Физические свойства:

• Плотность - масса единицы объёма материала. Различают плотности:

-средняя плотность - масса единицы объёма материала в естественном состоянии (с порами и пустотами)

-истинная плотность – масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. Истинная плотность это плотность вещества, из которого состоит материал, поэтому истинная плотность является физической постоянной характеристикой.

-насыпная плотность - масса единицы объёма вещества в рыхлом состоянии. У плотных материалов числовые значения истинной и средней плотности – одинаковы. У пористых материалов истинная плотность больше средней.

• Масса - определяется путём взвешивания образцов

• Объём – определяют в зависимости от формы. Объём образцов правильной формы определяют путём вычисления по геометрическим размерам. Объём образцов неправильной формы определяют по объёму вытесненной жидкости.

• Пористость материала - степень заполнения материала порами (колеблется от 0% (сталь, стекло) до 90-95%(пенопласт))

Поры в материале – промежутки между элементами структуры материала, которые заполняются воздухом или водой. Бывают искусственные и естественные.

Гидрофизические свойства - свойства определяющие отношение к действию воды:

• Гигроскопичность – свойство пористых материалов поглощать водяной пар из воздуха. Степень гигроскопичности зависит от количества и величины пор, от температуры и относительной влажности воздуха Гидрофобные материалы – материалы отталкивающие воду (битум, стекло, полимеры) Гидрофильные материалы – материалы активно притягивающие молекулы воды (гипс, глина, цемент)

• Влажность – количество воды в материале W=(m_вл – m_сух)/m_сух*100%

• Водопоглощение – свойство материала впитывать и удерживать воду. Различают водопоглощение по массе и по объёму

• Водостойкость – способность материала сопротивляться разрушительному действию влаги

• Коэффициент размягчения оценивает количественно водостойкость материала.

• Влагоотдача - свойство материала отдавать воду при наличии соответствующих условий окружающей среды.

• Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Характеризуется коэффициентом фильтрации К_ф [м²/час]

• Паро-воздухо- и газопроницаемость

• Морозостойкость - свойство насыщенного водой материала выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без признаков разрушения и значительного снижения прочности. Отношение предела прочности при сжатии замороженного образца к таковому у образца насыщенного водой - коэффициент морозостойкости К_f=R_f/R_н

Теплофизические свойства

• Теплопроводность - свойство материала проводить через свою толщу тепловой поток, возникающий из-за разницы температур на поверхностях ограничивающих материалов. Теплопроводность материала зависит от количества пор и вида материала, плотности и влажности.

• Теплоёмкость - Q=cm(t₂-t₁) [Дж*кг* °С)

• Огнестойкость – свойство материала противостоять действию огня (высоких температур) и воды в условиях пожара. По огнестойкости материалы подразделяются на:

-Несгораемые - в условиях пожара не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (кирпич)

-Сгораемые - под действием огня и высокой температуры воспламеняются, горят или тлеют и продолжают гореть после удаления источника огня (древесина)

-Трудносгораемые - с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но только при наличии источника огня. Для повышения огнестойкости материалы пропитывают или обрабатывают специальными огнезащитными составами (антипирены).

• Огнеупорность – свойство материала выдерживать продолжительное воздействие высоких температур без деформации и размягчения. По огнеупорности материалы подразделяют на:

-Тугоплавкие - выдерживают 1350°-1580°С

-Легкоплавкие - выдерживают от менее 1350°С

• Радиационная стойкость – способность противостоять ионизирующим излучениям.

• Акустические свойства – способность ослаблять энергию, которая передаётся по воздуху и через конструкции зданий. (Звукопроводность, звукопоглощение)

Механические свойства:

• Прочность – свойство материала сопротивляется разрушению от напряжений, которые возникают под действием внешних сил. Прочность характеризуется пределом прочности.

• Твёрдость – способность материала сопротивляется проникновению в него другого более твёрдого материала. Твёрдость определяется по шкале Мооса. Твёрдость зависит от структуры материала. Число твёрдости оценивают для битумов с помощью пенетрометра по глубине проникновения игры в битум под нагрузкой.

• Истираемость - свойство материала уменьшатся в объёме и массе под действием истирающих усилий.

• Упругость – способность материала восстанавливать первоначальные форму и размеры после снятия нагрузки. Предел упругости характеризуется модулем упругости. Упругие материалы: резина, сталь, древесина.

• Пластичность - свойство твёрдого материала изменять без разрушения форму и размеры под действием нагрузки и сохранять их после снятия нагрузки (глина, бетон, битум)

• Хрупкость - свойство материала внезапно разрушаться под действием нагрузки (чугун) Для хрупких материалов нельзя придать желаемую форму т.к. они разрушаются при сжатии.

• Ударная вязкость - свойство материала , которое характеризует сопротивление материала разрушению/деформированию при ударе.

• Износ - разрушение материала при совместном действии истираемости и ударов.

• Реологические свойства:

• Вязкость - внутреннее трение жидкости, которое препятствует перемещению одного слоя относительно другого. (Цементное тесто, краски, битумные растворы, гипсовое тесто)

• Предельное напряжение сдвига - величина внутреннего напряжения при котором материал начинает деформироваться (течёт)

• Тиксотропия - разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала.

Реологические свойства:

Вязкость - внутреннее трение жидкости, которое препятствует перемещению одного слоя относительно другого. (Цементное тесто, краски, битумные растворы, гипсовое тесто)

Предельное напряжение сдвига - величина внутреннего напряжения при котором материал начинает деформироваться (течёт)

Тиксотропия - разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала.

Химические свойства:

Химическая стойкость - способность материала сопротивляться разрушительному действию щелочей, кислот, растворённых в воде солей.

Биологическая стойкость – способность материала сопротивляться влиянию процессов жизнедеятельности бактерий и других микроорганизмов. Антисептирование - пропитка химическими веществами, обладающими антимикробным действием.

Коррозийная стойкость - свойство материала сопротивляться коррозии

Экологическая чистота - отсутствие токсичности и вредного воздействия на людей.

Технологические свойства

это свойства материала воспринимать определённые технологические операции с целью изменения формы и размеров. (Удобоукладываемость, лёгкость обработки, гвоздимость и т.д.

Строение древесины: кора – луб – камбий – заболонь – ядро – сердцевина

Древесные породы, применяемые в строительстве:

• Хвойные:

• Сосна - ядровая порода. Обладает высокими физико-механическими свойствами. Её древесина хорошо поддаётся обработке, мягкая и прочная. Из неё изготавливаются столярные изделия, балки, фанера, пиломатериалы.

• Лиственница – древесина плотная, твёрдая и прочная, обладаёт стойкостью против загнивания. Обладает самыми клёвыми физико-механическими свойствами, но склонна к растрескиванию. Из неё изготавливают шпалы, стойки, гидротехнические сооружения.

• Ель

• Пихта

• Лиственные:

• Дуб – ядровая порода. Прочная, твёрдая, обладаёт красивой текстурой, высокой стойкостью против гниения. Из неё изготавливают фанеру, строительные конструкции, мебель.

• Ясень – по текстуре напоминает дуб. Древесина тяжёлая, гибкая, прочная и твёрдая. Применяется как отделочный материал, а также при изготовлении столярных изделий, мебели.

• Берёза – заболонная порода, легко загнивает в сырых и плохо проветриваемых местах. Чаще всего из неё изготавливают фанеру и столярные изделия.

• Осина

• Ольха

Физические свойства древесины:

• Влажность – количество воды, которое содержится в данный момент в древесине.

• Усушка – уменьшение линейных размеров древесины и её объёма, которое происходит при испарении из древесины гигроскопической влаги.

• Разбухание - увеличение линейных размеров и объёма древесины при поглощении гигроскопической влаги.

• Истинная плотность древесины для всех пород примерно одинаковая

• Средняя плотность древесины зависит от строения древесины, влажности, пористости.

• Звукопроводность зависит от породы древесины и от направления движения звука.

• Теплопроводность древесины небольшая. Она зависит от пористости, плотности, направления волокон.

Механические свойства:

• Прочность древесины характеризуется пределом прочности при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании.

• Твёрдость древесины снижается при увеличении влажности от 8 до 30%

Долговечность строительных конструкций из древесины зависит от условий хранения, сушки и эксплуатации.

Сушка обеспечивает удлинение срока службы и повышение качества древесины. Бывает двух видов:

• Естественная сушка – сушка на отрытом воздухе под навесом или в закрытых складах. Продолжительность такой сушки - от 15 до 60 суток в зависимости от времени года.

• Искусственная сушка - сушка в специальных камерах-сушилках паром, газом, воздухом.

Защита от загнивания:

• Устранение условий, благоприятных для развития грибов, разрушающих дерево

• Антисептирование – обработка химическими веществами

• Конструкционные меры: изоляция древесины от грунта, бетона; устройство каналов для проветривания.

Защита от возгорания:

Для предупреждения возгорания деревянных конструкций из покрывают штукатуркой, гипсовыми или асбесто-цементными листами. Конструкционные меры: удаление деревянных элементов от источника возгорания; покрытие огнезащитными красочными составами или химическими веществами. Огнезащитные краски изготавливают с добавлением жидкого стекла, наполнителем являются мел и кварцевый песок, пигмент – охра. Антипирены либо плавятся, покрывая древесину плёнкой, либо выделяют несгораемые газы. Борная кислота применяется для поверхностной обработки древесины.

Лесоматериалы - материалы из древесины, сохраняющие её природную структуру и химический состав. Они подразделяются на:

-Необработанные – получают из спиленных деревьев, путём очистки от ветвей и распиловки на брёвна заданной длины

-Обработанные - материалы выработанные из круглого леса и которые сохраняют природную структуру и свойства.

Материалы, изделия и конструкции из древесины

Все материалы из древесины подразделяются на 3 группы:

• Круглые лесоматериалы - отрезки древесных стволов, очищенные от коры и сучьев.

• Брёвна имеют диаметр верхнего торца не менее 14 см, длина – 4-6.5 м

• Подтоварник имеет диаметр верхнего торца 8-13 см, длину 3-9 м

• Жерди имеют диаметр 3-7 см, длину 3-9 м

• Пиломатериалы получают при продольном распиле пиловочных брёвен:

• Брусья - толщина и ширина более 100 мм

• Бруски - толщина и ширина менее 100 мм

• Доски – пиломатериал, имеющий ширину, превышающую двойную толщину. Бывают обрезные и необрезные

• Четвертина - четверть бревна

• Горбыль

• Пластина - пол бревна вдоль волокон

• Изделия-полуфабрикаты:

• Строганные погонажные изделия: -строганные доски, -строганный погонаж, -профильный погонаж

Погонажные изделия – плинтус, обналичка, подоконные доски.

• Изделия для паркетных полов:

-Штучный паркет - состоит из отдельных планок твёрдых древесных пород (дуб, лиственница, ясень)

-Шпон - тонкие срезы древесины заданной толщины. Лущёный шпон получают на лущильных станках путём срезания слоёв древесины в виде непрерывной ленты

• Строительная фанера – строительный материал, склеенный из трёх и более слоёв лущеного шпона (1.5-1.8 мм)

Деревянные клееные конструкции изготавливают на заводах и доставляют на строительные объекты в готовом виде.

Клееные детали изготовленные из древесины применяются в перекрытиях в качестве балок, ферм, арок. Их изготавливают из пиломатериалов хвойных пород иногда с применением строительной фанеры. Соединяются при помощи болтов, хомутов, скоб, наврубков.

Природные каменные материалы – это материалы получаемые без обработки или путём механической обработки горных пород.

Горная порода – минеральная масса постоянного состава.

Минералы - природные химические соединения, образованные в результате физико-химических процессов в земной коре.

Классификация горных пород по происхождению:

• Магматические (изверженные) образовались в результате извержения магмы, затвердевшей на поверхности земли или на небольшой глубине.

• Метаморфические - породы, образованные в результате механической деятельности при высоких температурах и давлении на большой глубине

• Осадочные - образовались в результате выветривания изверженных горных пород при воздействии ветра, воды, температурных изменений. Подразделяются на:

• Обломочные - гравий, глина, песок

• Цементированные - песчаник

• Химические осадки - гипс, известняковые туфы

• Органогенные породы - мел, известняк

Породообразующие минералы:

• Группа кварца:

• Кристаллический кремнезём - наиболее плотный, прочный и химически стойкий минерал. Хорошо сопротивляется истиранию, не реагирует с кислотами и щелочами. Выдерживает температуру до 1710°С

• Группа алюмосиликатов:

• Полевые шпаты - кристаллический минерал, в состав которого входят оксиды кремния и алюминия. Выдерживает температуру до 1170°С. Твёрдость по шкале Мооса – 6.

• Слюда - алюмосиликат сложного и разнообразного состава

• Группа карбонатов и сульфатов:

• Кальцит, известняковый шпат – может быть бесцветным или окрашенным примесями в розовый, жёлтый, тёмно-серый или чёрный цвет. Хорошо цементирует зёрна песка.

• Магнезит - твёрже и тяжелее кварцита, растворяется в кислотах лишь при нагревании, цвет от снежнобелого до белого с розовым

• Группа железисто-магнезиальных силикатов:

• Роговая обманка, оливин – обладает высокой прочность, значительной вязкостью, повышенной сопротивляемостью ударам.

Изверженные горные породы:

• Граниты – образовались в результате остывания магмы на глубине при высоких температурах. Минералогический состав: полевые шпаты, кварц, слюда. Применяют для облицовки зданий, изготавливают лестничные ступени, щебень.

• Габбро – цвет тёмно-серый, состоит из полевого шпата, и минералов авгита и оливина. Обладает высокой вязкостью, трудно обрабатывается, хорошо полируется.

Осадочные горные породы:

• Песок - бывает: овражный, речной, морской. По составу: кварцевый, известняковый, полевошпатный

• Гравий – карьерный гравий может залегать в виде сплошных скоплений, отдельных слоёв. Может содержать примеси гальки, песка.

• Глина - состоит из частиц менее 0.01 мм

Метаморфические горные породы:

• Мраморы – образованы из известняков в результате из перекристаллизации при воздействии температур и давления. Примеси оксида железа, частиц углерода придают мрамору различную окраску.

• Кварцит – образовался в результате перекристаллизации зёрен кварца и срастания их с кремнистым песчаником. Применяют в виде щебня, бута и брусчатки для мощения дорог.

Керамические материалы и изделия - искусственные каменные материалы, полученные из природных глин или глинистых смесей с минеральными добавками путём формования, сушки и последующего обжига.

Каолины - чистые глины, состоящие из глинистого материала каолинита. Эти глины огнеупорны, малопластичны, имеют белую окраску.

Глины – землистые осадочные породы, состоящие из глинистых минералов со значительными примесями.

Керамические изделия бывают пористые (керамический кирпич, черепица, облицовочная плитка) и плотные (плитки для полов, фаянс, фарфор)

Шамот - измельчённая глина.

Шихта - смесь компонентов в сухом виде.

Шликер - пластичная масса.

Свойства глин:

• Пластичность - способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму и сохранять её после прекращения действия нагрузки.

Отощающие добавки – шамот (бой кирпича, измельчённая обожжённая глина), кварцевый песок, зола ТЭЦ

Пластифицирующие добавки - для улучшения формовочных свойств глины: высокопластичные глины, плавни (вводят с целью снижения температуры обжига(доломит, стеклобой, полевые шпаты))

• Усадка - уменьшение линейных размеров глиняного сырца. Бывает: воздушная - при испарении воды из сырца на воздухе (10-20%); огневая – в процессе обжига глиняного сырца (4-10%)

• Огнеупорность – свойство глины выдерживать воздействие высоких температур

• Цвет черепка – зависит от количества примесей в глине.

Производство керамических материалов и изделий:

1. Добыча глины - в карьерах отрытым способом.

2. Подготовка сырьевой массы:

• Пластический способ предусматривает получение однородной формовочной массы с влажностью 18-25%

• Мокрый способ предусматривает получение однородной массы шликера влажностью 40-60% (используются глины с высокой влажностью)

• Полусухой способ предусматривает получение однородного пресс-порошка.

3. Формовка изделий. В зависимости от переработки сырья и подготовки массы формование изделий производится тремя способами:

• Пластический – формование происходит путём выдавливания бруса

• Сухой – применяют при изготовлении сырца прессованием пресс-порошка

• Литья - осуществляется путём заливки глиняной массы в гипсовые формы

4. Сушка – процесс удаления влаги из материалов испарением. Основное назначение сушки сырца – понижение его влажности и приобретение механической прочности, подготовка сырца к обжигу

5. Обжиг. В результате обжига керамические материалы приобретают физико-механические свойства. Обжиг ведётся по специальному режиму:

• В начальный период до 200°C происходит досушивание и полное обезвоживание сырца.

• При температуре 200°C выгорают органические примеси

• При температуре 450-700°C глинистые минералы выделяют химически связанную воду. Глина теряет пластичность. Происходит усадка.

• При температуре 700-1000°C происходит распад кристаллической решётки. Образуется жидкая стеклофаза, затем она уплотняется, и отдельные зёрна сливаются в монолит.

После обжига изделия охлаждают. При охлаждении готовых изделий нельзя допускать резкой смены температур и доступа холодных воздействий. Температуру снижают медленно, и лишь при достижении 650°C можно ускорить процесс.

Основным стеновым материалом является кирпич. Он составляет 50% от общего количества стеновых материалов. Керамический кирпич изготавливают в форме параллелепипеда и подразделяют на виды:

• Кирпич одинарный (250x12x65)

• Кирпич утолщённый (250x120x88)

• Кирпич модульных размеров (одинарный – 288x138x65, утолщённый – 288x138x88)

• Кирпич утолщённый с горизонтальным расположением пустот

Предельное отклонение от размеров не должно превышать по длине 5 мм, по ширине 4 мм, по толщине 3 мм. Поверхности граней должны быть плоскими, рёбра – прямолинейными. Максимальное искривление рёбер не должно превышать 3 мм. По фактуре поверхности кирпичи могут быть гладкие и рифлёные. Кирпич не должен иметь механических повреждений и сквозных трещин. На одном кирпиче допускается не более двух отбитостей рёбер и углов, одна сквозная трещина по постели. Число половинок в партии не должно превышать 5%. Обожжён кирпич должен быть нормально. Недожог и пережёг – брак. По морозостойкости насыщенный водой кирпич должен выдерживать не менее 15 циклов замораживания и оттаивания. Керамический кирпич применяют для кладки каменных наружных и внутренних стен, для кладки сводов, столбов печей.

Стеновые материалы применяют для снижения толщины и массы стен, а также для улучшения теплотехнических свойств стен. По теплотехническим свойствам и плотности керамические кирпичи делят на:

• Эффективные (плотностью 1400-1450)

• Условно эффективные (плотностью 1450-1600)

• Обыкновенные (плотностью более 1600)

Кирпич строительный лёгкий получают путём формования и обжига из диатомитов с добавлением глин.

Керамические пустотелые кирпичи получают путём пластического формования и полусухого прессования. Керамические пустотелые камни изготавливают из легкоплавких глин.

Применение пустотелых керамических изделий позволяет:

• Снизить материалоёмкость ограждающих конструкций

• Уменьшить толщину наружных стен

• Уменьшить расход цементного раствора

Стеновые керамические панели представляют собой крупноразмерные строительные изделия из кирпича на цементном растворе с утеплителем. Бывают однослойные (из пустотелых кирпичей) и двухслойные (из кирпича на ребро и утеплителя(фибролит, минвата, пеностекло))

Облицовочные керамические изделия

Основной вид облицовочного материала - плитка, реже – кирпич. Отделка плиткой поверхностей предохраняет их от увлажнения, механических повреждений, воздействия огня, химических веществ, придаёт поверхности красивый внешний вид.

По назначению различают:

• Фасадные плитки

• Лицевые кирпичи и камни

• Глазурованные плитки для внутренней отделки

• Для постила полов

Лицевые кирпичи и камни изготавливают из беложгущихся глин.

Ангоб - тонкий слой беложгущейся глины с красителем.

Плитки для внутренней отделки бывают фаянсовые (с добавлением кварцевого песка) и майолитовые (20% мела)

Плитка для полов изготавливается из глинистой массы с отощающими добавками и окрашивается примесями путём сухого прессования и последующего обжига.

• Керамическая черепица. Преимущества: огнестойкость, долговечность, устойчивость к атмосферным воздействиям, не требует периодической окраски. Недостатки: большая трудоёмкость кровельных работ, большая масса.

Изготавливается путём формования глиняной массы на ленточных и штамповочных прессах. Выпускают черепицу 4 типов:

1. Коньковая

2. Плоская ленточная

3. Пазовая ленточная

4. Пазовая штампованная

Применяют керамическую черепицу в малоэтажном строительстве.

• Теплоизоляционная керамика.

• Керамзит – лёгкий ячеистый материал, обладающий малой плотностью и высокими теплофизическими свойствами. Сырьём служат легкоплавкие глины, которые содержат примеси оксида железа, щелочные оксиды и до 3% органических примесей (зола ТЭЦ). Обжиг при температуре 1000-1300°С. При нагревании происходит разрушение органических добавок, выделяется газ, который вспучивает размягчённый материал, образуя в нём поры. Затем керамзитовый гравий охлаждают. Охлаждённый до 50-70°С гравий транспортируют на склад, где его сортируют по размеру гранул (5-10, 10-20, 20-40)

• Аглопорит – пористый кусковой материал, который получают спеканием шихты из глинистых пород, шлаков или золы с последующим дроблением на фракции. Применяют в качестве заполнителя для лёгких бетонов.

• Канализационные и дренажные трубы. Основным сырьём для их производства служат пластичные, огнеупорные и тугоплавкие глины. Формуют в вертикальных трубных прессах при температуре 1250-1300°С. Используют для понижения уровня грунтовых вод.

• Санитарно-технические изделия. Изготавливают из фарфоровых и фаянсовых масс путём литья в гипсовых формах и последующей сушкой и обжигом (ванны, умывальники, унитазы)

• Кислотоупорные изделия применяют в химической промышленности. Кислотоупорная керамика имеет черепок повышенной плотности, высокую механическую прочность, выдерживает длительное воздействие кислот и щелочей. Кислотоупорный кирпич применяют для кладки печей, варочных котлов, постилки полов. Кислотоупорные плитки (квадратные, прямоугольные, клинообразные) имеют плотный черепок, высокую прочность, низкое водопоглощение и высокую кислотостойкость.

Стекло и стеклокристаллические материалы и изделия

Стекло - твёрдый, аморфный, изотропный, прозрачный материал, получаемый при охлаждении минеральных расплавов, которые содержат оксиды кремния, бора, алюминия и оксиды металлов лития, калия, магния.

Основными сырьевыми материалами для производства стекла являются:

• Чистые кварцевые пески (60-70%)

• Известняк

• Доломиты

• Кальцинированная сода

• Потаж

Технологические процессы производства стекла:

• Подготовка сырьевых масс - сырьевые материалы сушат, измельчают

• Приготовление шихты

• Варка стекла - готовую шихту варят в стекловаренных печах при температуре 1400-1500°C. При варке продукты реакции переходят в расплав, образуя стекломассу

• Формование изделий зависит от изменения вязкости. По мере охлаждения стекломасса становится пластичной, что позволяет придать ей заданную форму. Формование изделий происходит следующими способами: выдувание, прокатка, прессование, вытягивание, литьё.

• Термическая, механическая, химическая обработка

Свойства стекла: прозрачность, прочность, малая теплопроводность, долговечность, твердость

Виды листового стекла:

• Оконное стекло – предназначено для заполнения световых проёмов. Толщина – 2.5, 3, 4, 5, 6 мм

• Витринное стекло – применяют для остекления витрин. Толщина 6-10 мм. Устанавливается в металлические переплёты.

• Армированное стекло - изготавливается методом горизонтального проката с закатыванием в стеклянную массу армирующей металлической сетки. Толщина – 5.5 мм. Применяют для остекления дверей, ограждения лестниц.

• Увиолевое стекло – пропускает не менее 25% ультрафиолетовых лучей. Толщина 2-4 мм. Предназначено для остекления оранжерей, лечебных учреждений.

• Закалённое стекло - изготавливается путём термической обработки при температуре 540-650°C, а затем быстрого и равномерного охлаждения. В результате получается стекло с повышенной прочностью и термической устойчивостью. Применяется для изготовления дверей, для остекления витрин.

• Волнистое стекло - изготавливается методом непрерывного проката через специальные гофрирующие устройства. В результате стекло получается волнистую форму. Применяют для устройства светопрозрачных кровельных конструкций, защитных козырьков.

• Узорчатое стекло – получают путём горизонтального проката цветной стекломассы на гравировальных валках.

• Цветное стекло - вводятся красители

Листовое стекло устанавливают в деревянные ящики, заполняя зазоры слоем стружки. Перевозят только в вертикальном положении.

Изделия из стекла:

• Стеклоблоки

• Стеклопакеты - изделия, которые состоят из двух/трёх/четырёх плоских листов стекла, соединённых по периметру так, что между стёклами образуется герметически замкнутая камера.

• Стеклопрофилит – профили из стекла (швеллера, двутавры, уголковый, коробчатый)

• Стеклянные трубы

• Стеклянные двери

Облицовочные стеклянные материалы:

• Стемалит - листы закалённого стекла 5-7.5 мм, покрашенные с одной стороны эмалевой краской.

• Марблит – разновидность глушенного (окрашенного в массе) утолщённого листового стекла

• Витражи

• Стеклянные эмалированные плитки

Ситаллы - получают из тех же материалов что и стекло, но к ним предъявляют повышенные требования и добавляют специальные добавки (золото, серебро, оксид меди)

Шлакоситаллы - в сырьё для их производства добавляют 50-65% доменного шлака.

Металлы – вещества обладающие металлическим блеском ,высокой прочностью, пластичностью, теплопроводностью, ковкостью, свареваемостью.

Сплавы металлов – твердые системы полученные сплавлением нескольких металлов.

Технические свойства:

1. Высокая прочность

2. Пластичность

3. Технологичность

Недостатки:

при действии газов ,влаги коррозирует металл.

При действии высоких температур вызывает деформацию.

Металлы подразделяются на 2 группы: черные и цветные.

В зависимости от содержания углерода в черных металлах их подразделяют на чугун и сталь.

Чугун – железоуглеродистый сплав, в котором углерода содержится более 2%

Чугуны подразделяют на: литейный чугун( изготавливают из него отливки различных строй- деталей); специальный чугун( применяют для изготовления чугунного литья спец. назначения).

Чугун различают: белый и серый( литейный).

Белый чугун – при длительном обжиге белого чугуна получают ковкий чугун.

Сталь – железоуглеродистый сплав ,в котором углерода содержится менее 2 %

По способу производства стали подразделяют на:

1. Конверторные

2. Мартеновские

3. Электросталь

По химическому составу стали делят на:

1. Углеродистые

2. Легированные( хром, никель, медь)

Углеродистые содержат примеси серы ,фосфора, марганца. Фосфор и сера – вредные примеси. В зависимости от содержания углерода стали делят на: малоуглеродистые, средне , высокоуглеродистые 9 больше 0,6%)

Легированная сталь( в состав входят летирующие элементы хром, никель, медь). Улучшаются свойства: прочность, закалеваемость, коррозионная стойкость.

Цветные металлы подразделяют:

1. Легкие ( плотность 5 г/см3)

2. Тяжелые ( плотность более 5 г/см3)

Легкие: алюминий, магний и их сплавы

Тяжелые: медь и сплавы, цинк, свинец

Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. Кроме того, в них могут содержаться в большом или меньшем количестве и другие химические элементы ( кремний, сера, марганец, фосфор).С целью придать металлам специфические свойства в их состав вводят улучшающие или легирующие добавки( никель, медь, и др.)

В зависимости от содержания углерода в черных металлах их подразделяют на чугун и сталь.

Чугун – железоуглеродистый сплав, в котором углерода содержится более 2%

Чугуны подразделяют на: литейный чугун( изготавливают из него отливки различных строй- деталей); специальный чугун( применяют для изготовления чугунного литья спец. назначения).

Чугун различают: белый и серый( литейный).

Белый чугун – при длительном обжиге белого чугуна получают ковкий чугун.

Сталь – железоуглеродистый сплав ,в котором углерода содержится менее 2 %

Маркировка стали: По стандарту марку углеродистой стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0-7. Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами, показывающими содержание углерода в сотых долях процента.в обозначение марок кипящей стали добавляют «кп» ,полуспокойной «пс», спокойной «сп».

В отличии от маркировки углеродистых сталей буквыв марке низколегированных сталей показывают наличие в стали легирующих примесей, а цифры – их среднее содержание в процентах; цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента.

Механическе свойства металлов:

1. Предел текучести - напряжение при котором наблюдается рост деформации образца без увеличения нагрузки.

2. Предел прочности – условное напряжение соответствующие наибольшей растягивающей силе ,которую выдерживает образец до разрушения.

3. Относительное удлинение образца - характеризует пластичность стали.

4. Твердость – определяют на приборе Бринелли по отпечатку, который оставляет стальной шарик на поверхности.

5. Ударная вязкость – свойство стали противостоять динамическим нагрузкам.

Термическая обработка:

Процесс нагревания и охлаждения при котором улучшаются физико- механические свойства стали. Изменяется ее структура.

1. Отжиг – процесс нагрева стали с последующим медленным охлаждением( повышается пластичность, улучшается обрабатываемость).

2. Закалка – процесс нагрева ,а затем быстрого охлаждения, после которого сталь становится хрупкой, но увеличивается твердость, прочность и износостойкость.

3. Отпуск – финишная термическая обработка, которая заключается в нагреве закаленной стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе или в воде.

После отпуска снижается хрупкость и повышается пластичность закаленной стали.

4. Нормализация – нагрев стали до температуры ниже температуры закалки, незначительной выдержки и последующем охлаждении на воздухе( повышается прочность, твердость, ударная вязкость), облегчается механическая обработка.

21

К цветным техническим металлам относят: медь, алюминий ,цинк, свинец, олово, магний.

Алюминий и его сплавы:

Алюминий – легкий ,серебристо- белый металл, температура плавления 660 , кипит при температуре 1800, хорошо поддается прокатке, прессовке, штамповке. Обладает хорошей электропроводностью, коррозионной стойкостью.

Сплав алюминия с медью называется дюралюминий.

Силумины – сплав алюминия с кремнием. Сплав обладает высоким литейным качеством.

Медь и ее сплавы:

Медь – тяжелый металл ,мягкий ,имеет красноватый цвет, обладает пластичностью, поддается ковке, хорошо проводит тепло, обладает теплопроводностью, электропроводностью, антикорозией.

Бронза – сплав меди и олова. Обладает высокими литейными, механическими и декоративными свойствами. Из бронзы изготавливают краны, декоративные изделия.

Латунь – сплав меди и цинка. Сплав поддается горячей и холодной обработке, имеет высокие механические свойства. Применяется в виде листов проволоки, труб.

Свинец – металл, синевато-серого цвета, плохо проводит тепло, устойчив к действию соляной , серной кислоты.

Цинк – при обычной температуре, хрупкий металл, при нагревании до 100-150 градусов становится пластичным ,легко прокатывается, прессуется.

22. Химическая коррозия – происходит при действии на металл газа и жидкостей( нефть, бензин)

Электрохимическая коррозия – происходит в электропроводящей среде( взаимодействие металла с водными растворами солей ,кислот, щелочей)

Защита от коррозии:

1. Лигирование – введение в металл лигирующих добавок, которые повышают коррозионную стойкость( медь ,хром до 1%).

2. Лакокрасочные покрытия( лаки, эмаль)

3. Метализация - покрытие поверхности изделия расплавленным металлом распыленным сжатым воздухом.

4. Неметаллические покрытия: оксидирование – покрытие слоем масленого лака ,при температуре 350-450 градусов в течении 20 мин.

5. Ингибирование – защита от коррозии с помощью веществ ,которые замедляют коррозию( нитрит натрия)

6. Эмалирование – для защиты от коррозии на поверхность металла наносят различные силикаты.

Защита от огня:

1. Применяют краски на основе полимерных связующих ,которые при действии высоких температур вспучиваются и образуют закоксовавшийся расплав.

2. Для повышения огнестойкости стальных и алюминиевых конструкций применяют асбесто-цементные покрытия, штукатурки, облицовки.

Хранят металлические изделия обернутыми антикоррозионной бумагой ,которую пропитывают раствором смеси нитрата – натрия.

Минеральные вяжущие веществами называются вещества, которые при затворении водой образуют пластичное тесто способное схватываться и связывать в монолит каменные материалы и изделия; в процессе твердения превращаться в камень.

Схватывание – физико-химический процесс, при котором пластичное тесто становиться вязким и теряет свою подвижность.

Твердение – физико-химический процесс, при котором схватившееся тесто набирает прочность и превращается в искусственный камень.

Воздушные вяжущие вещества – вещества, которые после смешивания с водой способны схватываться, твердеть, сохранять и повышать свою прочность только на воздухе.

Гидравлические вяжущие вещества - вещества, которые после смешивания с водой способны схватываться, твердеть, сохранять и повышать свою прочность не только на воздухе, но и в воде.

Строительная воздушная известь – вяжущее вещество, полученное умеренным (не до спекания) обжигом известняков, которые содержат до 6% глинистых примесей. Сырье: известняки, мел, мергелистый известняк, доломитизированный известняк, карбонат кальция, карбонат магния.

Производство:

• Добыча и подготовка сырья

• Обжиг в печах (вращающихся, шахтных)

• После обжига остаются оксиды кальция и магния в виде пористых кусков белого цвета (комовая негашеная известь). Качество извести зависит от равномерности обжига. Недожог снижает качество, т.к. она не обладает вяжущим свойством. Пережог – зерна гасятся медленно, вызывая растрескивание и разрушение.

• Для получения товарной продукции известь гасят или тонко измельчают.

При гашении извести водой реакция протекает энергично, выделяется тепло, повышается температура и вода может закипеть. Поэтом негашеную известь называют «кипелкой». При гашении водой куски извести увеличиваются в объеме и распадаются на мельчайшие частицы.

Для гашения извести в известковое тесто воды берут в 3-4 раза больше чем извести. Для гашения в известковое молоко воды берут в 8-10 раз больше чем извести.

Твердение извести: тесто даёт большую усадку вследствие испарения воды. У извести нет ни начала, ни конца схватывания. Известь в чистом виде в строительстве не применяется, ее используют в виде раствора.

Процессы протекающие при твердении:

• Происходит испарение воды, известь высыхает, уплотняется, частицы слипаются.

• Коллоидные системы переходят в кристаллические.

При твердении раствора в течение месяца в обычных условиях прочность при сжатии достигает 0.5 МПа. Для ускорения твердения растворных смесей в их состав вводят хлористый кальций.

Для замедления твердения в начальный период добавляют гипс, серную кислоту.

Свойства извести:

• Активность – процентное содержание оксидов кальция и магния

• Количество непогасившихся зерен

• Время гашения

• Тонкость помола – характеризуется остатком на сите №02..008

• Насыпная плотность – 1600-1700 кг/м³

Гипсовые вяжущие вещества – измельченный продукты, получаемые путём тепловой обработки природного гипсового камня, природного ангидрита и отходов химического производства способные при затворении водой схватываться, твердеть и превращаться в камень.

Сырьё: природный гипсовый камень, ангидрит, фосфогипс, борогипс.

Строительный гипс – воздушное вяжущее вещество, получаемое термической обработкой при t=110°-180°C с последующим тонким помолом.

Производство гиса:

• Измельченный порошок загружают в варочный котёл

• Двуводный гипс обезвоживается и превращается в полуводный гипс

• При t=110°-180°C происходит дегидратация гипсового камня

• Гипс поступает в камеру томления на 20-40 минут

• Выгрузка и охлаждение

Твердение строительного гипса:

• Растворение – происходит образование двуводного гипса

• Коллоидация – насыщенный раствор полуводного гипса становиться пересыщенным. Гипсовая масса превращается в гель. Теряется пластичность.

• Кристаллизация – коллоидные частицы превращаются в кристаллический сросток. Нарастает прочность.

Свойства строительного гипса:

• Плотность: средняя 2,75 г/см³, средняя 800-1000 кг/м³

• Тонкость помола характеризуется остатком на сите 02

• Водопотребность

Гипсовое тесто формуется литьем, поэтому нормальную густоту определяют вискозиметром.

В случае необходимости к гипсу добавляют замедлители схватывания. Схватывание замедляется на 30 минут. Замедлители: животный, столярный клей. При схватывании и твердении гипс расширяется.

Строительный гипс применяют для:

• Изготовления перегородочных плит

• Гипсокартонных листов

• Для приготовления гипсовых и известково-гипсовых растворов

• Для изготовления архитектурных деталей

Жидкое стекло

Сырье: чистые кварцевые пески, кальценированная сода, сернокислый кальций.

Производство:

• Подготовленную сырьевую массу варят в печах 7-10 часов при t=1300°-1400°C

• Быстро охлаждают; масса твердеет и распадается на куски(силикат глыбы)

• Силикат глыбы растворяют в автоклавах паром (t=150°C). Силикат переходит в жидкое состояние.

Качество жидкого стекла характеризуется: модулем стекла (отношение количества оксида кремния и оксида металлов), плотностью (1300-1500 кг/м³).

Применяют для получения силикатных огнезащитных красок; для защиты каменных материалов от выветривания; для получения кислотоупорного цемента и бетона.

Кислотоупорный цемент

Получают совместным тонким помолом чистого кварцевого песка, кремневтористого натрия. Вяжущим является жидкое стекло.

Твердение происходит при t=110°C. Начало схватывания не ранее 30 минут. Конец схватывания не позднее 6 часов.

Растворы и бетоны приготовленные на кислотоупорном цементе обладают высокой стойкостью к действию вредных веществ, но теряют прочность в воде. Применяются для футеровки химического оборудования, для возведения резервуаров в химической промышленности.

Магнезиальные вяжущие – воздушные вяжущие вещества в виде тонко молотого порошка, который содержит оксиды магния, благодаря которым порошок, затворенный водными растворами хлористого или сернокислого магния приобретает свойства вяжущего:

• Каустический магнезит (получают путём обжига магнезита)

• Каустический доломит (получают путём обжига доломита)

Особенности: их затворяют не водой а растворами. Твердеют только при положительной температуре.

Гидравлическая известь – гидравлическое вяжущее вещество, полученное умеренным обжигом мергелистых известняков с содержанием глины от 6 до 20%. Подразделяют на:

• Слабогидравлическую (активныз частиц CaO и MgO от 15 до 60%)

• Сильногидравлическую (активных частиц от 1 до 15%)

Применяют для изготовления бетонов низких марок.

Портландцемент

Это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом клинкера и гипса (3:1).

Клинкер – получают в виде специальных гранул (10-40 мм) путём обжига до спекания смеси из известняка или мела с глиной, или природных смесей маргелей.

Производство портландцемента:

1. Сырье измельчают

2. Твёрдые породы измельчают в дробилках и смешивают с глиной, мелом и водой

3. Получают шлам (смесь глины, воды, известняка)

4. Шлам поступает в бассейны, где находится от 3 до 4 суток

5. Подают во вращающиеся печи для обжига. При t=1000°C образуется оксид кальция, который вступает в химическую реакцию с оксидами глины

6. При понижении температуры жидкий расплав застывает и заканчивается процесс спекания

7. Раскаленный клинкер поступает в холодильники, где охлаждается до t=100°C

8. Из холодильника клинкер поступает на склад, где хранится еще 2 недели

9. Клинкер перемалывают с гипсом и минеральными добавками

10. Загружают в силосы, где хранят еще 2 недели

11. Фасуют в мешки

Минералогический состав клинкера:

В результате обжига до t=1450°C в клинкере образуются клинкерные минералы:

• Трёхкальциевый силикат (алит): состоит из силиката кальция и определяет быстроту твердения и прочность

• Двухкальциевый силикат (белит): цементы содержащие белит более стойкие к действию природных вод и морозостойки

• Трёхкальциевый алюминат: способствует быстрому твердения, схватыванию, но даёт малую прочность и морозостойкость

• Четырёхкальциевый алюмоферит: по быстроте твердения занимает промежуточное положение между алитом и белитом. Прочность малюсенькая

Химический состав клинкера характеризуется содержанием различных оксидов. Эти оксиды в процессе обжига взаимодействуют между собой и образуют клинкерные минералы.

Свойства портландцемента:

• Тонкость помола – влияет на скорость схватывания, определяется ситовым анализом

• Водопотребность – количество воды, необходимое для затворения цемента, чтобы получить тесто нормальной густоты

• Нормальная густота – определяется с помощью прибора Вика

Марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов балочек, которые изготовлены из цементно-песчаного раствора (1:3). Предел прочности при сжатии – активность цемента.

Твердение портландцемента - физико-химический процесс в результате которого в цементе образуются новые соединения:

1. Растворение – клинкерные минералы вступают в химическую реакцию с водой

2. Коллоидация – гидротные соединения находятся в состоянии геля

3. Кристаллизация – образуется прочный цементный камень

В первые 7 суток прочность цементного камня возрастает до 70%.

30. Камень цементный, будучи основной частью бетона, при воздействии агрессивной среды корродирует(разрушается). Коррозия происходит под действием мягкой воды, растворов кислот, некоторых солей и кислых газов на составные части цементного камня, главным образом на Са(ОН)₂ и ЗСаОАl₂О₃ -6Н₂О.

Встречающиеся в практике коррозии можно разделить на три вида: коррозия первого вида начинается обычно с растворения свободного гидроксида кальция, выделяемого цементом при гидратации; коррозия второго видавызвана образованием легкорастворимых солей при действии кислот, кислых газов и других агрессивных веществ на гидроксид цементного камня (кислотная, магнезиальная коррозия); коррозия третьего видаобусловлена образованием в порах цементного камня соединений, занимающих больший объем, чем исходные продукты реакции; это вызывает появление внутренних напряжений и растрескивание (сульфоалюминатная и щелочная коррозия). В практике редко встречается коррозия одного вида. Кроме того, трудно разграничивать коррозию, например, первого и второго вида. Однако почти всегда можно выделить преобладающий вид коррозии и с учетом сопутствующих ему вторичных коррозионных воздействий запроектировать мероприятия по защите конструкций от коррозии.

Для антикоррозионной защиты используют пропитку зданий и сооружений различными специальными смолами, обработку поверхностей растворами кремнефтористых солей, силиката натрия, еще и гидроизолируют бетон с рулонными битумными, мастичными, полимерными материалами, облицовывают их искусственными и природными материалами(камни, пластмассы, керамика). Введение минеральных или органических добавок позволяют придать цементам ряд специальных свойств.

Разновидности портландцемента:

• Рядовой портландцемент – введение при помоле клинкера до 20% добавок шлаков, золы. Свойства: морозостойкие, воздухостойкие. Применяются при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций, строительных растворов.

• Пуццолановый портландцемент – введение при помоле клинкера от 20 до 40% добавок трепела, диатомита. Свойства: замедление естественного твердения, низкая морозостойкость, высокая водостойкость. Применяют при подводном и поздемном бетонировании.

• Шлакопортландцемент – введение при помоле клинкера от 20 до 60% доменного шлака. Свойства: замедление твердения, жаростойкость до 700°С. Применяют для штукатурных и кладочных растворов, бетонирования конструкций.

• Быстротвердеющий портландцемент – процентное содержание в клинкере С₃А и C₃S(алюминат и алит) за счёт подбора сырья. Свойства: интенсивный набор прочности, коррозионная стойкость. Применяют при зимнем бетонировании монолитных конструкций, изготовлении низкомарочных бетонов, штукатурных и кладочных растворов

• Сульфатостойкий портландцемент – содержание в клинкере алюмината и алита. Свойства: кислотостойкость, морозостойкость. Применение: бетонирование конструкций эксплуатируемых в условиях кислой среды.

• Декоративный белый портландцемент – требование к чистоте сырья, ограниченное содержание железа и магния. Свойства: морозостойкость, декоративность. Применение: отделочные растворы и бетоны.

• Декоративный цветной портландцемент – введение пигмента в сырье при получении клинкера или при его помоле.

• Пластифицированный портландцемент – введение при помоле клинкера гидрофильных добавок. Свойства: пластичность. Применение: подача бетонной смеси по трубопроводам для бетонирования.

• Гидрофобный портландцемент – введение при помоле клинкера мылонафта. Свойства: повышенная водостойкость. Применение: гидротехническое и дорожное строительство.

• Глиноземистый портландцемент – обжиг известняков ибокситов при t=1600°C и последующий помол. Свойства: интенсивный рост прочности. При твердении теплеет. Морозостойкий. Применение: возведение дымовых труб, производство жаростойких конструкций, аварийные бетонные работы.

• Безусадочный портландцемент – глиноземистый цемент + фосфогипс и шлак. Свойства: быстрое схватывание, быстрое нарастание прочности, отсутствие усадочной деформации. Применение: замоноличивание швов.

33 .

Эти вяжущие получают путем тщательного смешивания полуводного гипса, портландцемента и какой-либо активной добавки. Активная добавка должна быть просушена и измельчена (остаток на сите № 008 не более 10%). В качестве активных добавок для приготовления ГЦПВ используют обычно трепел, опоки, диатомит, некоторые золы, обожженные при 600—700° С, глины и др. с активностью не менее 200 мг/г.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие быстро схватываются и твердеют, что дает возможность изготовлять строительные изделия при сокращенной тепловлажностной обработке или без нее.

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие применяют для приготовления оснований полов, панелей для внутренних стен, для изготовления санитарно-технических кабин и других изделий. Производство панелей оснований пола из бетона на ГЦПВ может быть организовано на технологическом оборудовании существующих заводов по производству крупнопанельных перегородок, что не требует создания новых производственных мощностей.

Бетон – искусственный камень, полученный в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотнённой смеси, состоящей из минерального вяжущего вещества, мелкого/крупного заполнителя и воды.

Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью.

Заполнители в бетоне занимают до 85% объёма, уменьшают его усадку, экономят расход вяжущих.

Классификация бетонов:

По плотности:

• Особо тяжелые бетоны (>2500)

• Тяжелые бетоны (1800-2500)

• Легкие бетоны (500-1800)

• Особо легкие бетоны (<500)

По виду вяжущего:

• На основе портландцемента и его разновидностей

• На основе известковых вяжущих (силикатные бетоны)

• На основе шлаковых вяжущих (шлакобетоны)

• На основе гипсовых вяжущих (гипсобетоны)

• На основе специальных вяжущих (асфальтобетон, бетонополимеры)

По виду заполнителей:

• Плотные (песок, гравий, щебень)

• Пористые (пористые породы)

По структуре:

• Бетоны плотной структуры

• Бетоны поризованной структуры

• Ячеистые бетоны

По назначению:

• Конструкционные (несущие и ограждающие конструкции)

• Специальные (жаростойкие, химические, радиационные)

Материалы для тяжелого бетона:

• Цемент (пластифицирующий, сульфатостойкий, пуццолановый, шлакопортландцемент)

• Вода (питьевая или природная не содержащая примесей)

• Мелкий заполнитель (песок (природный или дробленый))

• Крупный заполнитель (гравий – сыпучий материал крупностью более 5 мм, который получают рассевом гравийно-песчаных смесей; щебень – сыпучий материал крупностью более 5 мм, который получают путём дробления горных пород или камня. Основные фракции щебня и гравия: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 40-100 мм)

Свойства бетона:

• Прочность – зависит от состава, условий приготовления, твердения, эксплуатации. Класс бетона определяется величиной прочности на сжатие

• Плотность – влияет на стойкость бетона к различным условиям эксплуатации

• Водонепроницаемость – зависит от плотности и структуры бетона. Её можно повысить покрывая поверхность плотным раствором, пленками из пластмасс.

• Морозостойкость

• Усадка, Расширение

• Коррозионная стойкость. Коррозия вызывается разрушением цементного камня, ухудшением сцепления бетона с арматурой

• Огнестойкость

• Радиационная стойкость (В качестве заполнителя используют барит, чугунную дробь, магнетит)

Бетонная смесь - смесь вяжущих, заполнителей, затворителей и добавок до ее укладки.

Свойства бетонной смеси:

• Удобоукладываемость – показатель бетонной смеси, характеризующий её способность заполнять форму бетонируемого изделия, уплотняться под действием собственной массы или механических воздействий. Она оценивается подвижностью и жесткостью

Подвижность - свойство бетонной смеси растекаться по поверхности под действием собственной массы. Мерой подвижности служит величина осадки конуса. В зависимости от величины осадки конуса бетонные смеси подразделяют на сверхжёсткие, жёсткие, низкопластичные, пластичные, литые.

Жесткость – свойство бетонной смеси растекаться по поверхности под действием вибрации. Для определения жёсткости служит технический вискозиметр. Показатель жёсткости – время вибрации. Жё сткая бетонная смесь по виду напоминает сырую землю. Пластичная смесь хорошо уплотняется кратковременным вибрированием.

Удобоукладываемая бетонная смесь при перевозке не расслаивается, при определении подвижности не рассыпается и осаживается целиком. Удобоукладываемость зависит от вида цемента, количества воды, крупности и формы заполнителя, содержания песка.

• Нерасслаиваемость – способность бетонной смеси не расслаиваться при транспортировке, выгрузке и укладке. Связность бетонной смеси обеспечивается правильным подбором состава.

По степени готовности бетонные смеси подразделяют на готовые к употреблению и сухие бетонные смеси.

Подбор состава бетона

Целью расчёта состава бетона является определение расхода материала (цемента, воды, песка, щебня, гравия на 1 м³ бетонной смеси) при котором обеспечивается требуемая удобоукладываемость бетонной смеси, заданная прочность бетона (она приобретается в назначенный срок и при наименьшем расходе вяжущего).

Состав бетонной смеси можно задать двумя способами:

1. В виде массового соотношения между количеством цемента, песка, щебня/гравия с указанием водоцементного соотношения. Количество цемента принимают за единицу, поэтому состав бетонной смеси задают соотношением цемент:песок:щебень

2. В виде расхода материалов на 1 м³ уложенной и уплотнённой бетонной смеси

Различают два состава бетона:

• Номинальный (лабораторный) – для материалов в сухом состоянии

• Производственный (полевой) – для материалов в естественно влажном состоянии

Действующими стандартными нормами установлен следующий наименьший допускаемый расход цемента на 1 м³ бетона:

• Для сооружений на открытом воздухе или в воде – 250 кг

• Для конструкций внутри здания – 220 кг

• Для бетона уплотняемого вибрированием – 200 кг

Наиболее распространен расчет и подбор состава тяжелого бетона по методу абсолютных объёмов: Рассчитывается ориентировочный состав бетона. Затем уточняется состав бетона пробными замесами. Исходные данные: марка (класс) бетона, характеристика бетонной смеси по степени подвижности, активность цемента, насыпная и истинная плотность цемента, песка, щебня, пустотность гравия/щебня, наибольшая крупность их

Производство бетонной смеси осуществляется на приобъектных бетоносмесительных узлах, на бетонных заводах, бетоносмесительных цехах заводов ЖБИ.

Основные технологические процессы:

• Приготовление (дозирование, перемешивание)

• Транспортировка

• Укладка

• Уплотнение

• Уход за уложенным бетоном и контроль качества

Технологические условия при транспортировке:

• Сохранение однородности

• Обеспечение требуемой для укладки подвижности

Укладка и уплотнение бетонной смеси:

• Перед бетонированием готовят опалубку. Её очищают от грязи, деревянную опалубку за час до укладывания смачивают водой.

• Механизированная укладка: смесь укладывается горизонтальными слоями

• Уплотнение бетонной смеси (глубинные, поверхностные, площадочные вибраторы)

При нормальных условиях твердения марочную прочность бетон набирает за 28 суток. В течение 7 суток бетон набирает 60-70% прочности. Свежеуложенный бетон предохраняют от ударов, повреждений, от резких изменений температуры, защищают от прямых солнечных лучей и выдерживают во влажном состоянии. Поливают бетон водой не позднее чем через 10-12 часов. Как только бетон набирает прочность, опалубку снимают.

Бетонирование в зимних условиях:

• Способ термоса: подогревают материалы бетонной смеси

• Пароподогрев бетона: пар пропускают между стенками двойной опалубки

• Электроподогрев

• Химические противоморозные добавки (хлористый кальций, хлористый натрий, нитрат натрия)

Специальные виды тяжелых бетонов:

• Гидротехнический бетон (цемент: сульфатостойкий, пуццолановый; высококачественные заполнители; гидрофобные добавки, мылонафт)

• Дорожный бетон: применяют для устройства покрытий на автомагистралях (пластифицированный портландцемент, содержание в клинкере алюмината не более 8%; щебень из плотных пород (гранит, габбро))

• Декоративные бетоны: применяют для лестничных маршей, изделий специального назначения, элементов фасада (цемент: белый и цветной; заполнители из цветных горных пород; добавление щёлочестойких пигментов)

• Жаростойкий: используют для фундаментов, доменных и мартэновских печей, футеровки производственных печей (глиноземистый портландцемент, шлакопортландцемент, жидкое стекло, кремневтористый натрий, бой керамических и огнеупорных материалов, шлак, базальт)

• Бетонополимеры – поры заполнены полимерами

• Особотяжелые бетоны применяют для защиты от радиации. Заполнители: металлический скраб, чугунная дробь, балит. Вяжущие: глиноземистый портландцемент.

Легкими бетонами называют бетоны у которых средняя плотность от 500-1800 кг/м³

Преимущества:

1. Снижается масса конструкции

2. Улучшаются теплотехнические и акустические свойства здания

3. Уменьшается стоимость строительства

По виду пористых заполнителей легкие бетоны подразделяют:

1. Пемзобетон

2. Керамзитобетон

3. Туфобетон

4. Аглопоритобетон

5. Шлакобетон

По структуре:

1. Обыкновенный или плотный легкий бетон

2. Крупнопористый( не содержит песка).

По назначению:

1. Теплоизоляционный

2. Конструкционно – теплоизоляционный

3. Конструкционный

СВОЙСТВА легких бетонов:

1. Средняя плотность 500-1800 кг/м3

2. Теплопроводность зависит от плотности, пористости и характера пор.

3. Прочность зависит от активности цемента, водоцементного отношения, условий и длительности твердения

4. Морозостойкость

Разновидности легких бетонов:

Ячеистые бетоны – искусственный камень, состоящий из затвердевшего вяжущего вещества и равномерно распределенных в нем искусственно созданных пор в виде ячеек, заполненных воздухом или газом.

По виду вяжущего различают:

1. На основе портландцемента или смешанных цементов( газо и пенобетон)

2. На основе известняково-кремнеземестых вяжущих( газобетон, пенобетон, шлакобетон)

3. На основе гипсовых вяжущих (гипсобетон, газо-гипсобетон)

По назначению:

1.Теплоизоляционный

2.Конструкционно – теплоизоляционный

3.Конструкционный

Пенобетон - получают смешиванием цементного теста или цементно-песчанного раствора с устойчивой пеной. Пену получают перемешиванием пенообразователя( животный клей, канифольное мыло) с водой.

Газобетон - получают смешиванием портландцемента( с добавкой воздушной извести) и газообразователя. В качестве газообразователя применяют тонкоизмельченный алюминиевый порошок.

Свойства ячеистого бетона:

Определяются общей пористостью, которая колеблется от 50-90%

1. Плотность

2. Прочность

3. Морозостойкость

4. Водопоглащение зависит от пористости.

5. Теплопроводность зависит от плотности и влажности.

6. Влажность составляет 15-20%

Применяют ячеистые бетоны для легких ж/б конструкций, теплоизоляции.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура. Бетон работает на сжатие, арматура на растяжение.

По способу изготовления железобетонные конструкции подразделяют на:

• Монолитные - возводят на строительных площадках

• Сборные железобетонные конструкции –изготавливаются на заводах

По назначению:

• Для жилых и гражданских зданий

• Для промышленных зданий

• Для инженерных сооружений

Изделия: ФБС, сваи, колонны, ригеля, прогоны, стеновые блоки(легк. Бет.), перекрытия, покрытия, марши, площадки, фермы, арки, трубы больших диаметров, тюбинги, шпалы, силосные ямы, сборные башни, оболочки, плиты.

Производство железобетонных изделий:

• Приготовление бетонной смеси в бетоносмесительных цехах

• Изготовление арматуры (в виде сварных сеток и каркасов в арматурном цехе), очистка ее от ржавчины, окалины, нарезание по стержням заданной длины

Напрягаемую арматуру в виде отдельных стержней на стендах и в формах предварительно до бетонирования натягивают при помощи гидравлических домкратов.

• Формование изделий:

• Очистка форм

• Сборка и смазка форм

• Укладка арматуры

• Кладка бетонной смеси и ее уплотнение

• Тепловлажностная обработка изделий

• Пропаривание при нормальном давлении при t=70-100°C (Изделие в формах загружают в камеру и через трубы подают пар. Продолжительность 12-16 часов)

• Контактный обогрев при t=100°C (Изделия твердеют за счет теплоты получаемой от нагревания поверхностей форм)

• Запаривание в автоклавах t=170-190°C (Создается давление насыщенного пара. При этом температура повышается. Продолжительность 8-10 часов)

• Электропрогрев

• Отделка лицевых поверхностей изделий:

Способы производства железобетонных изделий:

• Стендовый: железобетонные изделия изготавливаются в неподвижных формах, а технологические механизмы перемещаются.

• Кассетный – формование и твердение изделий происходит в неподвижных вертикальных формах – кассетах.Таким образом изготавливают стеновые панели, панели перекрытия, санитарно-технические кабины

• Поточно-агрегатный – все операции по изготовлению железобетонных изделий выполняются на специальных постах, которые образуют поточную технологическую линию. Изделие вместе с формой при помощи транспортных средств перемещается по потоку от поста к посту.

• Способ непрерывного вибропроката

Искусственными каменными материалами – называют материалы, которые получают из растворных или бетонных смесей на основе минеральных вяжущих веществ, путем формования и последующего отвердевания .

Заполнителями служат: кварцевый песок, шлак, древесные опилки.

Для повышения прочности при изгибе изделия армируют волокнистыми материалами: древесиной, асбестом, листовой бумагой.

К искусственным каменным материалам и изделиям относят: силикатные( на основе извести), гипсовые, гипсобетонные, асбесто-цементные (на основе портландцемента, армированного волокнами асбеста), на основе магнезиальных вяжущих.

Силикатный кирпич – это искусственный, безобжиговый, стеновой материал, изготовленный прессованием под большим давлением смеси кварцевого песка, извести и воды с последующим отвердеванием в автоклавах.

Кварцевый песок -2мм, не должен содержать примесей глины; Известь – может быть негашеной или гидратной с содержанием оксида магния до 5%.

В зависимости от способа гашения извести различают два вида производства силикатного кирпича:

-силосный способ

-барабанный способ

При силосном способе – смесь извести и песка поддается в силосы и выдерживается 1-4 часа.

При барабанном способе – смесь поступает во вращающиеся барабаны с подводом пара под давление, гашение длится 30-40мин.

Приготовленную смесь прессуют на прессах под большим давлением, полученный сырец укладывают в вагонетку, которую отравляют в автоклавы. Температура в автоклавах 175-190 градусов. Давление 0,8Па.Цикл запаривания длится 10-14 часов.

Под действием высокой t и влажности происходит реакция между известью и песком. В результате образуется гидросиликат кальция, который цементирует зерна песка, придает кирпичу прочность.

Силикатные бетоны- искусственный камень, состоящий из кварцевого песка 80%, молотого песка 8-15%, комовой негашеной извести 6-10% , воды, которая образовалась из указанной смеси после затвердевания ее в автоклаве.

Силикатные бетоны могут быть: плотного и пористого строения. Их делят на: ячеистые, легкие, плотные.

Из силикатного бетона изготавливают крупноразмерные изделия.

Технология изготовления:

1. Дробление комовой, негашеной изести.

2. Приготовление известково-песчанного вяжущего( известь, песок, гипс)

3. Приготовление силикато-песчанной смеси( смешивание кварцевого песка с известково-песчанной смесью и водой)

4. Формование изделий

5. Отвердевание в автоклавах.

6. Ячеистые силикатные бетоны различают: пеносиликаты, газосиликаты.

7. Ячеистая структура достигается введением в смесь пенообразователя и газообразователя.

Теплоизоляционные

Конструкционно-теплоизоляционные – для изготовления внутренних несущих стен, перегородок.

Конструкционные- применяют для армированных конструкций покрытий промыш. зданий, междуэтажных перекрытий.

Гипсовые изделия получают из гипсового теста.

Гипсобетонные изделия получают из смеси: гипса, воды и пористых заполнителей.

Заполнители: минеральные( пемза, туф и шлаки); органические( древесные опилки, древесная стружка).

Заполнители вводят для снижения или увеличения массы, для уменьшения хрупкости, для повышения звуко и теплоизоляции.

Вяжущими веществами служат: гипс, водостойкие гипсо-цементо-пуццолановые смеси.

Изделия могут быть армированными. В качестве арматуры используют: древесные рейки, стебли камыша.

Преимущества: небольшая плотность, низкая теплопроводность, хорошая звукоизоляция, легко окрашиваются, поддаются механической обработке.

Недостатки: низкая водостойкость, высокая ползучесть(под нагрузкой), высокая гигроскопичность.

Изготавливают: панели и плиты для перегородок, г/к листы, сан-тех кабины.

-Гипсовые и гипсобетонные плиты применяют для несущих перегородок.

-Гипсовые панели применяют для оснований пола, для перегородок. Перегородочные изготавливают шириной равной высоте этажа и длиной на длину комнаты.

-Панель может быть сплошной или с проемами для дверей.

-Панели для основания пола выпускают по длине и ширине комнаты.

-Вентиляционные блоки изготавливают размерами на этаж, в них предусмотрены сквозные круглые пустоты.

-Гипсокартонные листы отделочный материал, изготовленный из срой гипса с применением минеральных или органических добавок и армированный картоном.

Применяют для внутренней отделки стен, для перегородок.

-Сан –тех кабины – для приготовления гипсобетона используют в качестве вяжущего гипсо-цементо-пуццолановые смеси.

Асбесто-цемент – цементный материал армированный волокнами асбеста. Цементный камень хорошо сопротивляется сжатию. Введение 15% асбеста повышает физико-механические свойства цемента.

Асбесто-цементные изделия получают формованием смеси асбеста, портландцемента и воды.

Портландцемент затворенный водой, служит связующими веществом, а волокна асбеста выполняют роль арматуры.

Асбест – минерал, способный расщепляться на тончайшие волокна, он незгораем, имеет малую тепло и электропроводность.

Портландцемент используют марок м400, м500. В его состав не допускаются никакие добавки, кроме гипса. Для производства асбесто-цементных труб применяют портландцемент с добавкой тонкомолотого песка( песчаный портландцемент).

Вода – в производстве асбесто-цементных изделий используется в больших количествах. Должна быть чистой, с t 20-25 градусов.

Производство асбесто-цементных изделий:

1. Расщепление асбеста на тонкие волокна.

2. Тщательное смешивание распушинного асбеста с цементом и приготовление сустензии.

3. Формование изделий в специальных формах.

4. Твердение пропарочных камерах.

5. Механическая обработка.

Недостатки асбесто –цемента:

1. хрупкость

2. Склонность к короблению

3. Экологическая опасность

Асбесто-цементные, волнистые, унифицированные листы(шифер) применяют для устройства кровли. Листы обладают хорошей прочностью и морозостойкостью.

Асбесто-цементные плоские листы:

-непрессованные

-прессованные

Лицевая поверхность может быть гладкой и рельефной.

Асбесто-цементные трубы – для устройства канализации, дренажа, вент каналов. Трубы делят на:

-напорные

-безнапорные

-вентиляционные

Асбесто-цементные короба – предназначены для устройства вентиляции воздуха промышленных гражданских зданий.

Магнезиальные вяжущие – вещества затворенные в растворах хлористого магния обладают адгезией.

На основе магнезиальных вяжущих выпускают:

-фебралит - искусственный каменный материал, изготовленный из смеси древесных волокон и магнезиального вяжущего, затворенного водными растворами магнеевых солей.

Изготавливают фебралитовые плиты, теплоизоляционный фералит (для утепления стен, перекрытий); фебралитовую фанеру, используют для штукатурки; ксилолит.

Ксилолит – искусственный каменный материал, изготовленный из смеси древесных опилок и магнезиального вяжущего, затворенного раствором хлористого магния.

В ксилолитовую массу вводят добавки асбеста, кварцевого песка, красителя.

При устройстве ксилолитовых полов, смесь делают пластичной ,укладывают на основание, выравнивают и уплотняют вибрацией. Могут использовать для изготовления ксилолитовых плиток.

Битумными называют вяжущие вещества, состоящие из смеси углеводородов с серой, кислородом и азотом. Бывают природные и искусственные.

Природный битум образуется из нефти в результате медленного удаления из нее легких и средних масел, а также в результате окисления нефти.

Природный битум – пластичное вещество в нагретом состоянии. Он пропитывает осадочные породы, которые называются асфальтовыми, обладает хорошей атмосферостойкостью.

Нефтяные (искусственные) битумы являются продуктом переработки нефти и ее смолистых остатков. Могут быть твёрдые, полутвердые и жидкие.

В зависимости от способа переработки нефти подразделяют на:

• Остаточные – образуются после отгонки из нефти бензина, керосина, а также части масел (твёрдые)

• Окисленные – получают путём продувки воздуха через нефтяные остатки (полутвёрдые)

• Крекинговые – получают путем разложения нефти и нефтяных масел (жидкие)

Свойства битумов:

• Вязкость – измеряется по глубине проникновения иглы пенетрометра

• Растяжимость – свойство битума растягиваться в тонкие нити под влиянием приложенной силы. Характеризуется абсолютным удлинением образца. Определяется дуктелометром.

• Температура вспышки – температура, которую показывает термометр при первом появлении синего пламени над поверхностью образца битума

• Температура размягчения – характеризует степень подвижности битума, определяют прибором «кольцо и шар»

Битумы стойки к водным растворам солей, кислот, щелочей, но могут растворяться в этиловом спирте, бензине.

Деготь представляет собой густую жидкость черного цвета с запахом карболовой кислоты. Состоит из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных. Обладает антисептическим свойством.

Из сырого дегтя отгоняют воду, все лёгкие и часть средних масел и получают отогнанный дёготь. При удалении самого тяжелого масла получают хрупкое вещество каменноугольный пек. Температура размягчения пека – 50-60°С. Пек – токсичное вещество.

При сплавлении пека с антраценовым малом получают составленный деготь, который обладает вяжущими и приклеивающими свойствами. Дёгтевые вяжущие обладают вязкостью, клеящей способностью, биостойкостью.

Асфальтовые растворы представляют собой уплотненную смесь асфальтового вяжущего с мелким заполнителем. Асфальтовое вяжущее – смесь нефтяного битума с порошком из известняка, доломита, мела, асбеста. Изготавливают асфальтовые растворы на заводах специально для этого предназначенных. Сухую смесь из минеральных порошков и битума нагревают до 180°С при постоянном перемешивании. Раствор укладывают на основание толщиной 20-30мм и уплотняют.

Асфальтовый бетон – искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси нефтяного битума, минерального порошка, мелкого и крупного заполнителя. Битума в таком бетоне 5-6%.

По степени пластичности такие бетоны делят на пластичные и жесткие. По способу применения на укладываемые в горячем состоянии и укладываемые в холодном состоянии.

Дегтевые бетоны и растворы обладают меньшей водостойкостью и атмосферостойкостью чем асфальтовые.

Рулонные кровельные материалы

Рубероид получают пропиткой кровельного картона легкими нефтяными битумами с последующим нанесением на обе стороны полотна тугоплавкого битума и посыпки. Различают кровельный и подкладочный рубероид.

Пергамин – рулонный материал из кровельного картона, пропитанного нефтяными битумами.

Бикрост – полимерно-битумный кровельный и гидроизоляционный материал. Основа – полиэстр или стеклохолст, покрытый битумным вяжущим с полипропиленолом. Вместо покрытия может наноситься металлическая фольга или полимерная пленка.

Линокром – рулонный битумный материал предназначенный для гидроизоляции фундамента, для устройства кровельного ковра.

Гидроизоляционные материалы. Назначение: изолировать сооружения или из части от проникновения влаги из окружающей среды. Должны быть водонепроницаемыми, теплостойкими, достаточно гибкими, не давать трещин и разрывов, иметь стойкую основу неспособную загнивать. Могут быть безосновными и основными.

Гидроизол – рулонный беспокровный материал, полученный путем пропитки асбестового картона нефтяным битумом. Используется для многослойной оклеечной гидроизоляции.

Фольгоизол – рулонный материал состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны резиново-битумным или минеральным наполнителем. Используется для устройства верхнего слоя кровельного ковра.

Стеклоизол – рулонный материал изготовленный путем нанесения с двух сторон на поверхность стеклохолста резино-битумной массы. Применяется для оклеечной изоляции несущих конструкций.

Кровельные гидроизоляционные мастики

Мастики – искусственные пластичные смеси органических вяжущих веществ с минеральными наполнителями и добавкой антисептика.

Битумные мастики состоят из нефтяных битумов или сплавов нефтяных и природных битумов.

Дегтевые мастики состоя из каменно угольных и сланцевых пеков с каменноугольным дегтем.

Битумно-резиновые мастики содержат смесь с резиновой крошкой. Получают сплавлением кровельной мелкой резиновой крошки, пластификаторов и антисептиков. Эти мастики обладают повышенной эластичностью, гибкостью, морозостойкостью.

Гудрокамовые – продукт совместного окисления каменноугольного масла и нефтяного гудрона. Обладает высокими адгезионными и биостойкими свойствами. Используется как приклеивающая мастика.

Минеральные наполнители:

• Пылевидные – порошок известняки, мела, доломита, талька

• Волокнистые – измельченные волокна асбеста, минеральной ваты

• Комбинированные

Мастики надо хранить раздельно по сортам и маркам в специальных упаковках в закрытом помещении.

Герметизирующие материалы – предназначены для заделки температурных швов, стыков стеновых панелей, для заделки швов, образующихся при монтаже сборных элементов конструкций.

Герметики должны быть водо- и газонепроницаемыми, тепло- и морозостойкими, эластичными, долговечными, безупречными, нетоксичными.

Герметики подразделяются на мастики, вулканизирующие пасты, эластичные прокладки.

Мастико-изол ГМ применяют как в горячем так и в холодном состоянии для заделки швов панелей зданий и сооружений.

Уплотняющая мастика не твердеет, обладает малым водопоглощением, хорошей адгезией к бетону и металлу. Применяется для заделки вертикальных швов панелей и мест примыкания оконных/дверных блоков. УМ50 и УМ60

Герметизирующая паста – тиоколовый герметик, изготавливается на основе полисульфидного каучука (тиокола). Такие герметики атмосферостойки, эластичны, обладают высокой адгезией к бетону. Недостаток – быстрое загустевание. Им заделывают стыки панелей зданий.

Эластичные пористые прокладки, монолитные жгуты, пороизол – эластичная пористая прокладка, полученная вулканизацией газонаполненной резины. Гнилостойкий, долговечный материал. Выпускается в виде прямоугольных полос или жгутов. Применяется для герметизации наружных стыков между панелями.

Гернит – эластичная герметизирующая прокладка длиной 3м изготовленная на основе негорючего каучука, сохраняющая свои свойства при температуре от -40 до +70°

Отделочные листовые материалы

ДСП – получают методом горячего плоского прессования стружки и синтетического связующего. Поверхность может быть шлифованной или не шлифованной. ДСП биостойки.

ДВП - получают прессованием размолотой древесной массы. Применяют для звуко- и теплоизоляции, для утепления кровель.

Бумажнослоистый декоративный пластик – получают горячим прессованием специальных видов бумаги пропитанной синтетическим термореактивным связующим. Верхний слой мб однотонным, с печатным рисунком, многоцветным. Лёгкий, светостойкий, хорошо переносит воздействие различных моющих средств, выдерживает температуру до 130°С, поддаётся механической обработке. Применяют для облицовки стен, дверных полотен.

Сайдинг – поливинилхлорид, пластификаторы, наполнители, пигменты.

Плитки для облицовки стен:

• Полистирольные - получают из полистирола методом литья под давлением. Применяют для облицовки торговых и бытовых учреждений.

• Фенолитовые - изготавливают прессованием фенолформальдег. полимера, отвердителя, наполнителей. Применяют для облицовки стен лабораторий, производственных цехов, помещений, подверженных воздействию агрессивной среды.

Пластмассовые трубы

Такие трубы в отличие от стальных не подвергаются коррозии, не разрушаются при замерзании в них воды, легче (в 3-6 раз), обладают гибкостью, имеют низкую теплопроводность, не требуют защитных покрытий.

Профильные погонажные изделия изготавливают непрерывным выдавливанием через профилированный мундштук (экструзия)

По назначению подразделяются на: плинтусы, изделия для поручней и перил, налички для оконных и дверных проёмов.