Реферат Строительные материалы. Строительные_материалы_Реферат_ЗавадскаяКВ_П91. Рефераты по практическому занятию Строительные материалы
 Скачать 1.46 Mb.
|
|
Органические вяжущие и материалы на их основе. Органические (черные) вяжущие и материалы на их основе включают в себя битумные и дегтевые вяжущие, полимеры и органические клеи. На основе этих вяжущих производят: асфальтовые бетоны и растворы, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, мастики, пасты, эмульсии и некоторые лаки. Органические (черные) вяжущие, материалы и изделия на их основе делятся на битумные и дегтевые. Битумные и дегтевые вяжущие (черные вяжущие) представляют собой сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных (соединений углеводородов с серой, кислородом, азотом), изменяющих свои физико-механические свойства в зависимости от температуры. Дегтевые – искусственные материалы, получаемые в заводских условиях при сухой перегонке твердых видов топлива. Дегтевые вяжущие вещества делятся на каменноугольные или сланцевые, или сплавы дегтевых масел с пеками. Смешанного вида вяжущие вещества – гудрокомовые, продукты совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона. Дегте- и битумнополимерные – содержащие нефтяные битумы или каменноугольные дегтевые вещества и полимеры. Битумные и дегтевые вяжущие имеют темно-коричневый или черный цвет, поэтому их часто называют черными вяжущими. Битумные вяжущие Битумы представляют собой вещества, состоящие главным образом из смеси высокомолекулярных углеводородов, метанового СnH2n + 2, нафтенового CnH2n и ароматического рядов и их кислородных и сернистых производных. 31 По преимущественному назначению битумы делят на дорожные, строительные и кровельные, изоляционные и хрупкие. В зависимости от исходного сырья различают природные и искусственные нефтяные битумы. 1. Природный битум – органическое вещество черного или темно-коричневого цвета, при нагревании постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние, а при охлаждении затвердевает. Природный битум в чистом виде встречается редко. Чаще встречаются пропитанные битумом горные породы (известняки, доломиты, песчаники, грунты). Природный битум образовался из нефти в результате медленного удаления из нее легких и средних фракций, а также под влиянием процессов полимеризации и окисления. В верхние слои земной коры нефть попала в результате миграции, при этом под влиянием тепловых воздействий и давления на протяжении тысячелетий происходило заполнение пустот и пор горных пород и их пропитывание нефтью. Применение. В химической и лакокрасочной промышленности. 2. Нефтяные (искусственные) битумы получают путем переработки нефти при выделении из нее газов (бутана, пропана, этилена) бензина, керосина, дизельного топлива и др. К ним относятся гудрон и нефтяные битумы. В зависимости от способа производства различают нефтяные битумы, остаточные, окисленные, крекинговые. 32 Жидкие битумы различают 3-х классов: быстрогустеющие (БГ), среднегустеющие (СГ), медленногустеющие (МГ). Битумы классов БГ и СГ обычно изготавливают путем разжижения вязких битумов легкими разжижителями (керосином и т.д.). Состав и строение битумов Битумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов метанового (СnH2n + 2) и нафтенового (СnH2n) рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Элементарный состав битумов, %: С – 70…80; Н – 10…15; S – 2…9; О – 1…5; N – 0…2. Эти элементы находятся в битуме в виде углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться предельные углеводороды от С9H20 до С30H62. Твердая часть битума (асфальтены) – высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000…5000, плотностью больше 1 г/см3, объединенные общим названием асфальтены. Некоторые асфальтены растворимы в маслянистых и смолистых фракциях, другие – карбены и карбоиды, содержащие свободный углерод нерастворимы. Асфальтены придают битуму твердость и теплоустойчивость. При длительном нагревании битума в присутствии воздуха масла и смолы переходят в асфальтены. Чрезмерно большое количество асфальтенов в битуме может образоваться также под действием солнечной радиации, что вызывает разрушение (старение) битума. Смолы – вязкопластичные вещества, твердые или полутвердые при обыкновенной температуре, плотностью около единицы и молекулярной массой 500…1000. Состав углеводородов в смолах более сложный, чем в маслах. Смолы придают битумам вяжущие свойства и пластичность. 33 Масла – жидкая при температуре группа углеводородов, плотностью менее 1 и молекулярной массой 100…500. Повышенное содержание масел в битуме придает им подвижность и текучесть. Дегти Дегти представляют собой вязкие жидкости черного или бурого цвета, состоящие из углеводородов и их сернистых, азотистых и кислородных производных, получаемых конденсацией парообразных продуктов, образующихся при разложении органических материалов (каменного угля, торфа, древесины и др.) в условиях высокой температуры без доступа воздуха. В строительстве применяют, главным образом, каменноугольные дегти, получаемые в коксохимическом производстве. При переработке 1 т угля получают 700…750 кг кокса, 300…350 м3 коксового газа, 12…15 л бензола, до 3 кг аммиака и 30…40 кг сырой каменноугольной смолы (сырого дегтя). Каменноугольные дегти в зависимости от температуры коксования делят на высокотемпературные, получаемые в результате коксования исходного сырья при температуре 900…1100 °С, низкотемпературные, получаемые в результате полукоксования при температуре 500…700 °С и газовые – при газификации топлива в производстве светильного газа. Отогнанный деготь (каменноугольная смола), получаемый в результате фракционирования сырой низкотемпературной смолы с выделением из нее лигроиновой и керосиновой фракции (до 30 % массы смолы); по своей вязкости и свойствам близок к высокотемпературному дегтю. При фракционной разгонке сырого дегтя сначала удаляется вода (при температуре 100 °С), а затем отгоняются жидкие фракции: легкие масла (до 170 °С), средние (170…270 °С), тяжелые (270…300 °С) и антраценовые масла (300…360 °С). Пеком называют твердый остаток от фракционной разгонки. Он представляет собой аморфное вещество черного цвета, состоящее из высокомолекулярных 34 углеводородов и их производных и свободного углерода в виде тонкодисперсных частиц (8…30 %). Составленные дегти получают сплавлением пека с антраценовым маслом или отогнанным дегтем. Составленные дегти наиболее пригодны для строительных целей. Наполненные дегти получают путем ввода в составленные дегти тонкоизмельченных материалов (известняк, доломит). Это делают для повышения вязкости, погодо- и температуростойкости дегтей. Материалы на основе битумов,дегтей и других органических вяжущих. Асфальтовые и дегтевые бетоны и растворы Асфальтовые бетоны (асфальтобетон) – искусственный строительный материал, получаемый в результате отвердения уплотненной асфальтобетонной массы, состоящей из рационально подобранных по качеству и количеству и тщательно перемешанных компонентов: щебня (гравия), песка, минерального порошка и битума. Асфальтобетон без крупного заполнителя называется песчаным асфальтом или асфальтовым раствором. По производственному назначению их разделяют на дорожные, аэродромные, гидротехнические, промышленные (для устройства полов и плоских кровель промышленных зданий, складов, гаражей и др.) и декоративные (для оформления городских площадей, устройства разделительных полос, проходов и др.) По технологии изготовления и виду применяемого битума асфальтобетонные смеси подразделяются на горячие, теплые и холодные. Горячие асфальтобетоны и растворы приготовляют на вязких битумах при температуре 140…180 °С и укладывают при температуре не ниже 130 °С. 35 Теплые асфальтобетоны приготовляют на битумах пониженной вязкости при температуре 90…160 °С и укладывают при температуре 80…110 °С. Холодные асфальтобетоны приготовляют на жидких битумах при температуре 80…110 °С укладывают при 5…40 °С. К холодным относят также асфальтобетонные смеси на битумных эмульсиях, укладываемые при нормальной температуре. Формирование структуры горячего и теплого бетона в основном заканчивается через несколько часов после уплотнения. У холодного бетона, затвердевающего в результате окисления, испарения и частичного поглощения вяжущего вещества основной процесс может продолжаться до 20…30 суток (в зависимости от условий окружающей среды температуры, влажности). Сырье. При изготовлении асфальтобетонной массы используют щебень, гравий, минеральный порошок и битум. Щебень применяют из изверженных и метаморфических горных пород с Rсж не менее 100…120 МПа или пород осадочного происхождения с Rсж не менее 60…80 МПа (в водонасыщенном состоянии) используют также и металлургические шлаки. Щебень, полученный из основных пород (известняк, доломит, базальт, диабаз и т.д.) характеризуется лучшей адгезией к битуму (дегтю), чем щебень из кислых горных пород (гранита, андезита, диорита, порфира и др.). Строго ограничивается количество пылеватых (0,05…0,005) и глинистых частиц (менее 0,005 мм). Щебень должен быть разделен по фракциям для получения достаточной плотности: 20…40, 10…20 и 5…10 мм. Морозостойкость щебня не менее Мрз 25, в мягких климатических условиях не менее 15 циклов. Песок природного происхождения или полученный в результате дробления горных пород с прочностью не ниже прочности щебня. Природные пески должны 36 быть разнозернистые, чистые с модулем крупности больше 2,0 и содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3 % по массе. При изготовлении асфальтобетонов целесообразно использовать ПАВ (добавки) от 0,2…0,5 % от массы битума. Эти вещества улучшают прилипание битума к поверхности минеральных материалов и их смачивание битумом. В результате улучшается удобоукладываемость асфальтобетонных смесей, повышается производительность смесительных установок, ускоряются процессы формирования структуры асфальтобетонов на жидких битумах и замедляется старение высоковязких битумов, снижается стоимость строительства. Минеральный порошок изготовляют путем измельчения известняков и доломитов с пределом прочности при сжатии не менее 20 МПа, а также основных доменных шлаков и асфальтовых пород. Постепени измельчения необходимо чтобы порошок полностью проходил через сито 1,25 мм. Коэффициент водостойкости образцов из смеси порошка с битумом не менее 0,7…0,8. Показатель битумоемкости (ПБ) не больше 100 г, пористость минерального порошка, в процентах по объему, не более 40…45 %. Дегтебетон Дегтебетон (разновидности асфальтовых бетонов) изготавливают из тех же минеральных материалов, что и асфальтовый бетон, но в качестве вяжущего используют не битум, а каменноугольный деготь повышенной вязкости, чаще составленный из пека и каменноугольного масла. В качестве вяжущего используют дегти марок Д-5 и Д-6. При изготовлении дегтебетона для горячей укладки следует соблюдать температурный режим, поскольку деготь чувствителен к изменению температуры. Нагрев минеральных материалов производят при температуре 100…130 °С, а дегтя 80…100 °С. Дегтебетон уступает асфальтобетонам по атмосферостойкости, теплоустойчивости, водо- и износостойкости, прочности при сжатии. При длительном воздействии воды из дегтебетона могут вымываться некоторые 37 растворимые компоненты дегтей (фенолы), обладающие токсичностью и отравляющие грунтовые воды и водоемы. Дегтебетон применяют для устройства покрытий на дорогах второстепенного значения и в ненаселенных пунктах. 38 Современные материалы на основе пластмасс Пластмассы представляют собой материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные приобретать заданную форму при нагревании и под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения. Органические искусственные вещества - полимеры - построены, как известно, из макромолекул многочисленных малых основных молекул (мономеров). Процесс их образования зависит от разных факторов - отсюда широкие возможности варьирования и комбинирования, а следовательно и неисчерпаемые возможности получения продуктов с самыми разнообразными свойствами. Основные процессы образования макромолекул - это полимеризация, ступенчатая. Пластмассы подразделяются на термопластичные, изготовляемые на основе линейных полимеров, и термореактивные - на основе полимеров с пространственной структурой. Первые при нагревании приобретают пластичность, а при охлаждении вновь возвращаются в исходное состояние; вторые, будучи отверждены, при нагревании не переходят в пластическое состояние. К пластмассам, применяемым в строительных конструкциях, относятся стеклопластики, оргстекло, винипласты, пенопласты, сотопласты, древесные пластики, синтетические клеи и др. К строительным конструкциям с применением пластмасс относятся: трехслойные конструкции (плоские панели, складки, оболочки, своды и т. п.) с обшивками из высокопрочных листовых материалов (металла, асбестоцемента, фанеры, стеклопластика) и средним слоем из пенопласта или сотопласта; трехслойные конструкции с ребристым средним слоем; однослойные и многослойные светопрозрачные элементы ограждений (панели, купола, волнистые листы) из полиэфирного стеклопластика, оргстекла и винипласта, 39 пневматические (надувные) и тентовые конструкции из воздухонепроницаемых тканей и пленок. Применение пластмасс в конструкциях наиболее целесообразно в случаях, когда необходимо уменьшить вес конструкций: при строительстве в районах вечномерзлых грунтов, просадочных грунтов, на подрабатываемых территориях, когда надо сократить объем транспортных и строительно-монтажных работ, особенно при строительстве в отдаленных и труднодоступных районах, когда требуется облегчить монтаж и демонтаж сборно-разборных конструкций и уменьшить мощность подъемно-транспортного оборудования. Целесообразно, применение конструкций с использованием пластмасс для повышения надежности сооружений при их эксплуатации в агрессивных средах, районах высокой сейсмичности, а также для исключения влияния магнитных свойств строительных конструкций и возможности искрообразования. Стеклопластики Стеклопластик по своим свойствам является композиционным материалом, так как в его состав входят стеклянные волокна и застывшая искусственная смола. Стеклопластик характеризуется высокой прочностью, относительно малым удельным весом, многообразием создаваемых форм. Важную роль в некоторых случаях играет его радиопрозрачность, низкая электропроводность, а также декоративные качества. Одним из очень важных изделий в строительстве является стеклопластиковая арматура. Удивительным фактом является то, что этот материал идеально подходит для армирования фундаментов и стен, что значительно облегчает работу, так как стеклопластик намного легче железа, из которого делают обычную арматуру, и не уступает ему по прочности, что приносит хорошую экономию. Стеклопластик нашел свое применение и в высотном домостроении. Например, 40 декоративные элементы для фасадов зданий стали изготовлять именно из этого материала, так как он лучше всех выдерживает ветровые нагрузки, обладая высоким уровнем прочности и упругости. Стеклопластик довольно легкий материал, поэтому его легко и просто установить на фасад здания. Рис. 1 Трёхслойные конструкции из стеклопластика Органическое стекло Органическое стекло или полиметилметакрилат – виниловый полимер, полученный синтезом метилметакрилата, представляет собой прозрачный термопластичный материал. Оргстекло имеет множество названий, наиболее популярные – акрил, поликарбонат, плексиглас и другие. Оргстекло – материал, который легко поддается обработке – распилу, фрезеровке, шлифовке. В сочетании с высокой термопластичностью это открывает широкие возможности для его использования. Материал не только обладает превосходными свойствами, но и долго сохраняет их в процессе эксплуатации, поэтому он и получил такое широкое распространение. Листовое светотехническое оргстекло производят марок: СЭ – экструзионное; СБ – блочное; СЭП – прозрачное, изготовлено методом экструзии; 41 СБС – блочное трудносгораемое; СБПТ – блочное повышенной теплостойкости. СЭП – прозрачное, остальные марки – замутненные. Техническое отечественное оргстекло производится пластифицированное (ТОСП) и непластифицированное (ТОСН). ТОСП, в свою очередь, может быть предназначено для: ТОСП-Н — производства акриловых ванны, поддонов для душа, сантехники и др. (сантехническое); ТОСП-У – термо и светостабилизированное. Согласно ГОСТ 10667-90, листовое оргстекло также маркируется: СО (органическое), затем указывают температуру, при которой полимер размягчается (например, 95, 120, 133) и буквенное обозначение, указывающее на область применения (К – конструкционное, А – авиационное). Экструзионное оргстекло изготавливают методом непрерывного выдавливания расплавленной массы, состоящее из гранул ПММА, сквозь щелевую формообразующую «головку» экструдера. Затем охлаждают, режут на части, согласно заданным размерам. Изготовление экструзионного оргстекла осуществляют на экструдерных линиях. Метод изготовления литого оргстекла — заливка жидкого мономера ММА между 2-мя плоскостями из стекла с последующей полимеризацией, затвердением. При производстве блочного оргстекла разнотолщинность достигает 30%, а усадка в процессе нагрева ― 2%. Листовое светотехническое стекло производится по ГОСТ 9784-75. Для придания требуемых технических характеристик при производстве в состав вводят поливинилхлорид или полистирол (для придания светорассеяния различной 42 степени). Рис. 2 Получение органического стекла Винипласт Винипласт листовой изготавливают из непластифицированной поливинилхлоридной композиции, при этом добавляют вспомогательные вещества, методом экструзии или прессованием. В зависимости от назначения и метода изготовления, выпускается следующих марок: Винипласт листовой ВНЭ, который изготовлен методом экструзии, листы непрозрачные, окрашенные или не окрашенные. Винипласт представляет собой твердый материал с плотностью 1390 кг/м 3 от светлого до темно-коричневого цвета. Он обладает сравнительно высокой прочностью, хорошими диэлектрическими свойствами, постоянными при 20—80 °С. Винипласт является антикоррозионным материалом. Срок службы винипласта в 2—3 раза выше, чем фаолита, текстолита и других неметаллических антикоррозионных материалов. В качестве конструкционного материала он может служить заменителем цветных металлов. Изделия из винипласта широко применяются в технике. Он используется для приготовления различных аппаратов, соединительных муфт, клапанов, труб и фасонных частей к ним, вентилей, корпусов смотровых фонарей, вентиляционных воздуховодов, вентиляторов, деталей химической аппаратуры, лабораторных приборов и других изделий. 43 Рис. 3 Винипласт листовой Древесные пластики Древеснослоистые пластики — материалы на основе тонкого древесного листа (шпона) лиственных пород. Для получения этих пластиков берёзовый (реже буковый или липовый) шпон пропитывают (иногда промазывают) растворами термореактивных синтетических смол, просушивают, собирают в пакеты и прессуют на этажных гидравлических прессах с обогревом при давлении 10—17,5 Мн/м2 (100—175 кгс/см2) и температуре 120—150°С. Для повышения прочности и эластичности этих пластиков их армируют металлической сеткой, фольгой, прорезиненной тканью и др. Добавки графита и масла улучшают антифрикционные свойства пластиков. Заготовки из древеснослоистых пластиков перерабатывают в изделия механической обработкой (распиловкой, строганием и др.). Эти пластики обладают хорошими механическими, в том числе антифрикционными, и электроизоляционными свойствами, устойчивы к действию многих 44 химических реагентов. Древеснослоистые пластики применяют как конструкционный материал в машинои судостроении, как электроизоляционный и конструкционный материал для производства деталей аппаратуры высокого напряжения. Они пригодны для изготовления гибочных штампов, оправок, а при условии смазки водой и при температуре трения не выше 60°С — тяжелонагруженных подшипников. Рис. 4 Древесные пластики Пенопласты Пенопласт — прежде всего великолепный тепло- и звукоизолятор. Небольшой слой такого теплоизолятора способен сохранять тепло внутри зданий даже в самые холодные зимы. 45 Утеплять этим материалом можно практически все: наружные и внутренние стены, крыши, полы и даже трубопроводные магистрали. Благодаря малому весу даже толстый слой пенопласта не оказывает существенную нагрузку на перекрытия, несущие конструкции или фундамент. Пенопласт можно производить из любых полимеров (пластмасс). Наиболее известным сырьем является полиуретан, полихлорвинил, фенол-формальдегид, полистирол и другие. Но из какой пластмассы не был бы выполнен материал, в материале его лишь 2%, остальное – атмосферный воздух. Отечественный стройматериал производится согласно ГОСТ 15588-2014 и обозначается общей маркировкой ПСБ, к которой добавляются цифры и буквы, которые обозначают дополнительные свойства: с низкой плотностью, самозатухающий, универсальный и другие. Этот материал очень популярен и используется практически везде, он занимает лидирующие позиции в спросе на теплоизоляционные материалы. Может применяться как в бытовых целях, так и в массовом строительстве. Рис. 5 Пенопласт 46 Заключение В заключении можно сделать вывод, что строительные материалы очень многообразные и обладают множеством свойств и характеристик. В наших темах реферата мы изучили неорганические и органические вяжущие вещества, современные материалы на основе пластмасс. Так же, внутреннее строение и микроструктуру материалов, и теплофизические свойства. Полученная информация помогла нам расширить знания и свои представления о разнообразии строительных материалов. Мир строительных материалов очень глубок и интересен, и наука никогда не остановится развиваться в этом направлении, что дает преимущество специалистам в этой сфере. |