Билеты строймат. 1 Общие строительнотехнические свойства материалов
 Скачать 1.44 Mb.
|
|
28. 1. Классификация горных пород. Структура, текстура, примеры. Происхождение и классификация горных пород Камень относится к числу горных пород. Горными породами называют природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций. 1. Изверженные (первичные) 2. Осадочные (вторичные) 3. Метаморфические (видоизмененные). Изверженные породы образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы. Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком давлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, сиениты, лабрадориты и габбро. Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы. Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Один из способов формирования этих горных пород – химические осадки, образующиеся в процессе высыхания озер и заливов. В результате в осадок выпадают различные соединения, которые со временем превращаются в травертин, доломит. Общая особенность этих пород – пористость, трещиноватость, растворяемость в воде. К обломочным осадочным породам относятся сцементированные отложения (песчаники, брекчии, конгломераты) и рыхлые (пески, глины, гравий и щебень). Сцементированные отложения образовались из рыхлых. Например, песчаник – из кварцевого песка с известковым цементом, брекчия – из сцементированного щебня, а конгломерат – из гальки. Еще известны породы органического происхождения – известняки и мел. Они образуются в результата жизнедеятельности животных организмов и растений. Метаморфические породы образовались путем превращения изверженных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов. Среди метаморфических пород различают массивные (зернистые), к которым относятся мрамор и кварциты, а также сланцеватые – гнейсы и сланцы. Текстура определяется особенностями строения горной породы, обусловленными определенным пространственным расположением составных компонентов (кристаллов, зерен, стекла). Применительно к магматическим породам текстуры отражают динамику перемещения магмы, а также интенсивность ее физического и химического воздействия на вмещающие породы. Различают сингенетические (массивная, директивная, шаровая, пористая, массивная) и эпигенетические типы текстур (миндалекаменная, брекчиевидная). Массивная, или однородная, текстура свидетельствует о стабильности условий кристаллизации магмы по всему объему. Разновидности директивной текстуры могут быть обусловлены закономерной ориентировкой удлиненных кристаллов – линейная текстура, таблитчатых – трахитоидная, слоев – полосчатая, следами течения – флюидальная. Пористая текстура отражает наличие умеренного количества газовых пузырьков размером до 2 мм, пузыристая – бόльшего числа пузырьков и увеличенных их размеров и, наконец, пемзовая – преобладание объема пор над объемом материала перегородок. Форма пор в лавах зависит от вязкости изливающейся магмы, отражая направление ее течения. Шлаковая текстура появляется вследствие спекания вулканических бомб, тефры и пепла. Структура – особенности строения горной породы, обусловленные размером, формой, составом и взаимным соотношением компонентов (кристаллов и стекла). Некоторая часть структур магматитов может быть определена макроскопически, однако большинство из них описывается с помощью микроскопа. Поэтому часто они называются микроструктурами и имеют собственные названия. По абсолютным размерам зерен (мм) выделяются гиганто- (> 10), крупно- (5–10), средне- (2–5), мелко- (0,5–2) и тонкокристаллическая (0,1–0,5), а также скрытокристаллическая (десятые и сотые доли мм) и стекловатая (кристаллы под микроскопом неразличимы) структуры. По совершенству граней у зерен различают: панидиоморфнозернистую (большинство зерен минералов имеет частично или полностью кристаллографические очертания), гипидиоморфнозернистую (различная степень идиоморфизма зерен) и аллотиоморфнозернистую (зерна не имеют свойственных им очертаний) структуры. По относительным размерам зерен различаются равномернозернистая (отражение стабильных условий кристаллизации) и неравномернозернистая (ступенчатая, многоактная кристаллизация) структуры, а среди последних – порфировая (кристаллы в стекле) и порфировидная (кристаллы в мелкозернистой среде, называемой основной массой). По степени раскристаллизованности выделены полно-, полу- и скрытокристаллические, а также стекловатые структуры. 2. Сырье и основы технологии производства портландцемента. Получение портландцемента хорошего качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO2 – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%. При содержании в портландцементе серного ангидрида SO3 более 3.5% или MgO более 4.5% наблюдается неравномерность изменения объема. Гидравлический модуль портландцемента 1.7 – 2.7. С целью увеличения содержания в портландцементе того или иного оксида в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки, т.е. вещества, содержащие значительное количество того или иного оксида. При помоле клинкера добавляют до 5% гипса для регулирования сроков схватывания. Улучшение некоторых свойств портландцемента и снижение его стоимости возможно путем введения до 15% активной минеральной добавки при измельчении клинкера Технология получения цемента Основные технологические операции, выполняющиеся для получения цемента: 1)Добыча сырья и приготовление сырьевой смеси.2) Обжиг сырьевой смеси и получение цементного клинкера.3) Помол цементного клинкера с добавкой Добыча сырья Добыча сырья является основной в ступени производства цемента. Сырьём для цемента служит слой известняка зеленовато – жёлтого цвета. Добыча ведётся открытым способом. Залегания цементного известняка располагается на глубину до 10 м. неравномерными слоями до 0,7 м. Из опыта геологоразведочных работ таких слоёв, как правило, четыре. Первичная обработка После добычи известняк транспортируют и производят специальную сушку и первичный помол с добавлением специальных добавок в конце прохождения этой стадии смеси подвергают обжигу – таким образом получается клинкер. Конечная обработка Далее полученный клинкер ещё раз размалывают и сушат с добавлением известкового камня и активными минеральными добавками. Полученный материал является готовым цементом с заданными свойствами. В основном при производстве цемента на второй стадии используют одну из трёх отработанных технологий: мокрый; сухой; комбинированный. Мокрый способ Применяется при производстве цемента из сырья состоящий из мела, глины, железосодержащих добавок. Требование к глине по влажности не более 20%, к мелу – не более 29%. Измельчение сырья производится в воде. Полученная шихта в виде суспензии влажностью до 50% поступает в печь для обжига. Диаметр печи может составлять 7 метров и длиной более 200 метров. В результате обжига получаются небольшие шарики – клинкеры, которые после тонкого помола станут готовым цементом. Сухой способ Основным отличием данного способа является то, что сырьё после или во время измельчения не увлажняется, а наоборот сушится. Таким образом, порошкообразная шихта поступает на обжиг уже в сухом виде. Данный вид обработки является наиболее экономически целесообразным, поскольку позволяет экономить не только сырьё, но и энергию, которая при мокром способе тратится на удаления воды из шихты. Комбинированный способ Данный способ производства совмещает в себе два способа и предполагает две разновидности технологий. Мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам. После чего шлам пропускают через фильтры, осушая смесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг. Сухим способом готовят шлам. Затем добавляют воду до влажности смеси 10-14% и гранулируют в шарики. После обжига они становятся клинкерами. Размер клинкеров 10-15 мм  Этапы: 1. Выбор материалов для бетона и требования к ним. 2. Испытание исходных материалов. 3. Расчет ориентировочного состава бетона. 4. Корректировка состава бетонной смеси по подвижности. 5. Формование контрольных образцов и определение их прочности. 6. Корректировка состава бетона по прочности. 7. Расчет номинального состава бетона. Расчет производственного состава бетона. 8. Расчет расхода материалов на заданный объем бетон смесителя. Что значит н-р В40? Класс бетона В — это кубковая прочность в МПа, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в пяти случаях можно ожидать его не выполненным. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мега паскалях (МПа). Например, обозначение В40 означает, что стандартные кубики (150×150×150 мм), изготовленные из бетона данного класса, в 95 % случаев выдерживают давление 40 МПа. 29. 1. Требования к щебню и гравию, их различие. Требования к щебню Требования: Щебень получают при помощи дробления твердых горных пород. Дробление происходит в несколько этапов, в результате чего получают щебень разных фракций. Различают фракции 5-10, 10-20, 20-40, 40-70 мм. Требования к щебню в первую очередь обусловлены его областью применения: используется ли он для возведения железобетонных конструкций, фундаментов, либо же это щебень для дорожного строительства или щебень для балластного слоя железнодорожных покрытий.Но независимо от сферы применения щебня должны соответствовать установленным нормам и стандартам его основные характеристики: 1)Прочность 2)Лещадность 3)Морозостойкость 4)Зерновой состав щебня 5)Радиоактивность По ГОСТ 10268—80 предел прочности горной породы, используемой для производства щебня, должен быть выше заданного предела прочности бетона: не менее чем в 1,5 раза — для бетона с пределом прочности ниже 30 МПа; не менее чем в 2 раза — для бетона с пределом прочности 30 МПа и выше. Щебень из изверженных горных пород, применяемый в качестве заполнителя для тяжелого бетона, должен иметь марку, соответствующую пределу прочности породы не ниже 80 МПа, из метаморфических пород — не ниже 60 МПа, из осадочных — не ниже 30 Мпа. Для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды должен применяться щебень из пород, предел прочности которых превышает предел прочности бетона не менее чем в 3 раза (для изверженных и метаморфических пород) или в 2,5 (для осадочных). Как следует из гл. 4, эти требования обеспечивают необходимую и достаточную для бетона прочность заполнителей с большим запасом. Содержание зерен слабых пород в щебне допускается не более 10% (по массе), а для бетона ряда ответственных конструкций — не более 5%. Массовая доля отмучиваемых примесей в щебне из изверженных и метаморфических пород не должна превышать 1%, а в щебне из осадочных пород в ряде случаев (в зависимости от марки бетона и вида конструкций) —2(3) % Технические требования к гравию Гравий должен применяться в виде следующих фракций, раздельно дозируемых при приготовлении бетона: 5 ... 10; 10 ... 20; 20 ... 40; 40 ... 70 мм. Допускается использование гравия фракций 3 ... 10 мм, а для гидротехнического бетона также 40 ... 80 и 80 ... 120 мм. Кроме того, допускается поставка гравия в виде смеси двух фракций, например, 5 ...20 мм. Зерновой состав фракций должен находиться в пределах области, показанной на 5.9. В отдельных случаях предъявляются более жесткие требования. Так, для фракций гравия с наименьшим размером зерен 5(3) мм содержание более мелких примесей (запесоченность) ограничивается 5%. В гравии, предназначенном для бетонирования тонкостенных конструкций, разрешается содержание примеси зерен крупнее наибольшего номинального размера данной фракции не более 5%-Для оценки прочности гравий испытывают на дробимость в стальном цилиндре по методике, описанной в гл. 2. Поскольку зерна гравия состоят, как правило, из обломков различных горных пород и неоднородны по прочности, вышеперечисленные интервалы пределов прочности можно отнести к средним показателям. Дополнительно стандарты устанавливают ограничения по содержанию в гравии зерен слабых пород. Слабыми считаются породы с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии менее 20 Мпа. Содержание слабых зерен в гравии определяют посредством разборки средней пробы с визуальной оценкой, проверкой прочности зерен легкими ударами молотка или проверкой твердости зерен царапанием их стальной (для изверженных и метаморфических пород) или алюминиевой (для осадочных карбонатных пород) иглой. На слабых зернах игла оставляет царапину, на прочных— нет. 2. Регулирование свойств бетонных смесей. Добавки. Суперпластификаторы – позволяют повысить подвижность бетонной смеси, или увеличить прочность, плотность и водонепроницаемость бетона. Ускорители набора прочности – увеличивают скорость набора прочности в ранние сроки твердения (1-3 суток), повышают прочность бетона. Добавки с противоморозным эффектом – обеспечивают проведение бетонных работ в зимнее время при температурах до минус 15С и даже до минус 25С. Добавки для самоуплотняющихся бетонов – помогают решить проблему бетонирования тонкостенных, густоармированных конструкций. Комплексные добавки – объединяют в себе несколько видов воздействия на бетонную смесь. Добавки подразделяют по степени влияния на свойства цемента и по назначению на: активные минеральные добавки, обладающие гидравлическими и пуццоланическими свойствами; 3. Свойства цементобетона. Плотность. Обычный тяжелый бетон не является плотным материалом. Имеющиеся в бетоне поры образовались вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применении, пластификаторов, снижающих водопотребность смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства — прочность, водонепроницаемость, мороза- и коррозиестойкость и др. Водонепроницаемость. Плотный бетон при толщине железобетонных конструкций более 200 мм, как правило, оказывается водонепроницаемым. Это свойство бетона характеризуется степенью водопроницаемости, т. е. величиной наименьшего давления воды, при котором она еще не просачивается через бетонный образец. По этому показателю бетоны разделяют на 12 марок: В2, В4, В6, В8, В10, В12, В14, В16, В18, В20, В25 и ВЗО, т. е. на бетоны, которые выдерживают давление соответственно не менее 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 и т. д. до 3 МПа. Для повышения водонепроницаемости бетона применяют специальные покрытия, например, пленки из пластмасс или уплотняющие добавки. Значительно возрастает водонепроницаемость бетона при применении расширяющихся цементов. Морозостойкость. Тяжелые бетоны по степени морозостойкости делят на марки от Мрз 50 до Мрз 700. Морозостойкость бетона для жилых и промышленных зданий обычно характеризуется маркой Мрз 50. Высокой морозостойкостью обладают бетоны с плотной структурой на низкоалюминатном портландцементе и высококачественном гранитном щебне. Усадка и расширение. При твердении на воздухе бетон (если он не на безусадочном или расширяющемся цементах) дает усадку, а при твердении во влажных условиях он может незначительно разбухать. Величина усадки тяжелого бетона обычно около 0,15 мм на 1 м длины бетонного сооружения, что может повлечь за собой образование трещин в массивных и большеразмерных конструкциях. Для уменьшения усадки бетона следует избегать применения бетонов с большим расходом цемента, при этом необходимо использовать крупные заполнители хорошего зернового состава и обеспечивать влажный режим твердения бетона. При бетонировании массивных конструкций в первый период твердения бетона возможно его расширение от нагревания теплотой, выделяющейся при взаимодействии цемента с водой. С целью уменьшить тепловыделение бетона необходимо применять цементы с малой экзотермией, а также устраивать температурные швы. Коррозиестойкость. Коррозия бетона происходит в результате разрушения цементного камня и обычно сопровождается понижением прочности и водонепроницаемости, а также ухудшением его сцепления с арматурой. Меры предотвращения: увеличение плотности бетона, применение специальных цементов (пуццоланового, кислотостойкого, глиноземистого), а также облицовка плотными керамическими плитками, обработка специальными веществами (жидким стеклом с кремнефтористым натрием), покрытие гидроизоляционными битуминозными и пленкообразующими полимерными материалами. Огнестойкость. Бетон является огнестойким материалом. Однако продолжительное воздействие температур в интервале 160—200°С снижает прочность бетона на 25—30%. При нагревании свыше500оС бетон разрушается. Конструкции, подвергающиеся воздействию температур более 200°С, следует защищать теплоизоляционными материалами или выполнять их из жаростойкого бетона. Прочность при сжатии является основным показателем механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях (при 1=15-20°С и относительной влажности воздуха не менее 90%). По пределу прочности при сжатии для тяжелых бетонов установлены следующие марки: М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500, М600, М700, М800. При бетонировании ряда конструкций, например, бетонных дорожных покрытий, важно знать прочность бетона при изгибе. Для этого испытывают образцы-балки. Для обычных железобетонных конструкций широко применяют бетон марок М200 и М250, а для предварительно-напряженных железобетонных конструкций — МЗОО-М5ОО. Бетон марок М100 и М150 используют для оснований, фундаментов и других массивных монолитных конструкции. |