Реферат: Классификация строительных материалов

1. Классификациястроительных материалов

/>

Строительные материалы иизделия классифицируют по степени готовности, происхождению, назначению итехнологическому признаку.

По степени готовностиразличают собственно строительные материалы и строительные изделия — готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы. Кстроительным материалам относятся древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич,песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок,лакокрасочные материалы, природные камни и т. д.

Строительнымиизделиями являются сборные железобетонные панели и конструкции, оконные идверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др. В отличие отизделий строительные материалы перед применением подвергают обработке — смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут и т. д.

По происхождениюстроительные материалы подразделяют на природные и искусственные.

Природные материалы — это древесина, горные породы(природные камни), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалыполучают из природного сырья путем несложной обработки без изменения ихпервоначального строения и химического состава.

К искусственнымматериалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают изприродного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности исельского хозяйства с применением специальных технологий. Искусственныематериалы отличаются от исходного сырья как по строению, так и по химическомусоставу, что обусловлено коренной переработкой его в заводских условиях.

Наибольшеераспространение получили классификации материалов по назначению итехнологическому признаку.

По назначениюматериалы подразделяют на следующие группы:

конструкционныематериалы — материалы которые воспринимают и передают на грузки в строительныхконструкциях;

теплоизоляционныематериалы, основноеназначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строительнуюконструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении приминимальных затратах энергии;

акустические материалы (звукопоглощающие извукоизоляционные материалы) — для снижения уровня «шумового загрязнения»помещения;

гидроизоляционные икровельные материалы — для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях идругих конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды иливодяных паров;

герметизирующиематериалы — длязаделки стыков в сборных конструкциях;

отделочные материалы — для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защитыконструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

материалы специальногоназначения (напримерогнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальныхсооружений.

Ряд материалов (напримерцемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так каких используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительныхматериалов и изделий. Это так называемые материалы общего назначения.Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том,что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например,бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его видыимеют совсем иное назначение: особа легкие бетоны являются теплоизоляционнымматериалом; особо тяжелые бетоны — материалом специального назначения, которыйиспользуют для защиты от радиоактивного излучения.

По технологическомупризнаку материалы подразделяют, учитывая вид сырья, из которого получаютматериал, и вид его изготовления, на следующие группы:

Природные каменныематериалы и изделия — получают из горных пород путем их обработки: стеновые блоки и камни,облицовочные плиты, детали архитектурного назначения, бутовый камень дляфундаментов, щебень, гравий, песок и др.

Керамические материалыи изделия — получаютиз глины с добавками путем формования, сушки и обжига: кирпич, керамическиеблоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, плиткиоблицовочные и для настилки полов, керамзит (искусственный гравий для легкихбетонов) и др.

Стекло и другиематериалы и изделия из минеральных расплавов — оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, стеклопрофилит (для ограждений), плитки, трубы, изделия из ситаллов и шлакоситаллов,каменное литье.

Неорганические вяжущиевещества — минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие присмешивании с водой пластичное тело, со временем приобретающее камневидноесостояние: цементы различных видов, известь, гипсовые вяжущие и др.

Бетоны — искусственные каменные материалы,получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Бетон состальной арматурой называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не толькосжатию, но и изгибу и растяжению.

Строительные растворы — искусственные каменныематериалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые современем переходят из тестообразного в камневидное состояние.

Искусственныенеобжиговые каменные материалы — получают на основе неорганических вяжущих и различныхзаполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия,асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны.

Органические вяжущиевещества и материалы на их основе — битумные и дегтевые вяжущие, кровельные игидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь,приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы.

Полимерные материалы иизделия — группаматериалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластическихнетермореактнвных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы,плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты,сотопласты и др.

Древесные материалы иизделия — получают врезультате механической обработки древесины: круглый лес, пиломатериалы,заготовки для различных столярных изделий, паркет, фанера, плинтусы, поручни,дверные и оконные блоки, клееные конструкции.

Металлическиематериалы — наиболеешироко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальнойпрокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.

2.  Физическиесвойства строительных материалов

/>

Плотность материалабывает средней и истинной.

Средняя плотность ρс — масса единицыобъема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Среднюю плотность (вкг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле:

/>

где m -масса материала,кг, г; Vе — объем материала, м3, дм3, см3.

Среднюю плотность сыпучихматериалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпнойплотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты междузернами.

Относительнаяплотность d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. Застандартное вещество принята вода при температуре 4°С, имеющая плотность 1000кг/м3. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле:

/>

 

Истинная плотность ρu — масса единицыобъема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она вкг/м3, кг/дм3, г/см3 по формуле:

/>

где m — масса материала,кг, г; Vа — объем материала в плотном состоянии, м3, дм3, см3.

У неорганическихматериалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидовкремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400-3100кг/м3, у органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода иводорода, она составляет 800-1400 кг/м3, у древесины — 1550 кг/м3.Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия — 2700кг/м3, стали — 7850, свинца — 11300 кг/м3.

Пористость П — степень заполнения объемаматериала порами. Вычисляется в % по формуле:

/>

где ρс, ρu — средняя и истинная плотности материала.

Для строительныхматериалов П колеблется от 0 до 90%.

Для сыпучих материалов определяетсяпустотность (межзерновая пористость).

По величине пор материалыразделяют на мелкопористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячныхдолях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметрадо 1~2 мм).

3. Гидрофизическиесвойства строительных материалов

 

Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористогоматериала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Поглощение влаги извоздуха объясняется адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор икапиллярной конденсацией. Этот процесс, называемый сорбцией, обратимый.Волокнистые материалы со значительной пористостью, например теплоизоляционные истеновые, обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокойсорбционной способностью.

Водопоглощение — способность материала поглощать иудерживать воду. Водопоглощение характеризует в основном открытую пористость,так как вода не проходит в закрытые поры.

Степень сниженияпрочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью.Водостойкость численно характеризуется коэффициентом размягчения Кразм,который характеризует степень снижения прочности в результате его насыщенияводой.

Влажность — это степень содержания влаги вматериале. Зависит от влажности окружающей среды, свойств и структуры самогоматериала.

Водопроницаемость — способность материала пропускатьводу под давлением. Она характеризуется коэффициентом фильтрации Кф,м/ч, который равен количеству воды Vв в м3, проходящей черезматериал площадью S = 1 м2, толщиной а = 1 м за время t = 1 ч, при разности гидростатического давления P1 — Р2 = 1 м водного столба:

/>

Обратной характеристикойводопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала непропускать воду под давлением.

Паропроницаемость — способность материалов пропускатьводяной пар через свою толщину. Она характеризуется коэффициентом паропроницаемостиμ, г/(мхчхПа), который равен количеству водяного пара V в м3,проходящего через материал толщиною а = 1м, площадью S = 1 м² за время t = 1 ч, при разности парциальных давлений Р1 — Р2 = 133,3Па:

/>

 

Морозостойкость — способность материала вводонасыщенном состоянии не разрушаться при многократном попеременномзамораживании и оттаивании.

Разрушение происходитиз-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давлениельда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

 

4. Теплофизическиесвойства строительных материалов

 

Теплопроводность — способность материалов проводитьтепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур междуповерхностями, ограничивающими материал. Теплопроводность зависит откоэффициента теплопроводности λ, Вт/(мx°С), который равен количеству теплаQ, Дж, проходящего через материал толщиной d = 1 м, площадью S = 1 м2 за время t = 1 ч, при разности температур между поверхностями t2- t1 = 1 °С:

 

/>

При известной среднейплотности, пользуясь нижеприведенной формулой, можно ориентировочно вычислитькоэффициент теплопроводности λ, Вт/(мх°С), материала в воздушно-сухомсостоянии:

/>

Значительно возрастаеттеплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициенттеплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(мх°С), а воздуха 0,023 Вт/(мх°С),т.е. превышает его в 25 раз.

Теплоемкость — способность материалов поглощатьтепло при нагревании. Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кгх°С),которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материаламассой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t2-t1= 1°С:

/>

 

Огнестойкость — способность материала выдерживатьбез разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределомогнестойкости конструкции называется время в часах от начала огневого испытаниядо появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения,повышения температуры на необогреваемой поверхности. По огнестойкостистроительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые,сгораемые. Несгораемые материалы под действием высокой температуры или огняне тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы с трудом воспламеняются,тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии огня; сгораемыематериалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаленияисточника огня.

Огнеупорность — способность материалапротивостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и нерасплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные,которые выдерживают действие температур от 1580 °С и выше; тугоплавкие,которые выдерживают температуру 1360… 1580°C; легкоплавкие, выдерживающие температуру ниже 1350 °С.

5. Механическиесвойства строительных материалов

К основным механическимсвойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию,хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочность — способность материаловсопротивляться разрушению и деформациям от внутренних напряжений, возникающих врезультате воздействия внешних сил или других факторов, таких как неравномернаяосадка, нагревание и т. п. Оценивается она пределам прочности. Так называютнапряжение, возникающее в материале от действия нагрузок, вызывающих его разрушение.

Различают пределыпрочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Пределпрочности при сжатии и растяжении RСЖ(Р), МПа, вычисляется какотношение нагрузки, разрушающей материал Р, Н, к площади поперечного сечения F,мм2:

/>

Предел прочности приизгибе RИ, МПа, вычисляют как отношение изгибающего момента M, Нхмм,к моменту сопротивления образца, мм3:

/>

Важной характеристикойматериалов является коэффициент конструктивного качества. Это условнаявеличина, которая равна отношению предела прочности материала R, МПа, к егоотносительной плотности:

к.к.к. = R/d

 

Упругость — способность материалов под воздействиемнагрузок изменять форму и размеры и восстанавливать их после прекращениядействия нагрузок.

Упругость оцениваетсяпределом упругости буп, МПа, который равен отношению наибольшейнагрузки, не вызывающей остаточных деформаций материала, PУП, Н, кплощади первоначального поперечного сечения F0, мм2:

бУП<sub/>= РУП/F0

 

Пластичность — способность материалов изменятьсвою форму и размеры под воздействием нагрузок и сохранять их после снятиянагрузок. Пластичность характеризуется относительным удлинением или сужением.

Разрушение материаловможет быть хрупким или пластичным. При хрупком разрушении пластическиедеформации незначительны.

Релаксация — способность материалов ксамопроизвольному снижению напряжений при постоянном воздействии внешних сил.Это происходит в результате межмолекулярных перемещений в материале.

Твердость — способность материала оказыватьсопротивление проникновению в него более твердого материала.

Для разных материалов онаопределяется по разным методикам. Так, при испытании природных каменныхматериалов пользуются шкалой Мооса, составленной из 10 минералов, расположенныхв ряд, с условным показателем твердости от 1 до 10, когда более твердыйматериал, имеющий более высокий порядковый номер, царапает предыдущий. Минералырасположены в следующем порядке: тальк или мел, гипс или каменная соль, кальцитили ангидрит, плавиковый шпат, апатит, полевой шпат, кварцит, топаз, корунд,алмаз.

Твердость металлов,бетона, древесины, пластмасс оценивают вдавливанием в них стального шарика,алмазного конуса или пирамиды.

Твердость материала невсегда соответствует прочности. Так, древесина имеет прочность, одинаковую сбетоном, но значительно меньшую твердость.

Истираемость - способность материалов разрушатьсяпод действием истирающих усилий. Истираемость И в г/см2 вычисляетсякак отношение потери массы образцом m1-m2 в г отвоздействия истирающих усилий к площади истирания F в см2;

И = (m1 — m2)/ Р.

Определяется И путемиспытания образцов на круге истирания или в полочном барабане.

Износ — свойство материала сопротивлятьсяодновременному воздействию истирания и ударов. Износ материала зависит от егоструктуры, состава, твердости, прочности, истираемости.

Хрупкость — свойство материала внезапноразрушаться под воздействием нагрузки, без предварительного заметного измененияформы и размеров. Хрупкому материалу, в отличие от пластичного, нельзя придатьпри прессовании желаемую форму, так как такой материал под нагрузкой дробитсяна части, рассыпается. Хрупки камни, стекло, чугун и др.

6. Понятиегорная порода и минерал. Основные породообразующие минералы

 

Горныепороды — главныйисточник получения строительных материалов. Горные породы используют впромышленности строительных материалов как сырье для изготовления керамики,стекла, теплоизоляционных и других изделий, а также для производстванеорганических вяжущих веществ — цементов, извести и гипсовых.

Горныепороды — этоприродные образования более или менее определенного состава и строения,образующие в земной коре самостоятельные геологические тела.

Минераламиназывают однородныепо химическому составу и физическим свойствам составные части горной породы.Большинство минералов — твердые тела, иногда встречаются жидкие (самороднаяртуть).

В зависимости от условийформирования горные породы делят на три генетические группы:

1) магматическиепороды,образовавшиеся в результате охлаждения и затвердевания магмы;

2) осадочные породы, возникшие в поверхностных слояхземной коры из продуктов выветривания и разрушения различных горных пород;

3) метаморфическиепороды, являющиесяпродуктом перекристаллизации и приспособления горных пород к изменившимся вземной коре физико-химическим условиям.

Породообразующиеминералы

В настоящее времяизвестно около 5000 минералов. В образовании же горных пород преимущественноучаствуют 25 минералов. Основными породообразующими минералами являются кремнезем,алюмосиликаты, железисто-магнезиальные, карбонаты, сульфаты.

Минералы группыкремнезема. Кминералам этой группы относят кварц. Он может находиться как вкристаллической, так и аморфной форме.

Кристаллический кварц в виде диоксида кремния SiО2 — один из самых распространенных минералов в природе. Аморфный кремнеземвстречается в виде опала SiО2 x NH2О. Кварц отличаетсявысокой химической стойкостью при обычной температуре. Кварц плавится притемпературе около 1700оС, поэтому широко используется в огнеупорныхматериалах.

Минералы группыалюмосиликатов — полевыешпаты, слюды, каолиниты. Полевые шпаты составляют 58% всей литосферы иявляются самыми распространенными минералами. Разновидностями их являются ортоклази плагиоклазы.

Ортоклаз — калиевый полевой шпат — K2О xAl2О3 x 6SiО2. Имеет среднюю плотность 2,57 г/см3, твердость — 6-6,5. Являетсяосновной частью гранитов, сиенитов.

Плагиоклазы — минералы, состоящие из смеси твердыхрастворов альбита и анортита.

Альбит — натриевый полевой шпат — Na2О xAl2О3 x 6SiО2. Анортит — кальциевый полевой шпат – CaO x Al2О3 x 2SiО2.

Плагиоклазы входят всостав кислых и основных горных пород.

Предел прочности полевыхшпатов при сжатии составляет 120-170 МПа, что ниже прочности кварца. Онивыветриваются под воздействием воды, содержащей углекислоту, в результате чегообразуется каолинит.

Слюды — водные алюмосиликаты слоистогостроения, способные расщепляться на тонкие пластинки. Наиболее частовстречаются два вида — мусковит и биотит. Мусковит — калиеваябесцветная слюда. Обладает высокой химической стойкостью, тугоплавка. Биотит — железисто-магнезиальная слюда черного или зелено-черного цветов.

Водной разновидностьюслюды является вермикулит. Он образован из биотита в результате воздействиягидротермальных процессов. При нагревании вермикулита до 750 °С теряетсяхимически связанная вода, в результате чего объем его увеличивается в 18-40раз. Вспученный вермикулит применяют в качестве теплоизоляционного материала.

Каолинит - Al2О3 x 2SiО2 x 2H2О — минерал,получаемый в результате разрушения полевых шпатов и слюд. Залегает в видеземлистых рыхлых масс. Применяют для изготовления керамических материалов.

Железисто-магнезиальныесиликаты. Минераламиэтой группы являются пироксены, амфиболы и оливин.

К пироксенамотносят авгит, входящий в состав габбро, к амфиболам — роговуюобманку, входящую в состав гранитов.

Оливин входит в состав диабазов ибазальтов. Продукт выветривания оливина — хризотил-асбест. Этиминералы являются силикатами магния и железа и имеют темную окраску. Ониобладают высокой ударной вязкостью и стойкостью против выветривания.

Минералы группыкарбонатов. К нимотносят кальцит, магнезит, доломит. Они входят в состав осадочных горныхпород.

Кальцит — СаСО3 — имеет среднюю плотность2,7 г/см3, твердость — 3. Вскипает при воздействии слабого раствора солянойкислоты. Входит в состав известняков, мраморов, травертинов.

Магнезит — MgCО3 — имеет среднюю плотность 3,0г/см3, твердость — 3,5-4. Вскипает от горячей соляной кислоты. Образует породус тем же названием.

Доломит — CaCО3 x MgCО3 — имеет плотность2,8-2,9 г/см3, твердость — 3,5-4. По свойствам занимает среднее положение междукальцитом и магнезитом. Входит в состав мраморов. Образует породу с таким женазванием.

Минералы группысульфатов — гипс и ангидрит.

Гипс - CaSО4 x 2H2О — имеет среднююплотность 2,3 г/см3, твердость — 1,5-2,0, цвета — белый, серый, красноватый.Строение — кристаллическое. Хорошо растворяется в воде. Образует породу — гипсовый камень.

Ангидрит — CaSО4 — имеет среднюю плотность2,9-3 г/см3, твердость — 3-3,5, строение — кристаллическое. При насыщении водойпереходит в гипс.

7. Классификациягорных пород по происхождению

Каменные строительныематериалы включают широкую номенклатуру изделий, получаемых из горных пород: рваныйкамень в виде кусков неправильной формы (бут, щебень и др.), изделияправильной формы (блоки, штучный камень, плиты, бруски), профилированныеизделия и др.

По происхождению горныепороды делят на три основных вида:

магматические, илиизверженные(глубинные, или излившиеся), образовавшиеся в результате затвердевания в недрахземли или на ее поверхности, в основном из силикатного расплава — магмы;

осадочные, образовавшиеся путем осаждения неорганическихи органических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности земли;

метаморфические — кристаллические горные породы,возникшие в результате преобразования магматических или осадочных пород привоздействии температуры, давления и флюидов (существенно водно-углекислыхгазово-жидких или жидких, часто надкритических растворов).

Изверженные горныепороды подразделяютна глубинные, излившиеся и обломочные.

Глубинные породы образовались в результате остываниямагмы в недрах земной коры. Затвердевание происходило медленно и под давлением.В этих условиях расплав полностью кристаллизовался с образованием крупных зеренминералов.

К главнейшим глубиннымпородам относят гранит, сиенит, диорит и габбро.

Гранит состоит из зерен кварца, полевогошпата (ортоклаза), слюды или железисто-магнезиальных силикатов. Имеет среднююплотность 2,6 г/см3, предел прочности при сжатии — 100-300 МПа. Цвета — серый,красный. Он обладает высокой морозостойкостью, малой истираемостью, хорошошлифуется, полируется, стоек против выветривания. Применяют его дляизготовления облицовочных плит, архитектурно-строительных изделий, лестничныхступеней, щебня.

Сиенит состоит из полевого шпата(ортоклаза), слюды и роговой обманки. Кварц отсутствует или имеется внезначительном количестве. Средняя плотность составляет 2,7 г/см3, пределпрочности при сжатии — до 220 МПа. Цвета — светло-серый, розовый, красный. Онобрабатывается легче, чем гранит, применяют для тех же целей.

Диорит состоит из плагиоклаза, авгита,роговой обманки, биотита. Средняя плотность его составляет 2,7-2,9 г/см3,предел прочности при сжатии — 150-300 МПа. Цвета — от серо-зеленого дотемно-зеленого. Он стоек против выветривания, имеет малую истираемость.Применяют диорит для изготовления облицовочных материалов, в дорожномстроительстве.

Габбро — кристаллическая порода, состоящаяиз плагиоклаза, авгита, оливина. В составе его может быть биотит и роговаяобманка. Имеет среднюю плотность 2,8-3,1 г/см3, предел прочности при сжатии — до 350 МПа. Цвета — от серого или зеленого до черного. Применяют для облицовкицоколей, устройства полов.

Излившиеся горные породыобразовались при остывании магмы на небольшой глубине или на поверхности земли.К излившимся породам относят порфиры, диабаз, трахит, андезит, базальт.

Порфиры являются аналогами гранита, сиенита,диорита. Средняя плотность составляет 2,4-2,5 г/см3, предел прочности присжатии — 120-340 МПа. Цвета — от красно-бурого до серого. Структура — порфировидная, т. е. с крупными вкраплениями в мелкозернистую структуру, чащевсего ортоклаза или кварца. Их применяют для изготовления щебня,декоративно-поделочных целей.

Диабаз является аналогом габбро, имееткристаллическую структуру. Средняя плотность его составляет 2,9-3,1 г/см3,предел прочности при сжатии — 200-300 МПа, цвета — от темно-серого до черного.Применяют для наружной облицовки зданий, изготовления бортовых камней, в видещебня для кислотоупорных футеровок. Температура плавления его невысокая — 1200-1300 °С, что позволяет применять диабаз для каменного литья.

Трахит является аналогом сиенита. Имееттонкопористое строение. Средняя плотность его составляет 2,2 г/см3, пределпрочности при сжатии — 60-70 МПа. Окраска — светло-желтая или серая. Применяютдля изготовления — стеновых материалов, крупного заполнителя для бетона.

Андезит является аналогом диорита. Имеетсреднюю плотность 2,9 г/см3, прочность при сжатии — 140-250 МПа, окраску — отсветлой до темно-серой. Применяют в строительстве — для изготовления ступеней,облицовочного материала, как кислотостойкий материал.

Базальт — аналог габбро. Имеет стекловиднуюили кристаллическую структуру. Средняя плотность его составляет 2,7-3,3 г/см3,предел прочности при сжатии — от 50 до 300 МПа. Цвета — темно-серый или почтичерный. Применяют для изготовления бортовых камней, облицовочных плит, щебнядля бетонов. Является сырьем для изготовления каменных литых материалов,базальтового волокна.

Обломочные породыпредставляют собой выбросы вулканов. В результате быстрого охлаждения магмы образовались породыстекловидной пористой структуры. Их подразделяют на рыхлые и цементированные.К рыхлым относят вулканические пеплы, песок и пемзу.

Вулканические пеплы — порошкообразные частицывулканической лавы размером до 1 мм. Более крупные частицы размером от 1 до 5 мм называют песком. Пеплы применяют как активную минеральную добавку в вяжущие, пески — в качествемелкого заполнителя для легких бетонов.

Пемза — пористая порода ячеистогостроения, состоящая из вулканического стекла. Пористая структура образовалась врезультате воздействия газов и паров воды на остывавшую лаву, средняя плотностьсоставляет 0,15-0,5 г/см3, предел прочности при сжатии — 2-3 МПа. В результатевысокой пористости (до 80%,) имеет низкий коэффициент теплопроводности А =0,13...0,23 Вт/(м·°С). Применяют ее в виде заполнителей для легких бетонов,теплоизоляционных материалов, в качестве активной минеральной добавки дляизвести и цементов.

К цементированнымпородам относят вулканические туфы.

Вулканические туфы — пористые стекловидные породы,образовавшиеся в результате уплотнения вулканических пеплов и песков. Средняяплотность туфов составляет 1,25-1,35 г/см3, пористость — 40-70%, пределпрочности при сжатии — 8-20 МПа, коэффициент теплопроводности 1 = 0,21...0,33Вт/(м·°С). Цвета — розовый, желтый, оранжевый, голубовато-зеленый. Применяют ихв качестве стенового материала, облицовочных плит для внутренней и наружнойоблицовки зданий.

К метаморфическимгорным породам относят гнейсы, глинистые сланцы, кварцит, мрамор

 

8. Магматическиегорные породы. Условия образования. Виды

Магматические горныепороды — это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы (расплавленноймассы преимущественно силикатного состава), в результате её охлаждения изастывания. По условиям образования различают две подгруппы магматическихгорных пород:

• интрузивные(глубинные), от латинского слова “интрузио” – внедрение;

• эффузивные (излившиеся)от латинского слова “эффузио” – излияние.

 Интрузивные(глубинные) горныепороды образуются при медленном постепенном остывании магмы, внедренной внижние слои земной коры, в условиях повышенного давления и высоких температур. Выделениеминералов из вещества магмы при ее остывании происходит строго в определеннойпоследовательности, каждый минерал имеет свою температуру образования. Сначалаобразуются тугоплавкие темноцветные минералы (пироксены, роговаяобманка, биотит, …), далее рудные минералы, затем полевые шпатыи последним выделяется в виде кристаллов кварц. Главные представителиинтрузивных магматических горных пород – граниты, диориты, сиениты,габбро, перидотиты.

Эффузивные(излившиеся) горныепороды образуются при остывании магмы в виде лавы (от итальянского “лава” –затопляю) на поверхности земной коры или вблизи нее. По вещественному составуэффузивные горные породы сходны с глубинными, они образуются из одной и той жемагмы, но в разных термодинамических условиях (давлении, температуре и др.). Наповерхности земной коры магма в виде лавы остывает значительно быстрее, чем нанекоторой глубине от нее. Главные представители эффузивных магматических горныхпород – обсидианы, туфы, пемзы, базальты, андезиты, трахиты, липариты, дациты,риолиты.

Основные отличительныепризнаки эффузивных (излившихся)магматических горных пород, которыеопределяются их происхождением иусловиями образования, следующие:

• для большинстваобразцов грунтов характерна некристаллическая, тонко-, мелкозернистая структурас отдельными видимыми глазом кристаллами;

• для некоторых образцовгрунтов характерно наличие пустот, пор, пятен;

• в некоторых образцахгрунтов присутствует какая-либо закономерность пространственной ориентировкикомпонентов (окраски, овальных пустот и др.).

Отличия эффузивных горныхпород друг от друга, как и интрузивных горных пород друг от друга, определяютсяусловиями их образования и вещественным составом магмы, что проявляется вразличной их окраске (светлые – темные) и составе компонентов.

В основе химическойклассификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO2) впороде. По этому показателю выделяют ультракислые, кислые, средние, основныеи ультраосновные породы.

9. Осадочныегорные породы. Условия образования. Виды

 

Осадочные горные породыпо условиям образования подразделяют на обломочные (механическиеотложения), химические осадки и органогенные.

Обломочные породы образовались в результатефизического выветривания, т. е. воздействия ветра, воды, знакопеременныхтемператур. Их подразделяют на рыхлые и цементированные. К рыхлымотносят песок, гравий, глину.

=Песок представляет собой смесь зерен с размеромчастиц от 0,1 до 5 мм, образовавшуюся в результате выветривания изверженных иосадочных горных пород.

=Гравий — горная порода, состоящая изокруглых зерен от 5 до 150 мм различного минералогического состава. Применяютдля бетонов и растворов, в дорожном строительстве.

=Глины — тонкообломочные породы, состоящиеиз частиц мельче 0,01 мм. Цвета — от белого до черного. По составу подразделяютна каолинитовые, монтмориллокитовые, галлуазитовые. Являются сырьем длякерамической и цементной промышленности.

К цементированнымосадочным горным породам относят песчаник, конгломерат и брекчию.

=Песчаник — горная порода, состоящая изцементированных зерен кварцевого песка. Природными цементами служат глина,кальцит, кремнезем. Средняя плотность кремнистого песчаника составляет 2,5-2,6г/см3, предел прочности при сжатии — 100-250 МПа. Применяют дляизготовления щебня, облицовки зданий и сооружений.

=Конгломерат и брекчия. Конгломерат — горная порода,состоящая из зерен гравия, сцементированных природным цементом, брекчия — изсцементированных зерен щебня. Средняя плотность их составляет 2,6-2,85 г/см3,предел прочности при сжатии — 50-160 МПа. Применяют конгломерат и брекчию дляпокрытия полов, изготовления заполнителей для бетона.

Химические осадки образовались в результате выпадениясолей при испарении воды в водоемах. К ним относят гипс, ангидрит, магнезит,доломит и известковые туфы.

=Гипс состоит в основном из минералов гипса- CaSО4 x 2H2О. Это порода белого или серого цвета.Применяют для изготовления гипсовых вяжущих веществ и для облицовки внутреннихчастей зданий.

=Ангидрит включает минералы ангидрита — CaSО4.Цвета — светлые с голубовато-серыми оттенками. Применяют там же, где и гипс.

=Магнезит состоит из минерала магнезита — MgCО3.Применяют его для изготовления вяжущего каустического магнезита и огнеупорныхизделий.

=Доломит включает минерал доломита — CaCО3x MgCО3. Цвет — серо-желтый. Применяют для изготовления облицовочныхплит и внутренней облицовки, щебня, огнеупорных материалов, вяжущего вещества — каустического доломита.

=Известковые туфы состоят из минерала кальцита – СаСО3.Это пористые породы светлых тонов. Имеют среднюю плотность 1,3-1,6 г/см3,предел прочности при сжатии — 15-80 МПа. Из них изготавливают штучные камни длястен, облицовочные плиты, легкие заполнители для бетонов, известь.

Органогенные породы образовались в результатежизнедеятельности и отмирания организмов в воде. К ним относят известняки, мел,диатомит, трепел.

=Известняки — горные породы, состоящие восновном из кальцита – СаСО3. Могут содержать примеси глины, кварца,железисто-магнезиальных и других соединений. Образовались в водных бассейнах изостатков животных организмов и растений. По структуре известняки подразделяютна плотные, пористые, мраморовидные, ракушечниковые и другие. Плотныеизвестняки имеют среднюю плотность 2,0-2,6 г/см3, предел прочности присжатии — 20-50 МПа; пористые — среднюю плотность 0,9-2,0 г/см3, пределпрочности при сжатии — от 0,4 до 20 МПа. Цвета — белый, светло-серый,желтоватый. Применяют их для изготовления облицовочных плит, архитектурныхдеталей, щебня, в качестве сырья для цемента, извести. Известняк-ракушечниксостоит из раковин моллюсков и их обломков. Это пористая порода со среднейплотностью 0,9-2,0 г/см3, с пределом прочности при сжатии — 0,4-15,0 МПа.Применяют для изготовления стеновых материалов и плит для внутренней и наружнойоблицовки зданий.

=Мел — горная порода, состоящая изкальцита – СаСО3. Образована раковинами простейших животных организмов. Цвет — белый. Применяется для приготовления красочных составов, замазки, изготовленияизвести, цемента.

=Диатомит - горная порода, состоящая изаморфного кремнезема. Образована мельчайшими панцирями диатомовых водорослей искелетами животных организмов. Слабосцементированная или рыхлая порода сосредней плотностью 0,4-1,0 г/см3. Цвет — белый с желтоватым или серым оттенком.

=Трепел — сходнаяс диатомитом порода, но более раннего образования. Сложена, в основном,сферическими тельцами опала и халцедона. Применяют диатомит и трепел дляизготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, активных добавок ввяжущие вещества.

10. Метаморфическиегорные породы. Условия образования. Виды

К метаморфическим горнымпородам относят гнейсы, глинистые сланцы, кварцит, мрамор.

Гнейсы — сланцевые породы, образовавшиесячаще всего в результате перекристаллизации гранитов при высокой температуре иодноосном давлении. Их минералогический состав — как у гранитов. Средняяплотность составляет 2,5-2,6 г/см3, предел прочности при сжатии — 129-300 МПа.Цвета — серый, розовый, красный. Применяют их для изготовления облицовочныхплит, бутового камня.

Глинистые сланцы — породы, образовавшиеся врезультате видоизменения глины под большим давлением. Средняя плотностьсоставляет 2,7-2,9 г/см3, предел прочности при сжатии — 60-120 МПа. Цвета — темно-серый, черный. Раскалываются на тонкие пластинки толщиной 3-10 мм. Применяют для изготовления облицовочных и кровельных материалов.

Кварцит — мелкозернистая горная порода,образовавшаяся в результате перекристаллизации кремнистых песчаников. Средняяплотность составляет 2,5-2,7 г/см3, предел прочности при сжатии — до 400 МПа.Цвета — серый, розовый, желтый, темно-вишневый, малиново-красный и др.Применяют для облицовки зданий, архитектурно-строительных изделий, в видещебня.

Мрамор — горная порода, образовавшаяся врезультате перекристаллизации известняков и доломитов при высоких температурахи давлении. Средняя плотность составляет 2,7-2,8 г/см3, предел прочности присжатии — 40-170 МПа. Окраска — белая, серая, цветная. Он легко распиливается,шлифуется, полируется. Применяют для изготовления архитектурных изделий,облицовочных плит, в качестве заполнителя для декоративных растворов и бетонов.

11. Применениеприродных каменных материалов в строительстве

 

Основные видыприродных каменных материалов и изделий

Природные каменныематериалы подразделяют на сырьевые и готовые материалы и изделия.

К сырьевым материаламотносят щебень, гравий и песок, применяемые в качестве заполнителей длябетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергелии другие горные породы — для изготовления строительной извести, гипсовыхвяжущих, магнезиальных вяжущих, портландцементов.

Готовые каменные материалы и изделияподразделяют на материалы и изделия для дорожного строительства, стен ифундаментов, облицовки зданий и сооружений. К каменным материалам для дорожногостроительства относят булыжный, колотый, брусчатый и бортовые камни, щебень,гравий, песок. Их получают из изверженных и прочных осадочных горных пород.

Булыжный камень представляет собой зерна горнойпороды с овальными поверхностями размером до 300 мм.

Колотый камень должен иметь форму, близкую кмногогранной призме или усеченной пирамиде с площадью лицевой поверхности неменее 100 см2 для камней высотой до 160 мм, не менее 200 см2 — при высоте до 200 мм и не менее 400 см2 — при высотедо 300 мм. Верхняя и нижняя плоскости камня должны быть параллельными.

 Булыжный и колотый камниприменяют для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог, крепленияоткосов насыпей, каналов.

Камень брусчатый для дорожных покрытий имеет формупрямоугольного параллелепипеда. По размерам подразделяют на высокий (БВ),длиной 250, шириной 125 и высотой 160 мм, средний (БС) с размерами соответственно 250, 125, 130 мм и низкий (БН) с размерами 250,100 и 100 мм. Верхняя и нижняя плоскости камня параллельны, боковые грани для БВ и БС сужены на 10 мм, для БН — на 5 мм. Изготавливают его из гранита, базальта, диабаза и других горных пород спределом прочности при сжатии 200-400 МПа. Применяют для мощения площадей,улиц.

Камни бортовые из горных пород применяют дляотделения проезжей части дорог от разделительных полос тротуаров, пешеходныхдорожек и тротуаров от газонов и т. п. По способу изготовления подразделяют напиленые и колотые. По форме бывают прямоугольные и криволинейные. Имеют высотуот 200 до 600, ширину — от 80 до 200 и длину — от 700 до 2000 мм.

Бутовый камень — куски камня неправильной формыразмером не более 50 см по наибольшему измерению. Бутовый камень может бытьрваный (неправильной формы), и постелистый.

Щебень представляет собой рыхлый материал,полученный дроблением скальных горных пород с прочностью 80-120 МПа. Приразмере зерен от 5 до 40 мм его применяют для черного щебня и асфальтобетонапри строительстве автомобильных дорог, щебень с зернами от 5 до 60 мм служит для устройства балластного слоя железнодорожного пути.

Гравий — рыхлый материал, образовавшийся приестественном разрушении горных пород. Имеет скатанную форму. Для изготовлениячерного гравия применяют гравий с размером зерен от 5 до 40 мм, а для асфальтобетона его дробят обычно на щебень.

Песок - рыхлый материал с размерами зерен от0,16 до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения или полученныйискусственным дроблением горных пород. Применяют его для подстилающих слоевдорожных одежд, приготовления асфальтовых и цементных бетонов и растворов.

12. Защитаприродных каменных материалов

Защита, транспортированиеи хранение природных каменных материалов

Каменные материалы вусловиях службы в конструкциях и сооружениях могут подвергаться медленномуразрушению. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород на земнойповерхности называют выветриванием. Основные причины разрушения каменных материаловв сооружениях:

-растворяющее действиеводы, усиливающееся растворенными в ней газами (SО2, CO2и др.);

-замерзание воды в порахи трещинах, сопровождающееся появлением в материале больших внутреннихнапряжений;

-резкое изменениетемператур, вызывающее появление на поверхности материала микротрещин.

Все мероприятия по защитекаменных материалов от выветривания направлены на повышение их поверхностнойплотности и на предохранение от воздействия влаги.

Стойкость материаловпротив выветривания можно повысить конструктивными мерами, к числу которыхотносят обеспечение хорошего стока воды и придание камням плотной и гладкойповерхности, например зеркальной. Стойкость против выветривания пористыхматериалов существенно повышается при создании на их лицевой поверхностиплотного водонепроницаемого (гидрофобизующего) слоя.

Во времятранспортирования и хранения природных каменных материалов и изделий из нихнеобходимо соблюдать меры, исключающие их механическое повреждение, загрязнениеи увлажнение.

Облицовочные плитыперевозят в прочной таре, приспособленной для механизированной погрузки иразгрузки. При транспортировке плиты следует устанавливать в вертикальномположении попарно лицевыми поверхностями внутрь с прокладкой между ними бумагии закреплять клиньями.

Камни облицовочные иступени укладывают рядами, используя деревянные прокладки. Плиты для половхранят уложенными на длинное ребро в один ряд по высоте.

13. Понятиеминеральные вяжущие вещества, виды

Вяжущие вещества — строительныематериалы для изготовления бетонов и растворов. Различают неорганические(минеральные) вяжущие вещества(цемент, гипс, известь и др.) и органические(битумы, дегти, пеки).

Минеральные вяжущиевещества (обычно порошкообразные) при смешивании с водой (иногда с воднымирастворами солей) образуют пластичную массу, приобретающую затем камневидноесостояние. Их делят на гидравлические, способные твердеть и сохранятьпрочность на воздухе и в воде (напр., портландцемент), и воздушные,твердеющие и сохраняющие прочность только на воздухе (гипс, известь)

14.  Гипсовыевяжущие. Сырье и условия получения

Сырьем для производствагипсовых вяжущих веществ служат сульфатные горные породы, преимущественноминерал двуводный гипс (СаSO4*Н2О).

При тепловой обработкеприродный гипс постепенно теряет часть химически связанной воды, а притемпературе от 110 до 180°С становится полуводным гипсом. После тонкогоизмельчения этого продукта обжига получают гипсовое вяжущее вещество.

Низкообжиговые гипсовыевяжущие веществаусловно разделяют на строительный, формовочный и высокопрочный гипсы.

Гипс строительный является продуктом обжигатонкоизмельченного двуводного гипса. На отдельных заводах после обжига гипсподвергают вторичному помолу. Он относится к мелкокристаллической разновидностигипсового вяжущего вещества, что увеличивает водопотребность при затворениистроительного гипса водой до стандартной консистенции теста. В отвердевшемсостоянии обладает невысокой прочностью — 2… 16 МПа. Но прочность на сжатиеуменьшается с увлажнением образцов.

Гипс формовочный состоит также из полугидратасульфата кальция, отличаясь от гипса строительного большей тонкостью помола.

Гипс высокопрочный является продуктом тонкого помолаа-полугидрата, получаемого в результате тепловой обработки в условиях, вкоторых вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Такие условиявозможны в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15… 0,3 МПа.Вместо автоклавов возможно использование в качестве тепловой среды водныхрастворов некоторых солей, например хлористого кальция.

Гипс высокообжиговый(эстрихгипс). Притемпературах обжига (800… 950°С) помимо обезвоживания гипсового сырьяпроисходит и частичная термическая диссоциация с образованием СаО,активизирующим химическое взаимодействие вяжущего с водой и ускоряющим процессытвердения. Начало схватывания наступает не ранее 2 ч, предел прочности присжатии составляет 10 .,. 20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у гипсовыхвяжущих и ангидритового цемента. Его применяют для изготовления декоративных иотделочных материалов, например искусственного «мрамора», штукатурныхрастворов, устройства бесшовных полов и подготовки под линолеум.

Отличительнойособенностью гипсовых вяжущих веществ является их низкий срок схватывания, чтовызывает определенное неудобство при производстве строительных работ. Посрокам схватывания они разделяются на быстро-, нормально- и медленнотвердеющие.Для продления сроков схватывания в гипсовое тесто нередко вводятдобавки-замедлители, например кератиновый клей, сульфитно-дрожжевую бражку идр. Они адсорбируются частицами гипса, что затрудняет их растворение и началосхватывания.

 

15. Твердениеи свойства гипсовых вяжущих

Как и любые вяжущиевещества, гипсовые вяжущие при смешивании с водой образуют пластичное тесто,превращающееся со временем в камневидное тело.

В процессе твердениягипсовых вяжущих можно выделить три этапа:

1) подготовительный — образование раствора, насыщенного по отношению к продуктам гидратации;

2) период коллоидации(схватывание) — переход новообразований в раствор в гелеобразном виде, минуярастворение;

3) период кристаллизации(твердение) — перекристаллизация коллоидных частиц в большие кристаллы иобразование сростка.

При твердениистроительного гипса происходит химическая реакция присоединения воды иобразования двуводного сульфата кальция CaSO4*0,5H2O +1,5Н20 = CaS04*2H20.

Схватывание(загустевание) гипсового теста начинается с образования рыхлой пространственнойкоагуляцнонной структуры, в которой кристаллики двугидрада связаны слабымиван-дер-ваальсовыми силами молекулярного сцепления. После схватыванияпроисходит твердение, обусловленное ростом кристаллов новой фазы, их срастаниеми образованием кристаллизационной структуры. Свежеизготовленные гипсовыеизделия сушат (при 60—70°С), что повышает прочность контактов срастаниякристаллов и самих изделий вследствие удаления пленочной воды.

Основными характеристикамигипсовых вяжущих служат сроки схватывания, тонкость помола, прочностьпри сжатии и растяжении, водопотребность и др.

Тонкость помола характеризуется массой гипсовоговяжущего (% пробы, взятой для просеивания, но не менее 50 г), оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Установлены три степени помола, обозначаемые соответственно I, II, III: I(грубый помол) -остаток на сите не более 30 %; II (средний помол)- остаток насите не более 15%; III (тонкий помол)— остаток на сите не более 2 %.

Водопотребность гипсового вяжущего определяетсяколичеством воды, % массы вяжущего, необходимым для получения гипсового тестастандартной консистенции (диаметр расплыва 180±5 мм).

По срокам схватыванияГОСТ 125-79 предусматривает выпуск следующих вяжущих;

быстротвердеющего (индекс А) — с началом схватывания неранее 2 мин, конец — не позднее 15 мин;

 нормально твердеющего (индекс Б) -с началом схватывания неранее 6 мин, конец — не позднее 30 мин;

медленнотвердеющего (индекс В)-с началом схватывания неранее 20 мин (конец схватывания не нормируется) .

В зависимости от степенипомола различают вяжущие грубого, среднего и тонкого помола смаксимальным остатком на сите с размером ячеек 0,2 мм не более соответственно 23% 14% и 2%, обозначаемые индексами I, II и III.

Марку гипсовых вяжущих(от Г-2 до Г-25) характеризуют по прочности при сжатии образцов- балочек40x40x160 мм в возрасте 2 ч после затворения водой. Минимальный пределпрочности при сжатии соответствующих марок меняется в пределах 2-25 МПа, а приизгибе- 1,2-8,0 МПа.

Чтобы получить гипсовоеудобоукладываемое тесто, необходимо взять 60-80% воды от массы вяжущего, а нахимическую реакцию гидратации требуется лишь 18,6% воды. Избыток ее остается впорах, затем испаряется, поэтому получившийся в результате тверденияполуводного гипса гипсовый камень обладает высокой пористостью, достигающей 40-60%и более. Чем больше воды затворения, тем выше пористость камня, а прочность егосоответственно меньше. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температурахдо 330 К, в 2-2,5 раза выше прочности влажных образцов после 1,5 ч твердения.

 

16. Воздушнаяизвесть. Сырье и условия получения

Сырьем для производствавоздушной извести служат плотные известняки, ракушечники, мел,доломитизированные известняки при условии, что содержание глинистыхпримесей в них не превышает 6%. Сырье обжигают при температуре 1000… 1200°Сдо полного удаления углекислого газа. Обжиг известняка производится в печахразличных конструкций: шахтных, вращающихся, с «кипящим» слоем, вциклонно-вихревых печах во взвешенном состоянии, а также на движущихсяагломерационных решетках. Распространен обжиг в шахтных печах, которые надежныв эксплуатации, позволяют использовать местные виды топлива и требуют меньшегоего расхода, После обжига получают комовую известь или известь-кипелку (так ееназывают из-за бурной химической реакции с водой). Это вещество обладает сильноразвитой внутренней микропористостью и большим запасом свободной внутреннейэнергии, что проявляется при гашении комовой извести, т. е. присоединении водыс выделением большого количества теплоты.

Известняки при обжигеразлагаются на известь СаО и углекислый газ, который полностью удаляется.Реакция разложения известняка обратимая.

Признаком высокогокачества извести является высокое содержание в ней СаО + MgO. Недожог и пережогизвести в печи снижают ее качество. Особенно опасен пережог — остеклованнаяизвесть. Частицы пережога медленно гасятся с увеличением в объеме и могутвызвать трещины в штукатурке и изделиях.

Содержание чистых окисловCaO + MgO в общем количестве извести называют ее активностью. По активности исодержанию непогасившихся зерен определяется сорт извести.

Гашение известипроизводится в условиях стройплощадки в творильных ящиках с сеткой длясцеживания разжиженного известкового теста (известкового молока) в гасильнуюяму, где оно выдерживается длительное время. В заводских условиях известь гасятв специальных барабанных гасителях. Гашение извести производят в пушонку или визвестковое тесто. При расходе воды 1 л на 1 кг извести комовой известь превращается в тонкий рыхлый порошок со значительным увеличением в объеме; при расходеводы 2… 3 л на 1 кг извести получается известковое тесто, что тожесопровождается увеличением в объеме. Для получения из пушонки известковоготеста ее разбавляют водой. Обычно содержание воды в известковом тестесоставляет примерно 50% (по массе). Гашеная известь медленно схватывается итвердеет, обладает низкой прочностью, поэтому кроме гашеной извести встроительстве применяют известь негашеную. По содержанию оксида магния визвести она подразделяется на кальциевую (MgO<5%), магнезиальную (MgO = 5… 20%) и доломитовую (MgO = 20… 40%); по времени гашения различают известьбыстрогасящуюся (время гашения < 8 мин), среднегасящуюся (время гашения 8… 25 мин) и медленногасящуюся (время гашения не менее 25 мин).

Воздушную известьприменяют для приготовления кладочных и отделочных растворов, изготовления штучныхбетонных изделий, например известковошлаковых, силикатного кирпича и другихизвестково-песчаных изделий автоклавного твердения.

 

17. Твердениеи свойства воздушной извести

Известь применяют в видестроительных растворов, т.е. в смеси с песком и другими заполнителями. Навоздухе известковый раствор постепенно отвердевает под влиянием двуходновременно протекающих процессов: а) высыхания раствора, сближения кристалловСа(ОН)2 и их срастания; б) карбонизации извести под действиемуглекислого газа, который в небольшом количестве содержится в воздухе: Са(ОН)2+ С02 -» СаС03 + Н20.

Образующийся карбонаткальция срастается с кристаллами Са(ОН)2 и упрочняет известковыйраствор. При карбонизации выделяется вода, поэтому штукатурку и стены, вкоторых применены известковые растворы, подвергают сушке. Известковые растворытвердеют медленно, сушка ускоряет процесс их твердения. Для ускорения тверденияк извести добавляют цемент и гипс. Цемент и активные минеральные добавкиповышают также водостойкость известковых растворов.

Известковое тесто,защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. уизвести отсутствует процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто приувлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь — неводостойкий материал).

Однако при длительномтвердении (десятилетия) известь приобретает довольно высокую прочность иотносительную водостойкость (например, в кладке старых зданий). Это объясняетсятем, что на воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимыйв воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. как бы обратно переходит визвестняк:

Са(ОН)2 + С02-» СаС03 + Н20

 

18. Применениегипсовых вяжущих и воздушной извести

строительныйматериал гипсовый вяжущий

Область применениявоздушной извести — приготовление известково-песчаных и смешанных строительныхрастворов, которые используют в каменной кладке и при оштукатуриванииповерхностей, а также для побелки и в производстве силикатных изделий.

В зависимости отсодержания оксида магния воздушная известь разделяется на кальциевую (MgO<5%), магнезиальную (MgO = 5-20%) и высокомагнезиальную, илидоломитовую (MgO = 20-40 %).

 Наиболее важныепоказатели качества извести: активность — процентное содержание оксидов,способных гаситься; количество непогасившихся зерен (недожог и пережог);время гашения.

В зависимости от временигашения извести всех сортов различают: быстрогасящуюся известь свременем гашения до 8 мин, среднегасящуюся — время гашения не превышает25 мин и медленно гасящуюся с временем гашения более 25 мин.

Строительные растворы навоздушной извести имеют невысокую прочность. Так, известковые растворы через 28суток воздушного твердения имеют прочность при сжатии: на гашеной извести 0,4-1МПа, на молотой негашеной извести до 5 МПа. Поэтому сорт воздушной известиустанавливают не по прочности, а по характеристикам ее состава (табл. 5.1). Чемменьше глинистых и других примесей в исходном известняке, тем выше активностьизвести, быстрее происходит ее гашение и больше выход известкового теста.

Марки гипса от Г-2 до Г-7(группы А, Б, В и I, II, III) применяют для изготовления разнообразных гипсовыхстроительных изделий. Марки Г-2 до Г-7 (группы А, Б и II, III) применяют дляизготовления тонкостенных строительных изделий и декоративных деталей. Марки отГ-2 до Г-25 (Б, В и II, III) применяют в штукатурных работах, для заделки швови в специальных целях.

19. Магнезиальныевяжущие и жидкое стекло

Сырьем для магнезиальныхвяжущих служат магнезит и доломит.

Обжиг магнезита производится при температуре 750…800°С (во вращающихся печах до 1000°С) до полного разложения MgСОз на MgO и СО2с удалением углекислого газа. После помола MgO представляет собой воздушноевяжущее вещество, называемое каустическим магнезитом, оно имеет пределпрочности при сжатии 40… 60 МПа, достигая иногда до 100 МПа.

Обжиг доломита производят при более низких температурах<в интервале 650… 750оС, так как при повышении температурыобжига начинает разлагаться и СаСОз с образованием извести.

Особенностью применениямагнезиальных вяжущих веществ является затворение их водными растворамимагнезиальных солей, причем начало схватывания наступает не позднее 20 мин, аконец — не позднее 6 ч.

Растворимое (жидкое)стекло.

Для производстварастворимого стекла сырьем служат в основном чистый кварцевый песок и кальцинированнаясода или сернокислый натрий, значительно реже вторым компонентомявляется поташ.

Тщательно перемешаннуюсырьевую смесь расплавляют в стекловаренных печах при температуре 1300…1400°С, а затем стекломассу выгружают в вагонетки. При быстром охлаждении онатвердеет и раскалывается на куски, именуемые силикат- глыбой. Лучшевсего растворять силикат-глыбу в автоклавах при давлении 0,6… 0,7 МПаи температуре 150°С, превращая ее в сиропообразную жидкость. Жидкое (растворимое)стекло применяют для производства кислотоупорных цементов, жароупорных бетонов,силикатных красок и обмазок, для пропитки (силикатизации) грунтовых оснований.

 

20. Портландцемент.Сырье и условия получения. Способы производства цемента

 

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которогопреобладают силикаты кальция ( 70-80 % ). Портландцемент — продукт тонкого измельчения клинкера сдобавкой (3-5 %) гипса. Клинкер представляет собой зернистый материал (в виде порошкаили гранул), полученный обжигом до спекания (при 1450оС) сырьевойсмеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков)и алюмосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.).

Основные свойствапортландцемента обусловливаются составом клинкера. Качество клинкера определяет все свойствапортландцемента; добавки же, вводимые в цемент, лишь регулирует его свойства.Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава,тщательности подготовки сырьевой массы, условий проведения ее обжига и режимаохлаждения.

Сырье для полученияпортландцемента. Вкачестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. Вних содержатся необходимые для производства портландцементов количества каронатных(75… 78 %) иглинистых пород (25… 22 %). В большинстве случаевнеобходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случаевкачестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковыеракушечники; в качестве глинистых — глины, глинистые сланцы, лёссы, доменныешлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различныекорректирующие добавки, например гипс. Гипс необходим длярегулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипсаувеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количествовводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.

Производствопортландцемента.Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья идоставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси- получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента.

По характеру подготовкисырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовленияцемента.

При мокром способесырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помолосуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях — болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей вшламбассейнах. В этом случае подготовленная смесь — цементный шлам — содержитдо 40 % и более воды.

При сухом способетонкое измельчение исходного сырья — помол — осуществляют в сухом состоянии.Тщательное смешивание производят в специальных смесителях. В строительственаиболее распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошейгомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает получениецемента с более высокими и стабильными качествами. В связи с созданиемоборудования, обеспечивающего хорошую гомогенизацию в смеси тонкомолотыхпорошков, сухой способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарениеводы) и, следовательно, перспективный находит все большее применение.

21. Обжигклинкера. Химический и минералогический состав клинкера

/>

Химический составклинкера определяется содержанием оксидов (% по массе), причем главных из них:СаО 63- 66, SiQ2 21-24, А1203 4-8, Fe203 2-4; их суммарное количество составляет 95-97%.В небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, S03, Na2О и К2О, а также ТiO2, Сг203, Р2О5.В процессе обжига, доводимого до спекания, главные оксиды образуют силикаты,алюминаты, алюмоферрит кальция в виде минералов кристаллической структуры, анекоторые из них входят в стекловидную фазу.

Минеральный составклинкера. Основныеминералы клинекера: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферриткальция.

Алит 3CaO-Si02(или C3S*) — самый важный минерал клинкера, определяющий быстротутвердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере вколичестве 45-60 °С. Алит представляет собой твердый раствортрехкальциевого силиката и небольшого количества (2-4 %) MgO, А1203, Р205,Сг203 и других примесей, которые могут существенно влиятьна структуру и свойства.

Белит2CaO-Si02 (или C2S) — второй по важности и содержанию(20-30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигаетвысокой прочности при длительном твердении портландцемента. В интервале междунормальной температурой и 1500 °С существует пять кристаллическихформ двухкальциевого силиката. Белит в клинкере представляет собой твердыйраствор В-двухкальциевого силиката (В-C2S) инебольшого количества (1-3%) А1203, Fe203, MgO, Сг203.

Обжиг смеси производится во вращающихся печах,представляющих собой металлические цилиндры, обложенные внутри огнеупорнойфутеровкой. Печь укладывают на специальные катки с небольшим уклоном кповерхности земли, за счет чего по мере вращения сырьевая смесь продвигается попечи от приподнятого конца к опущенному. Длина печи достигает 180 м, а иногда доходит до 250 м, диаметр — до 6 м. По мере продвижения смесь подсушивается,скатывается в шарики и под действием высокой температуры (1450… 1500 °С)спекается в гранулы размером 5… 20 мм и более. Затем гранулы охлаждаются сначала в печи, в зоне охлаждения, впоследствии — в специальных устройствах — холодильниках.

Существует и достаточнопрогрессивный способ обжига клинкера. В печи силикатный расплав замененрасплавом на основе хлористого кальция. Существенно снижается температураобжига (1100… 1150 °С), в 3… .4 раза облегчается помол, но в цементепоявляется минерал — алинит, содержащий алюмохлоридсиликат кальция. Этот цементбыстрее твердеет в начальные сроки.

Остывший клинкерподвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собойметаллические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до 15… 20 м, которые выложены изнутри бронированными плитами. Мельницы имеют 2… 3 камеры, отделенные другот друга металлическими перегородками с отверстиями для прохожденияразмалываемого материала.

Размол клинкера ипостепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении засчет наклона мельницы. По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают насклад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточноедля стабилизации.

22.  Твердениеи основные свойства портландцемента

 

Свойствапортландцемента. Косновным техническим свойствам портландцемента относятся: истиннаяплотность, средняя плотность, тонкость помола, сроки схватывания, нормальнаягустота (водопотребность цемента), равномерность изменения объема цементноготеста, прочность затвердевшего цементного раствора.

Истинная плотностьцемента находится впределах 3000… 3200 кг/м3, плотность в рыхлом состоянии — 900… 1300кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) — 1200… 1300 кг/м3.

Тонкость помола характеризуется остатком на сите №08 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе ПСХ. СогласноГОСТ через сито № 08 должно проходить не менее 85 % массы пробы, удельнаяповерхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500… 3000 см2/г.

Нормальная густотацементного теста(количество воды в % от массы цемента) определяется погружением пестика,укрепляемого на штанге прибора Вика, и колеблется в пределах 21… 28 %. Оназависит от минералогического состава цемента и тонкости помола.

Сроки схватывания проверяют прибором Вика на цементномтесте нормальной густоты. Согласно требованиям ГОСТ начало схватывания должнобыть не ранее 45 мин; конец — не позднее 10 ч (нормально — 2… 3 ч),

/>

Если в цементе врезультате нарушений технологического процесса при изготовлении окажется многосвободных осадков кальция и магния, то процесс их гашения при затворениицемента водой будет протекать замедленно. Это явление может привести к разрушениюуже затвердевшего цементного камня. Для предотвращения подобных явлений приоценке качества цемента и проводят испытание на равномерность измененияобъема.

Одним из основных свойствцемента является прочность, которая определяется в положенные срокииспытанием образцов (балочек) размером 40 х 40 х 160 мм первоначально на изгиб, а затем половинок — на сжатие. Балочки готовят из раствора состава 1:3(1 ч. по массе цемента, 3 ч.- нормального вольского песка) при водоцементномотношении (отношении количества воды к количеству цемента), равном 0,4.Водоцементное отношение в свою очередь проверяется, а при необходимостикорректируется по расплаву конуса на встряхивающем столике. Расплыв усеченногоконуса из растворной смеси, изготовленного в форме высотой 60 мм и основаниями верхним с внутренним диаметром 70 мм и нижним — 100 мм, после 30 встряхиваний должен быть в пределах 106… 115 мм. При отсутствии встряхивающего столика испытания проводят на стандартной лабораторной виброплощадке. В этомслучае после 20 секунд вибрирования расплыв должен быть (170 ± 5) мм.

Твердение цемента. Твердение портландцемента — сложныйфизико-химический процесс. При затворении цемента водой основные минералы,растворяясь, гидратируются по уравнениям:

Образующиесяновообразования отличаются от первоначальных меньшей растворимостью и, выпадаяв осадок, выкристаллизовываются, что приводит к потере пластичности(схватыванию) и последующему твердению. Добавка гипса в самом начале процессапри растворении взаимодействует с трехкальциевым алюминатом, образуягидросульфоалюминаты, которые, обволакивая цементные зерна, замедляют процесс растворенияи гидратации. Однако в последующем эти оболочки разрушаются (чем меньше гипса,тем замедление короче по времени) и процесс твердения ускоряется. Но самивыкристаллизовывающиеся новообразования начинают препятствовать гидратации,поэтому значительная часть зерен цемента может гидратироваться при наличииводной среды весьма продолжительный срок, измеряемый даже годами.

Цемент твердеет тембыстрее, чем больше в нем алита (алитовые цементы) и трехкальциевого алюмината. Стечением времени процесс твердения резко замедляется. Цементы, содержащие многобелита (белитовые цементы), в раннем возрасте твердеют медленно; нарастаниепрочности продолжается длительно и равномерно. Процессы твердения и особенносхватывания сопровождаются выделением теплоты, которая тем интенсивнее, чембыстрее протекает процесс схватывания. Поэтому в массивных конструкциях, какправило, применяют белитовые цементы. Использование в таких конструкцияхалитовых цементов может привести к интенсивности тепловыделению, разогреву довысокой температуры (70… 80 °С), появлению трещин и даже потере воды, что витоге приведет к утрате цементным камнем своих качеств. В то же времяприменение алитовых цементов позволяет быстрее получить минимальную прочность,а интенсивное тепловыделение обеспечивает в некоторых случаях необходимую длятвердения температуру в зимних условиях.

При твердении цемента навоздухе происходит небольшая усадка, а в воде — набухание.

 

23. Видыцементов

Название«портландцемент» происходит от названия английского города Портланд:цвет материала схож по оттенку с цветом скал вокруг этого города.

Портландцемент, илисиликатный цемент, пользуется высоким спросом. Исходный вид портландцемента –порошок серо-зеленого оттенка. Его особенность – тонкий помол клинкера с гипсоми возможность примешивания специальных добавок. Портландцементный клинкерхарактеризуется высоким содержанием силикатов кальция. Применение различныхвидов портландцемента зависит от целей и задач, поставленных при строительстве.

Быстротвердеющийпортландцементприменяется там, где необходимо схватывание материала в сжатые сроки. В егосоставе – высокий процент трехкальциевого алюминия и трехкальциевого силиката.Прочность этого вида цемента возрастает уже на первом этапе отвердевания – впервые сутки – трое после его применения.

Гидрофобныйпортландцементотличается сложным составом. В него включают мылонафт (0,1-0,2%), асидол,синтетические жирные кислоты, окисленный петролатум и другие добавки. Такойсостав смеси приводит к образованию особой оболочки, придающей частицам цементаповышенную прочность.

При изготовлении белогопортландцемента применяют маложелезистый клинкер. Это позволяет получить необычный серый цемент, а материал белого цвета, на основе которого путемдобавления красящих пигментов получают разноцветные цементы. Они применяютсяпри декоративном оформлении объектов и при изготовлении цветных бетонныхдорожек.

В состав пластифицированногопортландцемента входит 0,25% сульфитно-спиртовой барды. Этоповерхностно-активное вещество дает возможность сократить расход материала,пластифицируя цемент. Бетонная смесь в этом случае получается пластичной. Кромеэкономии строительного материала, это позволяет быстрее провести укладку бетонаи повысить качество работы. Бетон, сделанный на основе пластифицированногоцемента, имеет повышенные показатели морозоустойчивости.

Шлаковый цемент общее название цементов получаемыхсовместным помолом гранулированных доменных шлаков с добавками- активизаторами(известь строительный гипс ангидрит и др.) или смешением этих раздельноизмельченных компонентов. Различают известково-шлаковый с содержанием извести10-30% и гипса до 5% от массы цемента и сульфатно-шлаковый с содержанием гипсаили ангидрита 15-20% портландцемента до 5% или извести до 2%. Шлаковый цементприменяют для получения строительных растворов и бетонов используемыхпреимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цементнаиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.

Быстротвердеющийцемент цементхарактеризующийся интенсивным нарастанием прочности в начальный периодтвердения. Применяется в основном для изготовления сборных железобетонныхконструкций и изделий. Выпускаются: быстротвердеющий портландцемент с пределомпрочности при сжатии через 3 сут 25 Мн/м2 (250 кгс/см2) особо быстротвердеющийпортландцемент а также быстротвердеющий шлакопортландцемент.

Пуццолановый цемент собирательное название группыцементов в состав которых входит не менее 20% активных минеральных добавок. Встроительстве основной вид пуццоланового цемента — пуццолановый портландцементполучаемый совместным помолом портландцементного клинкера (60-80%) активнойминеральной добавки (20-40%) и небольшого количества гипса. От обычногопортландцемента он отличается повышенной коррозионной стойкостью (особенно вмягких и сульфатных водах) меньшей скоростью твердения и пониженнойморозостойкостью. Пуццолановый цемент применяют в основном для получениябетонов используемых в подводных и подземных сооружениях.

Водонепроницаемыйрасширяющийся цемент (ВРЦ) представляет собой быстросхватывающее и быстротвердеющее гидравлическоевяжущее вещество получаемое путем совместного помола и тщательного смешиванияизмельченных глиноземистого цемента гипса и высокоосновного гидроалюминатакальция. Цемент характеризуется быстрым схватыванием: начало процесса- ранее 4мин. конец не позднее 10 мин. с момента затворения.

Глинозёмистый цемент быстротвердеющее гидравлическоевяжущее вещество; продукт тонкого измельчения клинкера получаемого обжигом (доплавления или спекания) сырьевой смеси состоящей из бокситов и известняков.

Сульфатостойкий цемент сульфатостойкий портландцементразновидность портландцемента. По сравнению с обычным портландцементомсульфатостойкий цемент обладает повышенной стойкостью к действию минерализованныхвод содержащих сульфаты меньшим тепловыделением замедленной интенсивностьютвердения и высокой морозостойкостью.

Романцемент получают обжигом не до спеканияизвестняковых или магнезиальных мергелей содержащих более 20% глины. Продуктобжига размалывают и получают гидравлические вяжущие. Образуются алюминаты,ферриты и силикаты придающие гидравлические свойства.

 

24. Коррозияцементного камня. Ее виды и методы защиты

Коррозия цементного камняв водных условиях по ряду ведущих признаков может быть разделена на три вида:

Первый вид коррозии — разрушение цементного камня врезультате растворения и вымывания некоторых его составных частей. Наиболеерастворимой является гидроксид кальция, образующийся при гидролизетрехкальциевого силиката. Растворимость Са(ОН)2 невелика (1,3 г СаО на 1 л при 15°С), но из цементного камня в бетоне под воздействием проточных мягких водколичество растворенного и вымытого Са(ОН)2 непрерывно растет,цементный камень становится пористым и теряет прочность.

Несколько предохраняетот данного вида коррозии защитная корка из углекислого кальция, образующаяся наповерхности бетона в результате реакции между гидроксидом кальция и углекислотойвоздуха

Са (ОН)2 + СО2= СаСОз + Н2О

 

Второй вид коррозии — разрушение цементного камня водой,содержащей соли, способные вступать в обменные реакции с составляющимицементного камня. При этом образуются продукты, которые либо легкорастворимы,либо выделяются в воде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами. Врезультате таких преобразований увеличивается пористость цементного камня и,следовательно, снижается его прочность.

К третьему видукоррозии относятся процессы, возникающие под действием сульфатов. В порахцементного камня происходит отложение малорастворимых веществ, содержащихся вводе, или продуктов взаимодействия их с составляющими цементного камня. Ихнакопление и кристаллизация в порах вызывают значительные растягивающие напряженияв стенках пор и приводит к разрушению цементного камня. Характерным видомсульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного вводе гипса с трехкальциевым гидроалюминатом:

ЗСаО • А12О3• 6Н2О + 3CaSO4 + 25H2O = ЗСаО • А12О3• 3CaSO4 • 31Н2О

При этом образуется труднорастворимыйгидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количествоводы и значительно увеличивается в объеме (примерно в 2,5 раза), что оказываетсильное разрушающее действие на цементный камень.

Исключить или ослабитьвлияние коррозионных процессов при действии различных вод можно конструктивнымимерами, путем улучшения технологии приготовления бетона и применения цементовопределенного минералогического состава и необходимого содержания активныхминеральных добавок.

 

25. Бетоны.Понятие и классификация

 

Бетоны — искусственныекаменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательноперемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупногозаполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эта смесьназывается бетонной смесью.

Вяжущеевещество и вода являютсяактивными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуетсяцементный камень, скрепляющий зерна заполнителей. Заполнители (песок,гравий, щебень) в большинстве случаев не вступают в химическое соединение сцементом и водой. Эти материалы образуют жесткий скелет бетона и уменьшают егоусадку, вызываемую усадкой цементного камня при твердении. В легких бетонахпористые заполнители уменьшают плотность и теплопроводность бетона.

Вбетон могут вводиться специальные добавки, улучшающие свойства бетонной смеси ибетона, повышающие подвижность бетонной смеси, регулирующие сроки схватывания,ускоряющие твердение бетона в раннем возрасте, повышающие его морозостойкость.

Основнуюклассификацию бетонов производят по плотности, зависящей, главным образом, отплотности цементного камня, вида заполнителей и структуры бетона.

Бетоныразделяются на пять видов:

1) особотяжелый, содержащий такие тяжелые заполнители, как стальные опилки илизерна (стальбетон), железные руды или барит (баритовый бетон); плотность этихбетонов выше 2600 кг/м3;

2) тяжелый(обычный), содержащий плотные заполнители (кварцевый песок, щебень илигравий из плотных каменных пород); плотность этого бетона 2100— 2600 кг/м3;

3) облегченный,например, с кирпичным щебнем или крупнопористый (беспесчаный); плотность1800— 2000 кг/м3;

4) легкий,содержащий пористые заполнители (шлак, пемзу, туф и т. п.), обычной плотнойструктуры или крупнопористый; его плотность 1200—1800 кг/м3 (чаще1300—1500 кг/м3);

5) особолегкий, очень пористый, ячеистый (пенобетон, газобетон) или крупнопористыйс легкими заполнителями; плотность меньше 1200 кг/м3 (чаще 500— 800кг/м3).)

Взависимости от вида вяжущих веществ бетоны подразделяются на цементный,цементно-полимерный, силикатный (на извести), шлакощелочной и другие видыбетона.

Бетон- один из основных строительных материалов. Он ценен тем, что ему можнопридавать самые разнообразные свойства, изменяя в широких пределах прочность,плотность, теплопроводность, и изготовлять из него сборные конструкции, изделияи монолитные сооружения различной формы и назначения. Бетон широко используют вгражданском, промышленном, гидротехническом, теплоэнергетическом, дорожном идругих видах строительства.

В зависимости от примененияразличают бетоны:

обычный — для железобетонных конструкций(фундаментов, колонн, балок, перекрытий, сводов, мостов и т. п.);

специальногоназначения, напримеркислотоупорный, жароупорный…

гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовкиканалов, водопроводно-канализационных сооружений и т. п.;

 бетон для стен зданий (главным образом, легкий бетон) илегких перекрытий;

теплоизоляционныйособо легкий (пено-и газобетон);

бетон для полов,тротуаров, дорожныхи аэродромных покрытий.

26. Материалыдля приготовления бетонов. Требования к ним

Заполнители – занимают 85-90%всего объема бетона. Заполнители бывают природного, искусственногопроисхождения, а также их отходов промышленности.

Природные заполнители получают путем дробления горныхпород (известняков, гранитов, мраморов, диабазов).

Искусственныезаполнители получаютиз природного сырья по специальным технологиям (керамзит).

Отходы – золы, шлаки, золошлаковые смеси.

Заполнители бывают крупные(щебни, гравий d= 5-70мм или до150мм) и мелкие (пески d=0,14-5мм). В бетоне должны находится заполнители разных фракций (размеров).Делятся они по размерам сит – 0,14; 0,315;0,63;1,25;2,5;5;10;20;40;70- размерыячеек в мм. В зависимости от характера формы зерен, заполнители бывают неправильнойформы и правильной формы (округлой). Форма зерен влияет на плотностьбетонной смеси. Заполнители с округлой формой образуют более пластичныебетонные смеси.

В зависимости отхарактера поверхности, заполнители бывают

— с шероховатой поверхностью(щебень, дробленый песок)

— с гладкой окатаннойповерхностью (гравий, речной и морской песок).

Существуют заполнители сигольчатой или пластинчатой формой зерен. При приготовлении бетона такиезаполнители укладывают строго горизонтально, бетоны получаются неоднородногосостава. Содержание таких зерен ограничивается требованиями ГОСТа.

Песок.

В зависимости отминералогического состава пески бывают

— полевошпатные

— кварцевые

-известковые и др.

Лучшими для приготовлениябетона являются кварцевые пески. В зависимости от происхождения бывают:морские, речные (содержат мало пыли, имеют окатанную форму) и овражные (горные)пески (содержат много пыли и глины).

В зависимости от модулякрупности Мкр пески бывают: повышенной крупности смодулем 3-3,5, крупные 2,5-3, средние 2-2,5, мелкие 1,5-2, очень мелкие 1-1,5.

Мелкие и очень мелкиепески в бетонах не применяются, т.к. они содержат много пыли и глины, котораятребует большего расхода вяжущего вещества. Содержание пыли и глины ограниченноГОСТом, их содержание в песке не должно превышать 2-5% (2-3%) (определяетсяметодом отмучивания).

Гравий

Гравий состоит из болееили менее окатанных зерен размером 3-70 мм. В нем могут содержаться зерна высокой прочности, например гранитные, и слабые зерна пористых известняков. Гравийобычно содержит примеси пыли, глины, иногда и органических веществ, а такжепеска. При большом содержании песка такой материал называют песчано-гравийнойсмесью, или гравилистым песком.

В зависимости отпроисхождения различают гравий овражный (горный), речной и морской. Овражный(горный) гравий обычно загрязнен примесями, речной и морской — болеечистые. Зерна морского и речного гравия вследствие истирания водойобычно имеют округлую форму, иногда со слишком гладкой поверхностью, не дающейпрочного сцепления с цементным раствором, что понижает прочность бетона. Зерна овражного(горного) гравия более остроугольные.

При изготовлении бетонабольшое значение имеет максимально допускаемая крупность гравия, определяемаяразмером отверстия сита, на котором полный остаток не превышает 5 % общейнавески. Прочность зерен гравия должна обеспечивать получение прочности бетонавыше заданной на 20-50 %. В гравии допускается не более 1 % (по массе)глинистых, илистых и пылевидных примесей, количество которых определяютотмучиванием.

Щебень

Основное требование –прочность. Получаютпутем дробления горных пород или дробления крупного камня. Прочность щебня изгорных пород определяется его пределом прочности при сжатии. Показательпрочности щебня получаемого из гравия служит показателем дробимости (Др). Др8,Др12, Др16, Др24 – марки по дробимости, цифры обозначают процентное содержаниераздробленных зерен.

Для щебня ограниченносодержание пыли и глины т.е. оно не должно привышать 1-2%.

Требования к водезатворения.

Для приготовлениябетона используется вода с рН= 4-12,5. Вода не должна содержать органических примесей, жиров,масел, нефтепродуктов, взвешенных частиц пыли, глины и песка. Органическиепримеси содержащие фенолы и сахара снижают гидратацию цемента.

 

27. Бетоннаясмесь и ее свойства

 

В практике производствабетонных работ для оценки свойств бетонной смеси используют техническиехарактеристики. Самая важная характеристика — удобоукладываемость, т. е.способность бетонной смеси после уплотнения заполнять форму, образуяплотную, однородную массу. Для оценки удобоукладываемости используют трипоказателя: подвижность, жесткость и связность смеси.

Подвижность бетоннойсмеси определяют по осадке стандартного конуса.

/>

Рис. 1. Определениеудобоукладываемости бетонной смеси по осадке конуса:

1 — опоры; 2 — ручки;3 — конус; ОК — осадка конуса

Усеченный конусизготовляют из тонкой листовой стали следующих размеров: высота 300 мм, диаметр нижнего основания 200, верхнего — 100 мм. Конус устанавливают на горизонтальнойплощадке, не впитывающей влагу. Берут пробу бетонной смеси. Конус наполняют втри приема, каждый раз уплотняя смесь 25 ударами металлическогостержня-штыковки. Поверхность смеси заглаживают, затем конус снимают иустанавливают рядом. Под действием силы тяжести бетонная смесь деформируется иоседает. Разность высот металлической формы конуса и осевшей бетонной смеси,выраженная в сантиметрах, характеризует подвижность смеси и называетсяосадкой конуса (ОК). С помощью этого показателя оценивают подвижностьпластичных бетонных смесей.

Жесткость – времявибрирования, необходимого для уплотнения бетонной смеси. Жесткость смесей, у которых значение ОК = 0,характеризуют показателем жесткости, определяемым на приборе вискозиметре(рис.2), который представляет собой металлический цилиндр 2 диаметром 240 мм и высотой 200 мм. Цилиндр устанавливают на лабораторную виброплощадку со стандартнымихарактеристиками частоты (50 Гц) и амплитуды колебаний (0,5 мм в ненагруженном состоянии). Затем в цилиндр вставляют конус 3 и заполняют его бетонной смесьютак же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и,поворачивая штатив, опускают стальной диск 4 на бетонную смесь. Общая массадиска с шайбой и штангой составляет около 2750 г, что создает при уплотнении пригруз 0,9 кПа. Включив виброплощадку, смесь подвергают вибрациидо тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из всех отверстий диска.В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси вприборе, называют показателем жесткости бетонной смеси (Ж) и выражают всекундах.

/>

Рис. 2. Схема определенияжесткости бетонной смеси:

а — прибор в исходномсостоянии; б-после окончания вибрирования;

1 — виброплощадка;2-цилиндр; 3 — конус с бетонной смесью; 4- диск с отверстиями; 5 — втулка; 6 — штанга; 7 — штатив

В зависимости отудобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси.

Связность — этоспособность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. нерасслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения смесичастицы сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимаетсявверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя.

На удобоукладываемостьбетонных смесей оказывает влияние содержание цементного теста, воды, видцемента, крупность и форма зерен заполнителей, соотношение между крупнымзаполнителем и песком, чистота заполнителей, поверхностно-активные добавки.

28. Свойствабетонов. Отличие марки бетона от его класса

Прочность являетсяосновной характеристикой бетона. В основном конструкционная прочностьопределяется на сжатие и на изгиб. Прочность характерезуется пределом прочностипри сжатии стандартных образцов кубов 15*15*15см (можно использовать образцы10*10*10 или 20*20*20, но тогда необходимо при расчете на прочность вводитьпереходные коэффициенты. Для 10ок k= 0,91, для 20ок k=1,05).

Rсж = kF/S,

где F – предел прочности при сжатии; S – площадь поверхности.

Для определения прочностина растяжение или изгиб используются стандартные балочки 15*15*60см.

Rраст = kFl2 /a3,

где F – предел прочности при изгибе, l – пролет балки, а – сторонаквадратного сечения.

Для испытания нарастяжение используют образцы восьмерки и марки бетона М 100; М 200;…… М600, — цифры обозначают предел прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28суток.

Класс бетона — это числовая характеристикакакого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95.Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются наклассы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30;В40; В45; В50; В55; В60. Соотношение между классом и марками бетона попрочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%

29. Основныепринципы подбора состава тяжелого бетона

Исходные материалы дляприготовления тяжелых бетонов: цемент, вода, плотные, крупные и мелкиезаполнители. Иногда для придания особых свойств бетону при его приготовлениивводят в небольшом количестве различные добавки.

В качестве вяжущихвеществ в тяжелых бетонах используют портландцемент, пуццолановыйпортландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, гипсоглиноземистый(расширяющийся) цемент. Все они в той или иной мере способствуют максимальномухимическому и адсорбционному удержанию воды в цементном камне и бетоне.

Заполнителями в особотяжелых бетонах служат весьма тяжелые (с высокой плотностью) магнетит, гематит,барит, металлический скрап, обрезки железа и т. п. Песчаные фракции обычносоставляют дробленый бурый железняк, кварцитовые «хвосты», «чугунная дробь идр.

К крупному заполнителюпредъявляются требования по прочности, максимальной крупности, зерновомусоставу, чистоте, форме зерна; к мелкому — требования по зерновому составу ичистоте.

Прочность крупногозаполнителя определяется испытанием на сжатие образцов правильной (кубическойили цилиндрической) формы, выпиленной из породы, образующей крупныйзаполнитель. Прочность исходной породы при сжатии в насыщенном водой состояниидолжна не менее чем в 1,5… 2 раза превышать класс бетона.

30. Видыбетонов

 

Бетоны классифицируют:

— по средней плотности

— по виду вяжущеговещества

— по назначению

Многие свойства бетоназависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементногокамня, вид заполнителя и структура бетонов.

По плотности бетоныделят на:

— особо тяжелые сплотностью (более 2500 кг/куб. м).;

— тяжёлые(1800-2500кг/куб. м);

— облегченные(1800...2000 кг/ куб.м)

— лёгкие (500-1800кг/куб. м);

— особо лёгкие (менее 500кг/куб. м)

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелыхзаполнителях- стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде(лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).

Тяжёлые бетоны с плотностью 2100-2500 кг/ куб. м.получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз).

Облегченный бетон с плотностью 1800...2000 кг/куб.м. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600-1900 кг/куб. м.

Легкие бетоны изготовляют на пористыхзаполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф).

К особо легкимбетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получаютвспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальныхспособов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.

Главной составляющейбетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по видукоторого различают бетоны:

— цементные

— силикатные

— гипсовые

— шлакощелочные

— полимерцементные

— специальные

Цементные бетоныприготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве.Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и егоразновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используютбетоны на шлакопортландцементе (20-25%) и пуццолановом цементе.

К разновидностямцементных бетонов относятся:

— декоративные бетоны,(на белом и цветных цементах),

— бетоны длясамонапряженных конструкций (на напрягающем цементе),

— бетоны для специальныхцелей (на глиноземистом и безусадочном цементах).

Силикатные бетоны готовят на основе извести. Дляпроизводства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовыебетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементовотделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные- пуццолановыебетоны, обладающие повышенной водостойкостью.

Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках,затворенных щелочными растворами.

Полимербетоны изготовляют на различных видахполимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные,карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощьюспециальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средахи особых условиях воздействия (истирание, кавитация).

Полимерцементныебетоны получают на смешанномсвязующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы илатексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущихвеществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло скремнефтористым натрием, фосфатное связующее. В качестве специальных вяжущихиспользуют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходовпромышленности.

В зависимости отобласти применения различают:

обычный бетон для железобетонных конструкций(фундаментов, колон, балок перекрытий и мостовых конструкций);

гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, облицовкиканалов, водопроводно-канализационных сооружений;

бетон для ограждающихконструкций(легкий);

бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромныхпокрытий;

бетоны специальногоназначения(жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты).

Общие требования ко всембетонам и бетонным смесям следующие: до затвердевания бетонные смеси должнылегко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью иудобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определеннуюскорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и вводаконструкции в эксплуатацию; расход цемента и стоимость бетона должны бытьминимальными.

 

31. Железобетон.Понятие и свойства

Железобетонпредставляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетаетсясовместная работа бетона и арматурной стали.

/>

Наиболее выгодноприменять железобетон для строительных конструкций, работающих на изгиб (см.схему ниже):

При работе такихэлементов возникают два противоположных напряжения — растягивающее,воспринимаемое сталью, и сжимающее, воспринимаемое бетоном, и железобетоннаяконструкция в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам.

Взаимодействие стольразличных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляетсясо стальной арматурой и надежно защищает ее от коррозии, так как в процессегидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматурыобеспечивается также относительной близостью величин их коэффициентов линейногорасширения (для бетона от 7,5 · 10-6 до 12 · 10-6, для стальной арматуры 12 ·10-6).

Арматура — этостальные стержни, проволока, пряди, канаты или прокатные профили, закладываемыев бетон для получения железобетонных конструкций необходимой прочности,жесткости, трещиностойкости.

По своему назначению вбетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая воспринимаетнагрузки, монтажная необходима для обеспечения правильного расположения рабочейарматуры. Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению.Упрочнение может достигаться вытяжкой, протяжкой, обжатием, посредствомнагревания и охлаждения (термически упрочненная арматура).

 

32. Строительныерастворы. Классификация и свойства

 

Строительные растворыклассифицируют по плотности, виду вяжущего, составу и назначению.

По средней плотности различают растворы тяжелые,плотностью более 1500 кг/м3, и легкие, плотностью менее 1500 кг/м3.

По виду вяжущего растворы бывают известковые,глиняные, гипсовые, цементные, известково-цементные, известково-гипсовые,цементно-глиняные и др.

В зависимости от свойстввяжущего растворыподразделяют на воздушные, твердеющие в воздушно-сухих условиях (например,известковые, гипсовые, глиняные), и гидравлические, начинающие твердеть навоздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях.

По составу растворы делятна простые и сложные (смешанные).

Растворы, приготовленныена одном вяжущем, заполнителе и воде, называют простыми. Составы простыхрастворов обозначают двумя числами, например, известковый раствор 1:4 означает,что в растворе на одну часть извести приходится четыре части заполнителя(песка).

Растворы, приготовленныена нескольких вяжущих, заполнителе и воде, называют сложными, или смешанными.Составы сложных растворов обозначают тремя числами. Например, составизвестково-цементного раствора 1:1:9 означает, что на одну часть извести врастворе приходится одна часть цемента и девять частей заполнителя.

По назначениюстроительные растворы различают:

кладочные — для каменной кладки фундаментов,стен, столбов, сводов и пр.;

штукатурные — для оштукатуривания стен, потолков,фасадов зданий, для декоративных и специальных штукатурок, крепленияоблицовочных материалов, для устройства мозаичных полов;

монтажные — для заполнения и заделки швовмежду крупными элементами при монтаже зданий и сооружений из готовых сборныхконструкций и деталей.

33. Сухиестроительные смеси

Сухая строительная смесьпредставляет собой тщательно приготовленную в заводских условиях смесь,состоящую из минерального и (или) полимерного вяжущего, заполнителя,наполнителя и полимерных модифицирующих добавок. Для придания специальныхсвойств в их состав могут входить добавки: ускорители твердения,порообразователи, противоморозные, окрашивающие, гидрофобизирующие и др.

Сухие строительныесмеси классифицируются по ряду признаков: виду вяжущего, дисперсности наполнителя и основномуназначению.

По виду вяжущего смесиподразделяются на:

— цементосодержащие;

— бесцементные.

По дисперсностинаполнителя на:

— крупнозернистые — снаибольшей крупностью зерен наполнителей не более 2,5 мм;

— тонкодисперсные — скрупностью зерен наполнителя не более 0,315 мм.

 

По назначению сухиесмеси различаются следующим образом

Кладочные монтажные

Для кладки кирпича, камней, ячеистобетонных

 блоков

Для монтажа крупноразмерных изделий

Выравнивающие — для выравнивания стен и

потоков

Ремонтные — для ремонта бетонных и

Железобетонных конструкций

Штукатурные

Санирующие — для ремонта бетонных и

Железобетонных конструкций в местах

повышенной солевой агрессии

Защитно-отделочные — для устройства внутренней и

наружной декоративной отделки зданий

Водоотталкивающие — для применения в

местах повышенной влажности

Шпатлевочные

Для заделки раковин и неровностей на

основаниях

Грунтовочные

Для улучшения сцепления слоев, наносимых

на основания

Клеевые

Для укладки облицовочной плитки,

приклеивания теплоизоляционных материалов

 и армирующих сеток в легких штукатурных

 теплоизоляционных системах

Затирочные

Для затирки швов между облицовочными

плитками

Гидроизоляционные

Для устройства гидроизоляции цоколей,

подвалов, фундаментов, бассейнов и т.п.

Теплоизоляционные

Для устройства слоев теплоизоляции в

ограждающих конструкциях

Окрасочные Для внутренней и наружно отделки зданий Самонивелирующиеся Для устройства стяжек оснований и полов

Основными компонентамисухих строительных смесей являются вяжущие, наполнители и добавки. В качествевяжущих в смесях используют портландцемент (обычный, белый или цветной),известь-пушонку, гипс.

Наполнителями служаткварцевый или полиминеральный песок определенного фракционного состава; песокобязательно должен быть чистым, не содержать органических и других примесей.

 

34. Керамика.Понятие и ее классификация

 

Керамическими называютматериалы и изделия, изготовляемые формованием и обжигом глин. «Керамос»- надревнегреческом языке означало гончарную глину, а также изделия из обожженнойглины.

Большая прочность,значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а такжераспространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применениекерамических материалов и изделий в строительстве.

Керамические изделия поплотности можно условно разделить на две основные группы: пористые иплотные.

Пористые керамическиеизделия впитываютболее 5% по весу воды. В среднем водопоглощение пористых изделий составляет 8 — 20% по весу или 15 — 35% по объему.

Плотные изделия характеризуются водопоглощениемменее 5%. Чаще всего оно составляет 2 — 4% по весу или 4 — 8% по объему.

По назначению встроительстве различают следующие группы керамических материалов и изделий:

— стеновые материалы (кирпичглиняный обыкновенный, пустотелый и легкий, камни керамические пустотелые);

— кровельные материалыи материалы для перекрытий (черепица, керамические пустотелые изделия);

— облицовочныематериалы для наружной и внутренней облицовки (кирпич и камни лицевые,плиты керамические фасадные, малогабаритные плитки);

— материалы для полов(плитки);

— материалыспециального назначения (дорожные, санитарно-строительные, химически стойкие,материалы для подземных коммуникаций, в частности трубы, теплоизоляционные,огнеупорные и др.);

— заполнители длялегких бетонов (керамзит, аглопорит).

 

35. Сырье дляизготовления керамики и требования к нему

Сырьевыми материалами дляпроизводства керамических изделий являются каолины и глины, применяемыев чистом виде, а чаще — в смеси с добавками (отощающими, порообразующими,плавнями, пластификаторами и др.).Под каолинами и глинами понимаютприродные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные призамешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжиганеобратимо переходит в камнеподобное состояние теплоизоляционных изделий,строительного кирпича и камней.

Каолины содержатзначительное количество частиц меньше 0,01 мм; после обжига сохраняют белый цвет.

Глины более разнообразныпо минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическимипримесями.

Наиболее важнымисвойствами глин являются пластичность, воздушная усадка (дообжиговыесвойства), огнеупорность, спекание и огневая усадка (обжиговые свойства).

Пластичность глин — способность глиняного тестаизменять форму без разрыва и нарушения сплошности под действием внешних усилийи сохранять приданную форму после прекращения их действия. Пластичнымисвойствами каждая глина обладает в определенном диапазоне влажности.Пластичность зависит от вида и количества глинообразующих минералов в глине.

Воздушная усадка — уменьшение объема образца при егосушке. При затворении глин водой происходит набухание, т.е. увеличение объема.Удаление из глин воды сопровождается воздушной усадкой в результате действиякапиллярных сил. Величина относительной воздушной усадки может быть 2… 10 %и более. Наибольшей усадкой обладают монтмориллонитовые глины, наименьшей — каолинитовые.

Огнеупорность — способность глин, не расплавляясь,выдерживать действие высоких температур. По огнеупорности глины делят на трикласса: огнеупорные — с огнеупорностью выше 1580 °С, тугоплавкие — 1580…1350, легкоплавкие — ниже 1350 °С.

Способность глин приобжиге уплотняться с образованием камнеподобного материала называется спекаемостью.В процессе спекания масса уплотняется, вследствие чего происходит огневаяусадка, которая у глин колеблется от 2 до 8 %.

По зерновому составуглины характеризуются значительным содержанием глинистого вещества (частицмельче 0,005 мм) и делятся на высокодисперсные, дисперсные игубкодисперсные.

Отощающие материалы

Отощающие добавкивводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшениявоздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающнх добавок используют шамот,дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

Шамот — зернистый керамический материал (сзернами 0,14-2 мм), получаемый измельчением глины, предварительно обожженнойпри той же температуре, при которой обжигаются изделия. Его можно получить,измельчая отходы обожженного кирпича. Шамот улучшает сушильные и обжиговыесвойства глин, поэтому его применяют для получения высококачественных изделий — лицевого кирпича, огнеупоров и т.д.

Дегидратированнаяглина притемпературе 700- 750 °С, добавляемая в количестве 30-50 %, улучшает сушильныесвойства сырца и внешний вид кирпича.

Песок (с зернами 0,5-2 мм) добавляют в количестве 10-25%.

Гранулированныйдоменный шлак (сзернами до 2 мм)-эффективный отощитель глин при производстве кирпича. Рольотощителей выполняют также золы ТЭС и выгорающие добавки.

Порообразующие ипластифицирующие добавки

Порообразующие материалывводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышеннойпористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества,которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например СО2 (молотые мел,доломит), или выгорают.

Выгорающие добавки: древесные опилки, измельченныйбурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не толькоповышают пористость стеновых керамических изделий, но также способствуютравномерному спеканию керамического черепка.

Пластифицирующимидобавками являютсявысокопластичные глины, бентониты, а также поверхностно-активные вещества — сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) и др.

Плавни, глазури иангобы

Плавни добавляют в глинув тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания. К нимотносят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п.

Для приданиядекоративного вида и стойкости к внешним воздействиям поверхность некоторых керамическихизделий покрывают глазурью или ангобом. Глазури — это стекла, которые могут быть прозрачнымии непрозрачными (глухими), различного цвета. Главными сырьевыми компонентамиглазури являются: кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельныхметаллов, оксиды свинца, борная кислота, бура и др. Ангоб приготовляютиз белой или цветной глины и наносят тонким слоем на поверхность еще необоженного изделия. При обжиге ангоб не плавится, поэтому цветная поверхностьполучается матовой. Ангоб по своим свойствам должен быть близок к основномучерепку.

36. Свойствастроительной керамики

 

Пористостькерамическогочерепка обычно составляет 10-40%, она возрастает при введении в керамическуюмассу порообразующих добавок. Стремясь снизить плотность и теплопроводность,прибегают к созданию пустот в кирпиче и керамических камнях.

Водопоглощение характеризует пористостькерамического черепка. Пористые керамические изделия имеют водопоглощение 6-20% по массе, т.е. 12-40 % по объему. Водопоглощение плотных изделий гораздоменьше: 1-5 % по массе (2-10 % по объему).

Теплопроводность абсолютно плотного керамическогочерепка большая-1,16 Вт/(м °С). Воздушные поры и пустоты, создаваемые вкерамических изделиях, снижают плотность и значительно уменьшают теплопроводность,так, например, снижение плотности стеновых керамических изделий с 1800 до 700кг/м3 понижает их теплопроводность с 0,8 до 0,21 Вт/(м °С).

Прочность зависит от фазового составакерамического черепка, пористости и наличия трещин. Марка стеновогокерамического изделия (кирпича и др.) по прочности обозначает предел прочностипри сжатии, однако при установлении марки кирпича наряду с прочностью присжатии учитывают показатель прочности при изгибе, поскольку кирпич в кладкеподвергается изгибу.

Морозостойкость. Марка по морозостойкости обозначаетчисло циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживаеткерамическое изделие в насыщенном водой состоянии без признаков видимыхповреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашнвание). Керамическиеизделия имеют марки по морозостойкости: 15, 25, 35, 50, 75, 100 в зависимостиот своей структуры.

Паропроницаемость стеновых керамических изделийспособствует вентиляции помещений. Малая паропроницаемость нередко служитпричиной отпотевання внутренней поверхности стен помещений с повышеннойвлажностью воздуха. Неодинаковая паропроницаемость слоев, из которых состоитнаружная стена, вызывает накопление влаги.

 

37. Видыизделий из керамики. Стеновая керамика

К стеновым керамическим материаламотносятся: кирпич обыкновенный, кирпич утолщенный, кирпич модульныхразмеров, камни, стеновые блоки и панели. К этим материалам предъявляютсятребования в отношении прочности, средней плотности, теплопроводности,морозостойкости и водостойкости.

В качестве сырья дляизготовления кирпича применяют легкоплавкие глины, имеющие в своем составе до75 % кремнезема, и суглинки с отощающими добавками или без них. Производствокерамического кирпича осуществляется двумя способами — пластическим и полусухим.Кирпич должен быть нормально обожжен.

Недожженный кирпич (алого цвета) имеет недостаточнуюпрочность и долговечность, а пережженный (железняк) — повышенную массу,прочность и сравнительно высокую теплопроводность и часто искаженную форму.

Кирпич керамическийдолжен соответствовать требованиям ГОСТ по внешнему виду, прочности, плотности,морозостойкости и водопоглощению.

Кирпич керамический применяется для кладки внутренних инаружных стен, столбов, сводов и других частей зданий, изготовления стеновыхблоков и панелей, а также для кладки печей и дымовых труб лишь в тех зонах, гдетемпература не превышает температуры обжига кирпича.

Пустотелые камни. Их изготовляют так же, как икерамический кирпич, способом пластического формования. Пустотелые камни имеют следующиеразмеры; мм: длина — 250 и 288; ширина — 120, 138, 200 и 250; толщина — 138,120, 80. Средняя плотность этих камней, высушенных до постоянной массы, 1300… 1400 кг/м3.

 

38. Применениекерамики. Облицовочные изделия для наружной и внутренней отделки

 

Облицовочныекерамические материалы применяют для наружной и внутренней отделки зданийразличного назначения.

При наружной отделкеотделывают фасады зданий. Керамические изделия для облицовки фасадов подразделяют на кирпич икамни лицевые, мелкие плитки, крупногабаритные плиты, ковровую керамику ифасонные детали для устройства карнизов, сливов, поясков, сандриков, тяг ит.д. Фасадные керамические изделия укладывают одновременно с кладкой стен.

Кирпич и камникерамические лицевые.Они отличаются точностью геометрических размеров и однородностью цвета. Дляизготовления этих изделий применяют высококачественные глины. При подготовкесырьевой смеси к глинам добавляют отощающие добавки, а иногда специальныекрасители. Лицевой кирпич и камни изготовляют сплошными и пустотелыми, лицевуюповерхность выполняют гладкой или рельефной. Для придания необходимого цвета ихлицевые поверхности иногда покрывают глазурью или ангобом.

Кирпич и камникерамические лицевые подразделяют на рядовые и профильные. Рядовыеизделия применяют для облицовки гладких поверхностей стен, а профильные- для кладки карнизов, сандриков, тяг, поясков и др. Облицовочный кирпичимеет те же размеры, что и керамический, т.е. 250х120х65 мм, лицевые камни — 250х120х138 мм. Эти изделия выпускают марок 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300,водопоглощением 6 %, морозостойкостью не менее 25.

Плиты и плиткифасадные. Плитыфасадные керамические применяют так же, как и лицевые кирпичи и камни, дляповышения долговечности наружных стен и придания им красивого внешнего вида.

Фасадныемалогабаритные плиты.Наряду с крупногабаритными облицовочными керамическими плитами выпускают легкиеоблицовочные цветные и глазурованные плитки размерами от 46 х 21 до 296 х 102 мм, толщиной 4… 10 мм. Их применяют в крупнопанельном домостроении для отделки наружныхповерхностей стеновых панелей, а также для облицовки цоколей различногоназначения.

Ковровая керамика. Ковровая керамика представляетсобой мелкоразмерные плитки различного цвета, глазурованные и неглазурованные.Эти плитки непосредственно на заводах набирают в ковры и наклеивают на бумажнуюоснову. Для лучшего сцепления с раствором или бетоном тыльную сторону плитокделают рифленой. Применяют для облицовки крупных панелей и блоков в блочном ипанельном домостроении, а также для облицовки стен вестибюлей и лестничныхклеток зданий различного назначения.

Керамические изделиядля внутренней отделки зданий. В зависимости от применяемого сырья их делят на майоликовыеи фаянсовые. Фаянсовые плитки изготовляют из тугоплавких глин сдобавкой кварцевого песка и плавней, веществ, понижающих температуру плавления,полевого шпата и известняка или мела. Они имеют белый или слабоокрашенный цвет.Лицевую поверхность их покрывают белой или цветной глазурью. Тыльную сторонуплиток для лучшего сцепления с раствором делают рифленой. Майоликовыеоблицовочные плитки для внутренней облицовки изготовляют из легкоплавкихглин с добавкой 20 % мела.

Плитки керамическиедля полов широкоприменяют в гражданском строительстве для устройства полов в помещениях свлажным режимом эксплуатации и повышенной интенсивностью движения (в санитарныхузлах; кухнях, вестибюлях, коридорах, на предприятиях химической промышленностии т.д.). Полы из керамических плиток долговечны, гигиеничны, хорошосопротивляются истиранию, легко моются. Отрицательным качеством этих половявляется их высокая теплопроводность.

 

39. Стекло исырье для его получения

Основным сырьем дляизготовления стекла являются кварцевый песок, известняк, сода и сульфатнатрия. Высококачественные стекольные белые пески содержат немногопримесей, в частности оксида железа, придающего стеклу зеленоватую окраску.В стекольную шихту вводят соду, сульфат натрия, поташ, которые понижают температуруварки стекла и ускоряют процесс стекло-образования. При варке смеси чистогопеска Si02 и соды Na2C03 образуется полупрозрачная стеклообразная масса Na2Si03, растворяющаяся в воде («растворимое стекло»).Благодаря введению в шихту СаО в виде известняка СаС03 или доломитастекло становится нерастворимым в воде.

Варка строительногосиликатного стеклапроизводится в стекловаренных печах при температуре до 1500 °С. В процессестекловарения, начиная с температур 800- 900°С протекает стадия силикатообразования.К концу следующей стадии стеклообразования (1150 -1200 °С) масса становитсяпрозрачной, но в ней еще содержится много газовых пузырей. Дегазациязаканчивается при 1400-1500 °С; к ее концу стекломасса освобождается от газовыхвключений, свилей и становится однородной. Для достижения необходимой дляформования рабочей вязкости температуру массы снижают на 200-300 °С. Вязкостьстекломассы зависит от химического состава: оксиды Si02, А1203, Zr02 повышают вязкость, Na20, СаО, Li20, наоборот, понижают ее.

Переход от жидкогосостояния в стеклообразное является обратимым. При длительном нахождении на воздухе и нагреваниинекоторых стекол обычная для них аморфная структура может переходить вкристаллическую; это явление называют расстекловыванием («заруха-нием»).

Строительное силикатноестекло имеет следующий примерный химический состав, %, по массе: Si02 71 — 73; Na20 13- 15; СаО 8-10,5; MgO 1- 4; А1203 0,5 — 1; Fe203 0,1; К20 до 1; S03 0,3 — 0,7.

В процессе изготовления встекло вводят соединения, придающие ему специальные свойства. ГлиноземА1203, вводимый в шихту в виде каолина и полевого шпата,повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкостьстекла. При замене части диоксида кремния борным ангидридом В203повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшаетсясклонность к кристаллизации. Оксид свинца РЬО, повышаетпоказатель светопреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффициент линейногорасширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость.

Вспомогательные сырьевыематериалы делят по своему назначению на следующие группы: осветлители — вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфатнатрия, плавиковый шпат); обесцвечиватели — вещества, обесцвечивающиестекольную массу; глушители — вещества, делающие стекло непрозрачным.

40. Применениестекла. Листовые светопрозрачные изделия и конструкции

 

Листовое стекло — основной вид стекла,светопрозрачных строительных конструкций, средств транспорта, мебели, а такжедля изготовления стекол с покрытиями, зеркал, закаленных и многослойных стеколи других изделий строительного, технического и бытового назначения,производится по ГОСТ 111 -2001. Данный стандарт не распространяется на стеклоармированное, узорчатое, окрашенное в массе, стекло с покрытием и другие видылистовых стекол со специальными свойствами.

Наряду с обычными видами промышленностьювырабатываются специальные виды листового стекла: теплопоглощающее,увиолевое, армированное, закаленное, архитектурно-строительное и др.

Листовое оконное стекловырабатывают трех сортов и в зависимости от толщины — шести размеров (марок):2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. Ширина листов стекла 250- 1600 мм, длина 250- 2200 мм. Масса 1 м2<sup/>стекла 2-5 кг.

 Листы стекла должны бытьбесцветными, допускается лишь слабый голубоватый или зеленоватый оттенки.Светопропускание стекла должно быть не менее 87 %. С увеличением толщины стекланесколько снижается светопропускание. Сорт листового стекла определяетсяналичием дефектов, к которым относятся: полосность — неровности наповерхности; свиль — узкие нитевидные полоски; пузыри — газовыевключения и др.

41. Отделочныематериалы на основе стекла

 

Пустотелые стеклянныеблоки обладаютхорошей светорассеивающей способностью, а выполненные из них световые проемы иперегородки имеют хорошие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства. Блокисостоят из двух отпресованных половинок, которые свариваются между собой.Наиболее распространенные виды стеклянных блоков имеют на внутренней сторонерифления, придающие блокам светорассеивающую способность. Светопропускание неменее 65%. светорассеивание около 25%, теплопроводность 0,4 Вт/ (м°С).

Помимо обычных блоковизготавливают цветные, двухкамерные (теплозащитные) и светонаправленные блоки.

Стеклобетонныеконструкции представляютсобой бетонную обойму, внутри которой на растворе уложены стеклянныеблоки. Эти конструкции несгораемы и препятствуют распространению огня. Впромышленном строительстве стеклянные блоки применяют для устройства окон. Вжилых и общественных зданиях пустотелые стеклянные блоки используют длязаполнения наружных световых проемов, остекления лестничных клеток, а также дляустройства светопрозрачных перекрытий и перегородок.

/>

Стеклопакетысостоят из двух илитрех листов стекла, между которыми образуется герметически замкнутая воздушнаяполость. Стеклопакетное остекление обладает хорошей тепло- и звукозащитнойспособностью, оно не запотевает и не нуждается в протирке внутреннихповерхностей. В зависимости от назначения стеклопакеты могут быть выполнены сприменением оконного, закаленного, отражающего или других видов стекла.

Стеклянныетрубы в ряде случаев(например, в условиях химической агрессии) могут оказаться эффективнееметаллических. Они обладают высокой химической стойкостью, гладкойповерхностью, прозрачны и гигиеничны. Основными недостатками стеклянных трубследует считать их хрупкость, т. е. слабое сопротивление изгибу и ударам, атакже невысокую термостойкость (около 40 °С).

Панелииз профильного стекла (стеклопрофилит). Эти изделия имеют каробчатый, тавровый, ребристый,швеллерный, полукруглый профили и используются для монтажа светопропускающихстен, перегородок, покрытий, а также для остекления фонарей промышленныхзданий. Элементами коробчатого профиля можно заполнять световые проемы высотойдо 4,8 м. Ширина швеллерного стеклопрофилита 250-500 мм, коробчатого 250-300 мм.

Стеклопрофилитизготовляют армированным и неармированным, бесцветным и цветным.

42. Древесина.Породы, применяемые в строительстве. Строение и составдревесины

 

Макроструктурадревесины

Древесинойназывают освобожденнуюот коры ткань волокон, которая содержится в стволе дерева. Ствол деревасостоит из клеток, имеющих разное назначение в растущем дереве, а следовательно,разную форму и величину. Макроструктуру ствола (видимую невооруженным глазомили через лупу) можно рассмотреть на трех основных разрезах.

Наторцевом срезе видна кора, камбий и древесина.

Корасостоит из наружнойкожицы, пробкового слоя под ней и внутреннего слоя — луба. Под слоемлуба у растущего дерева находится тонкий камбиальный слой, состоящий из живых клеток,размножающихся делением. Древесина состоит из вытянутых веретенообразных клеток — ячеек, стенки которых состоят в основном из целлюлозы. Этипустотелые ячейки образуют волокна, воспринимающие механические нагрузки.Вначале в листьях дерева из атмосферного углекислого газа и воды под действиемсолнечного света образуется глюкоза, хорошо растворяющаяся в воде. Врастворенном виде глюкоза по внутренним каналам дерева поступает к растущимклеткам камбия. В стенке клетки молекулы глюкозы соединяются своими концамимежду собой:

— ОН+ НО-* — О — + Н2О.

Врезультате происходящей реакции поликонденсацин образуются кислородная связь(-О-) и молекула воды, уходящая в сок дерева. Кислородная связь объединяеткольца глюкозы в макромолекуле целлюлозы, состоящей из нескольких сотенглюкозных ячеек.

Следовательно,целлюлоза является природным линейным полимером, нитевидные цепикоторого жестко связаны (сшиты) гидроксильными связями. Это объясняетотсутствие у древесины области высокоэластичного состояния, возникающего принагревании многих линейных полимеров. Ежегодно в вегетативный период камбийоткладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола в значительно большемобъеме клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной изаканчивается осенью. Поэтому древесина ствола состоит из ряда концентрических годовыхколец. В свою очередь каждое годовое кольцо включает внутренний слой ранней(или весенней) древесины и внешний слой поздней (или летней) древесины

/>

Строениедревесины

а — срез торцевой: 1 — кора; 2 — луб; 3-камбий; 4-заболонь: 5-ядро; 6 — сердцевина; 7 — годовые слои; 8 — сердцевинныелучи; 6-— срез тангенциальный; в — то же, радиальный

Сердцевина-рыхлаяпервичная ткань,которая состоит из тонкостенных клеток, имеет малую прочность и легкозагнивает. Поэтому сердцевина не допускается в тонких досках и брусках,предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов конструкций. Нежелательнасердцевина и в столярных изделиях, так как она постепенно выкрашивается.

Ядро,или спелая древесина- внутренняя часть ствола дерева, состоящая из омертвевших клеток. Ядро выделяетсятемным цветом, так как стенки клеток древесины ядра постепенно изменяют свойсостав: у хвойных пород они пропитываются смолой, а у лиственных — дубильнымивеществами. Движение влаги по этим клеткам прекращается, поэтому древесинаядровой части ствола обладает большей прочностью и стойкостью к загниванию посравнению с древесиной заболони.

Заболоньсостоит из колецболее молодой древесины, окружающих ядро (или спелую древесину). По живымклеткам заболони растущего дерева перемещается влага с растворенными в нейпитательными веществами. Древесина заболони имеет большую влажность, легкозагнивает, вследствие значительной усушки усиливает коробление пиломатериалов.

Древесныепороды делят на:

1) ядровые,имеющие ядро и заболонь (дуб, ясень, платан, сосна, лиственница, кедр идр.);

2) спелодревесные,имеющие спелую древесину (она не отличается по цвету от заболони) изаболонь (ель, пихта, осина, бук и др.);

3) заболонные,у которых отсутствует ядро и нельзя заметить существенного различия междуцентральной и наружной частями древесины ствола (береза, клен, ольха, липа).

Хвойныепороды

Сосна — ядровая порода,ядро у нее обычно буро-красного цвета, а заболонь желтого. Древесина соснымягкая (плотность 470-540 кг/м3) и прочная, легко обрабатывается.Так называемая «рудовая» сосна, растущая на возвышенных местах, песчаных исупесчаных почвах имеет мелкослойную плотную смолистую древесину. У «мяндовой»сосны, растущей на низменных глинистых почвах, древесина крупнослойная, рыхлая,с широкой заболонью и поэтому хуже, чем у «рудовой» сосны.

Ельприменяют встроительстве наравне с сосной, хотя по качеству она уступает сосне. Ель имеетспелую древесину белого цвета с желтым оттенком, менее смолистую и более легкую,чем у сосны (плотность 440- 500 кг/м3). Вследствие большогоколичества твердых сучков ель трудно обрабатывать.

Лиственницаимеет ядрокрасновато-бурого цвета, ее заболонь узкая и по окраске резко отличается отядра. Древесина лиственницы плотная (плотность 630- 790 кг/м3),твердая и прочная, менее подвержена гниению, чем древесина сосны. Поэтомулиственница особенно ценится в гидротехническом строительстве и мостостроении;из нее изготовляют шпалы, рудничные стойки.

Кедримеет мягкую илегкую древесину, ее механические свойства ниже, чем сосны. Применяют в видекруглого леса и пиломатериалов, для столярных изделий и отделки мебели — в видедекоративной фанеры.

Пихтапо древесине схожа селью, но не имеет смоляных ходов. Легко загнивает, поэтому ее не применяют вовлажных условиях эксплуатации.

 Лиственныепороды

Дубимеет плотную (около720 кг/м3), очень прочную и твердую древесину. Ядро темно-бурогоцвета, резко отличается от желтоватой заболони. Многочисленные крупныесердцевинные лучи видны на всех разрезах и придают древесине дуба своеобразнуютекстуру. Дуб применяют в ответственных конструкциях (шпонки, нагели и т. п.) вгидротехнических сооружениях, мостостроении. Дубовый паркет, мебель, столярныеизделия, ножевая фанера для столярно- отделочных работ — характерные областиприменения дуба. Особенно ценится мореный дуб черного или темно-серого цвета.

Ясеньимеет тяжелую (660-740кг/м3), гибкую и вязкую, но менее прочную древесину, чем древесинадуба. Благодаря красивой текстуре ценится в мебельном производстве истолярно-отделочных работах.

Ильмовыепороды (ильм, вяз,карагач) имеют прочную, твердую и гибкую древесину. Большей частью ихиспользуют в столярном производстве для изготовления мебели и строганнойфанеры.

Береза — заболонная порода,распространенная в наших лесах, имеет тяжелую (около 650 кг/м8) древесину,которая относительно легко загнивает в сырых и плохо вентилируемых местах. Вбольших количествах березу используют для изготовления фанеры, в качествестолярных изделий и отделочных материалов (ее легко имитировать под ценныепороды). Для отделочных работ особую ценность представляет карельская береза сосвоеобразной извилистой и узловатой текстурой.

Бук — спелодревеснаяпорода, ее древесина (белая красноватым оттенком) тяжелая (около 650 кг/м3)твердая, легко раскалывается. Древесина бука, как древесина березы,относительно легко загнивает. При меняют для производства паркета, мебели,фанеры.

Грабимеет древесину,похожую на буковую, но более тяжелую. Используют для тех же целей, что и бук.

Осина — заболонная порода,широко распространенная в наших лесах. Ее древесина — с зеленым оттенком,легкая (420-500 кг/м3), мягкая, склонная к загниванию, служитисходным сырьем для изготовления фанеры, древесных плит.

Ольха — заболонная породас мягкой древесиной склонной к загниванию. Используют в основном так, как иберезу.

Липа — спелодревесная мягкая порода,предназначаемая для изготовления фанеры, мебели, тары.

 

43. Свойства ипороки древесины

 

Истинная плотность древесины определяется совокупностьювеществ, слагающих оболочку клеток. Так как клетки имеют схожее строение длявсех пород, то истинная плотность древесины колеблется в пределах от 1490 до1560 кг/м3.

Средняя плотность зависит от влажности и пористостипороды. Значение средней плотности указывается применительно к нормальной12%-ной влажности.

Влажность древесины существенно влияет на еефизико-механические свойства и в ряде случаев определяет ее пригодность. Вода вдревесине может находиться в трех видах: в свободном состоянии,гигроскопическом и химически связанном. Свободная, или капиллярная, водазаполняет полости клеток и сосудов и межклеточное пространство;гигроскопическая вода находится в стенках клеток и химически связанная водавходит в химический состав веществ. По степени влажности древесинуподразделяют на мокрую, свежесрубленную, воздушносухую, комнатносухую иабсолютно сухую. Мокрая имеет влажность свыше 100%, свежесрубленная — 35% ивыше, воздушносухая — 15-20%, комнатносухая — 8-12% и абсолютно сухая — 0%.

За стандартную влажностьусловно принята влажность, равная 12%.

Гигроскопичностью называют способность древесиныпоглощать из воздуха парообразную воду. Противоположная характеристикагигроскопичности — влагоотдача — способность древесины отдавать воду вокружающую среду. Гигроскопичность и влагоотдача зависят от температуры и относительнойвлажности воздуха. Состояние древесины, когда в ней содержится толькогигроскопическая вода и отсутствует капиллярная, называется точкойнасыщения волокон, или пределом гигроскопичности. Для разных пород деревьевона составляет 25-35%.

Усушкой называют уменьшение линейныхразмеров и объема древесины при высыхании. Усушка не происходит при испарениисвободной и начинается только при удалении гигроскопической воды. Усушкадревесины в различных направлениях неодинакова. Вдоль волокон она составляет0,1-0,3%, в радиальном направлении — 3-6 и в тангенциальном — 7-12%. Объемнаяусушка, выражаемая коэффициентом объемной усушки, составляет 0,2-0,75%.

Набуханием называют способность древесиныувеличивать свои размеры при поглощении воды. Набухание вдоль волоконсоставляет 0,1-0,8%, в радиальном направлении — 3-5%, в тангенциальном — 6-12%.Усушка приводит к появлению щелей между деревянными элементами, образованиютрещин.

Свойства древесины по разномуизменять свои размеры при усушке и набухании приводит к короблению.

Теплопроводность древесины составляет 0,16-0,3Вт/(м·°С). Вдоль волокон она в 1,8 раза выше, чем поперек.

Звукопроводность древесины вдоль волокон в 16 ипоперек волокон в 3-4 раза выше звукопроводности воздуха. Вдоль волокон онасоставляет 5000, поперек волокон в радиальном направлении — 1450 и втангенциальном — 850 м/с.

Важнейшейхарактеристикой древесины является прочность.

Показатели прочностидревесины должны быть пересчитаны на влажность 12% (в случае необходимости — навлажность 15%). Прочность древесины понижается, когда ее влажность возрастаетот 0 до 30 % (до предела гигроскопичности), при этом в интервале влажности 8-20% понижение прочности прямо пропорционально приросту влажности

 

R12 = Rw<sub/>(1 + a(W-12))

где Rw— предел прочности образца с влажностью Wв момент испытания; R12 — то же, при влажности 12%; а — коэффициент снижения прочности древесины при увеличении ее влажности на 1 %.

Прочность древесиныхарактеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическомизгибе, скалывании. Кроме того, могут определяться условный предел прочностипри местном смятии и предел прочности при перерезании поперек волокон.

Пороки древесины

Сучки и трещины

Сучки — части ветвей, заключенные вдревесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривлениеволокон и затрудняют механическую обработку. По состоянию древесины различаютсучки здоровые, загнившие, гнилые и табачные. По степени срастания сучкимогут быть сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие несросшиеся.По взаимному расположению выделяют три разновидности сучков: разбросанные,групповые и разветвленные.

Трещины представляют собой разрывы древесинывдоль волокон. Они нарушают целостность лесоматериалов, снижают их механическуюпрочность и долговечность.

Метиковые трещины — это радиально направленные трещиныв ядре или заболони, отходящие от сердцевины. Они возникают в растущем дереве иувеличиваются в срубленном дереве при его высыхании. Простые метиковыетрещины состоят из одной или двух трещин, расположенных на обоих торцахбревна в одной плоскости. Сложные метиковые трещины состоят из одной илинескольких трещин, расположенных на торцах бревна в разных плоскостях.

Морозные трещины образующиеся в растущем дереве,направлены радиально, проходят из заболони в ядро и имеют значительнуюпротяженность по длине ствола дерева.

Трещины усушки, возникающие в срубленном дереве помере его высыхания, тоже направлены по радиусу торцового среза. Они отличаютсяот метиковых и морозных трещин меньшей глубиной и протяженностью (не более 1 м).

Отлупные трещины проходят между годичными слоями, возникаяв растущем дереве, увеличиваются в срубленном дереве при его высушивании.

Пороки формы ствола

Сбежистость — это уменьшениедиаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающеенормальный сбег, равный 1 см на 1 м длины бревна. Сбежистость увеличиваетотходы при распиловке и лущении бревен, обусловливает появление радиальногонаклона волокон в пиломатериалах и шпоне, а следовательно, и снижение прочностиэтих материалов.

Закомелистостьпроявляется в видерезкого увеличения комлевой (нижней) части ствола дерева. Различают округлую иребристую закомелистость со звездчато-лопастной формой поперечного сечениябревна.

Нарост — резкое местное утолщение ствола,имеющее различную форму и размеры.

Кривизна — искривление продольной оси бревен,обусловленное кривизной ствола дерева. Бывает простая и сложная кривизнахарактеризующаяся несколькими изгибами.

Пороки строениядревесины

Наклон волокон — непараллельность волокон древесиныпродольной оси изделий (бревен, досок, брусьев и т. п.). Наклон увеличиваетпрочность древесины при раскалывании, но затрудняет ее механическую обработку иснижает прочность пиломатериалов при растяжении и изгибе вследствие перерезанияволокон древесины.

Крень — ненормальное утолщение позднейдревесины в годовых слоях; свойственно наклонно стоящим и искривленнымдеревьям.

Свилеватость — волнистое или беспорядочноерасположение волокон древесины, чаще встречающееся у лиственных пород,преимущественно в комлевой части ствола.

Завиток — местное резкое искривление годовыхслоев под влиянием сучков и проростей.

Сердцевина — узкая центральнаячасть ствола, состоящая из рыхлой древесной ткани; попадая в деревянныеизделия, усиливает их растрескивание. Двойная сердцевина в виде двух сердцевинсо своими системами годовых слоев увеличивает отходы при обработке древесины,усиливает ее растрескивание.

Пасынок — отмершая втораявершина или толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его продольнойоси. Ухудшает однородность и механические свойства древесины.

Водослой — это участки ядраили заболони с ненормальной темной окраской, возникающие в растущем дереве вследствиеповышенной влажности этих участков. Этот порок нередко является причинойрастрескивания и гниения древесины, снижения ударной вязкости при изгибе.

Проростьв виде обросшегодревесиной участка поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая отнего радиальная трещина возникает в растущем дереве при зарастании повреждений.

Рак — рана, возникающаяна поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков ибактерий. Сухобокость возникает в местах повреждений (заруба, ожога, ушиба и т.п.); представляет собой омертвевший участок ствола.

Засмолок-участок древесины,обильно пропитанный смолой; присущ только хвойным породам. Он снижает ударнуювязкость и водопроницаемость, затрудняет отделку — лакировку, окраску. Смолянойкармашек в виде полоски, заполненной смолой, встречается у хвойных пород, чащевсего у ели. Препятствует лицевой отделке и склейке древесины.

 Химическиеокраски и грибные поражения

Неестественныеокраски возникают в срубленном дереве в результате химических и биохимическихпроцессов, в большинстве случаев, вызывающих окисление дубильных веществ.Бывают светлые и темные химические окраски, они не влияют нафизико-механические свойства древесины, но могут портить внешний видоблицовочных материалов.

Ядроваягниль, развивающаясяв растущем дереве под действием дереворазрушающих грибов, существенно снижаетмеханические свойства и сортность древесины.

Наружнаятрухлявая гнильвозникает вследствие поражения древесины дереворазрушающими грибами; наповерхности пораженной древесины наблюдаются тяжи грибницы и плодовые тела, приэтом пораженная древесина распадается на части и растирается в порошок.

Такиепороки, как плесень, грибные окраски (побурение заболони), мало изменяютпрочность древесины.

 Прочиепороки

Червоточиной называют ходы и отверстия,проделанные в древесине насекомыми.

Различают червоточину: 1)поверхностную — проникающую в древесину не более чем на 3 мм; 2) неглубокую- проникающую не более чем на 15 мм в круглых лесоматериалах и не более чем на 5 мм — в пиломатериалах; 3)сквозную- выходящую на две противоположные стороны материала.

Инородныевключения — этоприсутствующие в древесине посторонние тела недревесного происхождения (песок,камни, гвозди и т. п.).

Механическиеповреждения (заруб,запил, скол, вырыв и т. п.) являются следствием небрежного или неумелогоприменения механизмов и инструментов при обработке древесины. Они не толькоснижают механическую прочность, но и затрудняют использование лесоматериалов поназначению.

Покоробленность — это искривление пиломатериала,возникающее при распиловке, сушке и хранении. Различают простую, сложнуюпокоробленность и крыловатость. Поскольку покоробленность изменяет форму пиломатериалов,то она затрудняет их обработку и использование по назначению.

44. 3ащитадревесины

Ограничивает срок службыдревесины ее способность гнить и гореть. Кроме того, древесину повреждаютнасекомые.

Стойкость древесиныпротив гниения зависит от породы, ее строения и подразделяется на четырекласса:

I — стойкие:сосна, ясень, ядро дуба и лиственница;

 II — среднестойкие:ель, пихта, периферийная часть кедра, заболонь лиственницы, центральная зонабука;

 III — малостойкие:заболонь березы, бука, граба, дуба, клена;

IV — нестойкие: ольха,осина, заболонь липы, центральная зона березы.

Дереворазрушающиебактерии и грибы могут повреждать древесину. Это заболонная и ядреная гнили,побурение, грибные окраски и пр.

Гниение происходит приблагоприятных условиях — влажности древесины 20-60% и температуре воздуха от +2до +40 °С. При более низкой и высокой влажности и температуре древесина негниет. Предохраняет древесину от гниения сушка, различные конструктивныеприёмы, защищающие от увлажнения, антисептирование.

Важнейшим мероприятием,предохраняющим древесину от гниения, является сушка. Сушат древесину дотранспортной влажности 18-25% или до эксплуатационной — 7-12%. Различаютследующие виды сушки: конвективную, кондуктивную, диэлектрическую. В ихоснову положен характер теплообмена материала со средой.

Для предупреждениязагнивания древесины принимают ряд конструктивных мер: изолируют ее отгрунта, камня и бетона, устраивают специальные каналы для проветривания,защищают деревянные конструкции от атмосферных осадков, делают отливы унаружных оконных переплетов и т. п.

При применении древесиныс влажностью более 20% и если нет возможности предохранить от увлажненияконструктивными приемами, ее пропитывают антисептиками — химическимивеществами, консервирующими древесину.

Антисептики должны бытьтоксичными к грибам, но безвредными для людей и животных, в течение заданногосрока не терять токсичные свойства, не ухудшать физико-механические свойствадревесины.

К водорастворимымантисептикам относят фторид натрия, кремнефторид натрия, кремнефторидаммония, хлорид цинка, антисептический препарат ХМХЦ.

Фторид натрия — NaF — белый порошок высокойтоксичности. Применяют в виде водного раствора 1,5-3%-ной концентрации дляконструкций, не смачиваемых водой. При взаимодействии с известью, цементом,мелом, гипсом образует малотоксичный фтористый кальций.

Кремнефторид натрия — Mа2SiF6 — белый или светло-серый порошок с темноватым оттенком.

Кремнефторид аммония — (NaH4)2SiF6 — порошок белого цвета без запаха. По токсичности превышает фторид натрия.Применяют в виде водного раствора 5-10%-ной концентрации. Легко вымываетсяводой.

Хлорид цинка — ZnCI2 — порошок серогоцвета или твердый прозрачный материал без запаха. Коррозирует металл. Применяютв виде раствора 5%-ной концентрации.

Антисептическийпрепарат ХМХЦ — смесь бихромата натрия или калия, медного купороса и хлорида цинка всоотношении 2:1:7. Применяют в виде раствора 3-5%-ной концентрации.

К маслянистымантисептикам относят каменноугольное креозотовое и антраценовое масла,масло сланцевое, растворы пентохлорфенола в маслах.

Масло креозотовое — темно-коричневая жидкость с резкимзапахом. Является очень сильным антисептиком.

Масло антраценовое — зеленовато-желтая жидкость,получаемая из каменноугольного дегтя. Обладает сильным антисептическимсвойством, имеет резкий запах.

Масло сланцевое — темно-коричневая жидкость с резким запахом фенола. Получают из горючих сланцев.Токсичность его ниже каменноугольных масел.

Маслянистые антисептикиприменяют для глубокой пропитки шпал, конструкций мостов, воздушных опор. Из-зарезкого запаха и высокой токсичности их нельзя применять внутри жилых зданий,складов пищевых продуктов. Из-за огнеопасности не следует применять возлегорючих мест..

Антисептированиедревесины может выполняться следующими способами: поверхностное нанесение,пропитка в горячехолодных ваннах, автоклавах, обработка пастами

Защита древесины отнасекомых. Поражаютдревесину насекомые-короеды, жуки-точильщики, жуки-усачи и их личинки. Ониобразуют ходы, называемые червоточиной. Короеды прокладывают извилистые бороздыпод корой дерева на небольшую глубину. Глубокие ходы прокладываютжуки-точильщики. Такую древесину не следует применять для изготовления несущихконструкций.

Основные способы борьбы снасекомыми при хранении древесины на складах — соблюдение санитарных норм исвоевременное окуривание круглого леса. При обнаружении насекомых на складах ипри ремонтных работах древесину обрабатывают инсектицидами — хлорофосом(диметилтрихлороксиэтил-фосфонатом техническим), хлороданом, хлорпикрином и др.Защищают древесину, обрабатывая ее путем пропитки, опрыскивания, опыления илиокуривания.

Для предупреждениявозгорания деревянных элементов следует предусматривать соответствующиеконструктивные меры:необходимо удалять дерево от источников нагревания; устраивать разделки изнесгораемых материалов (бетона, кирпича и т. п.), покрывать деревянные частислоем малотеплопроводного минерального материала (асбестового, пористойштукатуркой и т. п.). Для предохранения от огня поверхность деревянныхконструкций покрывают огнезащитными красочными составами или пропитываютогнезащитными веществами — антипиренами

45. Виды изделийиз древесины

На основе древесиныхвойных и лиственных пород изготовляют широкую номенклатуру изделий, из которыхосновными являются строганые погонажные изделия, изделия для паркетныхполов, фанера и др.

Строганые погонажныеизделия — это доскидля полов, шпунтованные доски, у которых на одной кромке имеется паз, на другой- гребень (выступ), что обеспечивает плотное соединение досок при устройствеполов; фальцевые доски, применяемые для обшивки стен и потолков. К этойгруппе изделий относят и профильные погонажные изделия, например плинтусы игалтели, используемые для заделки углов между полом и стенами, поручни дляперил, наличники для оконных и дверных коробок, а также доски подоконников.

Кровельные материалы из древесины включают кровельные плитки,гонт, кровельную дрань, кровельную стружку.

Кровельная плитка — клинообразные дощечки длиной от400 до 600, шириной до 70 мм со скосом вдоль волокон. Толщина плитки: толстогоконца — 13, тонкого — 3 мм. Изготавливают их из древесины сосны, ели, пихты,кедра, осины.

Гонт — клинообразные дощечки с пазом подлине вдоль толстой кромки. Длина их составляет от 500 до 700, ширина — от 70до 120 мм. Толщина толстой кромки 15, тонкой — 3 мм.

Кровельную стружку (щепа) изготавливают строганиемкоротких отрезков древесины хвойных и мягких лиственных пород. Она имеет длину400, 450, 500, ширину — от 70 до 120 и толщину 3 мм.

Дрань штукатурная имеет длину от 1 до 2,5 м, ширину — от 12 до 30 и толщину — от 2 до 5 мм. В зависимости от технологии изготовления онабывает щипаной, шпоновой и пиленой. В настоящее время изготавливают, восновном, пиленую дрань. Применяют для подготовки деревянных поверхностей подштукатурку.

Для изготовления фанеры,столярных плит, облицовки поверхностей изделий из древесины применяют древесныйшпон.

Шпон представляет собой тонкие листыдревесины. В зависимости от технологий изготовления подразделяется на строганыйи лущеный.

Фанера подразделяется на обычную, облицованнуюстроганым шпоном, декоративную, бакелизированную.

Обычная фанерапредставляет собой слоистый материал, получаемый склеиванием трех или болеелистов лущеного шпона. Толщина ее составляет от 1,5 до 18 мм. Фанеру применяют для обшивки наружных стен, устройства опалубки, изготовления несущихконструкций и для облицовки стен, потолков, устройства перегородок внутрипомещений.

Фанера, облицованнаястроганым шпоном,представляет собой материал, у которого одна или две наружных стороны покрытыстроганым шпоном из деревьев ценных пород: дуба, ореха, грутпи и др. Применяютее для внутренней отделки помещений, устройства перегородок.

Фанера декоративная изготавливается с пленочнымпокрытием с одной или двух наружных сторон. Отдельные марки отделываютдекоративной бумагой. Применяют ее для изготовления мебели, столярных панелей,перегородок.

Бакелизированную фанеру изготавливают из листовберезового лущеного шпона. Она имеет повышенную прочность, водо — иатмосферостойкость. Применяют для изготовления легких конструкций.

Столярные плиты состоят из реек, оклеенных с двухсторон шпоном или фанерой. Применяют их для устройства дверей, перегородок,мебели.

К столярным изделиямотносят оконные, балконные и дверные блоки, подоконные доски, столярныеперегородки.

Оконный блок состоит из коробки и переплетов.Переплеты имеют створки, могут иметь фрамугу и форточку.

Балконный блок состоит из коробки и полотен.Оконные и балконные блоки выпускают чаще всего с двойными раздельными или соспаренными переплетами и полотнами. Применяют их для жилых, общественных,промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Дверной блок состоит из коробки и полотна.Применяют для жилых, общественных, производственных и вспомогательных зданий исооружений.

Подоконные доски выполняются из цельной древесины иликлееные. Имеют длину от 700 до 2800, ширину — от 144 до 450 и толщину — 34 и 42 мм. Изготавливают их в основном из древесины хвойных пород.

Столярные перегородки бывают филенчатые и щитовые.Филенчатые состоят из обвязки и филенок, щитовые изготавливают из столярныхплит.

К клееным дощатым ифанерным конструкциям относят балки, рамы, арки.

Клееные дощатые балки получают склеиванием досок. Онибывают прямоугольного, таврового или двутаврового сечения, односкатные идвускатные, длиной от 6 до 16 м. Применяют их в покрытиях производственныхзданий.

Клееные дощатые рамы состоят из стоек и наклонныхригелей.

Для склеивания древесиныприменяют, в основном, фенолоформальдегидные, карбамидные и поливинилацетатныеклеи.

46. Органическиевяжущие вещества. Виды и свойства

 

Органические вяжущиевеществапредставляют собой природные пли искусственные твердые, вязкопластичные илижидкие (при нормальной температуре) продукты, способные изменять своифизико-механические свойства в зависимости от температуры.

В зависимости отхимического состава, вида сырья и технологии производства органические вяжущие веществаразделяют на битумы и дёгти. На основе битумов и дёгтей изготовляют другиевяжущие вещества (битумно-дёгтевые) и материалы в виде эмульсий и паст (притемпературе не ниже 2° С эмульсии имеют жидкую консистенцию, пасты досостояния, текучести разбавляются водой), асфальтовых лаков, асфальтовыхрастворов и бетонов. Битумы и дегти применяют также для изготовления рулонныхкровельных и гидроизоляционных материалов.

Битумы — органические вяжущие веществачерного цвета, состоящие из высокомолекулярных углеводородов, главным образомметанового (CnH2n+2) и нафтенового (СnН2n) рядов и их кислородных и сернистых производных, полностьюрастворимых в сероуглероде.

В зависимости отконсистенции (при температуре 18° С) битумы делят на твердые, обладающиеупругими, а иногда хрупкими свойствами; полутвердые (вязкопластичные) — свысокой степенью пластичности, и жидкие — легкотекучие, содержащие в своемсоставе летучие углеводороды. Битумы бывают природные, встречающиеся в природепочти в чистом виде или получаемые путем извлечения из асфальтовых горныхпород- асфальтовых известняков, песчаников и т. п.; нефтяные, получающиеся врезультате переработки нефти и нефтепродуктов; сланцевые, образующиеся припереработке продуктов перегонки некоторых горючих сланцев.

Дёгти — органические вяжущие веществачерного и темно-бурого цвета полутвердой и жидкой консистенции; в их составвходят в основном смеси углеводородов ароматического ряда и их неметаллическихпроизводных — кислорода, азота и серы. Дегти бывают каменноугольные, торфяные идревесные; их получают путем деструктивной перегонки (без доступа воздуха)каменного угля, торфа и древесины.

 

47. Деготь иего свойства

 

Дегтями называютпродукт сухой (без доступа воздуха) перегонки твердых топлив — каменного угля,древесины, торфа, горючих сланцев и других органических веществ. В зависимости от исходного сырьяможет быть получен каменноугольный, древесный, торфяной или сланцевый деготь.Для строительных целей наибольшее применение получили каменноугольные дегти.

Сырой каменноугольныйдеготь, получаемый в процессе коксования и газификации угля, представляет собойвязкую жидкость черного цвета с характерным запахом фенола, крезола инафталина.

Для строительных целей ив промышленности строительных материалов применяются дегти отогнанные,получающиеся после отбора из сырых дегтей летучих веществ, или составленные,изготовляемые смешением горячего пека с антраценовым маслом или другими жидкимидегтевыми материалами.

Составленные и отогнанныедегти характеризуются вязкостью (по стандартному вискозиметру) и фракционнымсоставом. По сравнению с битумами дегти отличаются меньшей теплостойкостью ихудшей погодоустойчивостью. Однако адгезия (прилипание) дегтей выше, чем убитумов, вследствие большего содержания полярных групп в молекулах масел дегтя.

Дорожные каменноугольныедегти и другие дегтевые материалы (пек, антраценовое масло) применяются дляизготовления дегтебетонов, а также для производства дегтевых кровельных игидроизоляционных материалов.

Сланцевые дегти получаютпри нагревании горючих сланцев без доступа воздуха. В настоящее время эти дегтив виде вязких и жидких. По химическому составу и свойствам сланцевые дегтиприближаются к битумным материалам и поэтому им присвоен не совсем точныйтермин «сланцевые битумы». Сланцевые битумы в большей степени по сравнению снефтяными изменяют свои свойства при нагревании. Погодоустойчнвость такихбитумов также меньше, чем у нефтяных. Сланцевые битумы используются обычно притех же видах работ, как и нефтяные битумы.

48. Видыбитумов

Нефтяные битумыпредставляют собой твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработкинефти. По химическому составу битумы — сложные смеси высокомолекулярныхуглеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы,полностью растворимые в сероуглероде. Для исследования битумов их разделяют наосновные группы углеводородов (близкие по свойствам) — масла, смолы,асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

Масла — смесь циклическихуглеводородов (в основном нафтенового ряда) светло-желтой окраски с плотностьюменее 1 и молекулярной массой 300...500; повышенное содержание масел в битумахпридает им подвижность, текучесть. Количество масел в битумах колеблется впределах 45...60%.

Смолы — вязкопластичные веществатемно-коричневого цвета с плотностью около 1 и молекулярной массой до 1000.Смолы имеют более сложный состав углеводородов, нежели масла. Они состоят восновном из кислородных гетероциклических соединений нейтрального характера ипридают битумам большую тягучесть и эластичность. Содержание смол 15.,30%.

Асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды)- твердые, неплавкие вещества с плотностью несколько больше 1 и молекулярноймассой 1000...5000 и более. Эта группа углеводородов является существеннойсоставной частью битумов. Повышенное содержание асфальтенов в битуме определяетего высокие вязкость и температурную устойчивость. Общее содержание асфальтеновв различных битумах составляет 5...30% и более.

Карбены и карбоиды встречаются в битумах сравнительноредко в малом количестве (1...2%) и способствуют повышению хрупкости битума.

Асфальтовые кислоты иих ангидриды — вещества коричневатого цвета смолистой консистенции с плотностью более 1. Ониотносятся к группе полинафтеновых кислот и могут быть не только вязкими, но итвердыми. Асфальтогеновые кислоты являются поверхностно-активной частью битумаи способствуют повышению сцепления его с поверхностью минеральных заполнителей.Содержание их в нефтяных битумах составляет около 1 %.

Важнейшими свойствамибитумов, характеризующими их качество, являются вязкость, пластичность, температурыразмягчения и хрупкости.

Для дорожногостроительства но ГОСТу предусмотрены пять марок от БНД (битум нефтянойдорожный)-200/300 до БНД-40/60, где цифры дроби указывают на допустимые дляданной марки пределы изменения показателей пенетрации при 25°С, и четыре маркиБН от 200/300 до БН-60/90.

Для строительных работ поГОСТу предусмотрено три марки, обозначаемые «БН» — битум нефтяной: БН-50/50,БН-70/30 и БН-90/10, где цифры числителя дроби соответствуют показателютемпературы размягчения по «К и Ш» (кольцо и шар), а знаменателя — указывают насредние значения пределов изменения пенетрации при 25°С.

Для кровельных работ поГОСТу предусмотрены следующие марки: БНК (битум нефтяной кровельный)-45/180,БНК-90/40 и 90/30, а также БНК-45/190. В данном случае числитель дроби соответствуетсреднему значению показателей температуры размягчения по «К и Ш», а знаменатель— среднему значению показателей пенетрации на 25СС.

Кроме твердых ивязкопластичных битумов указанных марок существуют жидкие битумы. Жидкие битумыпри комнатной температуре имеют незначительную вязкость, т. е. жидкуюконсистенцию, и применяются в строительстве в холодном или слегка подогретом(до 50… .60°С) состоянии.

 

49. Изделия наоснове органических вяжущих веществ

Органические вяжущиевещества представляют собой природные или искусственные твердые,вязкопластичные или жидкие (при комнатной температуре) продукты, способныеизменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры. Похимическому составу это либо сложные смеси высокомолекулярных углеводородов иих неметаллических производных серы, азота, кислорода (битумы и дегти), либокарбоцепные и гетероцепные соединения, состоящие в основном из атомов углеродав сочетании с атомами водорода, азота, серы, кислорода и кремния (полимеры).

Органические вяжущиевещества разделяют на три основные группы: битумы природные и нефтяные; дегтикаменноугольные, сланцевые, торфяные и древесные; полимеры полимеризационные иполиконденсационные.

В единой классификациистроительных конгломератов органические вяжущие вещества располагаются в группебезобжиговых материалов и характеризуются следующими общими признаками:

1. Химический состав ихпредставлен органическими соединениями и все они относятся к продуктамхимической переработки природного или синтетического сырья, в основном нефти,каменного угля, горючих сланцев, торфа, древесины, природных газов, нефтегаза,мономеров и т. п.

2. Для получения матрицы(в конгломерате) требуется, чтобы вяжущие вещества обладали заданнойконсистенцией, обеспечивающей образование тонкой пленки на поверхностизаполнителя или наполнителя, что достигают разными способами — нагреванием,растворением, эмульгированием и т. п.

3. Они имеют хорошуюадгезию к заполнителям (наполнителям) и обладают способностью сцеплять их вмонолит, образуя макро- и микроконгломераты, относящиеся, как и вяжущие, кгруппе безобжиговых материалов.

4. В той или иной мереони являются гидрофобными и придают водоотталкивающие свойства материалам.

5. Хорошо растворяются ворганических растворителях — бензоле, бензине, керосине, толуоле и других, занекоторым исключением, когда только набухают.

6. Многие органическиевяжущие вещества имеют склонность к изменению своих первоначальных свойств подвоздействием кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей, повышения температуры,солнечной радиации и некоторых других факторов.

Практически все ониспособны гореть, некоторые из них токсичны.

При отверждении вприсутствии минеральных заполнителей (наполнителей) органические вяжущиевещества образуют асфальтовые или полимерные конгломераты и подобно другимимеют заполняющую часть, вяжущее вещество, контактную зону и поры. При этомвяжущая часть в них может рассматриваться как своеобразный микроконгломерат,активно участвующий в формировании макроструктуры. Строительные материалы иизделия с конгломератным типом структуры в виде асфальто- и дегтебетонов ирастворов, пластических масс и других при оптимальной структуре подчиняютсяосновным законам общей теории ИСК.

 

50. Асбоцемент.Изделия на его основе

Асбестоцемент — цементныйкомпозиционный материал, упрочненный асбестовым волокном. Цементный каменьхорошо сопротивляется сжимающим и плохо — растягивающим напряжениям. Введение15% тонковолокнистого асбеста, обладающего высокой прочностью на растяжение,значительно повышает физико-механические свойства цементного камня.Асбестоцемент обладает высокой прочностью на растяжение, огнестойкостью,долговечностью, водонепроницаемостью, низкой теплопроводностью иэлектропроводностью.

Асбестоцементныеизделия подразделяют на листы, панели, плиты, трубы и фасонные детали кним.

Асбестоцементныелисты в зависимостиот назначения выпускают: кровельные, стеновые, облицовочные, для элементовстроительных конструкций, электротехнические. По форме различают листы: плоские(прессованные и непрессованные), профилированные (волнистые, двоякойкривизны и фигурные).

Волнистыелисты в зависимости от высоты волны могут быть низкого профиля — при высотеволны до 30 мм; среднего профиля — при высоте волны 31-42 мм; высокого профиля — от 43 мм и более.

Листыизготовляют естественного серого цвета и окрашенные или офактуренные,мелкоразмерные (длиной до 2000 мм) и крупноразмерные (длиной 2000 мм и более). Волнистые листы унифицированного профиля УВ имеют шестиволновый профиль. Шириналиста 1125 мм, длина 1750, 2000 или 2500 мм, толщина 6 и 7,5 мм. Обозначение УВ-7,5-1750 указывает на толщину и длину листа в мм. Высота волны: перекрываемой 45 мм, перекрывающей 54 мм.

Листыи детали кровли(коньковые, переходные, уголковые и др.) должны выдерживать следующее числоциклов попеременного замораживания и оттаивания:

— листы УВ-6 и детали — 25 циклов,

— листы УВ-7,5 — 50 циклов.

 ЛистыУВ выпускают сгосударственным Знаком качества, высшего и первого сортов.

Листысреднего профиляимеют восьмиволновый и семиволновый профиль; высота волны 32-40 мм, ширина листов 980 или 1300 мм, длина 1750, 2000 и 2500 мм, толщина 5,8 и 6 мм. Применяются для устройства кровель жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий истеновых ограждений производственных зданий.

Листыобыкновенногопрофиля ВО имеют шестиволновый профиль; высота волны 28 мм, ширина листов 686 мм, длина 1200 мм, толщина 5,5 мм. Предназначены для устройства кровельжилых и общественных зданий.

Листыволнистые усиленного профиля; кровельные ВУ-К и стеновые ВУ-С имеют шестиволновыйпрофиль; высота волны 50 мм, ширина листов 1000 мм, длина 2800 мм, толщина 8 мм. Служат для устройства кровель и стеновых огражденийпроизводственных зданий и сооружений.

Асбестоцементныеплоские листывыпускают толщиной 4, 5, 6, 8, 10 и 12 мм, шириной 800, 1200, 1500 мм и длиной 200, 2500, 3200, 3600 мм.

Панелии плиты подразделяютпо назначению на кровельные (покрытия, подвесные поголки), стеновые иперегородки. Их изготовляют преимущественно сборными (из отдельных элементов),реже цельноформованными.

Поконструкции панели и плиты разделяют на неутепленные, утепленные иакустические.

Плиты,утепленные для покрытий промышленных зданий, изготовляют двух типов: рядовые АП(основные) и краевые АПК (доборные).

Асбестоцементныетрубы выпускаютследующего назначения: водопроводные (напорные и безнапорные), газопроводные,канализационные, вентиляционные, обсадные и муфты. Трубы имеют круглое либопрямоугольное поперечное сечение. Напорные водопроводные трубы по максимальномурабочему давлению подразделяют на классы:

до0,6 МПа — класс ВТ6,

до0,9 МПа — класс ВТ9,

до1,2 МПа — класс ВТ12,

до1,5 МПа — класс ВТ15,

до1,8 МПа — класс ВТ18.

51. Черные ицветные металлы, применяемые в строительстве

 

Металлами называютвещества, характерными свойствами которых являются высокая прочность,пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, называемыйметаллическим.

Металлургия различаетруды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав невходит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16элементов: так называемые благородные металлы (золото, серебро и др.), инекоторые другие (например, ртуть, медь).

Черные металлы представляют собой сплав железа суглеродом. Кроме того, в них могут содержаться в большем или меньшем количествеи другие химические элементы (кремний, марганец, сера, фосфор). С целью придатьчерным металлам специфические свойства в их состав вводят улучшающие илилегирующие добавки (никель, хром, медь и др.). Черные металлы в зависимости от содержанияуглерода подразделяют на чугуны и стали.

Чугун — железоуглеродистый сплав ссодержанием углерода 2-4,3%. В зависимости от назначения различают чугунылитейные, чугуны передельные и чугуны специальные. Литейные чугуны применяютдля отливки различных строительных деталей; предельные — используют дляпроизводства стали; специальные чугуны — в качестве добавок при производствестали и чугунного литья специального назначения.

Сталь — ковкий железоуглеродистый сплав ссодержанием углерода до 2%. В зависимости от способа получения стали разделяютна мартеновские, конвертерные и электростали. По химическому составу взависимости от входящих в сплав химических элементов стали бывают углеродистыеи легированные. К углеродистым сталям относят сплавы железа с углеродом ипримесями марганца, кремния, серы и фосфора. Углеродистую сталь, полученнуюразличными способами, по характеру застывания принято разделять на спокойную,полуспокойную и кипящую. Легированными называют стали, в состав которых входятлегирующие добавки (никель, хром, вольфрам, молибден, медь, алюминий и др.).

По назначению стали могутбыть конструкционные, применяемые для изготовления различных строительныхконструкций и деталей машин, специальные, характеризующиеся высокой жаро- иизносостойкостью, а также коррозионной стойкостью, и инструментальные.

Цветные металлы в чистом виде весьма редкоиспользуют в строительстве. Значительно чаще находят применение сплавы цветныхметаллов, которые по истинной плотности разделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы получают на основе алюминия илимагния. Наиболее распространенными легкими сплавами являютсяалюминиево-марганцевые, алюминиево-кремнеземистые, алюминиево-магниевые исплавы дюралюминия. Их используют для несущих (фермы и др.) и ограждающих(оконные переплеты и др.) конструкций зданий и сооружений.

Тяжелые сплавы получают на основе меди, олова,цинка, свинца. Среди тяжелых сплавов в строительстве применяют бронзу (сплавмеди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплавмеди с цинком). Из этих сплавов изготовляют архитектурные детали исанитарно-техническую арматуру.

52. Виды изделийиз стали

 

Маркировка сталей

По стандарту марку углеродистойстали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 7.Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами, которыепоказывают содержание углерода в сотых долях процента (0,8; 25 и т. д.). Вобозначение марок кипящей стали добавляют «кп», полуспокойной — «пс», спокойной- «сп», например СтЗсп, СтЗпс, Ст2кп.

В отличие от маркировкиуглеродистых сталей буквы в марке низколегированных сталей показываютналичие в стали легирующих примесей, а цифры — их среднее содержание впроцентах; предшествующие буквам цифры показывают содержание углерода в сотыхдолях процента.

Для маркировки сталикаждому легирующему элементу присвоена определенная буква: кремний — С,марганец — Г, хром — X, никель — Н, молибден — М, вольфрам — В, алюминий — Ю,медь -Д, кобальт — К. Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода(в сотых долях процента для инструментальных и нержавеющих сталей); затембуквой указан легирующий элемент и последующими цифрами — его среднеесодержание.

Углеродистые стали.

Сталь углеродистаяобыкновенного качества — сплав железа с углеродом. В ее составе такжеприсутствуют в небольшом количестве примеси: кремний, марганец, фосфор и сера,каждая из которых оказывает определенное влияние на механические свойствастали. В сталях обыкновенного качества, применяемых в строительстве, углеродасодержится 0,06-0,62%. Стали с низким содержанием углерода характеризуютсявысокой пластичностью и ударной вязкостью. Повышенное содержание углеродапридает стали хрупкость и твердость.

Сталь углеродистуюобыкновенного качества подразделяют на три группы:

А — поставляемую помеханическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нееподвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменитьрегламентируемые механические свойства (СтО, Ст1 и др.);

Б — поставляемую похимическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке,при которой механические свойства меняются, а их уровень, кроме условийобработки, определяется химическим составом (БСтО, БСт1 и др.);

В — поставляемую помеханическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке(ВСт1, ВСт2 и др.).

Сталь углеродистаякачественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на:горячекатаную и кованую, калиброванную, круглую со специальной отделкойповерхности — серебрянку.

Наиболее широко встроительстве используют сталь марки СтЗ, которая идет на изготовление металлическихконструкций гражданских и промышленных зданий и сооружений, опор линииэлектропередач, резервуаров и трубопроводов, а также арматуры железобетона.

Легированные стали.

Низколегированные сталинаиболее часто применяют в строительстве. Содержание углерода внизколегированных сталях не должно превышать 0,2%, при большем количествепонижаются пластичность и коррозионная стойкость, а также ухудшаетсясвариваемость стали.

 Легирующие добавкивлияют на свойства стали следующим образом: марганец увеличивает прочность,твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочностьи жаростойкость; медь — стойкость стали к атмосферной коррозии; никельспособствует улучшению вязкости без снижения прочности. Низколегированныестали имеют более высокие механические свойства, чем малоуглеродистые. Стали,содержащие никель, хром и медь, высокопластичны, хорошо свариваются, их суспехом используют для сварных и клепаных конструкций промышленных игражданских зданий, пролетных строений мостов, нефтерезервуаров, труб и т. д.

Легированную сталь постепени легирования разделяют на:

-низколегированную(легирующих элементов до 2,5%);

-среднелегированную (от2,5 до 10%);

-высоколегированную (от10 до 50%).

В зависимости от основныхлегирующих элементов различают 14 групп сталей.

К высоколегированнымотносят:

I) коррозионностойкие(нержавеющие) стали и сплавы, обладающие

стойкостью противэлектрохимической и химической коррозии;

межкристаллитнойкоррозии, коррозии под напряжением и др.;

II) жаростойкие(окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие

стойкостью противхимического разрушения в газовых средах при

температуре выше 50°С,работающие в ненагруженном и

слабонагруженномсостоянии;

III) жаропрочные стали исплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течениеопределенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

53. Виды изделийиз цветных металлов

строительныйматериал гипсовый вяжущий

В чистом виде встроительстве алюминий применяется для отливки деталей, изготовления порошков(алюминиевые краски и газообразователи при изготовлении ячеистых бетонов),фольги, электропроводов. Из алюминиевой фольги делают высокоэффективныйутеплитель (альфоль), используют ее в качестве отражателя тепловых лучей, атакже декоративного материала. Путем анодного оксидирования из алюминиевыхсплавов получают архитектурные детали различной расцветки.

Сплав, состоящий из медии цинка, называют латунью. Латунь обладает высокими механическими иантикоррозийными свойствами и поддается горячей и холодной обработке. Иногда ксплаву латуни добавляют свинец, олово, алюминий, кремний и др. Применяют ее ввиде листов, прутьев, проволоки, труб. Латунь в строительстве применяют также ввиде специальных изделий, сочетающих антикоррозийные и художественные качества(для архитектурной отделки интерьеров — базы колонн, различные погонажныеизделия).

Применяется встроительстве для специальных труб, антикоррозийных покрытий, звуко- и гидроизоляциии как составная часть некоторых легких сплавов. Свинец добывают из сульфидныхруд.

Сплавы, состоящие изсвинца, олова, сурьмы, меди, применяют в качестве антифрикционных (анти — против, фриктио — трение) или подшипниковых. Такие сплавы носят названиебаббитов.

В последнее времянекоторые цветные металлы с успехом заменяют стеклом, пластмассами, химическиобработанной древесиной и др.