Строительные материалы (шпаргалки). СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. 1. Механические свва стр материалов
 Скачать 122.13 Kb.
|
|
1.Механические св-ва стр. материалов. Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних сил или иных факторов (например, температурных), вызывающих в нем внутренние напряжения сжатия, растяжения или сдвига. Основные механические свойства строительных материалов: прочность, твердость, износостойкость, деформативность (упругость, пластичность). Прочность — свойство материала в определенных условиях и пределах воспринимать нагрузки или другие воздействия, вызывающие в нем внутренние напряжения, без разрушения. Твердость — способность материалов сопротивляться проникновению в них других материалов. Твердость — величина относительная, так как твердость одного материала оценивается по отношению к другому. Самый простой метод определения твердости — по шкале твердости. В эту шкалу входят 10 минералов, расположенных по возрастающей твердости, начиная от талька (твердость 1) и кончая алмазом (твердость 10). Твердость исследуемого материала определяют, последовательно царапая его входящими в шкалу твердости минералами. Износостойкость — способность материала противостоять воздействию на него сил трения и ударных воздействий от движущихся предметов. Определяют ее на специальных приборах, снабженных абразивными насадками и моделирующих реальный процесс изнашивания. Износостойкость — важное свойство материалов, используемых для покрытий полов, дорог и т. п. Материалы, ведущие себя подобно глине, т. е. сохраняющие деформации после снятия нагрузки, называются пластичными. Соответственно обратимые деформации называются упругими деформациями, а необратимые — пластическими. 2.Физические св-ва стр.материалов. Основные структурные характеристики материала, во многом определяющие его технические свойства,— это плотность и пористость. Плотность — физическая величина, определяемая массой вещества (или материала) в единице объема. Истинная плотность р (кг/м3) — масса единицы объема материала, когда в расчет берется только объем твердого вещества К(м3): p = m/Va. Средняя плотность материала рп1 (кг/м3) (далее мы будем называть ее просто плотностью) — физическая величина, определяемая отношением массы т (кг) материала ко всему занимаемому им объему VecT (м3), включая имеющиеся в нем поры и пустоты: Пористость — степень заполнения объема материала порами, % Пористость строительных материалов колеблется в пределах от 0 до 90...98 % 3. Гидрофизические св-ва стр. материалов. Влажность — содержание влаги в материале в данный момент, отнесенное к единице массы материала в сухом состоянии. Водопоглощение — способность материала поглощать влагу и удерживать ее в своих порах. Гигроскопичность — способность материалов поглощать водяные пары из воздуха. Гигроскопичность зависит от химического состава материала и характера его пористости. К гигроскопичным материалам относятся древесина и гипс. Снизить гигроскопичность можно, покрывая поверхность материала гидрофобными (водоотталкивающими) веществами. Влагоотдача — способность материала терять находящуюся в его порах воду. Влагоотдачу определяют количеством воды, испаряющейся из образца материала в течение суток при температуре воздуха 20° С и относительной влажности 60 %. Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. 4.Классификация горных пород по генезису: Горной породой называют крупное скопление, сложенное из одного или нескольких минералов (т. е. моно- или полиминеральные породы) И характеризующееся достаточно постоянным составом, строением и свойствами. Процентное содержание минералов в горной породе определяет ее минеральный состав. Форма, размер и взаимное расположение минералов, наличие пор и т. п. обусловливают ее структуру. Минеральный состав и структура определяют свойства горной породы. Классификация: Магматические: 1. Массивные (глубинные и излившиеся) 2. Обломочные (рыхлые и цементированные) Осадочные: 1. Механические отложения (рыхлые и цементированные) 2. Химич. Осадки (гипс, ангидрид) 3. Органогенные отложения Метаморфические: 1. Изменённые магматические 2. Изменённые осадочные 5. Основные породообразующие минералы горных пород. Минерал (от лат. minera — руда) — природное тело, однородное по химическому составу, строению и свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов на поверхности и в глубинах земли. Минералы в подавляющем большинстве — твердые тела: кристаллические и аморфные. В природе найдено более 3 тыс. минералов, но лишь немногие из них образуют крупные скопления; такие минералы называют породообразующими. Минералы группы кремнезема SiO2 — ряд минералов, представляющих собой модификации диоксида кремния — кварц, опал и халцедон. Кварц — наиболее распространенная модификация кремнезема, являющаяся существенной составной частью многих горных пород (гравий, кварцита, песка и др.). Плотность кварца — 2650 кг/м3, твердость — 7, стойкость к выветриванию и химическая стойкость — очень высокая. Прочность при сжатии кристаллов кварца высокая ..2000 МПа. Плавится кварц при 1710° С; при быстром охлаждении сплава образуется кварцевое стекло. Полевые штаты (от нем. Spalten — раскалываться) — группа алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных металлов общей формулы Me • А1203 • nSi02 (где Me — калий, натрий или кальций). Полевые Шпаты — самые распространенные минералы, от массы изверженных пород (гранитов, сиенитов, габбро и др.). Важнейшими разновидностями полевых шпатов являются: ортоклаз (прямораскалывающийся) К20 • А1203 • 6Si02; плагиоклазы (косораскалывающиеся) непрерывного изоморфного шла от альбита Na20 • А1203 • 6Si02 до анортита СаО ■ А1203 • 2Si02. Полевые шпаты — довольно твердые минералы: твердость — 6...6,5. Спайность у них проявляется в двух плоскостях. Плотность в зависимости от состава — 2500...2800 кг/м3. Температура плавления — 1200...1500° С. Прочность и стойкость несколько ниже, чем у кварца до 200 МПа). Железистомагнезиальные силикаты — темноокрашенные минералы, входящие в состав основных и ультраосновных изверженных пород (габбро, базальты, диабазы и др.). Наиболее распространенные минералы этой группы — пироксены, амфиболы, роговая обманка и оливин. Средняя плотность у этих минералов больше, чем у кварца и полевых шпатов, за счет присутствия железа — 3200...3800 кг/м3; твердость — 5,5...6,5. Отличительная черта железистомагнезиальных силикатов — высокая ударная вязкость, благодаря чему породы, в которых присутствуют эти минералы, имеют меньшую хрупкость и повышенную износостойкость. Слюды — группа минералов, представляющих собой водные алюмосиликаты слоистой структуры и обладающих весьма совершенной спайностью в одной плоскости, т. е. легко расщепляющиеся на тончайшие пластинки. Твердость слюд не высока — 2,5...3. Слюда — широко распространенный минерал изверженных и осадочных пород. Общее количество слюды составляет несколько процентов от массы всей земной коры, но промышленные месторождения слюды с крупными кристаллами (10 см2 и более) встречаются редко. Среди слюд наибольшее распространение имеют мусковит и биотит. Мусковит — прозрачная калиевая слюда плотностью 2750...3000 кг/м3. Биотит — темная железистомагнезиальная слюда; плотность — 3000...3300 кг/м3. Для строителей представляет интерес ее разновидность — вермикулит с молекулярной межслоевой водой. Благодаря этому вермикулит при нагревании до 900...1000° С вспучивается, как гармошка, увеличиваясь в объеме в 15...20 раз. Вспученный вермикулит применяют для изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов. 6. Добыча и обработка природного камня. Методы добычи и обработки природного камня зависят от вида конечной продукции (щебень, облицовочные плиты, стеновые камни и т. п.) и свойств разрабатываемой породы (в основном от ее твердости). В камнеобрабатывающей промышленности принята следующая классификация горных пород: • твердые — породы, в состав которых входят минералы с твердостью 6...7 (кварцит, гранит, габбро, лабрадорит и т..п.); • средние — минералы этих пород имеют твердость не выше 5 (мрамор, плотные известняки, доломиты, некоторые виды туфа " т. п.); • мягкие — сравнительно небольшая группа пород с твердостью 2...3 (гипс, ангидрит, известняк ракушечник, высокопористые туфы и т. п.). Щебень и бутовый камень получают, разрабатывая горные породы взрывным методом. Образовавшиеся после взрыва обломки породы дробят до нужного размера и рассеивают по фракциям. Средние и мягкие породы добывают в карьерах с помощью камнерезных машин, снабженных твердосплавными дисковыми, цепными или канатными пилами. Вырезку мелкоштучных блоков из таких пород производят поточным методом. В этом случае по рельсовому пути, проложенному в карьере, движутся три дисковые камнерезные машины, производящие горизонтальные и вертикальные пропилы и пропилы, отделяющие камень от основного массива породы. Кроме машин с дисковыми режущими органами применяют машины с цепными пилами, глубина пропила у которых достигает 1,5...2 м. Для вырезки блоков из пород средней твердости могут применяться дисковые и цепные пилы, снабженные алмазными режущими насадками. Для получения гладких шлифованных и полированных поверхностей используют специальные станки. Для точной обрезки кромок плит, а также для получения профилированных изделий (поясов, карнизов, ступеней и т. п.) применяют фрезерные и профилирующие машины. Режущими элементами в этих машинах являются диски и профилирующие фрезы, изготовленные из особо твердых абразивов. 7. Материалы и изделия из горных пород. Виды материалов и изделий. В зависимости от степени обработки различают грубообработанные каменные материалы и штучные изделия и профилированные детали. К грубообработанным материалам относят: • песок — минеральные зерна размером от 5 до 0,16 мм, получаемые при просеивании мелких рыхлых пород или дроблением и рассевом отходов камнеобработки; • гравий — окатанные (округлые) зерна размером от 5 до 150 мм, получаемые из рыхлых залежей рассевом; • щебень — куски камня неправильной формы размером от 5 до 150 мм, получаемые, главным образом, дроблением крупных кусков горных пород с последующим рассевом (встречается и природный щебень — «дресва»); • бутовый камень — крупные куски камня неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут), или плиты неправильной формы (постелистый бут или плитняк), получаемые выламыванием из слоистых пород. К изделиям из природного камня относят колотые и пиленые изделия для облицовки и кладки стен, устройства полов, дорожных покрытий, гидротехнических сооружений и др. Стеновые камни получают выпиливанием из мягких горных пород. Дорожные каменные материалы изготовляют из плотных прочных и износостойких пород, так как условия работы дорожных материалов крайне суровы. К дорожным материалам относятся: бортовые камни, брусчатка и булыжный камень. Каменные материалы для гидротехнических сооружений — главным образом, защитные облицовки мостовых конструкций, шлюзов и плотин, устройство набережных и т. п. Основное требование к горным породам, используемым для этих целей,— высокая морозостойкость (не менее F300) и износостойкость. Этим требованиям удовлетворяют плотные изверженные породы (граниты, сиениты, диабазы и др.). В процессе добычи и обработки горных пород для получения природных каменных материалов (отделочных и стеновых) в карьерах и камнеобрабатывающих заводах образуется много отходов. Количество их достигает до 80 % от объема разрабатываемой породы. Эти отходы можно использовать в самых разнообразных целях. Мелкие фракции (5...20 мм) отходов декоративных пород (в особенности мрамора) используют при получении декоративных бетонов для отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и мозаичных бетонов для покрытий полов, лестниц, подоконников. 8.Защита природ-го камня от действия агрес-ых факторов. Непременным условием длительной службы каменных материалов в сооружениях является правильный их выбор с учетом эксплуатационной среды, химико-минералогического состава и структуры материала. Однако даже самые прочные породы, из которых выполнен материал, под механическими и химическими воздействиями атмосферных факторов и различных микроорганизмов разрушаются. Этот процесс по аналогии с разрушением металлов называют коррозией. Основной причиной коррозии каменных материалов в строительных конструкциях является физико-химическое воздействие воды. Это воздействие проявляется в растворяющей способности воды. Кроме того, резкое изменение температуры приводит к появлению на поверхности камня, особенно из полиминеральных пород, микротрещин, которые становятся очагами разрушения. Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяясь в порах и трещинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие биологическое разрушение камня. Стойкость каменных материалов против коррозии тем выше, чем они плотнее (меньше пористость) и чем меньше их растворимость. Поэтому все мероприятия по защите каменных материалов от коррозии направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и физико-химическими. Конструктивная защита от увлажнения осуществляется путем устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой полированной поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала. Физико-химические мероприятия заключаются в создании на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизации. Одним из способов повышения поверхностной плотности является флюатирование, при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористоводородной кислоты, например флюатами магния. 9. Клас-ия сырьевых мат-ов для пр-ва керам-их изделий. По назначению керамические изделия делят на следующие виды: • стеновые (кирпич и керамические камни); • кровельные (черепица); • изделия для облицовки фасадов (лицевой кирпич, терракотовые плиты, мозаичные плитки и др.); • изделия для внутренней облицовки стен; • плитка для полов; • санитарно-технические изделия (умывальники, унитазы и трубы); • специальная керамика (кислотоупорная, огнеупорная, теплоизоляционная); • заполнители для легких бетонов (керамзит и аглопорит). Пористыми условно считают изделия, у которых водопоглощение черепка более 5 % по массе (в среднем 8...20 %). К ним относятся все виды кирпича и стеновых камней, черепица, облицовочные плитки. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, называют керамическим черепком. В зависимости от структуры черепка керамические материалы разделяются на две основные труппы: пористые и плотные. Сырьевая масса для изготовления керамических материалов состоит из пластичных материалов (глин) и непластичных (отощающих и выгорающих добавок, плавней и др.). Глины обеспечивают получение удобоформуемой связной массы и после обжига прочного и водостойкого черепка. Глины — основной сырьевой компонент керамики — осадочные горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов — водных алюмосиликатов различного состава (каолинит А1203 ■ 2Si02 ■ • 2Н20, монтмориллонит А1203 • 4Si02 • яН20 и др.). Размер частиц глинистых материалов не превышает 0,005 мм; преобладающая форма частиц — пластинчатая.
Отощающие материалы вводят в состав керамической массы для снижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. Они улучшают сушильные свойства глин. В качестве отощающих добавок используют песок, шамот, дегидратированную глину, золы ТЭС, гранулированные шлаки Порообразующие добавки вводят в смесь для снижения плотности и, соответственно, теплопроводности керамических изделий. Плавни добавляют в глины в тех случаях, когда желательно понизить температуру ее спекания. В этом качестве используют полевые шпаты, железную руду, тальк и т. п. Глазури и ангобы — отделочные слои на облицовочных керамических изделиях. Глазури — стеклообразные лицевые покрытия различного цвета, прозрачные или глухие. Их получают нанесением на поверхность изделий порошка из стекольной шихты и закреплением обжигом до плавления. Ангобы — лицевые покрытия, выполненные из цветных глин, напасенных на поверхность сырцовых изделий. В отличие от глазури ангоб не дает при обжиге расплава, а образует матовое керамическое покрытие. 10. Основы технологии пр-ва керамических изделий. Все разнообразие керамических материалов производится в принципе по однотипной схеме, включающей в себя следующие переделы; добычу сырьевых материалов, подготовку сырьевой массы, формование изделий, сушку и обжиг. Однако для получения изделий с различной структурой черепка и различной конфигурации применяют разные методы формования: литье, пластическое формование, полусухое и сухое прессование. В зависимости от метода формования производят подготовку сырьевой массы. Основные изделия строительной керамики — кирпич и керамические камни, а также некоторые виды керамических плиток, черепицы и труб производят методом пластического формования. В настоящее время глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают на бегунах, дезинтеграторах и валках (это в какой-то мере массы без крупных каменистых включений (кусочки СаСОэ должны быть удалены или измельчены в порошок). Качество массы и будущих изделий зависит от тщательности проработки сырьевых компонентов. Сушка — важный и сложный этап производства кирпича. Главная трудность сушки массивного кирпича-сырца в том, что в глине перенос влаги затруднен. Ускорить сушку можно, вводя в сырьевую смесь вещества, облегчающие миграцию влаги к поверхности (например, опилки), или путем формования в кирпиче сквозных отверстий. Улучшение условий сушки пустотелого кирпича — залог более высокого качества материала. |