Спа. Связь состава, структуры и свойств строительных материалов
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Тема: Металлические материалы. 1. Общие сведения о металлах. Классификация металлов и сплавов. Атомно- кристаллическое строение металлов. Понятие аллотропии. Металлы —в-ва состоящие из кристаллитов мелких кристаллов неправильной формы и обладающие характерными металлическими свойствами, к которым относятся большая прочность, пластичность, свариваемость способность упрочняться и улучшать свойства при термо-мех. и хим. воздействиях. Все металлы условно поделены на черные и цветные. Классификация. Черные металл обычно имеют темно-серый цвет, большую плотность (кроме щелочных), высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. Некоторые из них (железо, титан, кобальт, марганец, цирконий, уран и др.), обладают полиморфизмом (аллотропией). Наиболее типичным черным металлом является железо и его сплавы. Цветные металлы имеют красную, желтую, белую окраску. Они обладаю большой пластичностью, малой твердостью, низкой температурой плавления. Известно, что олово имеет полиморфизм. Типичный представитель – медь. К черным металлам относятся: железные металлы, тугоплавкие металлы, титан, урановые металлы, редкоземельные металлы и т.д. К цветным металлам относятся: легкие металлы (алюминий), благородные металлы, легкоплавкие металлы и т.д. Атомно-кристаллическое строение металлов. Общее свойство металлов и сплавов - их кристаллическое строение, характеризующееся закономерным расположением атомов в пространстве. Атомно-кристаллическое строение (АКС) – это строго определенное закономерное расположение атомов в пространстве. Для количественного описания и оценки АКС вводится понятие кристаллической решетки - воображаемой пространственной сетки, в узлах которой находятся атомы. Атомно-кристаллическая структура может быть представлена изображением одной элементарной ячейки, повторяющейся во всех трех измерениях. Элементарная ячейка - наименьший объем, трансляцией которого можно полностью воспроизвести структуру кристалла. Кристаллические решетки наиболее встречающиеся у металлов: объемоцентрированная кубическая решетка, гранецентрированная кубическая решетка, гексагональная плотноупакованная решетка. Аллотропия — это процесс, при котором один химический элемент может трансформироваться в два или больше простых веществ. Многие металлы при изменении температуры могут изменять строение кристаллический решетки, изменяю при этом свои свойства. К примеру, атомы кислорода могут преобразоваться в два других различных вещества – кислород и озон , а сера – кристаллическую и пластическую серу. Вещества, которые образовались из атомов одно химического элемента, называют аллотропными модификациями этого элемента. Аллотропия вызвана разнящимся набором молекул в простом веществе или разным местонахождением частиц в кристаллической решётке этого вещества. 2. Дефекты и их влияние на свойства металлов. Все реальные кристаллические решетки металлов имеют отклонения от идеального строения. 1. Точечные дефекты: - примеси замещения; - примеси внедрения; - вакансия. 2. Дислокация – одномерные линейные дефекты кристаллической решетки. С увеличением плотности дислокации прочность металла сначала снижается, достигнув минимального значения при некоторой кристаллической прочности, прочность вновь начинает возрастать, этот эффект объясняется следующим: С повышением прочности дислокации, дислокация расползается в разных плоскостях, например, будет мешать перемещению друг друга. Увеличение плоскости дислокации можно достигнуть термообработкой, легированием, механической обработкой и тд. 3. Основы получения чугуна и стали. Получение чугуна. Процесс – в доменную печь загружают шихту состоящая из послойной смежи железной руды (кокса) и флюса (материал применяемый для снижения t плавления железной руды: напр, доломит) Процесс получения чугуна основан на восстановлении железа и его природ. оксидов содержащиеся в железных рудах. При сгорании кокса образуется CO2, который при дальнейшем прохождении через кокса превращается в CO. CO восстанавливает железо верхней части печи. Fe2O3->Fe3O4->Feo->Fe В нижней части печи расплав железа растворяет кокс и превращает в чугун. Получение стали. Есть три способа получения стали: 1.Конвертерный – основан на продувке расплава чугуна конверт. сжатом воздуха. Кислород воздуха окисляет примеси переводя их в шлак, углерод выгорает. 2.Мартеновский – осуществляется в специальных печах , в которых чугун сплавляется вместе с железной рудой и металлоломом. Выгорание примесей происходит за счет кислорода воздуха поступившего в печь и железной рудой в составе оксидов. 3.Электроплавильный. 4. Основные свойства металлов. 1.При обычных условиях все металлы (за исключением ртути, её температура плавления - 39 °C) являются твёрдыми веществами. 2.Способность металлов отражать падающий на них свет является причиной наличия у них особого металлического блеска. 3.Металлы не имеют запаха. 4. Металлы хорошо проводят тепло. Все металлы хорошо проводят электрический ток, что обусловлено наличием в кристаллической решётке электронов, которые способны свободно перемещаться. 5. Металлы в большинстве своём пластичны. Их можно ковать, вытягивать в проволоку и прессовать. Исключение составляют сурьма и висмут, они хрупкие и от удара рассыпаются. 6. Температура плавления металлов изменяется в широком интервале: от –39 °C у ртути до 3420 °C у вольфрама. По температуре плавления металлы условно подразделяют на: легкоплавкие (температура плавления до 1000 °C); среднеплавкие (температура плавления от 1000 °C до 1600 °C); тугоплавкие (температура плавления выше 1600 °C). 7. Плотность различных металлов также колеблется в сравнительно широких пределах: от 0,53 г/см³ у лития до 22,61 г/см³ у осмия. По плотности металлы принято подразделять на лёгкие (плотность меньше 5 г/см³) и тяжёлые (плотность свыше 5 г/см³). 5. Кристаллизация и фазовый состав железоуглеродистых сплавов. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Кристаллизация развивается только при переохлаждении металла ниже равновесной температуры. Процесс кристаллизации начинается с образования кристаллических зародышей (центров кристаллизации) и продолжается при их росте. В зависимости от условий кристаллизации (скорости охлаждения, вида и количества примесей) образуются кристаллы разных размеров от 102 до 106 нм правильной и неправильной формы. Вещества образующие сплавы называются компонентами. Железо (Fe, C) Фаза – это однородная часть системы, отделенная от остальных частей системы поверхностью, раздела. Фазы в сплавах: - механические смеси (эвтектики) представляют собой смесь сросшихся между собой кристаллов компонентов, при их раздельной кристаллизации; - твердые растворы образуются в результате проникновения в кристаллическую решетку основного металла атомов другого металла или неметалла; Компоненты должны иметь одинаковый тип и небольшую разность периодов кристаллических решеток. - химические соединения – образуются в результате химического взаимодействия между компонентами значительно отличающиеся электронным строением атомов и кристаллических решеток (цементит Fe 3 C). Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей: - кремний в составе сталей в допустимом количестве не более 0,4% повышает текучесть стали, снижает способность стали к холодной деформации (ситамповка); - Марганец ≤ 0,8% повышает прочность не снижая пластичность, способен уменьшать хрупкость при высоких температурах. Сера, кислород, фосфор – вредные примеси в стали. 6. Модифицирование структуры и свойств стали. Свойство железоуглеродистых сплавов испытывать фазовые превращения при кристаллизации и повторном нагревании - охлаждении, изменять структуру и свойства под влиянием термомеханических и химических воздействий и примесей- модификаторов широко используется в металлургии для получения металлов с за- данными свойствами. Основными способами модифицирования структуры и свойств стали, применяемыми в металлургии, являются: -— введение в расплавленный металл веществ, образующих тугоплавкие соединения (карбиды — ZrC, VC, NbC, TiC; нитриды — A1N; оксиды — (Cr, Fe)203, (Al, Fe)203), являющиеся центрами кристаллизации; — введение легирующих элементов, повышающих прочность кристаллических решеток феррита и аустенита, замедляющих диффузионные процессы выделения углерода, карбидов и движение дислокаций; — термическая и термомеханическая обработка стали. 7. Основы термической обработки металлов. Термической обработкой называется технологический процесс, заключающийся в нагреве сплавов до определенной температуры, некоторые выдержки их и последующее охлаждение по заданному режиму с целью изменения структуры и улучшение свойств стали. Виды: 1. Отжиг – заключается в нагреве сплава до определенной температуры, выдержки при этой температуре до полного прогрева сплава и медленном охлаждении в печи. Отжиг уменьшает структурную неоднородность стали, придает мелкозернистую структуру, снижает напряжение, возникающее при обработке стали давлением (ковка) или литьем, а также улучшает обрабатывание стали резанием. 2. Нормализация – предусматривает нагрев изделия до температуры отжига непродолжительную выдержку, при этой температуре и охлаждением на воздухе. В результате нормализации сталь получается более мелкозернистой чем при отжиге, повышается твердость, прочность, ударная вязкость. 3. Закалка – предусматривает нагрев стали до температуры на 30-50 о выше температуры образования аустенита. Выдержки до завершения фазовых превращений и последующего быстрого охлаждения в воде, масле и тд. Увеличивает прочность и твердость, повышается хрупкость. 4. Отпуск – подвергают сталь после закалки для уменьшения хрупкости и снижение внутренних напряжений. Заключается в нагреве стали ниже температуры закалки с постепенным ее охлаждением на воздухе. Химическая термическая обработка стали – это изменение химического состава поверхностного слоя изделий путем насыщения его другими веществами. С целью повышения твердости , износостойкости или коррозионной стойкости поверхности при сохранении механических качеств стального изделия в объеме. 8. Основные сведения по технологии сварочных работ. Сваркой называют процесс получения неразъемных соединений металлических изделий с применением местного нагрева. Металлические части в местах соединения плавятся и соединяются в одно целое. Cварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и сплавов, металлов с неметаллическими материалами (керамикой, стеклом, графитом), а также пластмасс. Физическая сущность процесса сварки заключается в установлении прочных межатомных связей поверхностных слоев соединяемых заготовок. Для образования соединения необходимо выполнение следующих условий: очистка свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов, инородных атомов, активизация поверхностных и приповерхностных атомов, сближение соединяемых поверхностей на расстояние межатомного взаимодействия. Свариваемость металлов неодинакова и зависит от их физических свойств, методов и режимов, применяемых при сварке. В зависимости от состояния материалов в момент образования сварного соединения все многообразие способов сварки можно разделить на две группы: сварку в жидком и сварку в твердом состоянии, т.е. на сварку плавлением и сварку давлением. Сварка плавлением. Образование сварного соединения плавлением протекает в 2 стадии: - расплавление соединяемых поверхностей и образование общей ванны жидкого металла; -затвердевание этого общего объема металла, образование сварного шва. Сварка давлением. Для сварки давлением характерны 2 стадии: -сближение соединяемых поверхностей до образования физического контакта; - появление участков межатомного взаимодействия с установлением металлической связи под действием пластической деформации. В результате всех видов сварки образуется сварное соединение. Существуют 4 типа сварных соединений (рис. 8): стыковое соединение 1 - 7 (соединение торцов свариваемых деталей), соединение внахлестку 8 – 9 (соединение боковых поверхностей свариваемых деталей), тавровое соединение 10 – 12 (соединение торца одной детали с боковой поверхностью другой детали), угловое соединение 13 – 15 углов свариваемых деталей. Способы сварки плавлением. Наиболее распространена электродуговая сварка плавлением с применением металлического электрода. Электродуговая сварка основана на использовании теплоты от электрической дуги, возникающей между двумя проводниками (электродами) при пропускании электрического тока. 9. Маркировка сталей. Основные сведения о конструкционных материалах из металлов. Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают. Качественные стали маркируют следующим образом: 1) в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации; а) в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода; 05кп – сталь углеродистая качественная, кипящая, содержит 0,05% С; 60 – сталь углеродистая качественная, спокойная, содержит 0,60% С; б) в десятых долях процента для индустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой "У": У7 – углеродистая инструментальная, качественная сталь, содержащая 0,7% С, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены); У12 - углеродистая инструментальная, качественная сталь, спокойная содержит 1,2% С. Конструкционные материалы — материалы, из которых изготавливаются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.) Тема: Бетоны и растворы. 1. Определения и классификация бетонов. Классификация тяжелых бетонов. Бетон – это композиционный искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рационально подобранной смеси состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей (мелкого: песка, крупного: щебень или гравий), добавок. Смесь этих материалов до затвердения называется бетонной смесью. Классификация: 1. по плотности: особо тяжелые р о >2500 кг/м 3 Тяжелые р о =2200-2500 кг/м 3 Облегченные р о =1800-2200 кг/м 3 Легкие р о =500-1800 кг/м 3 (Крупнопористые (беспесчанные), ячеистые (газобетоны), на пористых заполнителя) 2. по виду вяжущего: - цементные (на основе портландцемента) - силикатные (извест.-кремневые вяжущие) - гипсовые (строительный гипс) - смешанные - специальные 3. по виду заполнителя: - на плотных (с применением портландцемента) - на пористых (керамзитового гравия щебня) - на специальных (андезитового щебня) 2. Сырьевые материалы для изготовления тяжелых бетонов, требования к ним. Портландцемент и другие виды вяжущих веществ должны отвечать требованиям стандарта. Марка вяжущего выбирается в зависимости от проектирования марки бетона по прочности. Песок – это рыхлая смесь зерен размером от 0,16-5мм. Наибольшее применение и наилучшие показатели по прочности и стойкости имеют кварцевые пески. Содержание стандартных фракций для России. Пробы песка пригодной для приготовления бетона должны находится в рамках оптимальной области определенной стандартами. В песке ограниченное содержание пылевидных глинистых и илистых частиц, так как они снижают прочность сцепления цементного камня заполнителем, глина набухая при увлажнении снижает морозостойкость бетона. В песке ограничивается содержание органических примесей вступает в реакцию с твердым цементом и снижающая прочность цемента. Содержание органических примесей в заполнителе соответствует нормальным требованиям, если заполнитель помещенный в 3% раствор NaOH придает жидкости окраску светлее эталона. В качестве крупного заполнителя применяется гравий или щебень с размером зерен 5- 70мм. Крупному заполнителю предъявляются определенные требования по зерновому составу, содержанию органических примесей. Характеризуется маркой по прочности и морозостойкостью. Вода для приготовления бетона используется водопроводная или питьевая. По функциональному назначению: - пластифицирующие (лигносульфонат технический(лст), суперпластификатор С-3) - Гидрофобизующие добавки (синтетические жирные кислоты) - воздухововлекающие (смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ)) - добавки ускорители твердения (хлористый кальций, хлористый натрий, кальцинированная сода, растворимое стекло). 3. Основные свойства бетона и бетонной смеси. Тиксотропия – свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать при их прекращении. Бетонная смесь должна иметь удобоукладываемость и сохранять единородность. Удобоукладываемость -способность бетонной смеси заполнять форму сохраняя свою однородность при применяемом способе уплотнения. Она характеризуется подвижностью, жесткостью, связностью. Подвижность характеризуется осадкой конуса, отформованного из бетонной смеси. Жесткость характеризуется временем вибрирования для уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости до момента, когда из отверстий диска прибора начинает выделяться цементное молоко. Связность характеризуется водоотделением бетонной смеси после её отслаивания. Зависимости прочности бетона от количества воды затворения при постоянном расходе цемента и способе уплотнения. Бетон хорошо сопротивляется сжатию изначально хуже (в 5-50 раз) растяжению. Прочность бетона определяется прочностью цементного камня, прочностью сцепления цементного камня заполнителем. Высокая теплопроводность, бетон огнестойкий материал. 4. Определение состава бетона. Определение состава бетона по методу абсолютных объемов заключается в определении количества цемента мелкого и крупного заполнителя, воды в кг на 1 м 3 бетонной смеси. Подобранный состав должен обеспечивать: - заданную подвижность (жесткость) - прочность бетона при минимальном расходе цемента. Для выполнении расчета состава бетона должны быть определенны основные технологические характеристики цемента мелкого и крупного заполнителя. Определение расхода цемента и расхода воды осуществляется используя закон прочности бетона выражаемой формулами Боломея-Скрамтаева. 1. Опред. цементоводное отноешние 2. Количество воды затворения опред. в зависимости от наибольшей крупности крупного наполнителя и заданной подвижности и жесткости бетонной смеси. 5. Твердение бетона. Основы технологии бетона. Основы: - приготовление бетонной смеси дозирование и перемешивание - транспортировка бетонной смеси к месту укладки - твердение бетона. Твердение бетона определяется процессом твердения цемента и оптимально протекает в нормальных условиях (влажность 90-100%, Т=18-22 о ). 6. Специальные бетоны: высокопрочный, гидротехнический, жаростойкий, дорожный, кислотоупорный, быстротвердеющий, мелкозернистый, для защиты от радиоактивных излучений, серный. Высокопрочный бетон прочностью 60...100 МПа получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочные бетоны бывают, как правило, и быстротвердеющими, однако для достижения отпускной прочности изделий в короткие сроки применяют тепловую обработку по сокращенному режиму. Гидротехнический бетон предназначается для конструкций, находящихся в воде или периодически соприкасающихся с водой, поэтому он должен обладать свойствами, необходимыми для длительной нормальной службы этих конструкций в данных климатических и эксплуатационных условиях. Жаростойкий бетон отличается способностью выдерживать огромные температуры, не теряя при этом своих физико-химических свойств. Виды такого бетона отличаются и зависят от применяемого вяжущего: шлакопортландцемента, на портландцементе, на глиноземистом цементе и на жидком стекле. Дорожный бетон относится к тяжелым бетонам . Они применяются для укладки дорожного полотна и аэродромных покрытий. Он отличается тем, что способен выдержать постоянные большие нагрузки. Для того, чтоб свести стоимость к минимуму, необходимо сделать бетон максимально долговечным. Кислотоупорный бетон имеют увеличенную сопротивляемость различным концентрированным кислотам (соляной, азотной, серной), но вот под воздействием слабых кислот, воды и растворов щелочей начинают происходить необратимые разрушения. Уровень прочности при сжатии составляет 11-12 МПа через 3 суток и 15 МПа — через 28. Подобный бетон заменяет дорогой листовой свинец и тесаный камень при облицовке различных агрегатов в хим. промышленности. Быстротвердеющий бетон – идеальный материал для монолитного бетонного строительства, особенно при возведении многоэтажных построек. С ним все просто и быстро: выставили опалубку, заложили арматурный слой, залили бетонную смесь. Уже через несколько дней можно демонтировать опалубку и продолжать строительные работы на втором и последующих уровнях (этажах). Мелкозернистый бетон отличается большим содержанием цементного камня, поэтому его усадка и ползучесть несколько выше. Применяют его при изготовлении тонкостенных, в том числе армоцементных конструкций, а также в тех случаях, когда отсутствует крупный заполнитель. Свойства мелкозернистого бетона характеризуются такими же факторами, как и обычного бетона. Бетон, защищающий от радиации, в своем составе имеет заполнители с огромной плотностью (лимонит, барий, металлическая стружка, обрезки арматурного металла и т.д.). Чем больше плотность заполнителя — тем больше защита от различных радиоактивных воздействий. Такой бетон необходим на АЭС и других сооружений подобного типа, ведь только с его помощью можно обезопасить персонал от влияния нейтронного излучения. Серный бетон представляет собой смесь сухих заполнителей -щебень, песок, минеральная мука, нагретых до 140-150°С, и расплавленного серного вяжущего при температуре перемешивания 145-155°С. Использование серы в строительстве известно с середины прошлого века: в виде растворов и мастик для заливки швов каменных кладок, для заделки металлических стоек перил лестничных маршей и заделки металлических связей каменных конструкций взамен расплавленного свинца. 7. Легкие бетоны. Основные свойства. Классификация. Основные характеристики легких бетонов, на которые следует обращать внимание при выборе, это плотность (объемная масса), прочность, теплопроводность и морозостойкость. Плотность материала зависит в основном от характеристик наполнителя, а также расхода вяжущего и воды. Изменяться она может в широких пределах — от 500 до 1800 , но чаще всего она находится в пределах 800-1500 кг/м 3 . Исключение — поризованные или ячеистые бетоны (пено- и газо- бетон). Их плотность может быть от 200 кг/м 3 Основная же эксплуатационная характеристика — прочность на сжатие. Она подразделяется по классам, обозначается в спецификации латинской буквой «B», после которой стоят цифры. Эти цифры отображает то давление, которое может выдержать данный материал. Теплопроводность легких бетонов имеет обратную зависимость по отношению к плотности: чем больше воздуха содержит материал, тем меньше тепла он проводит. Этот параметр изменяется в значительных пределах от 0,07 до 0,7 Вт/(мх°С). Еще одна важная характеристика — морозостойкость. Обозначается латинской буквой F, после которой стоят цифры, отображающие количество циклов разморозки/заморозки, которые материал может вынести без потери прочности. В случаях с легкими бетонами его морозостойкость напрямую зависит от количества вяжущего в составе: чем его больше, тем более морозостойкий будет бетон. Легкий бетон на пористых заполнителях — это одна из разновидностей легких бетонов, используемых в нашей строительной практике. В зависимости от области применения легкие бетоны делят на три группы: 1) теплоизоляционный, для которого определяющими факторами являются теплопроводность и объемная масса; 2) конструкционно-теплоизоляционный, который должен иметь определенное соотношение прочности и объемной "массы, а также определенную теплопроводность; 3) конструкционный, для которого решающим фактором является прочность. Легкие бетоны на пористых заполнителях классифицируют также по их структуре на следующие группы: 1) плотные или обычные легкие бетоны, в которых межзерновые пустоты крупного заполнителя полностью заполнены раствором; 2) малопесчаные — межзерновые пустоты крупного заполнителя только частично заполнены раствором; 3) беспесчаные (крупнопористые), изготовляемые, как правило, с применением только крупного пористого заполнителя при расходе вяжущего не более 300 кг/м3; 4) поризованные, при изготовлении которых в бетонную смесь вводят вещества, образующие поры — пено- или газообразователи и воздухововлекающие добавки. 8. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Разновидности пористых заполнителей. Крупнопористый бетон, свойства, области применения. Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют принципиальные отличия от обычных тяжелых бетонов, обусловленные особенностями пористых заполнителей. У бетонов на пористых заполнителях объемный вес ниже, чем у обыкновенного (тяжелого) бетона, поэтому они относятся к группе легких бетонов. Воздушные поры существенно изменяют физико-механические свойства этих бетонов. Более низкие теплопроводность и объемный вес легких бетонов имеют большое практическое значение: сокращаются транспортные и монтажные расходы, повышаются теплоизоляционные качества ограждений и уменьшается толщина стены здания, что не только дает экономию материалов, но и облегчает здание. Бетон повышенной пористости можно получить, используя легкие заполнители или заменив их воздушными ячейками. При использовании легких заполнителей получают легкие бетоны, а при замене заполнителей воздушными ячейками получают особо легкие и теплоизоляционные ячеистые бетоны. Разновидностью легких бетонов является крупнопористый бетон-местный строительный материал. Крупнопористый бе-гон состоит из цемента, воды и крупного заполнителя. Отсутствие песка или малое его количество позволяет получать бетон с крупнопористой структурой, так как промежутки между зернами крупного заполнителя не заполняются песком, как в других бетонах, а цементный камень только тонким слоем обволакивает зерна крупного заполнителя, связывая их в монолитный камень в местах контактов. Для приготовления крупнопористого бетона применяют тяжелые и легкие заполнители. Пористые (легкие) заполнители могут быть получены из природных легких пород (пемзовых, туфов, ракушечников) или из искусственных материалов (топливные шлаки, металлургические гранулированные шлаки, вспученные при обжиге глиняные материалы- керамзит, шлаковая пемза). Из перечисленных видов легких заполнителей находят весьма широкое применение топливные шлаки, однако в них бывает значительное количество несгоревших частиц угля (до 20-30%), вредно влияющих на качество бетона. Уголь содержит серу, которая в бетоне может вызвать сульфатную коррозию. Поэтому топливные шлаки до применения в бетоне должны подвергаться механическому обогащению: отсеву мелочи, содержащей в основном частицы несгоревшего угля. 9. Ячеистые бетоны: основные компоненты, газобетон и пенобетон, технология производства, свойства, области применения. Ячеистый бетон свойства — искусственный пористый строительный материал на основе минеральных вяжущих и кремнезёмистого заполнителя. Для производства бетонов автоклавного твердения применяются: маломагнезиальная молотая негашеная известь, доля активного оксида кальция должна быть в ней не менее 70%, а оксида магия — не более 5%, добавками к смеси в данном случае служат гипс, жидкое стекло и другие материалы; портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый цемент марок 300 и 400; композиции цементов с известью и кремнеземистыми веществами. Газобетон Один из видов ячеистых бетонов, представляющий собой искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму сферическими порами диаметром 1-3 мм. Основными компонентами этого материала являются цемент, кварцевый песок и алюминиевая пудра. Возможно также добавление гипса и извести. В него могут входить и промышленные отходы, такие как, например, зола и шлаки. Качество газобетона определяет равномерность распределения, равность объёма и закрытость пор. Он хорошо обрабатывается простейшими инструментами, в него легко забиваются гвозди, скобы. Со временем газобетон становится всё твёрже и твёрже. Не горит, так как состоит только из минеральных компонентов. Пенобетон Ячеистый бетон, имеющий пористую структуру за счёт замкнутых пор (пузырьков) по всему объёму, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя. Пенобетон используется в классическом строительстве домов, в монолитном домостроении, для тепло- и звукоизоляции стен, крыш, полов, плит, перекрытий. Свойства: Прочность, Водопоглощение, Температуростойкость, Теплопроводность. Ячеистый бетон является разновидностью легкого бетона, его получают в результате затвердевания вспученной при помощи порообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды. В строительстве применяются различные изделия из ячеистых бетонов: панели, блоки и камни для наружных и внутренних стен и перегородок, плиты для утепленных кровель промышленных сооружений, скорлупы и сегменты для теплоизоляции трубопроводов, блоки для утепления и т. д. Изделия из ячеистых бетонов выпускают различных размеров как сплошные, так, и пустотелые. 10. Железобетон. Основы технологии производства железобетонных изделий и конструкций. Железобето́н — строительный композиционный материал, состоящий из бетона и стали. Железобетон – композиционный материал, получаемый путем соединения стального каркаса и бетона. Такая комбинация позволяет использовать достоинства обоих материалов и компенсировать недостатки. К отдельным технологическим процессам при изготовлении сборных железобетонных конструкций и деталей относятся: приемка и подготовка сырьевых материалов, приготовление бетонной смеси, изготовление и монтаж арматурных сеток и каркасов, формование конструкций и деталей, их тепловая обработка и твердение, распалубка и отделка изделий, маркировка, транспортировка, складирование и транспортировка к месту потребления. Основные технологические процессы осуществляются на оборудовании, называемом технологическим, меняющем форму и состояние материала, из которого изготовляют изделия; к такому оборудованию относятся бетономешалки, арматурно- заготавительные станки, формующие агрегаты, формы и т. д. Оборудование, не влияющее на изменение формы и качества материалов при изготовлении изделий, называется транспортным; к нему относятся: краны, тельферы, бетонораздатчики, бункеры, бадьи и др. Каждый производственный процесс состоит из отдельных операций, из которых складывается производственный цикл, охватывающий период времени от начала формования до укладки готового изделия на склад. Продолжительность производственного цикла различна и зависит от оснащения предприятия технологическим и транспортным оборудованием, принятой технологической схемы производства, а также от количества производственных операций и продолжительности каждой из них, продолжительности транспортировки изделий и необходимого времени для созревания бетона. При различных схемах изготовления сборных железобетонных изделий характерными являются следующие технологические этапы производства: прием, хранение и транспортировка заполнителей и вяжущих материалов и приготовление бетонной смеси; изготовление арматуры; формование изделий; выдерживание бетона; распалубка и проверка качества изделий; работы на складах готовой продукции. В состав каждого из этих основных процессов входят различные операции. Изготовление сборных железобетонных деталей и изделий на полигонах организуется по стендовой или поточно-агрегатной технологической схеме. 11. Строительные растворы: определение, свойства растворных смесей и растворов. Строительным раствором называют отвердевшую смесь вяжущего вещества, мелкого заполнителя (песка) и воды. По своему составу строительный раствор является мелкозернистым бетоном, и для него справедливы закономерности, присущИе бетонам. Среди большого разнообразия растворов отдельные виды их имеют много общего. В основу групповой классификации положены следующие ведущие признаки: плотность, вид вяжущего вещества, назначение и физико-механические свойства растворов. Свойство: Плотность раствора зависит от вида и химического состава заполнителя. Истинная плотность обычных цементно-песчаных растворов составляет 2600-2700 кг/м 3 Прочность строительного раствора характеризуют маркой, которую определяют по пределу прочности при сжатии стандартных образцов-кубов размером 70,7x70,7x70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси и испытанных после 28-суточного твердения. По пределу прочности при сжатии (кгс/см 2 ) для растворов установлены марки: 4,10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 300. Водонепроницаемость строительного раствора важна для наружных штукатурок зданий, стяжек на балконах, подстилающего слоя под керамическую плитку пола в ванной комнате, для специальных гидроизоляционных штукатурок и т. д. Поскольку затвердевший раствор содержит поры, следовательно, абсолютно водонепроницаемых растворов нет. Морозостойкость строительного раствора характеризует долговечность строительного раствора. В зависимости от числа циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдержат образцы-кубы размером 70,7x70,7x70,7 мм в насыщенном водой состоянии, различают следующие марки раствора по морозостойкости: F10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. Изменение объема строительного раствора, за редким исключением, сопровождается твердением вяжущих веществ. При твердении гипсовые вяжущие увеличиваются в объеме, известковые вяжущие и большинство цементов - уменьшаются. 12. Виды строительных растворов. По виду применяемого вяжущего вещества строительные растворы бывают: простые - с использованием одного вяжущего (цемент, известь, гипс и др.); сложные - с использованием смешанных вяжущих (цементно-известковые, известково-гипсовые, известково-зольные и др.). В зависимости от свойств вяжущего вещества различают: воздушные растворы - твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, гипсовые); гидравлические - начинающие твердеть на воздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях (цементные). В зависимости от соотношения между количеством вяжущего материала и заполнителя различают: жирные растворы - растворы с избытком вяжущего материала. Их смеси очень пластичны, но дают при твердении большую усадку; нанесенные толстым слоем жирные растворы растрескиваются; нормальные растворы; тощие растворы - содержат относительно небольшое количество вяжущего материала. Однако они дают очень малую усадку, что весьма ценно при облицовочных работах. По плотности строительные растворы подразделяют на: тяжелые — средней плотностью в сухом состоянии 1500 кг/м3 и более, приготовляемые на обычном песке; легкие — средней плотностью до 1500 кг/м3, которые приготовляют на легком пористом песке из пемзы, туфа, керамзита и др. По назначению строительные растворы бывают: кладочные (для каменной обычной и огнеупорной кладки, монтажа стен из крупноразмерных элементов); отделочные (для оштукатуривания помещений, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели); специальные (обладающие особыми свойствами - гидроизоляционные, акустические, рентгенозащитные). 13. Сухие строительные смеси. Сухая строительная смесь представляет собой тщательно приготовленную в заводских условиях смесь, состоящую из минерального и (или) полимерного вяжущего, заполнителя, наполнителя и полимерных модифицирующих добавок. Для придания специальных свойств в их состав могут входить добавки: ускорители твердения, порообразователи, противоморозные, окрашивающие, гидрофобизи-рущие и др. Популярности сухих строительных смесей способствует то, что по ряду технологических признаков они намного превосходят традиционные растворные смеси. Прежде всего необходимо отметить их высокую водоудерживающую способность и нерасслаиваемость. Сухие строительные смеси классифицируются по ряду признаков: виду вяжущего, дисперсности наполнителя и основному назначению. По виду вяжущего смеси подразделяются на: • цементосодержащие; • бесцементные. По дисперсности наполнителя на: • крупнозернистые — с наибольшей крупностью зерен наполнителей не более 2,5 мм; • тонкодисперсные — с крупностью зерен наполнителя не более 0,315 мм. По назначению сухие смеси различаются следующим образом. Основными компонентами сухих строительных смесей являются вяжущие, наполнители и добавки. |