факторов, их вызвавших, называют обратимыми. Обратимые деформации именуются упругими, если они исчезают после снятия факторов, и эластич­ными, если они, оставаясь полностью обратимыми, спадают в течении некоторого периода времени. Необрати­мые (остаточные), или пластичные, деформации накаплива­ются за период действия силовых и других факторов и сохраня­ются после прекращения действия этих факторов. Харак­тер и величина деформации зависят от величины нагрузки, скорости нагружения и температуры материала.

Пластическая деформация – медленно нарастающая без увели­чения напряжений – характеризует текучесть матери­ала. При её медленном росте длительное время (месяцы и годы) при нагрузках меньше тех, которые способны вызвать остаточные деформации за обычные периоды наблюдений, такая деформация называется ползучестью. Ползучесть необхо­димо учитывать при расчете и изготовлении строитель­ных конструкций.

Релаксация – свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформа­ции зафиксирована жёсткими связями и остаётся неизмен­ной. Время в течение которого первоначальная величина напря­жений снижается в е=2,718 раза (основание натураль­ных лагорифмов), называют периодом релаксации, который меняется от 10^-10 с у материалов жидкой консистенции до 2,10¹⁰ с (десятки лет и более) у твёрдых материалов.

Упругость – свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальные форму и размеры. Количественно упругость характеризуют пределом упругости, условно рав­ным напряжению, когда материал начинает получать остаточ­ные деформации очень малой величины, устанавливае­мой в технических условиях для данного матери­ала.

Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует меру жёстко­сти материала , т.е. его способность сопротивляться упругому изменению формы и размерам при приложении к нему внешних сил. Модуль упругостиЕ связывает упругую относительную деформацию ε и одноосное напряжение σ соот­ношением, выражающимся законом Гука:

Пластичность – свойство материала при нагружении в значи­тельных пределах изменять размер и форму без образова­ния трещин и разрывов и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Это свойство важно учитывать при выборе материалов для несущих конструкций, а также при выборе технологии изготовления некоторых изделий, например керами­ческих. Наиболее желательными для несущих конструк­ций являются материалы, которые наряду с большей упругостью перед разрушением обладают высокой пластично­стью. Разрушение подобных материалов, например стали, не будет происходить внезапно.

Хрупкость –свойство материала разрушаться под действием без заметных пластических деформаций (стекло). Это свой­ство четко проявляется при ударной нагрузке. Для хрупких материалов характерна также большая разница (в 10 и более раз) в пределах прочности при растяжении и сжатии. Харак­тер разрушения строительных материалов зависит от темпера­туры, влажности, скорости нагружения. Так, битум при отрицательных температурах разрушается как хрупкий материал. Поэтому более правильно для большинства материа­лов говорить о пластичном и хрупком состоянии.

Прочность–свойство материала сопротивляться, не разруша­ясь, внутренним напряжениям и деформациям, возника­ющим под действием нагрузки или других факторов.

Прочность оценивают пределом прочности(Па), который условно равен максимальному напряжению, соответствую­щему нагрузке, вызвавшей разрушение материала, и на сжа­тие определяется по формуле:

R = F /A

где F – разрушающая сила, Н;A – площадь сечения образца до испытаний, м².

Предел прочности материала характеризует его марку.По пределу прочности при сжатии установлены марки в широ­ких пределах от 0,5 до 1000 Мпа и более.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10. Магматические горные породы (названия, условия образова­ния, свойства и области применения в строитель­стве).

Магматические горные породы образовались в результате охлаждения и затвердевания огненно-жидкой лавы (магмы) в недрах земной коры или на поверхности земли. Условия охла­ждения магмы были разные, что привело к образованию изверженных горных пород с различным минеральным соста­вом, строениями и свойствами. В зависимости от места образо­вания выделяют: массивные - глубинные и излившиеся (плотные и пористые) вулканические породы.

Глубинные породы характеризуются кристаллической структу­рой, отсутствием пор, высокой прочностью, твёрдо­стью и морозостойкостью. В полированном виде глубинные породы очень декоративны. К ним относятся: граниты, сие­ниты, габбро и диориты. Гранит – зернисто-кристаллическая порода, сложенная из 3 минералов: кварца (20…40%), поле­вых шпатов (40…70%) и слюды (5…20%); иногда слюду заме­няет роговая обманка. Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т.п.), устройства полов общественных зданий и мону­ментальной скульптуры. Сиениты – аналог гранита, но без кварца (образовались из средних магм); свойства и обла­сти применения такие же как у гранита. Диориты– темно-серая мелкокристаллическая порода, состоящая в основном из полевых шпатов (около 75%) и тёмноокрашенных минера­лов. Плотность – 2800…3000 кг/м³. Отличается повышенной ударной вязкостью. Применяют для облицовки и в дорож­ном строительстве (брусчатка и т.п.). Габбро - крупнокристалли­ческая порода, образовавшаяся из основной магмы; состоит из полевых шпатов (около 50%) и тёмноокра­шенных минералов (авгита, роговой обманки и т.п.). Плот­ность 2900.3300 кг/м³. Как и гранит, габбро характеризуется высокой морозостойкостью и стойкостью против выветрива­ния. Цвет – тёмно-серый, тёмно-зелёный до чёрного. Габбро хорошо полируется и имеет красивую текстуру. Представите­лями плотных излившихся пород являются порфиры, тра­хиты, андезиты, диабазы, базальты. Плотные излившиеся породы менее декоративны и менее стойки к выветриванию, чем их глубинные аналоги. Применяют их главным образом, как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья для получения высококачественной минеральной ваты. Излившиеся пористые породы образовались непосредственно при извержении вулканов. Вулканические пепел и песок - порош­кообразные частицы, имеющие стеклообразное строе­ние, благодаря чему при добавлении извести или цемента, а иногда и самостоятельно они способны к твердению. Использу­ются как активная добавка к вяжущим. Пемза – очень пористая лёгкая порода в виде кусков размером до 100 мм. Плотность пемзы в куске – 500…1000 кг/м³. большая пори­стость (до 80%) обуславливает низкую теплопровод­ность 0,14…0,23 Вт/(м∙К). Прочность при сжатии пемзы не велика – до 2,4 МПа. Пемза используется в молотом виде как добавка к цементам и в качестве абразивного порошка. Вулкани­ческие туфы– порода , образовавшаяся из вулканиче­ских пеплов, которые омонолитились в результате стекания массы, сохранившей высокую температуру, или в результате природной цементации. Вулканические туфы – пористая порода, имеющая низкую плотность, равную 800…1800 кг/м³. Поры у туфа в большинстве своём замкну­тые, что обуславливает его высокую морозостойкость. Проч­ность при сжатии зависит от пористости и составляет 2…20 МПа. Теплопроводность у туфа в 1,5…2 раза ниже, чем у кир­пича. Цвет туфов разнообразный, но не яркий, а глухой; основные оттенки: красно-оранжевые и до коричнево-лило­вых. Крупнейшие месторождения туфов имеются в Армении, возникшие в результате деятельности ныне потухшего вул­кана Арарат. Туфы используют как облицовочный материал, а в местах крупных месторождений – как эффективный мате­риал кладки стен. Благодаря низкой твёрдости туфа стеновые камни из него вырезают механизированным способом прямо в карьере. В тонкомолотом виде туф используют как добавку к цементам. Туфовая лава – разновидность вулканических туфов, образовавшихся при попадании пепла и пемзы в ог­ненно-жидкую лаву. По структуре, свойствам и областям приме­нения туфовая лава аналогична вулканическому туфу, но благодаря большей доле замкнутых пор более долговечна.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

13. Способы обработки поверхностей природных каменных материалов.

Методы обработки природного камня зависят от вида конеч­ной продукции (щебень, облицовочные плиты, стеновые камни и т.п.) и свойств разрабатываемой породы (в основном от её твёрдости). В камнеобрабатывающей промышленности принята следующая классификация горных пород:

- твёрдые – породы, в состав которых входят минералы с твёрдо­стью 6…7 (кварцит, гранит, габбро, лабрадорит и др.);

- средние – минералы этих пород имеют твёрдость не выше 5 (мрамор, плотные известняки, доломиты, некоторые виды туфа и т.п.);

- мягкие – сравнительно небольшая группа пород с твёрдо­стью 2…3 (гипс, ангидрит, известняк ракушечник, высокопори­стые туфы и т.п.).

Обработка пород, предназначенных для облицовки, предусмат­ривает следующие операции: распиливание или раскалывание блоков крупных размеров (4-5 метров) на плиты или другие формы изделий; обработка кромок и поверх­ностей изделий.

Распиловку блоков на плиты производят рамными пилами, штрипсовыми или канатными. В обоих случаях используют абразивный порошок (кварцевый песок, порошок из закалён­ной стали и др.), подаваемый вместе с водой под полотна пил, который и осуществляет распиливание; либо применяют пилы, армированные твёрдосплавными или алмазными встав­ками.

Для обрезки плит и получения профилированных изделий (поясков, карнизов и т.п.) применяют фрезерные и профилирую­щие машины. Режущим элементов в этих маши­нах являются диски или профилирующие детали, изготовлен­ные из особо твёрдых абразивов.

Поверхностям плит и др. изделиям придают ту или иную фак­туру (рельеф поверхности). Для этого применяют удар­ную обработку твёрдых пород (скалывание их поверхности ударами) различными камнетёсными, а также термоструй­ными инструментами; или абразивную обработку (распилива­ние, шлифовку, полировку), а также термическую обработку.

Шлифованную, лощённую и зеркальную фактуры получают на специальных шлифовально-полировальных станках.

В процессе добычи и обработки декоративного камня образу­ется много отходов которые используют в строительстве. Мел­кие (5-20 мм) фракции дроблённых отходов декоратив­ных пород используют для создания отделочного слоя на бетон­ных стеновых панелях. Мраморные отходы – для изготов­ления мозаичных плит для полов, лестниц внутри зда­ний. Из отходов мрамора на основе цементного вяжущего (цемент белый или цветной) или синтечических смол изготавли­вают крупные блоки, соответствующие по своему объёму габаритам распиловочных станков. Плиты получае­мые после распиловки и полировки поверхности, хорошо имити­руют природный камень.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

18. Сырьевые материалы для производства керамических мате­риалов.

Сырьевая масса для изготовления керамических материалов состоит из пластичных материалов (глин) и непластичных (отощающих и выгорающих добавок, плавней и др.). Глины обеспечивают получение удобоформуемой связной массы и после обжига прочного и водостойкого черепка. Непластич­ные добавки улучшают технологичные свойства сырьевой массы (облегчают сушку, уменьшают усадку и снижают темпе­ратуру обжига) и придают материалу желаемые свой­ства (пористость, теплопроводность и т.п.).

Глины – основной сырьевой компонент керамики – осадоч­ные горные породы, состоящие в основном из глинистых мине­ралов – водных алюмосиликатов различного состава (као­линит монтмориллонит и др.). Размер частиц глинистых материалов не превышает 0,005 мм; преобладающая форма частиц – пластинча­тая. Благодаря своей гидрофильности и огромной площади поверхности глинистые частицы активно погло­щают и удерживают воду. Именно глинистые минералы при­дают глине её характерные свойства: пластичность при увлажне­нии, прочность при высыхании и способность к спека­нию при обжиге.

Отощаюищие материалы вводят в состав керамической массы для снижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. Они улучшают сушильные свойства глин. В качестве отощающих добавок используют песок, ша­мот, дегидратированную глину, золы ТЭС, гранулированные шлаки.

Парообразующие добавки вводят в смесь для снижения плотно­сти и, соответственно, теплопроводности керамиче­ских изделий. Для этого используют вещества, которые при обжиге:

• диссоциируют с выделением газа, например, СО₂ (молотый мел, доломит и др.);

• выгорают (древесные опилки, угольный поро­шок и т.п.).

Такие добавки одновременно являются и отощающими.

Пластифицирующие добавки – высокопластичные глины, а также поверхностно-активные вещества – пластификаторы СДБ, ЛСТ и др.

Плавни добавляют в глины в тех случаях, когда желательно понизить температуру её спекания. В этом качестве исполь­зуют полевые шпаты, железную руду, тальк и т.п.

Глазури и ангобы – отделочные слои на облицовочных керами­ческих изделиях. Глазури – стеклообразные лицевые покрытия различного цвета, прозрачные или глухие. Их полу­чают нанесением на поверхность готовых изделий по­рошка из стекольной шихты и закреплением обжигом до плавле­ния. Ангобы – лицевые покрытия, выполненные из цвет­ных глин, нанесённых на поверхность сырцовых изде­лий. В отличие от глазури ангоб не даёт при обжиге рас­плава, а образует матовое керамическое покрытие.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_20. Классификация добавочных материалов для керамиче­ских материалов.

Глинистое сырьё в чистом виде применяют редко. Чаще всего используют в смеси с непластичными материалами - добавками. Смесь природного глинистого сырья с добавоч­ными материалами назыв.- шихтой. По своему происхожде­нию добавки могут быть природными , искусственными (специ­ально получаемые или из отходов промышленности).

По назначению добавки классифицируют как отощающие, порообразующие, пластифицирующие, плавни (флюсую­щие), специального назначения (разувлажняющие, против выцветов, разрушающие известковые включения, окрашива­ющие, противоморозные).

Отощающие добавки вводят в состав керамической массы для снижения пластичности и уменьшения воздушной и огне­вой усадки глин. Они улучшают сушильные свойства глин. В качестве отощающих добавок используют песок, ша­мот, дегидратированную глину, золы ТЭС, гранулированные шлаки. Шамот – зернистый (0,14…2 мм) материал, получае­мый измельчением обожжённой до температуры спекания глины. Его можно заменить измельчённым браком керамиче­ских изделий. Шамот из огнеупорных глин используют для изготовления огнеупоров. Дегидратированную глину полу­чают нагревом до 650…750 ˚С. При удалении кристаллизацион­ной химически связанной воды глина необра­тимо теряет свойство пластичности. Гранулированный доменный шлак и золы ТЭС – отощители глин, используемые при производстве кирпича и другой грубой керамики. Это эффективный путь утилизации промышленных отходов.

Порообразующие добавки –вводятся в керамическую массу с целью получения облегчённых изделий с улучшенными тепло­физическими свойствами. Они подразделяются на органи­ческие, минеральные и пенообразующие.

Минеральные порообразующие добавки (плотные и пори­стые известняки, мел, доломит, глинистый мергель) обеспечи­вают создание пористой структуры керамического черепка за счёт их диссоциации, протекающей при обжиге, за счёт выделения углекислого газа (СО₂).

Пластифицирующие добавки используются для придания глинистому сырью требуемых формовочных свойств. Для этих целей применяют: высокопластичные глины (число пла­стичности > 25), поверхностно-активные в-ва, электролиты.

Плавни (флюсы)- добавки, образующие с глинистыми в-вами при обжиге легкоплавкие соединения, «склеивающие» зёрна более тугоплавких компонентов, что позволяет снизить темпера­туру обжига керамики.

Добавки специального назначения используются для разувлаж­нения сырья, нейтрализации вредных примесей, окра­шивания, повышения морозостойкости изделий.

Разувлажняющие добавки регулируют влагосодержание глини­стых масс. Добавки нейтрализующие действие вредных примесей, химически взаимодействуют с примесями с образова­нием нейтральных соединений. Окрашивающие до­бавки вводят в состав шихты для изменения цвета.Для повыше­ния морозостойкостикерамич. изделий в массу реко­мендуется вводить до 2,5% растворов хлоридов (NaClили KCl.AlCl₃).

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

21. Подготовка пластичных формовочных керамических масс.

Производство керамических изделий состоит из следующих основных этапов: карьерные работы, подготовка формовоч­ной массы, формование сырца, сушка и обжиг изделий. Подго­товка формовочных масс, в зависимости от свойств сырье­вых материалов, типа изготавливаемой продукции, особен­ностей производства, осуществляется пластическим, сухим и шликерным способом. Подготовка пластичных масс предусматривает получение гомогенной керамической шихты с влажностью 15-25%. для этого осуществляется предва­рительное рыхление в одно- и двухвальных рыхлите­лях, дозирование компонентов шихты ящичными или тарельча­тыми питателями, первичное измельчение на камневы­делительных вальцах с ребристым или винтовым вал­ком, увлажнение и смешивание глины с добавками в лопас­тых смесителях, вторичное измельчение в дырчатых вальцах, бегунах мокрого помола, вальцах тонкого помола или глинорастирателях. С целью удаления воздуха из глиня­ной массы её подвергают вакуумированию, так как наличие воздуха ухудшает прочностные и формовочные свойства глиня­ного теста. Оно осуществляется в специальных маши­нах – вакуум-мялках или в вакуум-прессах.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

22. Подготовка порошкообразных формовочных керамиче­ских масс.

Производство керамических изделий состоит из следующих основных этапов: карьерные работы, подготовка формовоч­ной массы, формование сырца, сушка и обжиг изделий. Подго­товку порошкообразных масс (высококонцентрирован­ных дисперсных глинистых систем) с влажностью 6-15%, не обладающих связностью, осуществляют сухим, пластиче­ским и шликерным способами.

Сухой способ подготовки глиняных порошков осуществля­ется путём последовательного грубого измельчения на камневы­делительных вальцах, сушки в сушильном барабане, дробления в корзинчатых дезинтеграторах или стержневых мельницах, просева и увлажнения глины до требуемой влажно­сти.

Пластический способ подготовки глиняных порошков применя­ется при смешивании нескольких глин и предусматри­вает получение пластичной массы, формование валюшек, сушку их до достаточной влажности 8-9%, с последу­ющим дроблением и просевом на оборудовании, исполь­зуемом при сухой подготовке масс.

Шликерный способ подготовки глиняных порошков использу­ется в тех случаях, когда необходимо особо тщатель­ное смешивание большого количества компонентов шихты, и состоит из получения глиняного шликера с влажно­стью 40-50% и его обезвоживания. Отдозированные матери­алы подают в шаровые мельницы для мокрого помола, получен­ный шликерпрофеживают через сито с 400 отв./см² и обезвоживают в башенных распылительных сушилках. Высу­шенный порошок имеет шарообразную или несколько вытяну­тую форму, что обеспечивает ему высокую сыпучесть, необходимую для транспортирования и хранения.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

26. Основные стадии изготовления керамических материалов при использовании полусухого способа формирования.

Прессование изделий из порошкообразных масс (полусухое прессование) имеет ряд преимуществ: устраняется сложный и длительный процесс сушки сырца, сырец обладает большой прочностью, точностью размеров и конфигурации, почти не даёт воздушной и огневой усадки. Сыпучесть порошков позво­ляет механизировать все транспортные операции, а высо­кая прочность сырца – автоматизировать межоперацион­ные процессы. Пресс-порошок представляет собой систему трех компонентов: твёрдого вещества, воды и воздуха. При этом каждый компонент системы выполняет свою роль. Твёр­дые частицы вещества формируют тело керамического изделия. Вода при прессовании обеспечивает снижение сте­пени внутреннего (межчастичного) трения между элемен­тами системы и связность в процессе прессования частично удаляется, а частично подвергается сжатию в массе и обеспечи­вает уменьшение объёма прессуемой массы. Меха­низм уплотнения пресс-порошков заключается в том, что при наложении нагрузки происходит перемещение твёрдых ча­стиц в разных направлениях, сопровождаемое частичным удале­нием воздуха, разрушением крупных пор и арок (мости­ков), образовавшихся из зёрен в момент заполнения формы. При этом увеличивается контактная поверхность между зёр­нами порошка. С повышением прессующего давления продолжа­ется уплотнение частиц с одновременным ростом необратимых пластичных деформаций гранул, которые возни­кают в результате взаимного скольжения минеральных частиц по плёнкам связующей жидкости. Последняя выжима­ется из глубинных слоёв на контактную поверхность частиц и связывает их.не успевший удалиться воздух защемляется между зёрнами порошка и сжимается. При дальнейшем уплотне­нии порошка перемещение зёрен происходит по их увеличенным контактным поверхностям, имеющим водные плёнки. Возможно частичное разрушение поверхности зё­рен. Упругое сжатие воздуха нарастает, сопровождаясь упру­гими деформациями тонких удлинённых частиц порошка, пропорциональными действующим напряжениям. На послед­ней стадии прессования происходит хрупкое разрушение (или раздавливание) твёрдых частиц и заполнение ими почти всего объёма прессуемой массы. После снятия прессующего давления и выталкивания изделия из пресс-формы происхо­дит его упругое расширение (до 6-9%), что ведёт к уменьше­нию плотности, достигнутой при прессовании, и, соответ­ственно, к появлению дефектов в объёме сырца. Основными причинами такого упругого последействия являются обрати­мые деформации частиц, расширение запрессованного воз­духа и адсорбционное расклинивание влаги, выжатой при прес­совании из контактных поверхностей в более крупные поры. При уплотнении порошков процессы, описанные выше, протекают очень быстро, они как бы накладываются друг на друга, что существенно затрудняет регулирование этих процессов. Качество получаемой прессовки зависит как от свойств пресс-порошка (зерновой состав, форма и строе­ние зёрен, сыпучесть порошков), так и от режима прессова­ния.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

28.Виды керамических стеновых материалов и особенности их применения.

Стеновые керамические изделия предназначены для кладки и облицовки несущих самонесущих стен и др. элементов зда­ний и сооружений, а также для изготовления стеновых пане­лей и блоков. Их изготавливают в виде правильного параллеле­пипеда. Кирпич изготавливают полнотелым и пустоте­лым, камень только пустотелым. Пустоты в изделиях могут быть сквозными или не сквозными и располагаться пер­пендикулярно (вертикальные) или параллельно постели (горизонтальные). Стеновые изделия подразделяют на рядо­вые и лицевые. Рядовые изделия предназначены для обеспече­ния эксплуатационных характеристик кладки. Лице­вые изделия, выполняют функции декоративного материала. Стеновые изделия в зависимости от размеров подразделяют на виды:

Обыкновенный керамический кирпич благодаря достаточно высоким показателям физико-механических свойств и долговеч­ности широко применяют в строительстве для кладки сен зданий, фундаментов, дымовых труб и др. конструк­ций. Пустотелый кирпич и камни нельзя использо­вать для кладки фундаментов, подвалов, цоколей и др. частей зданий, где они могут контактировать с водой. Замерзание воды, попавшей в пустоты кирпича или камней, сразу приво­дит к их разрушению.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

35. Минералогический состав портландцемента.

Минералы цементного клинкера обладают следующими свой­ствами. Трёхкальциевый силикат (алит) – главный мине­рал цементного клинкера – обладает большой активностью в реакции с водой. Алит быстро твердеет и набирает высокую прочность. Двухкальциевый силикат (белит) - значительно менее активен чем алит. Его твердение 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. Трёхкальциевый алюминат – самый активный клин­керный минерал, отличающийся быстрым взаимодей­ствием с водой. Однако продукт его твердения имеет повышен­ную пористость, низкие прочность и долговечность. Четырёхкальциевыйалюмоферрит - характеризуется умерен­ным тепловыделением и по быстроте твердения зани­мает промежуточное положение между трёхкальциевым 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 зная св-ва клинкерных минералов, можно зара­нее предопределить основные св-ва цемента и особенно­сти его твердения в различных условиях эксплуатациии.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

36. Твердение портландцемента

При смешивании с водой частицы портландцемента начи­нают растворяться, причём одновременно может происхо­дить гидролиз (разложение водой) и гидратация (присоедине­ние воды) продуктов растворения с образованием гидратных соединений. По этой схеме (гидролиз и гидратация) взаимодей­ствуют с водой главные компоненты клинкера алитC₃Sи белитC₂S:

2(3СаО ∙ SiO₂)+6H₂O = 3СаО ∙ 2SiO₂∙ 3H₂O + 3Ca(OH)₂

2(2СаО ∙ SiO₂)+4H₂O = 3 СаО ∙ SiO₂ ∙ 3H₂O + Ca(OH)₂

алитC₃S взаимодействует с водой намного активнее чем бе­лит C₂S;при взаимодействии силикатов кальция с водой выделя­ется растворимый в воде компонент Ca(OH)₂– воздуш­ная известь, создающая щелочную реакцию в твердею­щем цементе; C₃S выделяет Ca(OH)₂ в 3 раза больше чем C₂S; общее количествCa(OH)₂ достигает 15% от массы цементного камня. Алюминат кальция С₃А подвергается только гидратации, причём этот процесс идёт очень быстро с образованием крупных кристаллов

3СаО₃ ∙ Al₂O₃ + 6H₂O = 3СаО ∙ Al₂O₃ + 6H₂O

Добавка гипса, вводимая при помоле клинкера, изменяет харак­тер начального периода твердения С₃А и замедляет схваты­вание цемента на несколько часов из-за образования эттрингита3СаО₃ ∙ Al₂O₃ ∙ 3СаSO₄ ∙ (31 - 33)H₂O.

Четырёхкальциевыйалюмоферрит С₄АF взаимодействует с водой медленнее, чем С₃А, образуя гидроалюминат и гидрофер­рит кальция. Основной продукт твердения портландце­мента – гидросиликаты кальция – практически нерастворимы в воде. Они выпадают из раствора в начале в виде геля (жёсткого студня). Этот гель пронизывают, укреп­ляя его, кристаллы СА(ОН)₂. Гель гидросиликатов кальция со временем кристаллизуется. Остальные продукты взаимодей­ствия клинкера с водой также участвуют в формировании струк­туры цементного камня и, естественно, влияют на его свойства. Процесс гидратации зёрен портландцемента из-за малой их растворимости растягивается на длительное время (месяцы и годы). Чтобы этот процесс мог протекать, необхо­димо постоянное присутствие воды в твердеющем материале. Однако нарастание прочности со временем замедляется. По­этому качество цемента принято оценивать по прочности, наби­раемой им в первые 28 суток твердения.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

40. Разновидности портландцемента.

При получении портландцементов с заданными специаль­ными свойствами используют следующие основные пути:

1) регулирование минерального состава и структуры цемент­ного клинкера, оказывающих решающее влияние на строи­тельно-технические свойства цемента; 2) регулирование тонкости помола и зернового состава цемента, влияющих на скорость твердения, прочность, тепловыделение и другие важнейшие свойства вяжущего; 3) изменение вещественного состава портландцемента введением в него активных минеральных и органических добавок, позволяющих направ­ленно изменять свойства вяжущего, экономить клинкер, умень­шать расход цемента в бетоне. Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного более быстрым нарастанием прочности. Через 3 суток твердения его прочность на сжатие должны быть не ме­нее 25-28 МПа, т.е. более половины его марочной 28-суточ­ной прочности (40 и 50 МПа). Быстротвердеющий портландцемент получают путём тонкого измельчения (с добавкой 3-5% гипса) алито-алюминатного клинкера с содержанием C₃S+C₃A в клинкере 60-65%; тонкий помол увеличивает реакционную способность цемента (удельная поверхность 3500-4000 см²/г), 28-суточная прочность БТЦ такая же, как обычного портландцемента М400 и М500. Особо быстротвердеющий высокопрочный портландцемент (ОБТЦ) марки 600 в возрасте 1 суток имеет предел прочности при сжатии 20-25 МПа, а в возрасте 3 суток – 40 МПа, отлича­ется высоким содержанием трехкальциевого силиката (65-80%) и тонкостью помола (удельная поверхность около 4000 см²/г). Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ), разработанный НИИ­цементом, обеспечивает через 6 ч после затворения во­дой прочность 10 МПа. Использование такого цемента позво­ляет через 1-4 ч получать без тепловой обработки прочность бетона, достаточную для распалубки изделий.для изготовле­ния СБТЦ требуется вводить в сырьевую смесь галогеносодер­жащие вещества (например, фторид или хло­рид кальция) и повышать содержание алюминатов. СБТЦ отли­чается быстрым схватыванием. Сульфастойкий портландцемент (СПЦ) изготавливают помо­лом клинкера состава: C₃S –не более 50%,С₃A– не бо­лее 5%, C₃A+C₄AF– не более 22%, MgO–не более 5%. Сульфа­стойкий портландцемент применяют при изготовле­нии конструкций, подверженных действию сульфатных вод, а также морозостойкого бетона. Высокая морозостойкость обеспечивается прежде всего пониженным содержанием C₃A, а также пониженной водопотребностью. Белый и цветные портландцементы – это декоративные вяжу­щие материалы, основой которых является белый клин­кер, который изготавливают из чистых известняков и белых глин. Белый портландцемент выпускают марок 400 и 500, цвет­ные марок – 300, 400, 500. В белом портландцементе содер­жание минеральных добавок не должно быть более 20%, в том числе инертных не более 10%, не менее 80% бе­лого клинкера с белизной не менее 68% абсолютной шкалы, не более 6% активной минеральной добавки и 15% минераль­ного, искусственного или природного пигмента. Начало и ко­нец схватывания такие же, как и для обычного портландце­мента. Тонкость помола белого цемента должны быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой №008 проходило не менее 88%, а цветного не менее 90%. Красный, жёлтый, коричневый цементы получают с использованием оксидов железа (охры, железного сурика, гематита), чёрный - диоксида марганца, углеродных пигментов, зелёный – оксидов хрома, голубой – кобальта, синий – ультрамарина. Красящие пигменты должны обладать щелочесветостойкостью, не должны содержать примесей оказывающих вредное влияние на морозостойкость и прочность цементного камня.

Пластифицированный цемент получают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофильные поверхностно-активные вещества (например, сульфитно-спиртовую барду ССБ) в количестве 0,15…0,25%. Такой цемент повышает пластичность бетонных и растворных смесей по сравнению с обычным портландцементом при одинаковом расходе воды. Это позволяет уменьшить расход портландцемента, повысить прочность и морозостойкость бетонов и растворов.

Гидрофобный портландцемент получают, добавляя к клинкеру при помоле гидрофобные поверхностно-активные вещества ПАВ (0,05…0,5% от массы цемента), образующие на зёрнах цемента водоотталкивающие плёнки. В качестве таких добавок используют главным образом отходы переработки нефти (мылонафт, асидол). Гидрофобный портландцемент благодаря наличию защитных плёнок при хранении и транспортировании даже во влажных условиях не намокает, не комкуется и почти не теряет своей активности. При перемешивании гидрофобного цемента с водой и заполнителями ПАВ сдирается с цементных зёрен и переходит в состав бетона или раствора. Поэтому бетонные и растворные смеси на гидрофобном цементе отличаются повышенной пластичностью, а после затвердевания – повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью. Применяется гидрофобный цемент в тех случаях, когда трудно обеспечить необходимые условия хранения обычного цемента. Цементный клинкер – энергоёмкий в производстве и дорогостоящий продукт. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо, его заменяют более дешёвыми природными продуктами или промышленными отходами. К таким смешанным цементам относятся шлакопортландцемент, пуццолоновый цемент и кладочные цементы. Шлакопортландцемент получают путём совместного помола доменного гранулированного шлака (21…80%), портландцементного клинкера (79…20%) и гипса (не более 5%). Шлакопортландцемент выпускают 3 марок: 300, 400 и 500. По коррозионной стойкости и водостойкости он превосходит обычный портландцемент, но твердеет несколько медленнее и при этом выделяет меньше теплоты. Недостаток шлакопортландцемента - пониженная по сравнению с обычным портландцементом морозостойкость. Пуццолановый портландцемент получают либо путём совместного помола портландцементного клинкера (79…60%), активной минеральной добавки (21…40%) и небольшого количества гипса, либо тщательным смешиванием этих же компонентов, но предварительно каждый из них измельчают. К активным минеральным добавкам относятся: вулканические туфы, пеплы и пемзы, диатомит, трепел, опока, золы ТЭС и другие вещества. Пуццолановый портландцемент выпускают марок: 300 и 400. Пуццолановый портландцемент применяют для гидротехнического строительства, а также для подземных и подводных сооружений. Цементы для строительных растворов (кладочные цементы)- это как бы разбавленный портландцемент. Содержание клинкера в таких цементах 20…30%, а остальная часть цемента состоит из молотых активных и инертных (известняк, песок) добавок. Марка кладочных цементов 200. Такие цементы применяют для кладочных и штукатурных растворов и неармированных бетонов классов В12,5 и ниже. Использование кладочных цементов дает экономию цементного клинкера – наиболее дорогой части цементов.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

43. Мелкий заполнитель для изготовления тяжёлого бетона.

Заполнители – природные или искусственные материалы определённого зернового состава, которые в рационально составленной смеси в сочетании с вяжущим веществом образуют бетон или раствор. Они занимают в бетоне 80-90% общего объёма, оказывая большое влияние на технологические свойства бетонной смеси и на качество затвердевшего бетона. Стоимость заполнителей достигает 30-50% стоимости бетонных и железобетонных конструкций, а иногда и более. Рациональное применение заполнителей позволяет уменьшить расход вяжущего, снизить усадку цементных бетонов, увеличить за счёт применения высокопрочных заполнителей прочность и модуль упругости бетона, придать бетону требуемые специальные свойства. В соответствии с требованиями ГОСТ 25137 заполнители классифицируют по происхождению, крупности зёрен, форме зёрен и плотности.

Мелкий заполнитель – рыхлая смесь зёрен материала природного или искусственного происхождения, размером 0,16-5 мм. В качестве мелкого заполнителя в бетоне используется песок, природный либо искусственный. В соответствии с ГОСТ 8736 природный песок – это неорганический сыпучий материал с крупностью зёрен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования или с использованием специального обогатительного оборудования. По минералогическому составу различают кварцевые, полевошпатные, карбонатные и другие пески. Как правило, наилучшим по качеству и чаще всего используемыми являются кварцевые пески, состоящие главным образом из зёрен кварца SiO₂. Среди природных песков встречаются горные (овражные), речные, морские, барханные, дюнные и другие разновидности. Каждый из них имеет свои особенности, проявляющиеся при использовании их в качестве заполнителей: горные пески содержат повышенное количество глинистых и органических примесей; морские, кроме кварцевых зёрен, могут содержать обломки раковин, снижающие прочность конгломератов (цементных бетонов и др.); речные и морские имеют излишне отполированную поверхность, не обеспечивающую достаточного сцепления их с вяжущим веществом; дюнные и барханные пески сложены весьма мелкими частицами, не отвечающими требованиям к заполнителям. При выборе песков предпочтение отдаётся той разновидности, качество которой отвечает требованиям стандарта при минимальной стоимости заполнителя. В зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) песок по ГОСТ 8736 подразделяется на два класса и 8 групп по крупности:

I класс – очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий;

II класс – очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий.

Зерновой, или гранулометрический состав песка характеризуется содержанием в нём зёрен различной крупности и определяется путём просеивания средней пробы сухого песка через набор стандартных сит (размер ячеек 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм). По результатам просеивания вычисляют модуль крупности (М_к), для чего определяют сначала частные (%) остатки (a_2,5∙а_1,25∙а_0,63 и т.д.), а затем полные остатки (А_2,5∙А_1,25∙А_0,63 и т.д.) на каждом сите. Полный остаток на каждом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех ситах большего размера. Например, А_0,63=a_2,5+а_1,25+а_0,63. На основании полученных результатов вычисляют модуль крупности песка:

По ГОСТ 8736 предусмотрено деление песка на группы по модулю крупности и полному остатку на сите №0,63.

При оптимальном зерновом составе пустотность песка не превышает 38%. Косвенной характеристикой пустотности песка служит его насыпная плотность, которая у сухого кварцевого песка в рыхлом состоянии колеблется в пределах1500-1550 кг/м³, а в уплотнённом встряхиванием состоянии – в пределах 1600-1700 кг/м³. Содержание воды в песке существенно влияет на его свойства. Если для других строительных материалов увлажнение, как правило, приводит к увеличению их плотности, то для песка ситуация обстоит иначе. Самый большой объём песок занимает при 4-7% влажности (по массе). Это связано с тем, что влажный песок не столь сыпучь, как сухой, так как каждая песчинка покрывается тонким слоем воды. Насыпная плотность песка уменьшается, и общий объём песка возрастает. Плёночная вода обладает свойствами клея: песчинки слипаются и агрегируются, занимая при укладке их в какую-либо ёмкость значительно больший объём, чем занимал бы сухой песок.при дальнейшем увеличении влажности (порядка 20%) вода входит в межзерновые пустоты песка, вытесняя воздух, насыпная плотность песка снова увеличивается. Изменение объёма свободно засыпанного песка в зависимости от его влажности необходимо учитывать при дозировке песка для бетонной смеси и в других случаях, когда применяется влажный песок, в частности при его добыче или обогащении гидроспособом. Присутствие в песке пылеватых и особенно глинистых примесей снижает прочность и морозостойкость бетонов. Количество таких примесей определяют отмучиванием (многократной промывкой водой). Загрязняющие примеси ухудшают качество сцепления зёрен заполнителя вяжущим, уменьшают прочность и однородность изготавливаемых изделий. Присутствие в песке органических примесей замедляет схватывание и твердение цемента и снижает прочность бетона. Такие примеси в песке могут присутствовать в виде остатков растений, органических кислот и т.д. Для оценки количества органических примесей пробу песка по ГОСТ 8736 обрабатывают раствором едкого натра и сравнивают цвет раствора с эталоном. Если цвет темнее эталона, песок нельзя использовать в качестве заполнителя без дополнительных исследований. Согласно ГОСТ 8736, песку должна быть дана радиационно-гигиеническая оценка, по результатам которой устанавливают допустимую область его применения. Природный песок добывается в песчаных и песчано-гравийных карьерах или подводной разработкой. Для добычи песка открытым способом используют разнообразные экскаваторы (одноковшовые с прямой лопатой, многоковшовые). Этот способ добычи получил наибольшее применение. Для добычи песка путём подводной разработки со дна водоёмов применяют канатные скреперы, землечерпалки, экскаваторы-драглайны. Искусственные пески получают путём дробления горных пород, некоторых отходов промышленности, например металлургических шлаков (тяжёлые пески), либо крупных фракций (свыше 20 мм) искусственно обожжённых пористых заполнителей или природных пористых пород (лёгкие пески), например пемзовый песок, аглопоритовый песок. Тяжёлые пески, получаемые путём дробления плотных пород, применяют для специальных целей (декоративные, кислостойкие и другие бетоны).

__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

46. Основные этапы подбора состава бетона.

Цель проектирования состава бетона – установить такое соотношение между компонентами, котрое позволяет обеспечить требуемые технологические свойства бетонной смеси и нормируемые показатели качества бетона в установленные сроки при минимальных материальных и энергетических затратах. Для обеспечения экономичности бетона, как правило, стремятся получить бетон с минимальным расходом цемента, так как последний является самым дорогостоящим компонентом. Проектирование состава производится расчётно-экспериментальным методом, который предусматривает предварительный расчёт состава бетона с использованием формул, графиков, таблиц и последующую корректировку на опытных замесах. Состав бетона выражают в виде расхода материалов по массе на 1 м³ бетона (например, Ц=320 кг/м³; П=680 кг/м³; Щ=1240 кг/м³; В=180 л/м³) или в виде количественного соотношения по массе между составляющими материалами на единицу массы цемента (например, Ц:П:Щ=1:2:4 при В/Ц=0,6). Различают лаборатеорный (номинальный) состав бетона, устанавливаемый для сухих материалов, и производственный – для материалов с естественной влажностью. Проектирование состава бетона выполняется в следующем порядке:

• назначение требований к бетону исходя из вида конструкции, условий её эксплуатации и технологии изготовления;%

• выбор материалов для бетона;

• определение расчётного состава бетона;

• уточнение состава на пробных замесах;

• назначение производственного состава бетона.

Требования к прочности бетона, а в некоторых случаях, в соответствии с условиями эксплуатации, и к другим свойствам бетона – морозостойкости, водонепроницаемости, коррозионной стойкости и др., указываются в проектно-технической документации на конструкцию. Удобоукладываемость бетонной смеси, если она не задана, следует назначать по СНиП 03.09.01 «производство сборных железобетонных конструкций и изделий» в соответствии со способом формования и видом конструкции. При использовании более низких марок цемента повышается его расход. Если же марка цемента слишком высока, то может оказаться, что расчётный расход цемента будет меньше минимальных значений, требуемых для получения нерасслаиваемой бетонной смеси и бетона заданной плотности. В обоих случаях составы бетона не будут отвечать требованиям экономичности. Расчёт лабораторного состава бетона производится по методу абсолютных объёмов. Согласно этому методу, расход всех четырёх компонентов бетонной смеси должен быть таким, чтобы сумма их абсолютных объёмов составляла 1000 л (при этом не учитывается небольшой объём вовлечённого воздуха):

где Ц. В, П, Щ – соответственно расход цемента, воды, песка и щебня , кг/м³; ρ_ц, ρ_п, ρ_щ – соответственно истинная плотность цемента, песка и щебня, г/см³.

Расходы материалов определяются в следующем порядке:

1. Вычисляется цементно-водное отношение, отражающей основной закон прочности бетона:

Ц/В.

2. Ориентировочный расход воды принимается в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя.

3. Расход цемента определяется уже с учётом найденных значений Ц/В и В:

Ц=(Ц/В)В

Полученное значение расхода цемента необходимо сверить с нормативными требованиями ГОСТ 26633 по минимальному расходу цемента, который назначается в зависимости от характера армирования конструкции, условий эксплуатации и вида цемента.

4. Определение расхода крупного и мелкого заполнителей задаётся двумя условиями:

• сумма абсолютных объёмов всех компонентов в уплотнённом состоянии равно 1000 л (1 м³);

• цементно-песчаный раствор должен заполнить все пустоты в крупном заполнителе с учётом некоторой раздвижки зёрен этим раствором. Величина раздвижки задаётся коэффициентом раздвижки зёрен крупного заполнителя (щебня или гравия), который показывает, насколько объём раствора превышает объём пустот. Избыток растворной части необходим для получения удобообрабатываемой бетонной смеси и хорошего (полного) связывания зёрен заполнителя в единый прочный монолит.

расчётный состав бетона уточняется на пробных замесах. Вначале готовится замес бетонной смеси для проверки удобоукладываемости. Вследствие особенностей свойств применяемого цемента и местных заполнителей возможно отличие величины осадки конуса или жесткости бетонной смеси от принятой в расчёте. Если смесь окажется более подвижной, то добавляется небольшое количество песка и крупного заполнителя, примерно по 5-10% до обеспечения требуемой удобоукладываемости. Если же смесь окажется менее подвижной, то добавляют небольшое количество воды (5-10%) и на столько же увеличивают расход цемента, чтобы сохранить расчётное цементно-водное отношение. Пробные замесы повторяют до тех пор, пока не получат требуемые показатели удобоукладываемости. Из бетонной смеси, откорректированной по удобоукладываемости, изготваливают контрольные образцы, которые после твердения в нормальных условиях в течение 28 суток испытывают на прочность при сжатии. В производственных условиях для приготовления бетонных смесей зачастую используются влажные заполнители. Дополнительная вода.содержащаяся в заполнителях, приводит к необходимости корректировки составов. В результате пересчёта расхода материалов с учётом фактической влажности заполнителей получают производственный (рабочий) состав бетона.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

49_. Твердение бетона. Уход за бетоном в летнее и зимнее время.

Твердение бетона происходит в естественных условиях или при тепловлажностной обработке. При естественном твердении бетон выдерживают до получения заданной прочности в условиях нормальной температуры (15-20⁰С) и повышенной влажности. Уложенный в форму (опалубку) бетон набирает прочность постепенно, по мере твердения цементного камня. В начальный период (первые несколько суток) нарастание прочности происходит интенсивно, а далее постепенно замедляется. Скорость нарастания прочности зависит от температуры и влажности среды. Под влиянием химических реакций минералы, из которых состоят цементные частицы, постепенно превращаются в новые стабильные образования – гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Этот процесс самотормозящийся и может длиться годами. Марочная прочность обычного бетона достигается за 28 суток нормального твердения. С повышением температуры скорость химических реакций взаимодействия цемента с водой увеличивается и твердение бетона ускоряется, но при обязательном условии обеспечения влажности среды. При испарении влаги из бетона его твердение практически прекращается. При этом в обезвозженном бетоне образуются трещины и снижается прочность. Ускорить твердение можно также за счёт предварительного разогрева бетонной смеси и введения в неё некоторых химических добавок – ускорителей твердения (сульфата натрия, хлорида кальция и др.)

При твердении бетона в естественных условиях необходимо организовать правильный уход за твердеющим бетоном. Уход должен быть организован сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси. В летнее время поверхность свежеуложенного бетона защищают от пересыхания, закрывая плёнкообразующими веществами (битумные эмульсии, латексы и др.), матами и т.п., и при необходимости увлажняют водой. С понижением температуры скорость химических реакций твердения замедляется. При понижении температуры с 20 до 5 ⁰С схватывание бетона замедляется в 2-5 раз, а скорость нарастания прочности снижается на порядок. Однако если восстановить после охлаждения нормальную температуру, то твердение вновь принимает обычные темпы. При температуре ниже 0⁰С твердение прекращается полностью, т.к. вода в бетоне замерзает и реакции твердения прекращаются из-за отсутствия свободной воды. Поэтому бетон, укладываемый зимой, предохраняют от замерзания в течение срока, необходимого для приобретения им порядка 30-50% проектной прочности. При зимнем бетонировании свежеуложенную бетонную смесь подогревают снаружи паром или электрическим током. Пар обычно подают между стенками двойной опалубки; иногда пар пропускают по трубам, уложенным внутри бетона. Такой способ позволяет через 1-2 суток получить бетон 60-70% марочной прочности. Электропрогрев бетона производят переменным током с применением поверхностных и внутренних электродов. При прохождении тока в бетоне выделяется тепло, в результате чего он разогревается (не свыше 60⁰С из-за возможной местной пересушки бетона) и быстро твердеет. Иногда можно осуществлять зимнее бетонирование без подвода внешнего тепла. В этом случае используется внутренняя теплота бетона, которая обеспечивается за счёт применения цементов с высокой экзотермией, использования добавок – ускорителей твердения, применения разогретых смесей. для снижения теплопотерь твердеющего бетона организуют защиту конструкций теплоизоляционными материалами. Такой способ носит название «метод термоса». При бетонировании в зимних условиях конструкций с большой поверхностью охлаждения(покрытие дорог, облицовка каналов и т.д.) в бетонную смесь вводят спец.противоморозные добавки, понижающие температуру замерзания воды и обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах. Такими добавками могут служить хлористый кальций, нитрит натрия, аммиачная вода идр.Бетон с такими добавками называется «холодным бетоном».

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

52. Основные свойства битумов.

Битумы (от лат. bitumen-смола)- при комнатной температуре вязкопластичные или твёрдые в-ва чёрного или тёмно-коричневого цвета, представляющие собой сложную смесь высокомолекулярных углеводов и их неметаллических производных. В зависимости от происхождения битумы могут быть природные и искусственные (техногенные); источником образования или получения битумов и в том, и в другом случае является нефть.

Природные битумы – представляют собой твёрдые или вязкие композиции, которые образовались из нефти в осадочных породах земной коры под влиянием процессов окисления и полимеризации. Природные битумы имеют высокую атмосферостойкость, хорошо прилипают к поверхности каменных материалов. Их извлекают из горных пород вываркой в подкисленной горячей воде или вымывают растворителями. При содержании битума менее 3% извлечение битумов нерационально, и тогда размолотые горные породы используют в виде асфальтового порошка или как сырьё для производства мастик. Основное использование природных битумов происходит в лакокрасочной промышленности.

Нефтяные битумы - получают из нефти путём переработки её остатков после отбора легколетучих компонентов. Различают остаточные, окисленные и компаундные нефтяные битумы. Наиболее распространены окисленные битумы, полученные специальной обработкой остаточных битумов или гудрона, путём продувания через них воздуха при температуре 210-300 ⁰С. Нефтяные остатки окисляются и уплотняются за счёт полимеризации природных высокомолекулярных соединений. Смешивая остатки специально обработанного гудрона с масляными дистилятами, получают компаундные (смешанные) битумы. Нефтяные битумы при нормальной температуре (18-20 ⁰С) могут быть твёрдыми (упругими или даже хрупкими), полутвёрдыми (вязкопластичными) или жидкой консистенции.

Основными свойствами, определяющими качество битумов, являются вязкость, хрупкость, тогда как для жидких битумов – это вязкость и содержание летучих веществ.

Вязкость(твёрдость) битума зависит от температуры и группового состава. Именно вязкость определяет его физико-механические свойства. При повышении температуры вязкость битума снижается, и это ведёт к снижению прочности композита, в состав которого входит битум. При отрицательных температурах битум становится хрупким. Вязкость(твёрдость) битума определяют на приборе пенетрометр, по погружению иглы в образец битума при определённой температуре за определённое время при нормированной нагрузке на иглу. С увеличением твёрдости глубина проникания иглы уменьшается. Мерой оценки вязкости считается пенетр, равный 0,1мм.

Пластичность битумов характеризуется условной предельной деформацией стандартного образца-восьмёрки из битума, определяемой на приборе – дуктилометре при нормируемой температуре испытаний и скорости приложения нагрузки. Это св-во назыв. «растяжимость» и выражают в сантиметрах, указывая при этом температуру испытания. Растяжимость битума зависит прежде всего от температуры, группового состава и структуры. При увеличении содержания смол растяжимость увеличивается. Значительно снижают растяжимость парафины, содержащиеся в битуме. Для определения температуры размягчения битумов используют стандартный прибор – «кольцо и шар». Образец битума размещённый в кольце , устанавливают на верхнюю полку прибора ,на поверхность битума ставят шарик определённого размера и массы. За температуру размягчения принимают среднюю температуру, определённую по 2-3 образцам, при которых шарик с битумом начинает касаться нижней полки прибора, расположенной от верхней на расстоянии 23,4 мм. Это св-во битума называют верхним температурным пределом. Нижний температурный предел применения битума характеризуется температурой хрупкости. Для её определения используется стандартный прибор, основным элементом которого является тонкая стальная пластина. На эту пластину наносят тонкий слой битума и помещают в среду с понижающейся отрицательной температурой. За температуру хрупкости принимают отрицательную температуру, при которой на стальной пластинке при её изгибе и распрямлении появляется первая трещина. Описанные св-ва битумов хорошо связаны между собой и в совокупности характеризуют марку битума. Битумы с высокой вязкостью более теплостойки и более хрупки при отрицательных температурах. По назначению нефтяные битумы делят на дорожные, строительные и кровельные.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

4. Свойства строительных материалов, определяющие их отношение к водной и паровой среде (гигроскопичность, водопоглощение, коэффициент насыщения пор водой, водостой­кость)

Гигроскопичность – способность материала поглощать и конден­сировать водяные пары из воздуха, которая вызыва­ется сорбцией, представляю­щей собой физико-химический процесс поглощения водяных паров из воздуха в результате их адсорбции на внутренней поверхности пор материала и капиллярной конденсации.

Водопоглощение – свойство материала поглощать и удержи­вать воду при непосредственном с ней соприкосновении. Коли­чество поглощённой материалом воды, отнесённое к его массе в сухом состоянии, называют водопоглощением по массе, а отнесённое к его объёму – водопоглощением по объ­ёму:

где – масса материала соответственно в сухом и насы­щенном водой состоянии, кг; ρ – плотность воды, кг/м³; ν – объем материала, м³. При делении этих выражений устанавлива­ется зависимость:

водопоглощение по объёму отражает степень заполнения пор материала водой. Так как вода проникает не во все замкнутые поры и не удерживается в открытых пустотах, объёмное водопо­глощение меньше истинной пористости.

Коэффициент насыщения пор водой – отношение водопоглоще­ния по объёму к общей пористости:

Коэффициент насыщения позволяет оценить структуру матери­ала. Он может измениться от 0 (все поры в материале замкну­тые) до 1 (все поры открытые, т.е. водопоглощение по объёму равно пористости). Уменьшение К_Н (при той же пористо­сти) свидетельствует о сокращении открытой пористо­сти, что проявля­ется, например, в повышении морозо­стойкости. При насыщении материала водой суще­ственно изменяются его свойства: увеличивается средняя плот­ность и теплопровод­ность, происходят некоторые структур­ные изменения в матери­але, вызывающие появление в нем внутренних напряжений, и, как следствие, приводят к снижению прочности материала.

Водостойкость – способность материала сохранять проч­ность при увлажнении, числовой характеристикой которой является коэффициент размягчения:

,,

где R_B, R_c – предел прочности при сжатии соответственно водонасыщенного и сухого образца. Этот коэффициент изменя­ется от 0 (полностью размягчающиеся материалы, напри­мер необожжённые глиняные материалы) до величины, близкой к 1 (сталь, стекло, гранит). При величине коэффици­ента размягчения у материалов больше 0,8 их разрешается применять в сырых местах без специальных мер по защите от увлажнения.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

7. Морозостойкость материалов (определение, причины разру­шения материалов при переменном замораживании и оттаивании)

Морозостойкость – свойство материала, насыщенного во­дой, выдерживать многократное попеременное заморажива­ние и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. От морозостойкости, в основном, зави­сит долговечность материалов, применяемых в наружных зо­нах конструкций зданий и инженерных сооружений. Разруше­ние материала при таких циклических воздействиях связано с споявлением в нем напряжений, вызванных как одно­сторонним давлением растущих кристаллов льда в порах материала, так и всесторонним гидростатическим давлением воды, вызванным увеличением объёма при образовании льда примерно на 9% (плотность воды равна 1, а льда 0,917). При этом давление на стенки пор может достигать в ряде случаев сотен Мпа. Очевидно, что при полном заполнении всех пор и капилляров водой разрушение может наступить даже при одно­кратном замораживании. Однако у многих пористых мате­риалов вода не может заполнять весь объём доступных пор, поэтому образующийся при замерзании воды лёд имеет свободное пространство для расширения. При нахождении пористого материала в воде в основном заполняются водой макрокапилляры. Микрокапилляры при этом заполняются водой частично и служат резервными порами, куда отжима­ется вода в процессе замораживания. При работе материала в атмосферных условиях (наземные конструкции) водой заполня­ются в основном микрокапилляры за счёт сорбции водяных паров из окружающего воздуха. Крупные же поры и макрокапилляры являются резервными. Следовательно, морозо­стойкость пористых материалов определяется величи­ной и характером пористости и условиями эксплуатации изго­товленных из них конструкций. Она тем выше, чем меньше водопоглощение и больше прочность материала при его растяжении. Учитывая неоднородность строения матери­ала и неравномерность распределения в нём воды, удовлетвори­тельную морозостойкость можно ожидать у пори­стых материалов, имеющих объёмноеводопоглощение не более 80% и объем пор (k<0,8). Разрушение материала при этом наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания. Морозостойкость характеризу­ется числом циклов попеременного замораживании при -15…-17 ˚С и оттаивании в воде при температуре около 20 ˚С. Выбор температуры замораживания не выше -15…-17 ˚С вы­зван тем, что при более высокой температуре вода, находяща­яся в мелких порах и капиллярах не может вся замёрз­нуть. Число циклов (марка), которое должен выдер­жать материал, зависит от условий его будущей службы в соору­жении, климатических условий и указывается в СНи­Пах и ГОСТах. Например, для ограждающих конструк­ций требуемая марка по морозостойкости может быть в преде­лах 15-50 циклов. Материал считают выдержавшим испы­тание, если после заданного количества циклов заморажи­вания и оттаивания потеря массы образцов в резуль­тате выкрашива­ния и расслаивания не превышает 5%, а прочность снижается не более чем на 15% (для некоторых материалов на 25%).

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

8. Классификация горных пород по условиям образования.

Горные породы - это значительные по объёму скопления различ­ных минералов в земной коре, образовавшиеся под влия­нием одинаковых условий.

Генетическая классификация горных пород учитывает усло­вия их образования, а эти условия предопределяют общий характер строения пород данной группы; строение же опреде­ляет ряд важнейших свойств, а следовательно, области и условия применения природных каменных материалов из той или иной породы в строительстве. Согласно генетиче­ской классификации, горные породы подразделяются на три основные группы: изверженные, или магматические (первич­ные), осадочные (вторичные), метаморфические (видоизменён­ные).

Изверженные, или магматические, горные породы образова­лись в результате охлаждения и затвердевания огненно-жид­кой лавы (магмы) в недрах земной коры или на поверхности земли. Условия охлаждения магмы были разные, что привело к образованию изверженных горных пород с различным мине­ральным составом, строениями и свойствами. В зависимо­сти от места образования выделяют: массивные - глубинные и излившиеся (плотные и пористые) вулканиче­ские породы. Осадочные горные породы образовались в резуль­тате химических, физико-механических и биохимиче­ских процессов, протекающих в поверхностной зоне земной коры. Эти весьма разнообразные процессы внешней дина­мики земли происходят как в водных бассейнах, так и на конти­нентах. По преобладающему способу осаждения минераль­ных и органических образований выделяют три основ­ные группы осадочных пород: Механические отложе­ния, химические осадки и органогенные отложения. Метамор­фические горные породы образовались в результате преобразования осадочных или изверженных пород под воздей­ствием высоких температур и больших давлений. В условиях метаморфизма менялся минеральный состав пород, происходила перекристаллизация минералов (без их плавле­ния), изменялась их структура, и формировались новые по­роды, обычно более плотные, чем исходные осадочные. Из метаморфических пород в строительстве применяются гнейсы, мраморы, кварциты и глинистые сланцы.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

11. Метаморфические горные породы (названия, условия образо­вания, свойства и области применения в строитель­стве)

Метаморфические горные породы образовались в результате преобразования осадочных или изверженных пород под воздей­ствием высоких температур и больших давлений. В условиях метаморфизма менялся минеральный состав пород, происходила перекристаллизация минералов (без их плавле­ния), изменялась их структура, и формировались новые по­роды, обычно более плотные, чем исходные осадочные. Среди метаморфических пород для строителя представляют интерес мрамор, кварцит, глинистый сланец и гнейс. Мра­моры – метаморфизованные известняки, состоящие из плотно сросшихся между собой кристаллов кальцита, иногда с приме­сью доломита. Кристаллы в мраморе прочно связаны друг с другом без цементирующего вещества. Э то произо­шло за счет огромного многостороннего давления на извест­няки в условиях повышенных температур. Мрамор имеет высо­кую плотность (2600….2800 кг/м³) и прочность (R_сж=50…300 МПа); водопоглощение мрамора менее 1%, При всем этом твёрдость мрамора не высока – 3…3,5, что облег­чает его обработку. Мраморы могут быть как чисто бе­лого цвета, так и самых разнообразных цветов с характерным «мраморовидным» рисунком. Окраска мрамора объясняется проникновением в известняк в процессе метаморфизации мине­рализованных вод, из которых впоследствии кристаллизу­ются окрашивающие мрамор минералы – при­меси: гематит, лимонит, хлорит и др. Отличает мрамор от из­вестняков ещё одно свойство: мраморы хорошо полиру­ются. Мраморы широко применяются для отделки зданий и обще­ственных сооружений. Не рекомендуется использовать мра­мор для полов с большой интенсивностью эксплуатации (он быстро изнашивается) и для наружной облицовки зданий. Последнее объясняется тем, что кальцит не стоек к действию влаги и кислотных оксидов (в том числе и СО₂), содержа­щихся в атмосфере городов. В этих условиях мрамор быстро теряет полировку и разрушается с поверхности. Кварциты - метаморфизованные кремнистые песчаники, в которых кри­сталлы кварца непосредственно срослись между собой. Квар­циты очень стойки к выветриванию, имеют высокую проч­ность (R_сж до 400 МПа) и плотность (ρ_m=2600…2700 кг/м³). Из-за большой плотности (тв. 7) кварциты трудно обрабатыва­ются. Цвет кварцитов белый, красный, тёмно-вишнё­вый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров. Гнейсы – слоистая по­рода, образовавшаяся в результате перекристаллизации грани­тов и других магматических пород при одноосном давле­нии. Поэтому гнейсы имеют слоистое (сланцеватое) строе­ние, что облегчает их добычу и обработку, но снижает стойкость к выветриванию. Раскалываются гнейсы по слоям на слюды. Глинистый сланец образовался из глин в резуль­тате перекристаллизации в условиях одноосного давления и повышенных температур. Сланцы имеют темно-серый цвет и легко раскалываются на плоские плитки. Такие плитки, называ­емые шифером, использовались в качестве долговеч­ного кровельного материала.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

16. Классификация керамических материалов по структуре черепка.

Керамика – собирательное название широкой группы искус­ственных каменных материалов, получаемых формованием из глиняных смесей с минеральными и органическими добав­ками с последующей сушкой и обжигом. Керамика – древнейший строительный материал. Археологами обнару­жены остатки зданий и сооружений из керамического кир­пича в Древнем Египте и Ассирии, датируемые III-Iтысячелети­ями до нашей эры. Кирпич был известен в Древ­ней Индии и Китае. В Древней Греции керамика применялась для кровель и украшения фасадов. Первый храм Геры в Олим­пии (VIIв. до н.э.) имел черепичную крышу и украше­ния из терракоты. Простота технологии и неисчерпаемая сырье­вая база для производства керамических изделий самых разнообразных видов предопределяли их широкое и повсемест­ное распространение. Этому способствовали также высокая прочность, долговечность и декоративность кера­мики. И в настоящее время керамика остаётся одним из основ­ных строительных материалов, применяемых практиче­ски во всех конструктивных элементах зданий и сооружений.

Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, называют керамическим черепком. В зависимости от структуры черепка керамические материалы разделяют на 2 основные группы: пористые и плотные. Пористыми условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка более 5% по массе (в среднем 8…20%). К ним относятся все виды кирпича и стеновых камней, черепица, облицовочные плитки. Плотными считают изделия, водопоглощение че­репка которых менее 5% (обычно 2…4%); эти изделия практиче­ски водонепроницаемы. К ним относятся плитки для полов, санитарный фарфор, и т.п.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

\

17. Классификация керамических материалов по назначению.

Керамика – собирательное название широкой группы искус­ственных каменных материалов, получаемых формованием из глиняных смесей с минеральными и органическими добав­ками с последующей сушкой и обжигом. Керамика – древнейший строительный материал. Археологами обнару­жены остатки зданий и сооружений из керамического кир­пича в Древнем Египте и Ассирии, датируемые III-Iтысячелети­ями до нашей эры. Кирпич был известен в Древ­ней Индии и Китае. В Древней Греции керамика применялась для кровель и украшения фасадов. Первый храм Геры в Олим­пии (VIIв. до н.э.) имел черепичную крышу и украше­ния из терракоты. Простота технологии и неисчерпаемая сырье­вая база для производства керамических изделий самых разнообразных видов предопределяли их широкое и повсемест­ное распространение. Этому способствовали также высокая прочность, долговечность и декоративность кера­мики. И в настоящее время керамика остаётся одним из основ­ных строительных материалов, применяемых практиче­ски во всех конструктивных элементах зданий и сооружений.

По назначению керамические изделия делят на следующие виды:

• стеновые (кирпич керамические камни);

• кровельные (черепица);

• изделия для облицовки фасадов (лицевой кир­пич, терракотовые плиты, мозаичные плитки и др.);

• изделия для внутренней облицовки стен;

• плитка для полов;

• санитарно-технические изделия (умывальники, унитазы и трубы);

• специальная керамика (кислотоупорная, огнеупор­ная, теплоизоляционная);

• заполнители для лёгких бетонов (керамзит и аг­лопорит).

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

23. Основные способы приготовления керамических масс и формования изделий.

Производство керамических изделий состоит из следующих основных этапов: карьерные работы, подготовка формовоч­ной массы, формование сырца, сушка и обжиг изделий. Подго­товка формовочных масс, в зависимости от свойств сырье­вых материалов, типа изготавливаемой продукции, особен­ностей производства, осуществляется пластическим, сухим и шликерным способом. Подготовка масс может осу­ществляться путём естественной (выветривание, выморажива­ние, вылёживание), механической (рыхление, измельчение, перемешивание) и комбинированной обра­ботки. Естественная подготовка предусматривает использова­ниепогодно-климатических (летом действия атмо­сферной влаги и солнечных лучей, а зимой - мороза) и временных факторов. Механические методы предусматри­вают изменение свойств глины за счёт воздействия на неё рабо­чих органов глинообрабатывающих машин.

Формование изделий из пластичных масс основано на эф­фекте пластического течения вязких керамических масс под воздействием внешних сил. Формование изделий из пластич­ного теста осуществляется ленточным формованием (экстру­зией), штамповкой, вытачиванием и лепкой.

Ленточное формование складывается из трёх операций: получе­ние непрерывного бруса требуемого поперечного сече­ния, резка его на части, укладка полученных сырцовых изделий на транспортные устройства. Получение бруса осу­ществляется на шнековых прессах различных конструкций. Основными узлами шнекового пресса являются: корпус, шнеко­вый механизм, головка, мундштук и вакуум-камера (у вакуумных прессов). Процесс работы ленточных шнековых прессов предусматривает поступление глиняной массы в приём­ную часть пресса, где она захватывается лопастями шнеко­вого вала и перемещаются в цилиндр пресса, а затем масса нагнетается в переходную конусную головку, в кото­рой происходит уплотнение и продавливание её через мунд­штук, с помощью которого изделиям придаются определён­ная форма и размеры. Выходящий из пресса глиняный брус режут на отдельные изделия или заготовки, которые уклады­вают на рамки и отправляют на сушку.

Штампование из пластичныхмасс производится при изготовле­нии фасонных изделий, например печных израцов, черепицы и др. Штампование предусматривает изготовление каждого изделия в прессах из заранее подготовленных валю­шек. В формовочный ящик помещают валюшку, затем опуска­ется штамп и придаёт заготовке требуемую форму, да­лее формовочный ящик раскрывают и извлекают изделие.

Вытачивание применяют при изготовлении изделий, имею­щих форму тел вращения. Вытачивание осуществляется на станках с вращающимся столом и шпинделями с шаблонами, прообразом которых является гончарный круг. Большинство фарфоровых и фаянсовых изделий хозяйственного назначе­ния формируют этим методом, условно называемым вытачива­нием. Внутренняя конфигурация изделия оформля­ется шаблонами, а наружная – внутренней поверхностью гипсо­вой формы.

Лепкой называется ручное формирование изделий из пластич­ных масс. Этот метод трудоёмок и примитивен, а по­тому применяется только при изготовлении изделий особо сложной конфигурации, уникальных и малотиражного ассорти­мента.

Прессование изделий из порошкообразных масс (полусухое прессование) имеет ряд преимуществ: устраняется сложный и длительный процесс сушки сырца, сырец обладает большой прочностью, точностью размеров и конфигурации, почти не даёт воздушной и огневой усадки. Сыпучесть порошков позво­ляет механизировать все транспортные операции, а высо­кая прочность сырца – автоматизировать межоперацион­ные процессы. Пресс-порошок представляет собой систему трех компонентов: твёрдого вещества, воды и воздуха. При этом каждый компонент системы выполняет свою роль. Твёр­дые частицы вещества формируют тело керамического изделия. Вода при прессовании обеспечивает снижение сте­пени внутреннего (межчастичного) трения между элемен­тами системы и связность в процессе прессования частично удаляется, а частично подвергается сжатию в массе и обеспечи­вает уменьшение объёма прессуемой массы. В совре­менной технологии используют прессы следующих ти­пов: по направлению прессующих усилий – прессы односторон­него и двустороннего прессования; по кратности воздействия прессующих усилий – прессы однократного и ступенчатого прессования; по способу подачи прессующих усилий – прессы ударного действия, рычажные и гидравличе­ские; по основному назначению – прессы для производства керамического кирпича и тонкостенных плиток.

Литьё применяется при изготовлении изделия сложной кон­струкции (санитарно-техническая и декоративная керамика, хозяйственная и др.) Основой такой технологии является способ­ность гипсовых форм отбирать влагу из соприкасаю­щейся с ними керамической суспензии. Гипсовую форму запол­няют шликером, выдерживают в таком состоянии до образования на внутренней поверхности формы плотного слоя массы требуемой толщины, а затем «сливают» излиш­ний шликер, После просушки форму разбирают и извлекают сырец.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

27. Сушка и обжиг керамических изделий.

Сушка является важным этапом производства керамики, Под сушкой понимают процесс удаления влаги из принявшего законченную форму сырца. Сушка керамического полуфабри­ката может осуществляться как в естественных, так и в искусственных условиях. Естественная сушкапроизво­дится в сушильных сараях, представляющих собой навесы, под которыми на стеллажах или утрамбованном поде устанавливается сырец. Режим сушки в них полностью зави­сит от температуры и влажности окружающей среды и регулиру­ется только количеством воздуха, омывающего изде­лия, которое регулируется откидными щитами, образую­щими стенки сарая. Недостатками естественной сушки явля­ются её непостоянство и продолжительность (до 20суток), необходимость иметь большие сушильные площади и боль­шая трудоёмкость. Искусственная сушка осуществляется за счёт регулируемого подвода энергии (теплоносителя). В зависи­мости от режима работы сушилки подразделяются на устройства периодического (камерные) и непрерывного дей­ствия (туннельные, конвейерные и др.). В сушилках периодиче­ского действия температура и влажность теплоноси­теля непрерывно изменяются во времени. В сушил­ках же непрерывного действия эти параметры теплоносителя изменяются по длине рабочего туннеля, оставаясь неизмен­ными во времени для каждой её зоны. Теплоносителем для сушки изделий служит горячий воздух.специально подогре­тый в калориферах или отбираемый из печей, в которых он нагревается за счёт охлаждения изделий, а также отходящие от печей газы. Камерные сушилки загружают сырцом и по двум каналам подают теплоноситель. Отработанный теплоноси­тель, увеличив свою плотность за счёт увлажнения, опускается к полу камеры, где отбирается отводящим кана­лом и выводится наружу. Обычно такие камеры строятся бло­ками по 15-20 штук и обслуживаются вентиляторами. Но­вейшие методы (кондуктивного, диэлектрического, сверхвысо­кочастотного и инфракрасного излучения) суши­лок и конструкции сушилок позволяют производить процесс сушки более эффективно. Эти методы основаны на повыше­ние температуры изделий без участия газовой (воздушной) среды как передатчика теплоты.

Обжиг – процесс высокотемпературной обработки глиня­ного сырца, в результате которой он превращается в камнепо­добное тело, стойкое к механическим, физическим и химическим воздействиям. В процессе нагрева при различ­ных температурах глинистые минералы и компоненты керамиче­ской шихты претерпевают ряд сложных физико-хими­ческих изменений, связанных с фазовыми превращени­ями, разложением, частичным плавлением, кристаллизацией новообразований и реакциями в твёрдой фазе. Для обжига изделий строительной керамики применяют печи периодиче­ского (камерные) и непрерывного обжига с использованием твёрдого топлива (угля), жидкого (мазут) и газообразного топ­лива.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

29. Виды кровельных керамических материалов, достоинства и недостатки.

К кровельным керамическим материалам относят черепицу, она должна обладать высокой долговечностью, водонепроницае­мостью, устойчивостью к действию различ­ных атмосферных факторов и эстетичностью. Она должна иметь однородную структуру на изломе и обладать пределом прочности на излом в сухом состоянии не менее 70 кг/см², массой 1 м² кровли не более 45 кг; морозостойкостью не ме­нее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания; водопоглощением не более 10% по массе. Черепица выпуска­ется нескольких типов: пазовая штампованная, плоская ленточ­ная и коньковая. Сырьём для изготовления черепицы служат легкоплавкие глины с повышенной пластичностью, незасорённые, обладающие хорошими сушильными свой­ствами и дающие после обжига прочный некоробящийся чере­пок.

Черепичная кровля декоративна и очень долговечна. Недо­статки её: большой вес и трудоёмкость устройства. Черепица требует мощной стропильной системы; минимальный уклон кровли 30^о (для желобчатой, укладываемой на растворе, - 15^о)

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

30. Керамические материалы для наружной облицовки.

Облицовка керамикой не только придаёт декоративность, но и защищает конструкцию от внешних воздействий. Матери­алы для наружной облицовки зданий и сооружений вклю­чают в себя лицевой кирпич, крупноразмерные облицовоч­ные плиты и архитектурные детали (терракоту) и плитки различ­ных размеров. Плитки керамические фасадные и ковры из них могут быть глазурованными и неглазурован­ными, рядовыми и специального назначения, с гладкой и рель­ефной поверхностью, прямоугольными и квадратными, а также коврово-мозаичными плитками. Основными показате­лями, характеризующими качество фасадных плиток, явля­ются: морозостойкость, водопоглащение, точность геометриче­ских размеров и внешний вид. Керамические плиты для фасадной отделки выпускают в широком ассорти­менте размеров, цветов и фактуры поверхности. Коврово-моза­ичная плитка очень облегчает отделку стен путём про­стого втапливания ковра в раствор (бетон) и последующего смывания бумаги после затвердения раствора. Плитки керами­ческие фасадныеприменяют для облицовки наруж­ных стен кирпичных зданий, наружных поверхностей железобе­тонных стеновых панелей, подземных переходов и др. элементов зданий и сооружений.Крупноразмерные керами­ческие плиты выпускают с плотным черепком (водопо­глащенее менее 1%) размером от 500х500 до 100х100мм и толщиной 6….10 мм. Эти плиты крепят на фа­саде с помощью металлических раскладок.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

37. Коррозия цементного камня.

Портландцемент, будучи гидравлическим вяжущим,при нахож­дении в воде твердеет, набирая всё большую проч­ность. Вместе с тем, если вода начинает фильтроваться (просачи­ваться) сквозь цементный камень, то начинается его разрушение. Этот процесс называется коррозией цементного камня. Коррозия протекает тем интенсивнее, чем выше капил­лярная пористость цементного камня. Развитие корро­зии приводит к разрушению цементных растворов и бетонов. Коррозия цементного камня по классификации разделяется на три вида. Коррозия первого вида обусловлена растворе­нием и вымыванием (выщеливанием) гидроксида кальция из цементного камня. Вслед за этим разлагаются гидросили­каты и гидроалюминаты кальция. Коррозия первого вида появля­ется при действии на цементный камень мягких вод. ВыщеливаниеСа(ОН)₂ в количестве 15-30% общего содержа­ния в цементном камне вызывает понижение его прочности на 40-50% и более.

Коррозия второго вида (кислотная, магнезиальная) происхо­дит при действии на цементный камень агрессивных в-в, кото­рые, вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымыва­емые водой соли, либо аморфные массы, не обладаю­щие связующими свойствами.

Магнезиальная коррозия наступает при действии на гидроок­сид кальция магнезиальных солей, которые встречаются в растворённом виде в грунтовых водах и в большом количе­стве в морской воде. Органические кислоты, как и неорганиче­ские, быстро разрушают цементный камень. Боль­шой агрессивностью отличаются уксусная, винная и молоч­ная кислоты.

Коррозия третьего вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие боль­ший объём, чем исходные продукты реакции.это вызы­вает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрес­кивание. Характерной коррозией этого вида является сульфатная коррозия. Сульфаты часто содержащиеся в природ­ной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с гидрооксидом кальция, образуя гипс. Разрушение цементного камня в этом случае вызывается кристаллизацион­ным давлением кристаллов двуводного гипса (гипсовая коррозия).

Сульфатноалюминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня морской воды, грунтовых и других минеральных вод, содержащих сульфатные ионы:

Образование в порах цементного камня малорастворимого трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция (эттрин­гита) сопровождается увеличением объёма. Если в воде содер­жится сульфат натрия, то наличие с ним реагирует гидрок­сид кальция:

В последующем идёт образование гидросульфоалюмината кальция вследствие взаимодействия получающегося суль­фата кальция и гидроалюмината. Для предотвращения суль­фоалюминатной коррозии используют плотные бетоны на специальном сульфастойком портландцементе или других сульфастойких цементах.

Щелочная коррозия может происходить под действием концен­трированных растворов щелочей и под влиянием щело­чей, имеющихся в клинкере цемента. Под воздействием концентрированных растворов щелочей (NaOH, KOH) деструк­тивные процессы происходят вследствие карбониза­ции щёлочи в порах цементного камня за счёт СО₂ воздуха. Вблизи поверхности бетонной конструкции, особенно при последующем высыхании (например, поверхности бетонного пола), в порах накапливаются кристаллы соды (Na₂CO₃∙10H₂O) и поташа (K₂CO₃∙1,5H₂O), с увеличением в объёме, что вызывает внутреннее кристаллизационное давле­ние. Сильнее разрушается от действия щелочей бетон на це­менте с высоким содержанием алюминатов кальция вслед­ствие образования растворимых алюминатов натрия и калия. Коррозия, вызываемая щелочами цемента, происходит вслед­ствие процессов, протекающих внутри бетона между его компо­нентами. В составе цементного клинкера всегда содер­жится разное количество щелочных соединений. В составе заполнителей для бетона, в особенности в песке, встречаются реакционноспособные модификации кремнезёма (опал, халце­дон, вулк2аническое стекло). Они вступают при обыч­ной температуре в разрушительные для бетона реакции со щелочами цемента, в результате образуются студенистые отло­жения белого цвета на поверхности зерна реакционноспо­собного заполнителя, появляется сеть трещин, поверхность бетона местами вспучивается и шелушится. Разру­шение бетона может происходить через 10-15 лет после окончания строительства. При наличии в заполнителе реакцион­носпособного кремнезёма применяют портландце­мент с содержанием щелочей не более 0,6% (в пересчёте на Na₂O+K₂O)и вводят в цемент активные минеральные до­бавки (диатомит, трепел и др.), химически связывающие ще­лочи.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

41. Классификация бетонов: по виду вяжущего, виду заполнителя, по плотности.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называют перемешанную до однородного состояния пластичную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.)

По плотности бетоны делят на особо тяжёлые (плотность более 2500 кг/м³), тяжёлые обыкновенные (2200…2500 кг/м³), облегчённые (1800…2200 кг/м³), лёгкие (500…1800 кг/м³), особо лёгкие теплоизоляционные (500 кг/м³). Особо тяжёлые бетоны изготовляют на тяжёлых носителях - стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон). Тяжёлые бетоны получают на плотных заполнителях из горных пород – гранита, диабаза, известняка, песчаника; в состав облегчённых бетонов входят шлаки, шунгузит и др. В лёгких бетонах в качестве заполнителя используют пористые заполнители природного или искусственного происхождения. В лёгких бетонах может отсутствовать песчаная фракция, вследствие чего между зёрнами крупного заполнителя образуются пустоты, а сам бетон в этом случае называется крупнопористым лёгким бетоном. Особо лёгкие бетоны (теплоизоляционные) характеризуются наличием искусственно созданных в них воздушных ячеек с размерами 0,2-2 мм. К ним относятся крупнопористые и ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают путём поризации смеси вяжущего вещества, тонкомолотой минеральной добавки, порообразующих добавок и воды.

По виду вяжущего бетоны подразделяют на группы с соответствующими названиями.

• Цементные бетоны, изготавливаемые на различных цементах, наиболее широко применяются в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на основе портландцемента и его разновидностей (около 65% общего объёма производства).

• Силикатные бетоны на основе извести. Для производства изделий в этом случае может применяться автоклавный и неавтоклавный способы твердения.

• Гипсовые бетоны, применяемые для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов декоративной отделки зданий. Их разновидностью являются гипсоцементно-пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью и применяемые при изготовлении объёмных блоков санузлов, конструкций малоэтажных домов.

• Шлаковые бетоны изготавливают на основе молотых шлаков и зол с активизаторами твердения – щелочными растворами.известью, цементом или гипсом.

• Полимербетоны – в производстве используются различные виды полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, акриловые, карбамидные и др.), химически стойкие минеральные заполнители, наполнители и добавки.

• Бетонополимеры – специальные бетоны на минеральном вяжущем, пропитанные монополимерами (фурфуролацетоновый и др.), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок.

• Полимерцементные бетоны изготавливают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества. В качестве полимера используют, например, водорастворимые смолы и латексы.

По структуре различают бетоны плотной структуры, у которых пространство между зёрнами крупного и мелкого или только мелкого заполнителя занято затвердевшим вяжущим веществом и порами вовлечённого газа или воздуха, в том числе образующимся за счёт применения добавок, регулирующих пористость в объёме не более 7%. Бетоны плотной структуры могут изготавливаться без крупного заполнителя, на основе плотных мелких заполнителей (размер зёрен заполнителя менее 5 мм), тогда они называются мелкозернистыми бетонами (пескобетон):

• бетоны крупнопористые (беспесчаные), у которых пространство между зёрнами крупного заполнителя не полностью заполнено или совсем не заполнено мелкими заполнителями. Отсутствие мелкого заполнителя обуславливает крупнопоровое строение бетона;

• бетоны ячеистой структуры имеют в основном своём объёме равномерно распределённые поры в виде ячеек, полученные при помощи пено- и газообразующих добавок.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

44. Крупный заполнитель для изготовления тяжёлого бетона.

Заполнители – природные или искусственные материалы определённого зернового состава, которые в рационально составленной смеси в сочетании с вяжущим веществом образуют бетон или раствор. Они занимают в бетоне 80-90% общего объёма, оказывая большое влияние на технологические свойства бетонной смеси и на качество затвердевшего бетона. Стоимость заполнителей достигает 30-50% стоимости бетонных и железобетонных конструкций, а иногда и более. Рациональное применение заполнителей позволяет уменьшить расход вяжущего, снизить усадку цементных бетонов, увеличить за счёт применения высокопрочных заполнителей прочность и модуль упругости бетона, придать бетону требуемые специальные свойства. В соответствии с требованиями ГОСТ 25137 заполнители классифицируют по происхождению, крупности зёрен, форме зёрен и плотности.Крупный заполнитель – смесь зёрен материала природного или искусственного происхождения в виде гравия или щебня. Зёрна щебня имеют более шероховатую, угловатую и более развитую, чем у гравия, поверхность, благодаря чему сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия. Для высокопрочного бетона предпочтительнее применять щебень.плотный заполнитель имеет плотность ρ_нас>1200 кг/м³, а пористые заполнители, используемые для лёгкого бетона, имеют плотность ρ_нас<1200 кг/м³. Природный гравий представляет собой рыхлую смесь окатанных обломков размером от 5 до 70 мм. Горный гравий по сравнению с речным, морским и ледниковым отличается более угловатыми, с шероховатой поверхностью обломками и большим количеством пылевато-глинистых примесей. Зёрна гравия, окатанные водой, имеют гладкую поверхность, что ухудшает их сцепление с вяжущим веществом. Лучшей разновидностью гравия считается ледниковый, который менее окатан и имеет более равномерный зерновой состав. Все разновидности гравия (а также природного щебня) характеризуются неоднородным петрографическим и минеральным составом, так как в их образовании участвуют разнообразные горные породы и минералы. Поэтому оценка их свойств производится на образцах средних проб с отбором из них зёрен слабых и неморозостойких пород и определением их содержания по массе. Из-за недостаточного сцепления с цементным камнем гравий, как правило, не применяется в бетонах с пределом прочности выше 30 МПа. Обогащение гравия заключается в сортировке по фракциям и промывке, иногда применяют дробление включений глыб и гальки, что приводит к повышению качества гравийного материала.при содержании в гравии природного песка от 25 до 40% материал называют песчано-гравийной смесью. применение гравия и песчано-гравийной смеси в производстве строительных материалов допускается после предварительных лабораторных проверок прочности, морозостойкости и других показателей качества в зависимости от условий эксплуатации сооружения. Крупные фракции гравия используют для дробления на щебень. Щебень – материал, получаемый дроблением горных пород валунов, крупного гравия или искусственных камней. Для этого применяют различные по конструкции и мощности камне-дробильные машины, от которых зависит качество получаемой продукции.лучшей формой щебёнок считается кубовидная или тетраэдрическая, размером в пределах 5-70 мм. содержание щебёнок лещадной и игловатой форм (когда один из размеров зерна может превышать другой в три раза и более) не должно быть больше допустимых стандартом. Щебень, как и гравий, чаще всего применяют фракционный: 5-10, 10-20, 20-40, 40-80 (70) мм и смеси фракций от 5 (3) до 20 мм. Для обычных бетонов применяют крупный заполнитель в виде смеси двух-трёх фракций.что обеспечивает минимальную межзерновуюпустотность и позволяет изготовлять бетон с минимальным расходом цемента. Для того чтобы заполнитель равномерно распределялся при бетонировании в объёме конструкции, его наибольшая крупность назначается с учётом вида и размеров конструкции и густоты армирования. При бетонировании плит наибольшая крупность зёрен заполнителя должна быть не более ½ толщины плиты. Для бетонной смеси, укладываемой в скользящую опалубку, размер зёрен принимается не более 1/6 наименьшего размера поперечного сечения конструкции. В железобетонных конструкциях наибольшая крупность заполнителя должна быть не более ¾ наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры. Крупность заполнителей в бетонных смесях, подаваемых по хоботам и виброхоботам, должна быть не более 1/3 их диаметра. Межзерновая плотность (V_пуст)показывает , какую долю составляют пустоты между зёрнами крупного заполнителя от его объёма в рыхлонасыпном состоянии. Она может быть расчитанапо формуле, если известны насыпная плотность ρ_нас заполнителя и плотность его зёрен ρ_з:

.

Межзерноваяпустотность обычно составляет 40-45%; это означает, что около половины объёма крупного заполнителя занимает воздух. При использовании в бетоне важно, чтобы межзерноваяпустотность заполнителя была возможно меньше. В этом случае мнижается расход вяжущего при сохранении требуемых свойств бетона. Уменьшить межзерновуюпустотность можно правильным подбором зернового состава так, чтобы мелкие зёрна занимали пустоты между крупными.Для пористых заполнителей в ещё большей степени. чем для плотных, имеет значение зерновой состав. Пористые заполнители выпускают в виде фракций 5-10, 10-20, 20-40 мм. При изготовлении бетонной смеси их смешивают в требуемом соотношении. Прочность крупного заполнителя для тяжёлых бетонов должна быть в 1,5-2 раза выше прочности бетона. Оценка прочности заполнителя может производиться по прочности той горной породы, из которой получен заполнитель, путём испытания выбуренных из неё кернов (цилиндрических образцов) или путём оценки дробимости самого заполнителя. Дробимость оценивается по количеству мелочи, образующейся при сжатии (сдавливании) пробы заполнителя (гравия или щебня) в стальной форме под опреелённым усилием. По величине дробимости определяют марку заполнителя по ГОСТ 8267.Предел прочности при сжатии щебня из изверженных пород должен быть не ниже 80 МПа, из метаморфических пород – не ниже 60 МПа, из осадочных пород – не ниже 30 МПа.принято, чтобы прочность заполнителя превосходила прочность конгломерата на 20-25%, но целесообразнее каждый раз обосновывать минимально допустимую прочность заполнителя. Морозостойкость заполнителя должна быть выше проектной морозостойкости. Согласно стандарту, морозостойкость щебня и гравия характеризуют по числу циклов замораживания и оттаивания при котором потери в процентах по массе не превышают установленных значений. Допускается оценивать морозостойкость по числу циклов ускоренных испытаний в растворе сернокислого натрия.радиационно-гигиеническая оценка содержания естественных радионуклидов обязательна для всех видов крупного заполнителя, и в особенности для получаемых из промышленных отходов (металлургических шлаков и т.п.). Производство щебня включает в себя следующие технологические процессы: добычу камня, дробление, сортировку (грохочение). Добыча камня осуществляется в основном в карьерах буровзрывным способом, затем сырьё доставляется на дробильно-сортировочный завод. В ряде случаев целесообразно первичное дробление осуществлять непосредственно в карьере.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

47. Приготовление и укладка бетонной смеси.

Производство бетона включает следующие основные технологические процессы:

- приготовление бетонной смеси;

- транспортирование бетонной смеси

-укладка и уплотнение бетонной смеси;

- твердение бетона.

Приготовление бетонной смеси осуществляется при последовательном выполнении технологических операций дозирования и перемешивания. Дозирование компонентов бетонной смеси должно обеспечить точность взвешивания. которая гарантирует соответствие фактического состава заданному. Согласно требованиям гост 7473, выше ±1%, заполнителей ±2%. Все материалы дозируют по массе, кроме пористых заполнителей, которые дозируют по объему, с корректировкой по массе. Для дозирования используют автоматические дозаторы, обеспечивающие не только требуемую точность, но и малую продолжительность операции. Перемешивание должно обеспечить однородность бетонной смеси за счет равномерного распределения компонентов по всему объему смеси. Перемешивание отдозированных компонентов производится в бетономесителях различной конструкции. Смешивание компонентов происходит за счет многократного перемешивания частиц и отдельных объемов бетонной смеси. В процессе перемешивания преодолеваются внутренние силы: силы трения, сцепления, тяжести и сопротивления смеси сдвигу. Величина этих сил зависит от состава бетонной смеси и свойств исходных материалов. Подвижные смеси с большим содержанием воды и цемента смешиваются значительно легче, чем жёсткие смеси с малым расходом цемента, в которых внутренние связи более прочные. Крупнозернистые смеси перемешиваются легче, чем мелкозернистые; смеси с лёгким заполнителем смешиваются труднее, чем с плотным. Транспортирование должно обеспечить сохранность, однородность и удобоукладываемость бетонной смеси, а также исключить возможность попадания в неё атмосферных осадков.

Укладка и уплотнение бетонной смеси должны обеспечить получение однородного по плотности и прочности бетона. укладка и уплотнение бетонной смеси в форме или опалубке выполняются с использованием спец. оборудования одновременно. В заводских условиях бетонную смесь укладывают с помощью самоходных бетонораздатчиков, бетоноукладчиков и бункеров, которые перемещаются с помощью кранов, а для очень подвижных бетонных смесей используют систему пневмотранспорта. В процессе уплотнения под внешним силовым воздействием происходит сближение частиц бетонной смеси, более компактно размещаются зёрна заполнителей, вытесняются пузырьки воздуха, возможно отделение небольшого количества воды. Величина внешнего воздействия связана с удобоукладываемостью бетонной смеси: чем больше жёсткость смеси, тем большие усилия необходимо приложить для её уплотнения. Например литые бетонные смеси уплотняются под действием сил тяжести самих частиц, а уплотнение особо жёстких бетонных смесей происходит только при принудительном перемещении частиц. Наибольшее распространение получил способ виброуплотнения. При вибрировании бетонной смеси передаются частые колебания с малой амплитудой, которые создаются вибратором. В результате силы трения и сцепления в смеси уменьшаются, связи между частицами нарушаются. Бетонная смесь переходит в состояние тиксотропного разжижения, заполняет форму и под влиянием сил тяжести уплотняется.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

50. Основные свойства тяжёлого бетона (деформативность, ползучесть, усадка, морозостойкость).

К основным свойствам тяжёлого бетона, кроме прочности, относят: пористость, деформативность (модуль упругости, ползучесть, усадку), водопроницаемость, морозостойкость, теплофизические св-ва и др.

Деформативность бетона. Бетон под нагрузкой ведёт себя ка упруго-вязко-пластичное тело. При небольших напряжениях (не более 0,2 от предела прочности) бетон деформируется, как упругий материал. При этом его начальный модуль упругости зависит от пористости и прочности и составляет для тяжёлых бетонов (2,2 … 3,5)∙ 10⁴ МПа (у сильнопористых ячеистых бетонов модуль упругости около 1∙10⁴ МПа). При более высоких напряжениях начинает проявляться пластическая деформация, развивающаяся в результате роста микротрещин и пластических деформаций гелевой составляющей цементного камня.

Ползучесть- это способность к увеличению пластических деформаций в течении длительного времени при постоянной нагрузке. Ползучесть бетона обусловлена наличием в цементном камне гелевой составляющей, которая удерживает большое количество адсорбиционно связанной воды. В течении длительного времени под действием нагрузки эта вода как бы выжимается из гелевых пор, при этом бетон деформируется. Ползучесть зависит от минералогического состава и кол-ва цементного камня в бетоне, от условий твердения, свойств заполнителя и др. факторов. К снижению ползучести приводит уменьшение расхода цемента, снижение В/Ц и использование заполнителей из плотных горных пород. Результатом ползучести является релаксация напряжений. Релаксация – это самопроизвольное снижение внутренних напряжений при условии, что начальная величина деформаций остаётся постоянной.

Усадка – уменьшение первоначального объёма бетона в следствие изменения его влажности и физико-химических процессов твердения. Усадка бетона складывается из влажности, контракционной и карбонизационной. Влажная усадка связана главным образом с перемещением и и испарением влаги в мельчайших капиллярных порах (с радиусом менее 0,1 мкм) и влиянием сжимающих капиллярных сил. Величина влажной усадки составляет 0,4-0,8 мм/м. Контракционная усадка вызвана уменьшением объёма новообразований цементного камня по сравнению с объёмом вступивших в химическое воздействие воды и цемента. Величина этой составляющей незначительна. Карбонизационная усадка вызвана уменьшением объёма цементного камня при его взаимодействии с атмосферным углекислым газом с образованием карбоната кальция. Величина усадки бетона зависит от его состава, свойств использованных материалов и условий твердения. Усадка увеличивается с повышением водоцементного отношения, содержания в бетоне цемента, с уменьшением крупности заполнителя и соотношением объёмов заполнителя и цемента. Она может вызвать появление внутренних напряжений в бетоне и привести к образованию трещин. Усадку можно уменьшить или полностью исключить за счёт использования напрягающих и расширяющихся цементов.

Водопоглащение - способность бетона впитывать и удерживать воду. Оно определяется количеством воды, поглащённой сухим материалом при полном погружении в воду. Для обычного бетона водопоглащение составляет 4-8% по массе или 10-20% по объёму, для бетона на пористых заполнителях этот показатель значительно выше.

Водопроницаемость зависит главным образом от структуры бетона. Проникновение воды в бетон происходит через макропоры цементного камня радиусом более 0,1 мкм, сендиментационные поры бетона, дефекты уплотнения и возможно через крупные сквозные каналы в теле бетона. Снизить проницаемость бетона можно за счёт уменьшения капилярной пористости, обусловленной высоким начальным водоснабжением, правильным выбором условий твердения, при которых не образуются микротрещины.

Морозостойкость – способность бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. В первую очередь она определяется характером пористости бетона: объёмом, размером и строением пор и его плотностью. Увеличение общей пористости бетона и, как следствие, уменьшение его плотности приводят к снижению морозостойкости. Наибольшую опасность с точки зрения морозостойкости представляют сообщающиеся капиллярные поры, доступные для проникновения воды. Снижение открытой капиллярной пористости - необходимое условие получение морозостойкого бетона. Для получения морозостойкого бетона используются портландцементы бездобавочные или с ограниченным количеством минеральных добавок. Крупный заполнитель должен иметь морозостойкость не ниже морозостойкости бетона. Морозостойкий бетон характеризуется высокой плотностью структуры, которая обеспечивается уменьшением В/Ц за счёт применения пластифицирующих добавок, использования более интенсивных способов уплотнения и материалов с небольшой водопотребностью. Обычно для морозостойких бетонов В/Ц ≤ 0,5.Эффективным способом повышения морозостойкости является введение в состав воздухововлекающих добавок для создания «резервной пористости». Объём воздухововлечения составляет 4-6% от объёма бетона и более 20% от объёма замерзающей воды.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

54. Герметизирующие материалы. Основные представители.

Герметизирующие материалы (герметики) применяют для уплотнения швов между элементами строительных конструкций для обеспечивания водо- и воздухонепроницаемости шва. Герметики используемые в сборном домостроении, должны быть эластичными, т.к. такие швы меняют свои размеры в результате температурных и усадочных деформаций. Другой тип герметиков – монтажные герметики - используемые для заделки швов между дверными и оконными коробками и стеной, укрепления стёкол в рамах и т.п. В зависимости от вида герметики могут быть в виде паст, мастик, вспенивающихся составов и в виде упругих и эластичных прокладок. Герметизирующие мастики получают на основе пластично вязких полимерных продуктов. Основное требование к мастичным герметикам – высокая деформативность и адгезия к материалу шва. Различают герметики неотверждающиеся, отверждающиеся и высыхающие. Неотверждающиеся герметики получают в основном на основе полизобутилена – термоэластопласта, сохраняющего эластичность при температурах от + 80 до – 60⁰С. Для этой цели используют также ситнтетические каучуки: бутиловый, акриловый и др.

Полизобутиленовые мастики кроме полимера содержат тонкодисперсный наполнитель (мел, тальк и др.) и мягчитель (масло). Мастика обладает водо- и атмосферостойкостью и отличной адгезией к большинству материалов. Для нагнетания мастики в швы используют шприцы со сменными патронами, наполненными составом. Отверждающиеся герметики получают из реакционноспособных олигомеров (жидких каучуков). Отверждение мастик может происходитьза счёт введения отвердителей (вулканизаторов) или влагой и кислородом воздуха. Тиоколовая мастика - двухкомпонентный состав, включающий в себя жидкий тиоколовый каучук, наполненный сажей или светлыми порошковообразными наполнителями, и вулканизирующую пасту. Компоненты смешиваются перед заполнением шва. Через 1-3 суток паста непосредственно в шве превращается в резину, не теряя при этом адгезии к бетону. Этот герметик можно использовать для уплотнения стёкол, установленных в металлические рамы в витринах, теплицах и т.п. Силиконовые герметики отличаются высокой теплостойкостью и химической стойкостью.

Высыхающие герметики – вязкопластичные материалы, получаемые растворением в органических растворителях битумных, полимерных и др. связующих в смеси с наполнителями. Такие герметики выпускают в готовом виде. Их можно применять при низких температурах. Недостаток таких герметиков – токсичность и пожароопасность во время проведения работ.

Монтажные пены – представляют собой жидкие полимерные составы, отверждающиеся на воздухе, насыщенные под давлением газом. Такой герметик обеспечивает не только гидроизоляцию, но и теплоизоляцию в герметизируемом шве. Используют для уплотнения швов при установке дверных и оконных блоков.

Штучные герметики - жгуты и ленты. Жгуты обычно имеют круглое поперечное сечение и пористую структуру. Они эластичны и устанавливаются в шов в обжатом состоянии. Ленточные герметики получают, нанося на волокнистую основу слой нетвердеющего мастичного герметика; такими лентами заклеивают шов. Гернит – пористый эластичный жгут коричневого цвета, имеющий плотную плёнку на поверхности. Его получают на основе атмосферостойкого негорючего полихлоропренового каучука. В шов гернит рекомендуется устанавливать с использованием клеющей мастики.

Вилатерм – жгут белого цвета полый внутри, получаемый из вспененного полиэтилена. Используется для тепловой изоляции труб (в холодильных установках). Герлен - герметизирующая самоклеющаяся лента, представляющая собой нетвердеющую мастику из синтетического каучука, мягчителей и наполнителей, нанесённую на подложку из нетканного синтетического полотна. Герлен сохраняет эластичность при температурах от -50⁰С до + 60⁰С. Используют для герметизации швов в панельном домостроении, в тоннельных обделках и стыках водопропускных труб.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _