Сессия 2. Физические, механические, химические

• Название: Физические, механические, химические
• Дата: 12.12.2022
• Размер: 1.66 Mb.
• Имя файла: Сессия 2.docx
• Тип: Документы; #840699
• страница: 4 из 7

Бетон — это искусственный каменный материал, получающийся при затвердевании спец подобранной бетонной смеси состоящей из вяжущего, заполнителей, затворителя и при необходимости различных добавок. Бывают мелко зернистые бетоны без добавления гравия и щебня. В таком случае разница только в назначении.

Классификация, основные технические свойства бетонов:

В зависимости от основного назначения:

1. Конструкционные

Бетоны несущих и ограждающих конструкций и сооружений для которых основными требованиями является требования по прочности

2. Специальные

Бетоны, которым предъявляются спец требования- жаростойкийе, химические,

радиационнозащитные, теплоизоляционные, декоративные.

По виду вяжущего

1) цементные

2) известковые(силикатные)

3)шлаковые-бетоны на основе шлаковых или шлакощелочных вяжущих

4)гипсовые

5)специальные- бетоны на спец вяжущих

По виду заполнителей

1) на плотных заполнителях

Минеральные материалы песок, щебень, гравий со средней плотностью от 2 до 3 гр на см3

2) на пористых заполнителях

Минеральные заполнители со ср плотностью менее 2 гр на см3 керамзит

3) на спец заполнителях

Металлические заполнители в радиационно защитных бетонах

полимерные заполнители гранулированный полистирол

4) древесные заполнители (растительные)

Опилки стружка щепа

По структуре

1) плотные

Самые обычные бетоны, где не вводились порообразующие добавки

2) поризованные

При уплотнении в бетонной смеси остается защемленный воздух. Плотный если пористость не превышает 7%

Поризованный бетон – строительный материал, изготавливаемый путем введения воздухововлекающих добавок в бетонную смесь.

3) ячеистые

Высокопористые бетоны не используется гравий или щебень, применяются специальные газо- или пенообразующие добавки. Пористость не менее 50%

4) крупнопористые

Бетоны, у которых пространство между зернами крупного заполнителя не полностью заполнено растворной частью. Низкая прочность огромная проницаемость бетона. Применяются либо для теплоизоляции, но крайне редко, чаще в дренажных конструкциях.

По прочности бетоны подразделяют на:

- средней прочности (классы по прочности при сжатии B50 и ниже);

- высокопрочные (В60 и выше).

По средней плотности бетоны подразделяют на:

- особо лёгкие (марки по средней плотностименее D800); в основном ячеистые

- лёгкие (D800 −D2000); плотные заполнители заменяют на пористые

- тяжёлые (D2100 −D2500); обычный

- особо тяжёлые (D2500 и более). редкие, радиоцион.защитные

КЛАСС БЕТОНА - одно из нормируемых значений унифицированного ряда данного показателя качества, принимаемого с гарантированной обеспеченностью (гарантированная прочность)

МАРКА БЕТОНА - одно из нормируемых значений унифицированного ряда данного показателя качества, принимаемого по его среднему значению (прочность по ср. значению)

Классы по прочности при сжатии у различных бетонов В 0.035- В120.

Классы по прочности на растяжение при изгибе до Вtb10,0.

Бетоны как и любые каменные материалы являются хрупкими, у таких материалов прочность на растяжение меньше, чем на сжатие разница достигает 15 раз

Понятие о железобетоне; назначение и виды арматуры.

Бетоны, как и все каменные материалы, имеют невысокую прочность на растяжение по сравнению с прочностью при сжатии. А т.к. в изгибаемых конструкциях возникают как сжимающие, так и растягивающие напряжения, потенциал бетона в них используется далеко не полностью, т.к. разрушение начинается именно в растянутой зоне. Для увеличения несущей способности таких конструкций их армируют стальной или пластмассовой арматурой.
Бетон, армированный стальной арматурой, называется железобетоном. Арматуру закладывают, в основном, в ту зону конструкций, в которой при эксплуатации будут возникать растягивающие напряжения.



Если рассмотреть изгибаемую конструкцию, то при изгибе верхняя зона (синие стрелки) испытывает сжатие, а нижняя — растяжение (красные стрелки). Это приводит к тому, что бетон в верхней зоне будет спокойно работать и выдерживать большие нагрузки. А в нижней зоне будет быстро достигнут предел прочности на растяжение и бетон начнет трескаться. При этом потенциал бетона на сжатие не будет в полной мере использован. Поэтому позже пришла идея укрепить бетон сталью. Сейчас почти все бетонные конструкции армируются.

В основном арматуру закладывают в растянутую зону, чтобы она принимала на себя основную нагрузку.

Нюанс! Арматура имеет смысл только в том случае, если она работает с бетоном как единое целое. Если арматура будет плохо сцепляться с бетоном, то эффект от нее будет нулевым.

Для обеспечения сцепления, арматуру выпускают с периодическим профилем (рифленым). Арматура бывает не только стальной, но и пластиковой (композиционной — достаточно прочна, на растяжение даже прочнее стали, но у нее большая деформативность, поэтому заменить не может металл).

Недостаток стальной арматуры — склонность к коррозии.

Нюанс! Арматура и бетон должны иметь близкие коэффициенты термического расширения. Если этого не будет, то при колебаниях температуры будут возникать внутренние напряжения, которые приведут к снижению сцепления и уменьшению несущей способности конструкции.

Арматура:

-стальная

-пластиковая(композиционная)

АСФАЛЬТОБЕТОНЫ

это материал полученный в результате уплотнения специально рассчитанной и приготовленной смеси щебня или гравия, песка, минерального порошка или без него, битума и при необходимости различных добавок, перемешанных в горячем состоянии.

Смесь битума с минеральным порошком принято называть асфальтовым вяжущим.

1)В зависимости от вида минеральной части различают асфальтобетоны:

- щебёночные (чаще)

- гравийные;

- песчаные.

2)В зависимости от вязкости битума и температуры при укладке, различают асфальтобетонные смеси:

- горячие (температура укладки более 120 °С); вязкие или жидкие нефтянные дорожные битумы

- холодные (температура укладки не ниже 5 °С) – жидкие нефтянные дорожные битумы, применяются редко.

Будет также вводится понятие «тёплая смесь» ( темп. Применения не более чем на 50 С меньше темп. Приготовления)

3) В зависимости от наибольшего размера зёрен асфальтобетоны подразделяются на:

- крупнозернистые (D до 40 мм);

- мелкозернистые (D до 20 мм);

- песчаные (D до 10 мм).

ВИДЫ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ:

-высокоплотные с остаточной пористостью 1 - 2.5%

-плотные 2.5-5.0%

-пористые 5.0-10.0%

-высокопористые 10.0%

4)Асфальтобетонные смеси и бетоны из них подразделяются на ТИПЫ:

щебёночные и гравийные горячие смеси и плотные асфальтобетоны:

- А (содержание щебня или гравия > 50 – 60 % включительно); для магистральных дорог, сложнее всего получить

- Б (содержание щебня или гравия > 40 – 50 % вкл.);для городских дорог

- В (содержание щебня или гравия > 30 – 40 % вкл.);городские дороги с малым движением

щебёночные и гравийные холодные смеси и асфальтобетоны:

- Бх (содержание щебня или гравия > 40 – 50 % вкл.);

- Вх (содержание щебня или гравия > 30 – 40 % вкл.);

песчаные смеси (горячие и холодные) и асфальтобетоны:

- Г, Гх (на песках из отсевов дробления);

- Д, Дх (на природных песках или смесях природных песков с отсевами дробления).

Высокоплотные смеси и соответствующие бетоны должны содержать

от 50 до 70 % щебня.

5)В зависимости от физико-механических свойств асфальтобетоны подразделяются на марки I, II, III.

Регламентируются:

-прочность при 3t

- зерновой состав минеральной части;

- предел прочности при сжатии при температуре 50 °С должен быть в зависимости от климатического района строительства не менее (0,5 – 1,6) МПа;

- предел прочности при сжатии при температуре 20 °С должен быть в зависимости от климатического района строительства не менее (1 – 2,5) МПа;

- предел прочности при сжатии при температуре 0 °С должен быть в зависимости от климатического района строительства не более (9 – 13) МПа.

Такое требование объясняется тем, что при понижении температуры битум «остекловывается», при этом растёт его прочность и хрупкость. Таким образом если битум будет иметь при 0 °С слишком большую прочность, это будет означать, что асфальтобетон при эксплуатации на морозе будет легко растрескиваться;

- водостойкость;

- водостойкость при длительном водонасыщении;

- сдвигоустойчивость;

- трещиностойкость, МПа;

- водонасыщение % по объёму;

- пористость минеральной части, %;

- слёживаемость холодных смесей;

- коэффициент уплотнения (Ку) асфальтобетонов.

Афальтобетонное покрытие с годами изменяет свои свойства в худшую сторону. В битуме протекают окислительные процессы, меняется структура битумов, уменьшается содержание легких фракций. Теряется эластичность и битум становится более хрупким.( стирание от 0.3 до 1 мм в год)

Старение битумов.



Процессы происходят медленно, в течение нескольких лет.

Вода способна вымывать битум.

№17. Полимеры и пластмассы: классификация, строение. Компоненты пластмасс. Пластмассовые строительные материалы и изделия.

Основу пластмасс составляют полимеры - это вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев, которое может изменяться от нескольких тысяч, до нескольких миллионов. Поэтому молекулы полимеров огромны, имеют большие размеры и большую молекулярную массу, поэтому их принято называть макромолекулами. Выделяют также промежуточные материалы и вещества — олигомеры. По сути, это те же полимеры, но с меньшим количеством звеньев. К ним относят вещества, у которых молекулярный вес не превышает 1000 углеродных единиц. У полимеров эта масса больше 5000 углеродных единиц.

Классификация, строение пластмасс:

Полимеры бывают не только синтетические, но и природные (биополимеры). И различают полимеры органические(основная цепь состоит из атомов углерода), неорганические (полимерная сера) и элементоорганические. Полимеры образуются из исходных низкомолекулярных продуктов, которые называют мономерами. Есть 2 способа получения полимеров: полимеризация и поликонденсация. Отличие — при полимеризации происходит разрыв двойных связей в молекулах мономера и молекулы соединяются друг с другом в длинную цепь, при этом состав соотношение атомов не меняется, происходит отрыв от молекул мономера каких-либо ионов или радикальных частиц. Оставшаяся часть мономера сцепляется с такой же частицей молекулы и формируются таким образом тоже длинные цепи, при этом в поликонденсации выделяются побочные продукты — газ, жидкость, хлор, бром, соляная кислота, вода. Соотношение атомов не совпадает.

По строению макромолекулы различают 3 вида полимеров: линейные(длинная цепочка атомов, на которой могут быть короткие радикальные ответвления. Молекулы всегда деформируются и не бывают прямыми, но могут быть спиралевидными или свернутыми в клубок), разветвленные(имеют одну основную цепь и боковые ответвления более менее длинные. По свойствам близки к линейным), сетчатые(главные цепи разных молекул соединяются друг с другом за счет боковых цепей и формируется большая пространственная, сетчатая, объемная структура, поэтому такие молекулы теряют подвижность, они обладают очень низкой химической активностью, теряют способность к растворению).

По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на:

1) термопластичные(термопласты)

При нагревании размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние, расплавляются. Это все линейные полимеры и большинство разветвленных. Можно плавить и затвердевать много раз.

2) термореактивные(реактопласты)

При нагревании не размягчаются и не плавятся, а при достижении критической температуры разлагаются необратимо. Все сетчатые полимеры и отдельные разветвленные полимеры.

Состав пластмасс.

Полимеры — связующие.

Если мы имеем дело с многокомпонентным связующим, то вводятся сшивающие агенты — отвердители.

Наполнители вводят для предания пластмассе новых свойств или улучшения свойств полимера.

Различают 3 типа наполнителей:

- порошкообразный — сажа, оксид кремния, мел, каолин, тальк, графит, молотая слюда минеральная. Повышают прочность, теплостойкость, твердость

- волокнистые — стеклянное, асбестовое, органические и химические. Повышают прочность на растяжение, теплостойкость, твердость, прочность

- листовые — бумага, ткани, стеклоткань, фольга. Пластмассы с листовым наполнителем принято называть пластиком. У пластиков всегда высокая прочность на растяжение, растяжение при изгибе и тд

Пластмассы без наполнителя называют не наполненными(в строительстве почти не встречается). Пластмасса с наполнителем — наполненная.

Пластификатор. Вводят для снижения хрупкости, иногда для придания эластичности. Иногда их называют мягчителями. Влияют на прочность. Могут уменьшать ее. Расход пластификатора может достигать до 100% от полимера.

Стабилизатор. Тормозят процесс деполимеризации.

Структурообразователи. Оказывают влияние на сцепление, взаимодействие частиц полимера, облегчают формирование структуры, повышают однородность материала, повышение прочности, долговечности и др

Антистатики. Снижают статическую электризацию материалов.

Антипирены. Компонент, добавляемый в материалы органического происхождения с целью обеспечения огнезащиты.

Смазки. Добавки, которые вводятся в сырьевую смесь, уменьшают липкость массы в горячем состоянии. Снижают прочность.

Порообразователи. Если надо получить пористую пластмассу, например пенопласты.

Антисептики. Затрудняют образование колоний живых организмов на поверхности изделий.

Красители или пигменты.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС.

-средняя плотность (4 – 2200) кг/м³;

-прочность при сжатии до 200 МПа, при изгибе до 120 МПа, на растяжение до 150 МПа (у армированных до 950 МПа);

-большинство пластмасс стойко к действию неорганических кислот и щелочей, но ограниченно стойко к действию некоторых органических растворителей;

-коэффициент теплопроводности у плотных пластмасс (0,2 – 0,8)Вт/(м·К), у газонаполненных от 0,028 Вт/(м·К) и выше;

-водопоглощение у плотных пластмасс составляет доли процента;

- легко обрабатываются, многие свариваются;

-большинство имеет низкую теплостойкость (70 – 200) °С и высокий коэффициент термического расширения (2,5 – 12) · 10- 6 °С-1, повышенную пластичность;

-склонны к старению (ухудшению механических и эстетических свойств в результате химических процессов, протекающих под действием различных факторов окружающей среды – температуры, влаги, озона, ультрафиолета и др.;

-горючесть; при горении во многих случаях выделяют токсичные вещества.

Основные виды пластмассовых строительных материалов:

1.Рулонные материалы:

- линолеум (от лат. "linum" – лён, полотно и "oleum" – масло)

1)алкидный (глифталевый)

2)поливинилхлоридный (ПВХ);

3)резиновый («релин»),

4)нитроцеллюлозный (коллоксилиновый),

5)ворсолин (ПВХ основа и ворс из искусственных волокон);

2. Плёнки. В основном – поливинилхлоридные. Бывают оснόвные (на бумажной основе и др.) и безоснόвные;

- линкруст (от crusta – кора, облицовка). Плотная бумажная основа, покрытая слоем пластмассы (обычно – алкидной с добавками);

- дерматин (от dermátinos – кожаный). Тканевая (обычно – хлопчатобумажная) основа, покрытая тонким слоем поливинилхлоридной или нитроцеллюлозной пасты;

3.Листовые материалы и плитки.

-поливинилхлоридные листы толщиной (0,4 – 2) мм применяются, в основном, для облицовки различных изделий и материалов (например, «сэндвич-панелей»).

-листовое органическое стекло – полиметилметакрилат применяется для остекления фонарей промзданий.

-сотовый поликарбонат – полупрозрачный листовой материал, представляющий собой два листа, соединённых в одном направлении перегородками. Армированные листы и плиты – «пластики»;

- сотопласты. Гофрированные листы, пропитанные связующим и склеенные между собой. Применяются в качестве теплоизоляционных и упаковочных материалов;

2.Газонаполненные пластмассы (пенопласты). Применяются в качестве теплоизоляционных и упаковочных материалов.

Основные разновидности:

-пенополистирол,

-фенолформальдегидные пенопласты,

-мочевиноформальдегидные (карбамидные) пенопласты,

-пенополиуретаны (в т.ч. «монтажная пена»);
3.Погонажные изделия:

-плинтусы,

-поручни,

-наличники,

-нащельники,

-уголки,

-тавры,

-штанги.

В основном изготавливаются из ПВХ, реже из полиэтилена, полипропилена.

4.Оконные профили (ПВХ, стелопластиковые).

5.Трубы.

-полиэтиленовые ( ПЭНД, ПЭВД) (-80 С +60 С). Плохо клеятся и свариваются. Давление до 1 Мпа;

-поливинилхлоридные <_ 40 С (без давления до 60С). P примерно равно 1400 кг/м 3. Rc примерно равно 80 Мпа, Можно сваривать и склеивать;

-полипропиленовые (металлопластиковые). Обычно армированы алюминиевой или стальной тонкой трубкой или упрочняющей оплёткой). Срок службы для холодной воды больше 50 лет, для горячей – 25-30 лет. Макс. Давление при темп. До 20 С – до 2 Мпа, при темп.-75 С – до 0.6-0.8 Мпа, при темп. До 90 С – до 0.5 Мпа 9 по некоторым данным до 1 Мпа. Макс темп. Применения 110 С. Хорошо свариваются;

-стеклопластиковые на основе полиэфирных смол, обладают повышенной прочностью и коррозионной стойкостью. Применяются для промышленных трубопроводов;

- фторопластовые. Обладают наиболее высокой коррозионной стойкостью. Применяются в промышленности для транспортирования агрессивных жидкостей;