Строительные материалы, их свойства и применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Что такое морозостойкость и каковы методы её определения? Какие требования по морозостойкости предъявляют к керамическим стеновым и облицовочным материалам?

Морозостойкость - свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. Морозостойкость материала количественно оценивается маркой по морозостойкости. За марку материала по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений - трещин, выкрашивания (потеря массы не более 5%). От морозостойкости зависит долговечность строительных материалов в конструкциях, подвергающихся действию атмосферных факторов и воды. Марка по морозостойкости устанавливается проектом с учетом вида конструкции, условий ее эксплуатации и климата. Климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наиболее холодного месяца и числом циклов попеременного замораживания и оттаивания по данным многолетних метеорологических наблюдений. Легкие бетоны, кирпич, керамические камни для наружных стен обычно имеют морозостойкость 15, 25, 35. однако бетон, применяемый в строительстве мостов и дорог, должен иметь марку 50, 100 и 200, а гидротехнический бетон - до 500.

Воздействие на бетон попеременного замораживания и оттаивания подобно многократному воздействию повторной растягивающей нагрузки, вызывающей усталость материала. Испытание морозостойкости материала в лаборатории проводят на образцах установленной формы и размеров (бетонные кубы, кирпич и т.п.) перед испытанием образцы насыщают водой. После этого их замораживают в холодильной камере от -15 до -20С, чтобы вода замерзла в тонких порах. Извлеченные из холодильной камеры образцы оттаивают в воде с температурой 15-20С, которая обеспечивает водонасыщенное состояние образцов. базовые - первый (для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий) и второй (для бетонов дорожных и аэродромных покрытий); ускоренные при многократном замораживании и оттаивании - второй и третий; ускоренные при однократном замораживании - четвертый (дилатометрический) и пятый (структурно-механический).

Для оценки морозостойкости материала применяют физические методы контроля и прежде всего импульсный ультразвуковой метод. С его помощью можно проследить изменение прочности или модуля упругости бетона в процессе циклического замораживания и определить марку бетона по морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания, число которых соответствует допустимому снижению прочности или модуля упругости.

2. Что представляют собой пустотелые стеклянные блоки? Укажите область применения?

Блоки стеклянные пустотелые распространяется на стеклянные пустотелые сварные блоки, предназначенные для заполнения вертикальных световых проемов, а также для устройства самонесущих наружных и внутренних светопропускающих ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения. Блоки всех типов могут изготовляться бесцветными или цветными. При изготовлении бесцветных блоков допускаются оттенки желтоватого, голубоватого или зеленоватого тона. Блоки должны быть термостойкими и выдерживать перепад температур не менее 30° С без каких-либо признаков разрушения. По механической прочности блоки должны соответствовать следующим требованиям: предел прочности при сжатии - не менее 15 KFJCM2; сопротивление ударному воздействию - не менее 8 кГ см. Для изготовления панелей иногда применяют стеклянные блоки.

3. Что представляет собой строительный гипс и где его целесообразно применять?

Гипс -- это минерал из класса сульфатов, по составу CaSO4*2H2O. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая -- алебастром.

Общая характеристика гипса

Название гипс происходит от греческого слова gipsos -- гипс или мел. Гипс -- один из самых распространенных в мире минералов. Другие названия минерала и его разновидностей: шелковистый шпат, уральский селенит, гипсовый шпат, девичье или марьино стекло. Гипс является водным сульфатом кальция. Окраска минерала бывает белой, розоватой, желтовато-кремовой.

Физические и химические свойства:

а) Кристаллы толсто- и тонкотаблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники - ласточкин хвост,

б) Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые (селенит),

в) Цвет белый, часто прозрачен, также серый и розовый от примесей. Черта белая,

г) Блеск стеклянный, у волокнистых разностей шелковый,

д) Спайность весьма совершенная по (010). По спайности можно отщеплять тонкие листочки,

е) Твердость 2 по шкале Маоса, чертится ногтем,

ж) плотность 2,3.

Химическая формула - Ca[SO4]*2H2O.

Как получают гипс?

В наши дни гипсовый алебастр получают следующим образом: сначала добывают природный двухводный гипс, потом этот гипс обрабатывают термическим методом при температуре 150--180°С. Для процесса получения гипса используют специальные аппараты, в которых масса превращается в полуводный гипс 2CaSO4*H2O.

После обжига гипс измельчается в тонкий порошок и уже носит название строительный гипс. Можно, конечно и дальше обрабатывать гипс, и получать таким образом формовочный гипс или, медицинский гипс. Если обжигать гипс при низкой температуре (95-100°С) в герметически закрытых посудах, то получим высокопрочный гипс.

Распространение

Гипс является типичным осадочным минералом.

Встречается гипс в пластах осадочных пород в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс; в виде бесцветных или белых кристаллов, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. В почвах аридной зоны формируются новообразования гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»), друзы, «гипсовые розы» и т. д.

Свойства гипса

Гипс обладает рядом достоинств и недостатков. К достоинствам гипса относят небольшую объемную массу, огнестойкость, хорошую звукоизоляцию. Кроме того, гипс является безопасным в применении материалом, то есть экологически чистым товаром. К недостаткам гипса относят низкую водостойкость, низкую прочность и ползучесть под нагрузкой, особенно в условиях повышенной влажности. Гипс имеет относительно небольшой период хранения. Подсчитано, что уже спустя три месяца хранения гипс теряет прочность примерно на 25-50%. Но со всеми этими недостатками можно бороться применяя определенные методы. В связи с тем, что гипс имеет большое количество весьма важных недостатков, в свете последних лет у него появилось достаточно большое количество конкурентов: цемент, сетклокомпозит, полистирол, стекловолокно, полимербетон, полиуретан - главным, из которых является именно последний. Гипс, пожалуй, единственное вяжущее вещество, которое расширяется и нагревается при затвердевании.

Применение гипса

Волокнистый гипс (селенит) используют для недорогих ювелирных предметов торговли. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные предмета торговли -- предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.). Обожженный гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т. д.), как вяжущий материал в строительном деле, в медицине. Используется для получения строительного гипса, высокопрочного гипса, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего.

Гипс употребляется в сыром и обожженном виде. При нагревании до 120-140 градусов переходит в полугидрат CaSO4*0,5H2O (полуобожженный гипс или алебастр), при более высоких температурах получается обожженный гипс (строительный гипс).

Обожженный гипс применяется для лепных работ, в архитектуре, для штукатурки, в медицине, в цементной и бумажной промышленности. Сырой гипс используется при производстве портландцемента, для ваяния статуй и в качестве удобрения. Волокнистый гипс-селенит (особенно из района Кунгура на Урале) - широко применяется для поделок. Гипс (алебастр) -- древнейший строительный материал, ослепительно белого цвета или светло-серого в виде порошка. Строительный гипс -- это тонкий порошок, изготовляемый из гипсового камня, путем обжига и помола или помола и обжига.

Гипс (алебастр) используется в бытовых и строительных целях. В основном гипс используют для производства ремонтных и строительных работ, а так же для изготовления и ремонта предметов торговли, так как гипс (алебастр) является связующим компонентом между соприкасающимися поверхностями. С помощью алебастра, Вы без проблем устраните любые неровности стен и потолков.

Преимуществами строительного гипса является быстрая схватка и затвердение. Начало схватывания гипса должно наступать не ранее 4 мин, конец -- не ранее 6 мин, но не позднее получаса после приготовления гипсового теста.

Для того, чтобы приготовить гипсовое тесто нужно взять на 2 части (по массе) гипса, 1 часть холодной воды, причем в первую очередь вливая воду, а в него энергично перемешивая, всыпают гипс. Приготовленное гипсовое тесто необходимо израсходовать сразу же.

Для замедления схватывания в гипсовое тесто добавляют 0,5…2% водорастворимого животного клея (в виде клеевой воды крепостью от 0,5 до 2%), известковый раствор и надеть на посуду полиэтиленовый пакет. При схватывании и твердении гипс строительный способен увеличивается в объеме до 1%, что имеет важное практическое значение при многих строительных работах.

Также, стоить отметить, что алебастр является природным, экологически чистым средством, которое мы, не опасаясь, можете использовать в своем доме.

Недостатком строительного гипса служит то, что гипс обладает невысокими прочностью и водостойкостью, а ещё его достаточно просто поцарапать.

Выпускается 12 марок строительного гипса. Для строительных работ применяются гипсы от марки Г-5 до марки Г-25, особенностью которых является то, что они выдерживают на сжатие от 5 до 25 кг/см2, но можно применять и более высокие марки. Самая высокая марка строительного гипса -- 250 кгс/см2.

Строительный гипс продается в мешках или россыпью (навалом). Хранить гипс обязательно надо в сухих местах с полами, поднятыми от уровня земли не менее чем на 50 см. От длительного хранения гипс отсыревает и перестает схватываться, поэтому не может дальше использоваться.

Строительный гипс или алебастр нашел большое распространение для оштукатуривания стен и потолков в зданиях с относительной влажностью не более 60%, в производстве гипсовых перегородок, лепных предметов торговли, листов сухой штукатурки, гипсокартона, вентиляционных коробов, арболита, гипсоволокнистых и гипсостружечных и для многих других предметов торговли.

В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры. Цвет породы - белый, желтоватый, светло-серый - зависит от наличия или отсутствия в породе различных примесей.

Гипсовой вяжущее, используемое в строительной практике, производится в основном из природного гипсового камня - двуводного сульфата кальция (CaSo4x2H2O).

В нашей стране с середины прошлого века гипс был отодвинут на задний план из-за низкого качества выпускаемой на его основе продукции и приоритетного развития крупнопанельного домостроения. Приход КНАУФ в Российскую Федерацию позволил не только возродиться предприятиям стройиндустрии, а также добывающим и перерабатывающим компаниям, но и этому экологически чистому материалу сказать новое слово в архитектуре и строительстве. Об этом свидетельствует практика производства предметов торговли на дочерних предприятиях КНАУФ в Российской Федерации и широкого использования их при сооружении самых престижных объектов в самых разных регионах страны.

4. Кратко опишите методы испытания бетона в конструкциях без его разрушения

Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций в значительной степени зависит от эффективного и действенного контроля прочности и однородности бетона, защитного слоя бетона и расположения арматуры, напряжений в арматуре предварительно напряженных железо-бетонных конструкций. Для неразрушающего контроля (НК) прочности бетона используются приборы, основанные на методах местных разрушений (отрыв со скалыванием, скалывание ребра, отрыв стальных дисков), ударного воздействия на бетон (ударный импульс, упругий отскок, пластическая деформация) и ультразвукового прозвучивания. При обследовании монолитных конструкций и больших массивов бетона применение ударно-импульсных и ультразвуковых приборов должно сочетаться с испытаниями бетона методами отрыва со скалыванием, скалывания ребра или отбора образцов (кернов). При выборе методов НК и приборов для проведения испытаний бетона пользователь должен знать их особенности и рекомендуемые области применения. Контроль прочности ударными и ультразвуковыми методами ведется в поверхностных слоях бетона (кроме сквозного УЗ-прозвучивания), в связи, с чем состояние поверхностного слоя может оказывать существенное влияние на результаты контроля. В случаях воздействия на бетон агрессивных факторов (химических, термических или атмосферных) необходимо выявить толщину поверхностного слоя с нарушенной структурой.

Подготовка бетона таких конструкций для испытаний неразрушающими методами заключается в удалении поверхностного слоя на участке контроля и зачистке поверхности наждачным камнем. Прочность бетона в этих случаях необходимо определять преимущественно приборами, основанными на методах местных разрушений, либо путем отбора образцов. При использовании же ударно-импульсных и ультразвуковых приборов контролируемая поверхность должна иметь шероховатость не более Ra 25, а градуировочные характеристики приборов требует уточнения.

5. Охарактеризуйте акустические изделия «акмигран» и «акминит»

Акмигран облицовочный материал в виде плиток размером 300х250х20мм. Обычно белого цвета, имеет пористую лицевую поверхность различной фактуры. Изготовляется из гранулированной минеральной ваты и асбестового волокна с крахмалом в качестве связующего. Поучают акмигран прессованием..Рассматриваются на примере акустических минераловатных плит "Акмигран", "Акминит" и МВП, панелей фирмы "PAROC". Акустические минераловатные плиты "Акмигран" представляют собой звукопоглощающие плиты, изготавливаемые из гранулированной минеральной ваты с крахмальным связующим путём формования и последующей сушки изделий. Минеральную вату гранулируют и получают зёрна размером 2 - 15 мм с объёмной массой около 100 кг/кв.м. Связующее, состоящее из крахмала и каолина, затворяют холодной водой и заваривают в мешалке с нагревом смеси до 85 - 90°С. В связующее вводят небольшое количество борной кислоты или буры, являющихся стабилизаторами массы. Формовочную смесь из гранулированной ваты и пастообразного связующего, взятых в отношении 1:3 по массе, готовят в шнековом смесителе. Влажность смеси 300 - 350 %. Формовку полусухой смеси осуществляют двумя транспортными лентами, движущимися с разной скоростью. Это позволяет получить изделия с небольшими трещинами, что повышает их звукопоглощающие свойства. Сушку производят при температуре 140°С в течение 16 - 18 часов. Затем изделия шлифуют, разрезают и окрашивают.

Размеры плит "Акмигран" 600х600х20 мм. Их средняя плотность 350 - 400 кг/куб.м, R(изг)- больше или равно 0,5 Мпа, коэффициент звукопоглощения 0,7 - 0,9. Плиты обладают малой гигроскопичностью и являются негорючим материалом. Акустические минераловатные плиты "Акминит" по технологии изготовления и свойствам похожи на плиты "Акмигран". В отличие от последних, формовку плит "Акминит" осуществляют из смеси с большей влажностью, которая достигает 400 % (полумокрый способ), путём уплотнения её на ленточном транспортёре прессующими валиками, с отжатием некоторого количества воды.

Офактуривание плит после сушки производят разными приёмами. Для обеспечения шероховатой поверхности плиты обрабатывают абразивными материалами, просверливают отверстия, вдавливают в поверхность плит зубцы с затупленными гранями, что приводит к образованию трещин и т.д. Полумокрый способ изготовления плит несколько сложнее в смысле контроля за процессом формовки, чем полусухой, но в то же время, имеет и ряд преимуществ. Изделия получаются с несколько большей прочностью (R(изг) до 1,5 МПа), ниже расход связующего, короче срок сушки, изделия меньше подвержены короблению; можно получать более целесообразные в акустическом и более выразительные в декоративном отношении фактуры. Акустические минераловатные плиты (МВП).

Эти изделия отличаются по технологии изготовления от предыдущих видов плит тем, что формуются "мокрым" способом из пульпы на длинносетчатых отливных машинах с вакуумированием, как это имеет место при производстве древесноволокни- стых плит. Более равномерное распределение связующего в плитах МВП позволяет повысить прочность при изгибе до 2,0 - 2,5 Мпа. Офактуривание изделий осуществляется теми же приёмами, что и плит "Акминит".

Задача №1

Определить коэффициент размягчения плотного известняка, если прочность его образца - куба в сухом состоянии - 120 МПа, а в насыщенном водой состоянии - 105 МПа. Сделать вывод о водостойкости данного материала.

Решение:

Rнас

Кр =

Rсух

где Rнас -- предел прочности материала в насыщенном водой состоянии,

Rсух -- предел прочности сухого материала

105

Кр = = 0,875 кгс/см2

120

Вывод:

Коэффициент размягчения материалов колеблется от 0 (необожженные керамические материалы) до 1 (стекло, сталь, битум). Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относятся к водостойким. Их разрешается применять в строительных конструкциях, возводимых в воде, и в местах с повышенной влажностью. Сохраняет прочность при придельном водонасыщении.

Задача №2

Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 425 л при следующих данных: бетон класса В10 (марка 150). Подвижность бетонной смеси - 4см, активность шлакопортландцемента - 340 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность заполнителя (известняковый щебень) - 40 мм.

Решение:

Дано:

Бетон В10 (м150)

Осадка конуса = 4см

Шлакопортландцемент = 340 кгс/см2

? ист = 3,0 г/см3 = 3000 кг/м3

? насщ = 1,0 г/см3 =1000 кг/м3

Песок речной:

? ист =2,6 г/см3 = 2600 кг/м3

? насщ = 1,5 г/см3 = 1500 кг/м3

Vпуст = 42%, W = 5%

Известняковый щебень:

? ист = 2,5 г/см3 = 2500 кг/см2

? насщ = 1,4 г/см3 = 1400 кг/м2

Vпуст = 44%, W = 4%

Расчёт ведём на 1м3 бетона

1. Водоцементное отношение

В/Ц= А* R_ц / (R_в+0,5*А* R_ц)=0,6*340/150+0,5*0,6*340=0,809

Расход воды на 1м³ В=190л

2. Расход цемента на 1м³ бетона

Ц=В/В/_ц=190/0,809=235кг

3. Расход щебня

Щ=1/(1/R_щ+V_щ*a/R_н,щ)

Щ=1/(1/2500+0,44*1,26/1400)=1256,28кг

4. Расход песка

П=[1-(Ц/Р+В/1000+Щ/R_щ)]*P_n=[1-(235/3000+190/1000+1256.28/2500)]*2600=595.80 кг

5. Ориентировочный состав бетона

Ц=235кг В=190л П=595,8кг Щ=1256,28кг

6. Коэффициент выхода бетона

?(W) = 1(Ц/Р_н.ц+П/Р+Щ/R_н.щ) = 1(235/1000+595,8/1500+1256,28/1400)=0,655

7. Дозировка компонентов на один замес

V=425л

Ц= (?*V/1000)*Ц=0,655*425/1000*235=65,42кг

В= (?*V/1000)*В=0,655*425/1000*190=52,89л

П= (?*V/1000)*П=0,655*425/1000*595,8=165,85кг

Щ= (?*V/1000)*Щ=0,655*425/1000*1256,28=349,72кг

Ответ: Расход материалов на один замес бетоносмесителя вместимостью 425л составил:

Цемент - 65,42кг; Вода - 52,89л

Песок - 165,85кг; Щебень - 349,7

морозостойкость гипс стеклянный бетон

Литература

1. Алексеев В.С. Материаловедение: конспект лекций / В.С. Алексеев. - М.: Эксмо, 2008. - 160 с.

2. Барташевич, А.А. Материаловедение: учебное пособие / А.А. Барташевич, Л.М. Бахар. - Ростов н/Д. : Феникс, 2004. - 352 с.

3. Горбунов, Г.И. Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов): учебное пособие для вузов - М.: Ассоциация строительных вузов, 2002. - 168 с.

4. Домокеев А.Г. Строительные материалы. Учебник. - М.: Высш. школа, 1982.- 383с.

5. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: учебное пособие для студен. вузов - М.: Высш. шк., 2002. - 701 с.

6. Строительные материалы (Материаловедение. Строительные материалы): учебник / В.Г. Микульский [и др.]; - М.: Ассоциация строительных вузов, 2004. - 536 с.

Размещено на Allbest.ru