Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
Напрягающий цемент Напрягающий цемент получают совместным помолом портландцементного клинкера и напрягающего компонента, который включает глиноземистый шлак или другие алюмосодержащие вещества, гипс и известь. Среднее соотношение между компонентами 65 : 20 : 10 : 5. Напрягающий цемент обладает способностью значительно расширяться в объеме (до 4 %) после достижения цементным камнем сравнительно большой прочности 15─20 МПа, что позволяет применять этот цемент для изготовления самонапряженного железобетона, в котором арматура получает предварительное напряжение вследствие расширения бетона. Этим напрягающий цемент отличается от расширяющихся цементов, которые увеличиваются в объеме лишь в ранние сроки твердения. Напрягающий цемент и бетоны на его основе обладают высокой прочностью (50─70 МПа), водо- и газонепроницаемостью. Напрягающий цемент целесообразно применять для изготовления самонапряженных железобетонных труб, покрытий дорог и аэродромов, тоннелей и водоводов большого диаметра и других подобных конструкций. При изготовлении этих конструкций следует учитывать быстрое схватывание напрягающего цемента (начало схватывания менее 2 мин, конец схватывания менее 6 мин), а так же необходимость применения специальных режимов твердения, обеспечивающих расширение цемента лишь после достижения бетоном прочности, необходимой для заанкеровáния арматуры. Расширяющиеся цементы Расширяющиеся, или безусадочные, цементы применяют для приготовления водонепроницаемых бетонов. Особенностью этих цементов является наличие составляющих, увеличивающихся в объеме в результате физико-химических процессов, происходящих при твердении цемента. Для регулирования изменения объема бетона в процессе его твердения, часто вместо расширяющихся цементов применяют комплексные добавки, вводимые в растворы и бетоны на обычном портландцементе. Белый и цветные портландцементы Клинкер белого цемента получают из чистых известняков, которые не содержат оксид железа и марганца. Цветные портландцементы получают, примешивая к белому щелочестойкие пигменты, например, охру. Органические вяжущие вещества Органические вяжущие вещества представляют собой вяжущие коагуляционного типа твердения, в основе процессов твердения лежат физические силы взаимодействия ─ Ван-дер-Ваальсовые силы. Известно, что физические силы взаимодействия всегда меньше чем химические силы. Вяжущие коагуляционного типа твердения имеют несколько ухудшенный комплекс эксплуатационных свойств. Все органические вяжущие черного или темно-бурого цвета, поэтому их иногда называют «черными вяжущими». Классификация по химическому составу:
Классификация в зависимости от вязкости:
Битумные вяжущие вещества Все битумы в зависимости от назначения подразделяются:
В зависимости от происхождения все битумы подразделяются:
Извлечение природного битума осуществляют перегретым водным паром либо с помощью органических растворителей.
а) нефтяные остаточные битумы; б) нефтяные окисленные битумы; в) компаундированные битумы. Сырьем для производства нефтяных битумов являются тяжелые смолистые остатки от нефтепереработки. Мазут ─ густая жидкость, остаток после отгонки из нефти всех летучих фракций; служит топливом, смазочным и пропиточным материалом, а так же сырьем для производства нефтяных битумов. Гудрон ─ остаток после отгонки из мазута масляных фракций. Крекинговые остатки. Остатки после селективной очистки масел. Получение нефтяных остаточных битумов Процесс получения остаточных битумов состоит в следующем: сырье нагревается в трубчатых печах и подается в ректификационную колонну, туда же подается перегретый пар и в колонне создается небольшой вакуум. Водяной пар извлекает из сырья легколетучие компоненты и удаляется, а в кубе колонны удаляются тяжелые смолистые остатки, которые удовлетворяют требованиям ГОСТов на нефтяные битумы. Получение окисленных битумов Исходное сырье нагревают в трубчатых печах и подают в колонну, в которую одновременно подводят воздух или чистый кислород. Кислород окисляет легколетучие компоненты (т.е. соединения с низкой молекулярной массой) и в результате получается продукт удовлетворяющий требованиям ГОСТов. Получение компаундированных битумов Компаундированные битумы получаются путем смешивания твердых окисленных или остаточных битумов с органическими растворителями, в результате чего получаются жидкие компаундированные битумы. Состав и структура битума Битумы являются органическими веществами и поэтому главные элементы, входящие в битум это углерод его содержится 70 ─ 80 %, водород ─ 10 ─ 15 %, кислород ─ 5 ─ 10 %, сера ─ 1 ─ 5 % и азот ≈1%.  По элементарному составу битумов нельзя судить об их свойствах, так как при одном и том же составе, но при различных технологиях и при различном сырье получаются битумы с очень различными свойствами и только по содержанию гетероатомов можно косвенно судить об адгезионной способности битума к поверхности минеральных и органических материалов (адгезия ─ прилипание). Поэтому разработан групповой состав битумов, который основан на неодинаковой растворимости компонентов битума в различных растворителях. Согласно групповому составу битумы включают в себя следующие группы:
Асфальтены, карбены и карбоиды содержатся в битумах в тонкодисперсном состоянии; от их содержания зависит твердость битумов.
Свойства битумов В соответствии с требованиями ГОСТов битумы характеризуются следующими основными свойствами: 1. условной вязкостью (или твердостью); 2. температурой размягчения; 3. температурой хрупкости; 4. дуктильностью (растяжимостью); 5. интервалом превращения; 6. идексом пенетрации. На все свойства битумов влияет групповой состав битумов. Композиционные материалы Композиционный материал представляет собой природный материал полученный в результате протекания естественных процессов или искусственно полученный многокомпонентный компактный материал, имеющий границу раздела фаз. Например: природные ─ руды, граниты, сиениты и все остальные полиминеральные горные породы, древесина, кости животных и т.д.; искусственные ─ бетоны, стеклопластики, керметы, ситаллы и т.д. Существует много различных композиционных материалов, наиболее распространенными являются три главных классификации.
а) металлические композиционные материалы; б) неорганические композиционные материалы (бетоны, железобетоны, ситаллы); в) органические композиционные материалы (стеклопластики, рубероид).
а) одноосные композиционные материалы или линейные, волокнистые (стеклопластик); б) двухосные композиционные материалы или композиционные материалы с плоскостным армированием (рубероид, толь, пергамент); в) трехосные композиционные материалы или объемные композиционные материалы (все металлические сплавы, ситаллы, пеностекло).
а) ультромикро композиционные материалы. Размеры 2ой и 3ей фазы находится в пределах от 1 до 100 нанометров (нано 10-9) (фотохромные стекла, поликристаллические металлы); б) микрокомпозиционные материалы. Размеры 2ой и 3ей фазы находится в пределах от 0,1 до 1 микрометр (микро 10-6) (ситаллы, керамика, стали); в) макрокомпозиционные материалы. Размеры 2ой и 3ей фазы более 1 микрометров (стеклокерамика, пенопласты). Отличительные особенности композиционных материалов
Способы получения композиционных материалов Способы получения композиционных материалов заключается в сочетании в едином материале свойств 2х или более разнородных материалов, существенно отличающихся по своему составу, геометрической форме и свойствам. Природные композиционные материалы чаще всего получаются при кристаллизации из расплава матрицы, которая захватывает пузырьки воздуха, жидкости или твердые фазы. Искусственные композиционные материалы могут получать следующими методами:
а) стеклообразованием; б) кристаллизацией; в) гальваностегией (покрыванием) и т.д.
От чего зависят свойства композиционных материалов
Материалы, используемые для получения композиционных материалов В качестве матрицы для получения композиционных материалов могут использоваться минеральные и органические вяжущие, керамика, горные породы и т.д. В качестве второй и третьей фазы могут использоваться воздух, волокна стекла, ткани, фольга, песок и т.д. Бетоны Бетоны являются наиболее распространенными и наиболее изученными композиционными материалами, которые используются в различных отраслях строительства. На бетоне можно проследить и изучить все основные закономерности присущие композиционным материалам. В настоящее время наиболее распространенными являются следующие классификации бетонов. 1. В зависимости от средней плотности все бетоны подразделяют: а) особо плотные, т.е бетоны которые имеют ρср > 2500 кг/м3; б) тяжелые, бетоны, котоые имеют ρср =1800─2500 кг/м3; в) легкие ρср = 500─1800 кг/м3; г) особолегкие ρср < 500 кг/м3. 2. В зависимости от используемого вяжущего: а) цементные бетоны (портландцемент, быстротвердеющий цемент, сульфатостойкий портландцемент, гидрофобный, пластифицированный, глиноземистый, расширяющийся, напрягающий, пуццолановый, шлаковый и другие цементы); б) силикатные бетоны (известково-кремнезёмистые); в) смешанные бетоны (цементно-известковые, известково-шлаковые); г) асфальтовые бетоны (битумы в качестве вяжущего); д) полимерные бетоны (полимерные материалы или их добавки); е) специальные бетоны, применяемые при наличии особых требований (жаростойкий, химически стойкий, для защиты от радиации и т. д.). 3. В зависимости от назначения: а) конструкционные бетоны, т.е. бетоны, применяемые для изготовления несущих строительных конструкций; б) гидротехнические бетоны, т.е. бетоны, которые применяются для строительства гидротехнических сооружений (каналы, дамбы, оросительные системы, берегоукрепительные сооружения, мосты и т.д.); в) кислотостойкие бетоны, т.е. бетоны, которые хорошо эксплуатируются при воздействии концентрированных минеральных кислот, например в химической промышленности; г) жаростойкие бетоны, т.е. бетоны, которые выдерживают длительное воздействие высоких температур (> 500 ºС); д) бетоны для защиты от радиоактивного излучения; е) дорожные (асфальтовые); ж) специальные. Исходя из классификации бетонов, можно сделать вывод, что бетон может эксплуатироваться только в строго заданных условиях эксплуатации (в запроектированных условиях). Поэтому при проектировании бетона необходимо особое внимание уделить выбору исходных материалов для изготовления бетона, который будет эксплуатироваться в определенных условиях. |