строительные мат. контр. работа по строит. мат-лам. Контрольная работа 2 по строительным материалам Учебный шифр Группа СанктПетербург 2011 Задача 1
 Скачать 77 Kb.
|
|
Санкт-Петербургский Государственный Архитектурно-строительный университет Кафедра строительных материалов Контрольная работа № 2 по строительным материалам Учебный шифр: Группа Санкт-Петербург 2011 Задача №1. Искусственный гипсовый камень получен из гипсового теста с В/Г, равными 0,5 и 0,6. Рассчитать количество воды (в % от воды затворения), необходимой для полной гидратации вяжущего, и объяснить влияние избыточной воды затворения на свойства искусственного гипсового камня. При решении задачи принять, что в обоих случаях гипсовое вяжущее на 100% состоит из полуводного гипса. Р Дано: В/Г1 = 0,5 В/Г2 = 0,6 Кол-во воды в % - ? ешение: 1). Найдем сначала теоретическую водопотребность полуводного гипса: CaSO4.0,5H2O+1,5H20=CaSO4.2H2O Молекулярная масса полуводного гипса 145, воды - 18. Теоретическая водопотребность, т.е. водогипсовое отношение В/Г, необходимое для полной гидратации будет: 1,5*18/145 = 0,186. 2) Находим отношение этой величины к общему В/Г. а) 0,186/0,5 = 0,372 (37,2 %) б) 0,186/0,6 = 0,31 (31 %) 3) При В/Г=0,6 избыток воды, т.е. воды, не вступающей в реакцию гидратации, будет больше, чем при В/Г= 0,5. Избыточная вода при высыхании затвердевшего гипсового камня испаряется, на ее месте остаются поры. Чем больше пористость, тем меньше прочность, но и меньше теплопроводность камня, т.е. лучше теплоизоляционные свойства, меньше средняя плотность, т.е. камень будет более легким. Избежать избыточной воды затворения невозможно, потому что нужно, чтобы гипсовое тесто имело определенную консистенцию (густоту), при которой с ним удобно работать. Если добавить только количество воды, необходимое для гидратации, то получится сухой порошкообразный продукт, точнее даже отдельные сухие комки. Воды в этом случае не хватит и на гидратацию, потому что реакция идет с выделением тепла, часть воды испарится. З Дано: n = 14 сут. Rτ = 15 МПа В/Ц = 0,66 Rц - ? адача №2: Бетон на заполнителях, отвечающих требованиям стандартов, в возрасте 14 суток характеризуется пределом прочности при сжатии 15 МПа. Определить активность использованного цемента, если В/Ц было равно 0,66. Р  ешение:Активность цемента определяем их формулы прочности цемента Rб28=A.Rц(Ц/В + 0,5) - формула И. Боломея; где R  б28 – требуемая средняя прочность бетона при сжатии, МПа;Rц – марка или активность цемента, МПа; А – коэффициент, позволяющий учитывать качество заполнителей: А = 0,65 – заполнители высокого качества; А = 0,60 – заполнители рядовые; А = 0,55 – заполнители пониженного качества. Определим прочность бетона Rб: Rб28= Rτ αlg28/lg14 , МПа где α – масштабный коэффициент для приведения прочности бетона к прочности бетона в образцах базового размера; τ – число суток твердения образцов; Rτ – предел прочности при сжатии образцов, испытанных в возрасте τ. Rб28=15*1* αlg28/lg14=18,94 МПа Rц = Rб/А(Ц/В – 0,5) = 18,94/0,6(1/0,66 – 0,5) = 31,1 МПа. Ответ: Rц = 31,1 МПа Известь строительная воздушная. Сырье и основы производства. Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция. Содержание примесей глины и кварцевого песка в карбонатных породах не должно превышать 6-8%. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь. Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в воздушной среде. Различают следующие виды воздушной извести: Негашеная известь (в строительстве не применяется) - комовая известь Гашеная известь - пушонка - известковое тесто - известковое молоко Негашеная комовая известь (кипелка) представляет собой воздушную известь после ее обжига в печи. Известь молотую получают помолом в мельнице негашеной комовой извести совместно с металлургическими и топливными шлаками, кварцевым песком, золой и другими минеральными добавками. Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную воздушную известь, в результате которого образуется продукт в виде порошка (пушонки), известкового теста или известкового молока. Пушонка - тончайший порошок, который получается, если при гашении используют столько воды, сколько необходимо для полного протекания реакции гидратации (соединения с водой). Сырье и производство. Производство воздушной извести состоит из добычи сырья, дробления, сортировки его и обжига обычно в шахтных печах. B зависимости от вида топлива шахтные печи бывают пересыпные, когда короткопламенное твердое топливо загружается в печь вперемежку с сырьем послойно; печи с выносными горелками для твердого длиннопламенного топлива и печи, работающие на газовом топливе. Сырьем для производства воздушной извести служит карбонат кальция - горные породы — мел, известняк, известковые туфы и т.д. Разработку залежей известняка ведут открытым способом с помощью взрывных работ с последующей погрузкой породы на транспортные средства одноковшовыми экскаваторами. Шахтные печи различают по виду применяемого в них топлива и по способу его сжигания. В пересыпных печах твердое топливо подается вместе с сырьем и сгорает между кусками обжигаемого материала. Здесь применяют топливо с малым содержанием летучих — антрацит, кокс и тощие сорта каменного угля, дающие при горении короткое пламя. В печах с выносными горелками последние расположены по внешнему периметру печи. В них сжигается твердое топливо (полностью или частично) и образующиеся горячие газы поступают в зону обжига. Применяют длиннопламенное топливо с высоким содержанием летучих, а также торф, дрова, горючие сланцы. В газовых печах топливом чаще всего служит природный газ, который подается непосредственно в шахтную печь и сжигается в слое материала. Наиболее производительны и экономичны пересыпные печи, но в них продукт обжига загрязнен золой. Печи с выносными горелками имеют то преимущество, что способны работать на низкокачественном, менее дефицитном топливе, но их тепловой КПД ниже по сравнению с пересыпными печами. Наиболее высокое качество имеет продукт при обжиге в газовых печах. Воздушная известь отличается от всех других вяжущих тем, что может превращаться в порошок не только при помоле, но и при гашении. Комовая негашеная известь является полуфабрикатом, из которого в зависимости от принятой схемы — помол или гашение — получают соответственно молотую негашеную или гашеную известь. 2. Технические свойства портландцемента: водопотребность (нормальная густота), тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объема при твердении, активность, марка по прочности. Портландцемент – порошкообразный материал, получаемый в результате совместного полмола, клинкера, гипса и минеральных вяжущих добавок. Клинкер – продукт спекания известково-гипсовой смеси. Сырье: чистый известняк + глина в пропорции 3:1 Свойства: Водопотребность (нормальная густота) характеризуется количеством воды (в % по массе цемента), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т.е. заданной стандартной пластичности. Нормальную густоту цементного теста измеряют (ГОСТ310.3-76) погружением пестика, укрепленного на штанге прибора Вика. Она колеблется в пределах 21—28% и зависит от минералогического состава цемента и тонкости помола. Чем меньше нормальная густота цементного теста, тем лучше качество цемента. Изучение процесса твердения цемента показало, что в зависимости от вида, сроков и условий твердения он присоединяет воды в размере 15—25% по массе. Практически расходуемое количество воды значительно больше (40—70%), оно, в частности, зависит и от нормальной густоты цементного теста. Излишки воды из пор со временем испаряются, что ухудшает качество цементного камня, а следовательно, раствора и бетона. Тонкость помола — один из факторов, определяющих скорость схватывания и прочность цементного камня. Тонкость помола характеризуется остатком на сите №008 или удельной поверхностью, проверяемой на специальном приборе — поверхностемере. Согласно ГОСТ 10178-76 (с изм.) через сито №008 должно проходить не менее 85% массы пробы. Удельная поверхность при этом (поверхность зерен цемента общей массой 1 г) должна быть 2500—3000 см²/г. Сроки схватывания и равномерность изменения объема портландцемента определяют на тесте нормальной густоты. Сроки схватывания проверяют по прибору Вика (ГОСТ 310.3-76). По ГОСТ 10178-76 (с изм.) начало схватывания должно быть не ранее 45 мин, а окончание не позднее 12 ч с момента затворения. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола, температура окружающей среды и другие факторы. Для определения равномерности изменения объема стандартно изготовленные лепешки цементного теста подвергают через 1 сутки после затворения кипячению в воде. Согласно ГОСТ 310.3-76, они не должны иметь искривлений, радиальных и волосяных трещин. Причиной неравномерного изменения объема (расширения) цементного камня являются местные деформации — результат запоздалой, но весьма сильной по своему действию гидратации химически не связанного свободного оксида кальция в клинкере. Цементный камень расширяется также при избыточном содержании оксида магния и большом количестве гипса. Равномерность изменения объема достигается при помощи тонкого помола сырьевой смеси, качественного обжига и быстрого охлаждения клинкера. Прочность портландцемента — важная физико-механическая характеристика, от которой в основном зависит прочность бетонов и растворов в различных условиях твердения. Прочность (активность) и марку цемента согласно ГОСТ 310.4-81 определяют испытанием стандартных образцов-призм размером 4X4X16 см, изготовленныхиз цементно-песчаного раствора состава 1:3 на нормальном песке при водоцементном отношении В/Ц=0,4 и консистенции, характеризуемой расплывом стандартного конуса не менее 106—115 мм через 28 суток твердения. Первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 суток в воде комнатной температуры. Образцы призмы первоначально испытывают на изгиб, затем получившиеся половинки призм — на сжатие. Активностью называют предел прочности при осевом сжатии половинок призм, испытанных в возрасте 28 сут стандартного твердения. В зависимости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцемент подразделяют на марки 400, 500, 550 и 600. Портландцемент марки 400 рекомендуется для монолитных бетонных и железобетонных деталей, портландцемент марок 500, 550 и 600 — для высокопрочных сборных обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций. 3. Основные положения подбора состава тяжелого бетона заданной прочности. 1. Составление задания на подбор и расчет начального и допол- нительных составов тяжелого бетона. Определение расхода щебня Определение расхода песка Определение расхода цемента и воды 2. Приготовление опытных замесов и корректировка номиналь- ного состава. 3. Определение средней плотности и расчет окончательного со- става бетонной смеси. 4. Формование стандартных образцов и их испытание. 5. Составление заключения по работе (полученную прочность бетона разных составов сравнивают с заданной прочностью.) 4. Крупнопористый бетон: особенности технологии, структуры. Свойства и применение крупнопористого бетона. Крупнопористый бетон характеризуется полным или частичным отсутствием песка и ограниченным расходом цемента, достаточным лишь для обволакивания зерен крупного заполнителя тонким слоем цементного теста. Структура этого бетона отличается наличием открытых пор, образующихся из межзерновых пустот крупного заполнителя, не заполненных вяжущим веществом. Такая структура предопределяет особые свойства бетона: сравнительно небольшие плотность, прочность, но одновременно малую теплопроводность. Крупнопористые легкие бетоны применяют для ограждающих конструкций, дренажей, фильтров и других элементов гидротехнических сооружений. Толщина стен из крупнопористого бетона уменьшается по сравнению с кирпичными в 1,5-2 раза, а масса 1 м2 стены - в 3-4 раза. Дренажи и фильтры из крупнопористого бетона примерно на 30% дешевле аналогичных конструкций из сыпучих материалов. Для изготовления крупнопористого бетона желательно применять однофракционный заполнитель, прочность зерен которого в 1,5-2 раза превышает марку бетона. Причем предпочтение отдают природным и искусственным пористым заполнителям с низким модулем упругости, близким к модулю упругости цементного камня. Для каждого состава крупнопористого бетона, отличающегося расходом цемента, существует оптимальное значение В/Ц, отклонения от которого снижают прочность в большей степени, чем для обычного бетона. В бетонной смеси с оптимальным В/Ц цементное тесто должно полностью обволакивать зерна заполнителя и не стекать с них при укладке бетона. Крупнопористый бетон укладывают в форму или опалубку легким трамбованием, штыкованием или кратковременным вибрированием, не вызывающим расслоение. Плотность крупнопористого бетона составляет 400-1200 кг/мЗ. Она определяется в основном плотностью заполнителя и расходом составляющих на 1 м3 бетона. Однофракционный заполнитель в среднем на 10% легче заполнителя с непрерывной гранулометрией. С увеличением крупности заполнителя плотность бетона также уменьшается. Прочность этого вида бетона при сжатии обычно не превышает 5-7 МПа и также как и обычного тяжелого прямо пропорциональна активности цемента. Увеличение количества цементного камня в крупнопористом бетоне сказывается положительно на прочность до тех пор, пока приводит к упрочнению контактов, соединяющих зерно заполнителей. Избыточное содержание цементного камня, находящегося в межзерновых пустотах, прочность бетона не увеличивает. Крупнопористые бетоны имеют достаточно высокую морозостойкость, чему способствует наличие плотной оболочки цементного камня вокруг зерен заполнителя. При использовании различных заполнителей морозостойкость крупнопористого бетона достигает 50-100 циклов. 5. Свойства и области применения асбестоцементных изделий. Процесс изготовления асбестоцементных изделий состоит из следующих операций. Распушенный асбест в специальном смесителе перемешивают с водной суспензией цемента. Из смесителя масса поступает в смесительный резервуар, а затем – на формовочную машину. В ваннах формовочной машины вращаются барабаны, па которые натянута металлическая сетка. На поверхности сетки в виде тонкого слоя откладывается асбестоцементная масса. Вода из барабана отводится в отстойники. Асбестоцементная масса с поверхности барабана снимается на суконную ленту, частично обезвоживается с помощью вакуум-насоса и откладывается на гладко отполированный металлический барабан. Когда слой асбестоцементной массы на барабане достигает необходимой толщины, его разрезают по образующей цилиндра и снимают в виде отдельных листов. Снятые с барабана листы поступают на разрезку. Обрезки возвращаются в смесительный резервуар. Сырые листы асбестоцемента, переложенные тонкими плоскими или волнистыми стальными прокладками, укладывают стопкой на вагонетку и подают на прессование в гидравлический пресс. В настоящее время применяют агрегаты для автоматического изготовления волнистых листов и укладывания их в стопку. После прессования изделия направляют в камеру твердения. Затвердевшие листы освобождают от металлических прокладок и подают в отделение механической обработки, где на специальных станках обрезают кромки, углы и пробивают отверстия. Асбестоцементные трубы изготовляют послойным навиванием тонких слоев асбестоцементной массы на форматную скалку. Отформованные трубы после схватывания поступают в камеры для дальнейшего твердения, затем их направляют в цех механической обработки и, наконец – на склад. Применяется также высокотемпературная скоростная обработка отформованных асбестоцементных изделий в автоклавах. Помимо сокращения сроков твердения изделий, одновременно обеспечивается замена высокомарочного портландцемента более дешевым вяжущим – песчанистым цементом, содержащим 60-55% портландцемента клинкера и 40-45% кварцевого песка. В последнее время предложены способы частичной замены асбеста в асбестоцементе другими минеральными и органическими волокнами: базальтовым, джутовым, целлюлозным. Асбест благодаря большой адсорбционной способности, высокой прочности тонких волокон при растяжении, равной (6000-10 000)*105 н/м2, хорошей сцепляемости с цементами, малой теплопроводности, огнестойкости применяется при изготовлении многих видов конструктивных и теплоизоляционных асбестоцементных изделий. Исходными составляющими в производстве асбестоцементных материалов являются портландцемент, асбест и вода (по весу): 12-15% асбеста V и VI сортов с длиной волокон 1-2,5 мм и 85-88% цемента. Номенклатура изделий на основе асбеста насчитывает более тысячи наименований. Среди них особое значение имеют листовые и волнистые изделия и трубы. Асбестоцементные изделия обладают сравнительной легкостью, обрабатываемостью, пониженной теплопроводностью, повышенной теплостойкостью, прочностью. Их можно окрашивать, для чего в массу следует ввести минеральные щелочеустойчивые пигменты, создавать на поверхности различные рельефные фактуры, покрывать эмалевыми красками. Асбестоцемент при нагревании до 100-150°С несколько увеличивает свою прочность. Однако при температуре 400° С прочность его снижается на 10-15%. После нагрева материала до 500° С предел прочности его при изгибе снижается на 60-70%, а до 800° С –на 80-85%. Распушенный асбест применяется для изготовления различных теплоизоляционных и мастичных материалов (совелит, вулканит, асбокартон, асбошнуры и др.). Особое внимание в последние годы уделяется производству крупногабаритных асбестоцементных листов для стеновых и кровельных панелей в сочетании с утеплителями, труб различного назначения, элементов для сводчатых сооружений и др. |