Строительные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Коррозия цементного камня. Виды коррозии

Различают физическую, химическую, электрохимическую и биологическую коррозии.

Физическая коррозия. Это выветривание, растворение, разрушение вследствие температурных колебаний характерных для всех видов горных пород.

Коррозии растворения носит физико-химический характер (см. ниже коррозии выщелачивания).

Химическая коррозия. Агрессивными по отношению к цементному камню являются все кислоты и многие соли. Этот вид коррозии имеет место чаще всего, а разрушение происходит наиболее интенсивно. Самым уязвимым веществом в цементном камне является известь. Однако связывание извести (скажем за счет SiO2) еще не исключает коррозии, поскольку она может восстанавливаться за счет отступления от гидратов кальция.

Кислоты и некоторые соли вступают в реакцию с Са(ОН)2 и образуют новые соединения, либо легко растворимые в воде, либо непрочные рыхлые, либо кристаллизующиеся со значительным изменением объема. Иногда это все происходит одновременно.

Все кислоты разрушают портландцементный камень

Хлористый кальций легко растворим, а CaSO4 может вступать во взаимодействие с гидроаллюминатами кальция и образовывать гидросульфоаллюминат кальция. Последний кристаллизуется с увеличением объема.

Гипс также кристаллизуется с увеличением объема. Хотя в пластовых водах нет непосредственно соляной и серной кислот, (но их образование можно предположить), зато имеется достаточное количество солей агрессивных по отношению к цементному камню. К таким солям относятся сульфаты (MgSO4, CaSO4), хлориды (MgCl2, CaCl2).

Агрессивный сероводород и углекислый газ, которые могут содержаться как в пластовых водах, так и в добываемых нефти и газе.

Рассмотрим основные виды химической коррозии и применение в связи с ними цементов.

Коррозия выщелачивания. Кристаллогидраты (гидросиликаты, алюминаты и ферриты кальция), образующиеся при взаимодействии с водой клинкерных минералов и составляющие вместе с наполнителями цементный камень, имеют значительную равновесную растворимость в воде. Это значит, что они остаются устойчивыми при контакте с водами, только в том случае, если в воде имеется достаточная концентрация Са(ОН)2. Если концентрация в воде Са(ОН)2 ниже равновесной, то у гидрата будут отщепляться молекулы извести и концентрация будет восстанавливаться до равновесной.

Чем выше концентрация извести в порах цементного камня, тем выше скорость выщелачивания. Низкоосновные гидраты кальция имеют меньшую равновесную растворимость. Известь связывается, а основность понижается в тех случаях, когда в цемент вводятся активные кремнеземистые добавки, а при высоких температурах и кварцевый песок.

Таким образом, более стойкими против коррозии выщелачивания являются низкоосновные цементы (пуццолановые, шлакопесчанистые, БКЗ, известковокремнеземистые).

Более агрессивными в смысле выщелачивания являются «мягкие» воды. Растворимость извести повышается в присутствии хлористого натрия. Значит минерализованные пластовые воды в принципе все агрессивны к цементному камню. Растворимость Са(ОН)2 повышается с ростом температуры. Значит перечисленные условия требуют применения низкоосновных цементов.

Скорость выщелачивания в значительной степени зависит от коэффициента диффузии. Этому будет способствовать уменьшение относительного содержания жидкости завторения, добавки высокомолекулярных реагентов (гипан, К-4, КМЦ и др).

Облегченные цементы менее стойки к выщелачиванию, за исключением тех у которых в качестве облегчающего компонента использована какая-либо активная кремнеземистая добавка.

Магнезиальная коррозия. Если в окружающей цементный камень среде содержатся вещества, образующие с Са(ОН)2 малорастворимые соединения, то концентрация извести в ней будет поддерживаться на очень низком уровне.

Например, если в пластовых водах есть MgSO4, то он вступая во взаимодействие с Са(ОН)2 по реакции:

Са(ОН)2 + MgSO4 + 2Н2О = Mg(ОН)2 + Са SO4 ? 2Н2О

Mg(ОН)2 и гипс имеют очень низкую растворимость в воде. Mg(ОН)2 сам по себе представляет рыхлое аморфное вещество. Если подобный процесс будет продолжаться - цементный камень разрушится. Это магнезиальная коррозия. Подобное действие но более слабое, оказывает и хлористый магний.

Следовательно, стойкость вяжущего к этому виду коррозии понижается при введении активных минеральных добавок. Отсюда в таких средах нельзя применять облегченные цементные растворы с минеральными добавками типа диатомит, опока, тремел, пемза).

Углекислотная коррозия. В пластовых водах как правило присутствует то или иное количество углекислого газа. Он действует разрушающе, поскольку понижает содержание Са(ОН)2 окисляя ее сначала до СаСО3, которая мало растворима, что будет вызывать понижение основности гидратов цемента. При поступлении новых порций СО2, СаСО3 окисляется до бикарбоната [ Са (НСО3)2], который хорошо растворим. При незначительной концентрации Са2 в водах процесс может затухнуть. Однако если кислота содержится в пластовом газе, то вследствие большой проницающей способности, диффузии и осмоса возможно быстрое разрушение камня. Если процесс ограничивается до СаСО3, то низкоосновные, если до Са (НСО3)2 - т о высокоосновные (см. ниже).

Сульфатная коррозия. Это вид коррозии, который связан с образованием соединений кристаллизующихся с увеличением объема. Примером такой коррозии являются взаимодействие с сульфатами кальция и натрия. Известно, что гидроалюминаты кальция могут присоединять гипс и образовывать гидросульфоалюминат. Последний кристаллизуется с увеличением объема, что вызывает внутренние напряжения и разрушение цементного камня.

(3 CaO ? Al2O3 ? 12H2O + 3(CaSO4 ? 2H2O) + 13H2O = 3CaO ? Al2O3 ? 3CaSO4 ? 31H2O

Однако не всегда наличие гидросульфоалюмината кальция в цементном камне говорит и сульфатной коррозии. Это вещество имеется в первичной структуре цементного камня. Только увеличение количества гидросульфатоалюмината говорит о происходящей сульфоалюминатной коррозии.

Одним из методов борьбы с сульфатной коррозией является понижение содержания трехкальциевого алюмината (не более 5%). При этом содержание плавней компенсируется за счет увеличения содержания окиси железа.

Наличие в пластовых водах хлоридов уменьшает отрицательное влияние сульфатов.

Сероводородная коррозия. Это один из распространенных на нефтяных и газовых месторождениях видов коррозии. При сероводородной коррозии наблюдается образование малорастворимых сульфидов кальция, алюминия и железа. Это приводит к понижению равновесной концентрации Са(ОН)2, Al(OH)3, Fe(OH)3, что в свою очередь вызывает разрушение гидратов кальция.

Наиболее энергично образуется сульфид железа, поэтому для повышения стойкости против сероводородной коррозии следует ограничивать в цементах содержание окислов железа, марганца и других тяжелых металлов. По отношению к цементному камню безвредны силикаты, карбонаты, щелочи и их соли. Однако сильные щелочи действуют на аллюминаты.

Нефть и нефтепродукты не опасны, но если в них есть нафтеновые кислоты и сульфаты, то они также разрушают цементный камень.

Биологическая коррозия. Этот вид коррозии изучен мало. Однако, видимо сводится в конечном итоге к какому либо химическому виду. Так имеется много бактерий, которые выделяют углекислоту, что повлечет углекислотную коррозию. Некоторые бактерии могут окислять сульфаты сначала до сероводорода, а затем до серной кислоты. Отсюда и характер разрушения камня.

Электрохимическая и электроосмотическая коррозии. Источник - блуждающие токи (промышленные сети). Система обсадная колонна, цементный камень - земля являются проводниками. В этой системе всегда возможен перенос ионов, отсюда возможны и электрохимическая и электроосмотическая коррозии. Следует отметить, что цементные камни, бетоны (фундаменты) обладают как правило определенным электрическим потенциалом по отношению к земле.

Разрушение цементного камня может происходить под влиянием физических факторов (насыщение водой, попеременное замораживание и оттаивание, увлажнение и высыхание и т. п.), а также при химическом взаимодействии компонентов камня с агрессивными веществами, содержащимися в окружающей среде.

Морозостойкость цементного камня зависит от минерального состава клинкера, тонкости помола цемента и водопотребности, необходимой для получения укладываемой смеси. Увеличение водопотребности цемента снижает морозостойкость цементного камня, так как при этом повышается его капиллярная пористость (вода в порах геля не переходит в лед даже при сильных морозах). Поэтому в морозостойких бетонах значение В/Ц принимают не более 0,4...0,55.

Коррозия первого вида -- разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей (коррозия выщелачивания). При действии воды на цементный камень вначале растворяется и уносится водой свободный гидроксид кальция, образовавшийся при гидролизе C3S и C2S, содержание которого в цементном камне через 1...3 мес твердения достигает 10...15%, а растворимость при обычных температурах-- 1,3 г/л. После вымывания свободного гидроксида кальция и снижения его концентрации ниже 1,1 г/л начинается разложение гидросиликатов, а затем гидроалюминатов и гидроферритов кальция. В результате выщелачивания повышается пористость цементного камня и снижается его прочность. Процесс коррозии первого вида ускоряется, если на цементный камень действует мягкая вода или вода под напором.

Одной из мер ослабления коррозии выщелачивания является применение цемента с умеренным содержанием C3S и выдерживание бетонных изделий на воздухе для того, чтобы на их поверхности прошел процесс карбонизации и образовалась малорастворимая корка из СаСО3.

Главным же средством борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция является применение плотного бетона и введение в цемент активных минеральных добавок, связывающих Са(ОН)г в малорастворимое соединение гидросиликат кальция

Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень агрессивных веществ, которые, вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой соли, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами (кислотная, магнезиальная коррозия, коррозия под влиянием некоторых органических веществ и т. п.).

Коррозия под действием органических кислот, как и неорганических, быстро разрушает цементный камень. Вредное влияние оказывают и масла, содержащие кислоты жирного ряда (льняное, хлопковое, рыбий жир и т. п.). Нефть, нефтяные продукты (керосин, бензин, мазут, нефтяные масла) не опасны для цементного бетона, если в них нет остатков кислот, но они легко проникают через бетон. Продукты разгонки каменноугольного дегтя, содержащие фенолы, оказывают агрессивное воздействие на бетон.

Коррозия возникает и под действием минеральных удобрений, особенно аммиачных (аммиачная селитра и сульфат аммония). Аммиачная селитра, состоящая в основном из NH4NO3, действует на гидроксид кальция:

Са(ОН)2 + 2NH4NO3 + 2НаО = Ca(NO3)2 -4Н2О + 2NOa

Образующийся нитрат кальция хорошо растворяется в воде и вымывается из бетона. Из фосфорных удобрений агрессивен суперфосфат, состоящий в основном из Са(Н2РО4)2, гипса и содержащий небольшое количество свободной фосфорной кислоты.

Коррозия третьего вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции. Это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание. Характерной коррозией этого вида является сульфатная коррозия. Сульфаты, часто содержащиеся в природной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя гипс CaSO4-2H2O. Разрушение цементного камня в этом случае вызывается кристаллизационным давлением кристаллов двуводного гипса (гипсовая коррозия). Такая коррозия происходит при значительных концентрациях сульфатов в воде,

Защита бетона и других материалов от коррозии

Защита строительных конструкций от биоповреждений предполагает проведение следующих мероприятий:

1. Эксплуатационно-профилактические:

- усиление вентиляции в целях понижения влажности воздуха и концентрации газов, способствующих развитию опасных микроорганизмов;

- герметизация с той же целью технологического оборудования;

- периодическая очистка и дезинфекция поверхности конструкций;

- нейтрализация агрессивных сред.

2. Конструктивные:

- придание поверхности конструкций формы, исключающей накопление на ней органических веществ, могущих служить пищей для микроорганизмов;

- устройство уклонов полов и отводящих лотков для сточных жидкостей.

3. Строительно-технологические:

- нанесение на бетонную поверхность лакокрасочных материалов;

- облицовка различными плитами;

- понижение проницаемости бетона;

- применение материалов, стойких к действию продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, преимущественно к кислотам.

Методы защиты цементного камня от коррозии разнообразны, но всё они могут быть сведены в следующие группы:

- выбор надлежащего цемента;

- изготовление особо плотного бетона;

- применение защитных покрытий и облицовок, практически исключающих воздействие агрессивной среды на бетон.

2. Виды трещин у дерева и как предотвратить появление трещин при сушке и хранении

Виды трещин у дерева нарушают в большей или меньшей мере целость древесины, имеют склонность увеличиваться при ее усыхании и являются серьезным пороком древесины. Влияние трещин на качество материала зависит от их размера, количества, расположения и характера.

Трещины могут появиться как в растущем дереве, так и в древесине в процессе ее хранения и обработки. И в том и в другом случае трещины бывают наружные или внутренние.

Морозобоина появляется в дереве в результате действия сильных морозов, вызывающих чрезмерную усадку наружных слоев древесины, вследствие чего они испытывают растягивающее напряжение, приводящее к разрыву древесины. Морозобоина представляет собой наружную радиальную трещину, иногда затянувшуюся, суживающуюся по направлению к сердцевине и распространяющуюся по длине на значительную часть ствола.

Метик -- крупная внутренняя радиальная трещина, распространяющаяся нередко по всей длине ствола. Наибольшая ширина метика -- у сердцевины, к периферия ствола трещина суживается. Метик располагается либо по одному диаметру торца ствола и называется простым метик,ом, либо по двум радиусам торца под углом и называется крестовым. При большем числе трещин, расположенных по разным радиусам, метик называется лучистым или звездчатым.

Ветренница представляет собой небольшие внутренние радиальные трещины, идущие вдоль ствола на длину не более 1,5 м, причем наибольшая ширина их располагается между сердцевиной и заболонью.

Отлуп--это трещина, направленная по годовому слою. На торцевой поверхности отлуп имеет дугообразный вид, на боковой поверхности пиломатериала он проявляется в виде продольной трещины или желобчатого углубления. Отлуп может быть частичным, если он занимает только часть годичного кольца, и кольцевым или полным, если распространяется на все годичное; кольцо.

Трещины на срубленном дереве.

У срубленного дерева растрескивание происходит при его высыхании. Наружные трещины, появляющиеся при высыхании кряжа или пиломатериалов и распространяющиеся от поверхности в глубь материала, носят название солнечных трещин. В зависимости от их расположения они могут быть торцевыми (яри выходе только в торец) и боковыми (при выходе на боковую поверхность), односторонними и сквозными.

При неправильной сушке древесины в сушильных камерах могут появиться : внутренние трещины (свищи), обнаруживаемые при поперечной распиловке материала на его торце, Всякая трещина, нарушает целость материала и считается пороком. Размеры трещин определяются в линейных : мерах или в долях диаметра торца или ; длины материала.

После спила под ствол необходимо подложить подкладки. Сами места среза (сруба) следует обработать олифой, лаком или краской. Такая обработка будет препятствовать проникновению влаги и исключит растрескивание, развитие бактерий. На первом этапе сушки в первые две недели рекомендуется оставить ветви с листьями и кору. Сок внутри дерева уйдёт на прорастание листьев. Таким образом, древесина равномерно осушиться естественным путем, что позволит избежать резкого возникновения трещин. Период сушки древесины на открытом воздухе зависит от сечения элемента и сорта дерева. Доска из липы может сохнуть естественным путем около шести месяцев, а в виде брёвен - пару лет. Сушка лесоматериала твердых сортов в виде бревен может длиться до 7 лет.

В бытовых условиях древесину следует высушивать в защищенном от прямых солнечных лучей, сухом и хорошо проветриваемом помещении. Однако сквозняк недопустим. В данных условиях древесина высушится до 20-25% влажности. В промышленности древесину сушат в сушильных камерах с применением гидрофобных жидкостей или под воздействием электрического поля.

бетон пеностекло коррозия гипс

3. Основной закон прочности бетона. Современные способы расчета и подбора состава тяжелого бетона

Бетон работает под нагрузкой как единый композиционный материал, и в формировании его прочности участвуют цементный камень (матрица), зерна заполнителя и контактный слой между ними. Иными словами, прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. Прочность заполнителя (песка, щебня, гравия) в тяжелом бетоне, как правило, выше заданной прочности бетона, поэтому мало влияет на последнюю.

Таким образом, прочность бетона определяется в основном двумя факторами: - прочностью затвердевшего цементного камня; - прочностью его сцепления с заполнителем.

Прочность цементного камня, в свою очередь, зависит от двух факторов: активности (марки) используемого цемента (Rn) и соотношения количеств цемента и воды (Ц/В).

Чем выше марка цемента, тем при прочих равных условиях будет прочнее цементный камень, так как марка цемента -- это в действительности прочность модельного (мелкозернистого) бетона, отформованного и твердевшего в стандартных условиях.

Зависимость прочности цементного камня от соотношения цемента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает не более 20…25% воды от своей массы. Но чтобы обеспечить необходимую пластичность цементного теста и соответственно подвижность бетонной смеси, необходи брать 40…80% воды от массы цемента. Вода, кроме того, необходи для смачивания поверхности песка и крупного заполнителя: больш удельная поверхность заполнителя требует большего расхода воды. Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше впоследствии будет пор в цементном камне и соответственно ниже станет его прочность.

С другой стороны, если не обеспечить необходимую удобоукла-дываемость бетонной смеси, соответствующую принятому в данном конкретном случае методу уплотнения, то из-за недоуплотнения в структуре бетона появятся крупные пустоты и участки с нарушенной связью «цементный камень -- заполнитель», что приведет к резкому снижению прочности бетона.

Экспериментально кривая зависимости прочности бетона от количества воды затворения (В) при постоянном расходе цемента (Ц) (т. е. фактически от В/Ц) и при одинаковом методе уплотнения подтверждает сказанное выше. Левая ветвь кривой отвечает недоуплотненным бетонным смесям, слишком жестким для данного способа уплотнения. При возрастании количества воды затворения до известного предела бетонная смесь укладывается плотнее, уменьшается объем пустот, а прочность бетона повышается.

При оптимальном (для данного способа уплотнения) количестве воды бетон имеет наибольшую прочность и плотность, что соответствует максимуму на кривой прочности. Дальнейшее увеличение количества воды разжижает бетонную смесь, повышает ее подвижность. Однако добавляемая вода лишь частично связывается цементом, а избыток ее образует в бетоне поры -- и в результате прочность бетона понижается (правая ветвь кривой).

Для каждой бетонной смеси существует оптимальное количество воды, которое позволяет получить при данном способе уплотнения бетон с минимальной пористостью и наибольшей прочностью.

Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен заполнителя должна быть чистой и шероховатой. Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии.

На сегодняшний день существует два основных метода расчета состава бетонной смеси: простой и сложный. Суть простого метода сводится к тому, чтобы приготовлять бетонную смесь, воспользовавшись одной из подобных таблиц:



Таблица1. Примерные пропорции для бетонной смеси на цементе М400

И хотя в подобных таблицах не указывается количество воды, а в данном случае и примерные пропорции при использовании цемента М500, тем не менее подобные таблицы имеют очень хорошую наглядность. А если помнить, что водоцементное отношение В/Ц составляет 0.4-0.7, т.е. на каждый литр цемента добавляется 0.4-0.7 литра воды, а если используется цемент М500, то количество цемента нужно умножить на поправочный коэффициент 0.88, с использованием такой таблицы проблем не будет.

Также можно воспользоваться одним из калькуляторов, широко представленных в сети, но для этого желательно знать, что такое удобоукладываемость, осадка конуса, время набора проектной прочности и другие полезные вещи, которые следует учитывать при расчете состава бетона.

Сложный метод расчета подразумевает учет всех возможных характеристик будущих заполнителей, частично упомянутых выше.

4. Пеностекло: основы производства и область применения

Пеностекло (ячеистое стекло, вспененное стекло) - это высокопористый ячеистый неорганический теплоизоляционный материал, получаемый спеканием тонкоизмельченного стекла и газообразователя, напоминающий по своей структуре твердую мыльную пену.

Общие характеристики.

Ячейки имеют сферическую или гексагональную форму, их размер может быть от долей миллиметров до сантиметра. Цвет материала от светло-кремового до черного, обычно зеленовато-серый. В зависимости от состава стекла и примесей, пеностекло может приобретать практически любой цвет.

При среднем диаметре ячейки 2 мкм толщина стенок ячеек варьируется в интервале от 20 до 100 мкм.

В качестве сырья при производстве пеностекла используют стекломассу, которая может быть сварена из следующих исходных материалов: кварцевого песка, известняка, соды и сульфата натрия. Можно также использовать отходы стекольного производства -- стекольный бой, таким образом параллельно решается вопрос утилизации стеклотары и битого стекла.

В качестве газообразователей используют (% от массы стекла): антрацит - 1,5...2%; кокс - 2...3%; торфяной полукокс; известняк или мраморная крошка -- 1...1,5%; ламповая сажа - 0,2...0,5%, доломит. Температура разложения газообразователя должна быть на 50 - 70°С выше температуры размягчения стеклянного порошка.

Пористость различных видов пеностекла колеблется от 80 до 95%.

Основные преимущества.

Долговечность. Гарантийный срок эксплуатации блоков из пеностекла с сохранением значений физических характеристик материала равен сроку эксплуатации здания и превышает 100 лет.

Пеностекло не подвержено старению, так как его уникальные свойства противостоят активным факторам, проявляющим себя с течением времени:

· окисление - активный кислород, содержащийся в атмосфере, не оказывает воздействия на пеностекло по причине того, что этот материал состоит из высших оксидов кремния, кальция, натрия, магния, алюминия;

· эрозия - поскольку пеностекло не имеет растворимых компонентов в своей структуре, не происходит растворения и размыва материала водой;

· температурные перепады - пеностекло имеет очень низкий коэффициент линейного температурного расширения, что позволяет без ущерба для структуры материала переносить суточные и годовые колебания температуры;

· замерзание воды - высокая водостойкость пеностекла позволяет ему в течение длительного времени предотвращать образование льда, обеспечивать полную защиту от коррозии и отличную терморегуляцию;

· деформация - пеностекло недеформируемый и очень прочный для своей плотности материал, что исключает возможность его усадки, провисания, съеживания и других последствий длительного воздействия силы тяжести и механического воздействия;

· активность биологических форм - пеностекло обладает высокой степенью устойчивости к воздействию биологических форм, вследствие чего, оно не наносит вреда структуре материала.

Прочность. Пеностекло является достаточно прочным теплоизоляционным материалом. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Для строительства это весьма важное свойство, так как чем выше прочность на сжатие, тем менее сжимается материал, подвергшийся внешнему воздействию. В то же время сжатие теплоизоляционного материала приводит к увеличению его теплопроводности и снижению теплозащитных свойств конструкции.

Пеностекло уникально тем, что является абсолютно несжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного и штыревого крепления к несущей конструкции сооружения тем самым увеличивая количество инородных высокотеплопроводных включений, создающих дополнительные "мостики холода". Пеностекло может нести часть нагрузки за счет собственных физических свойств, позволяя в некоторых случаях не применять дополнительных металлических креплений, уменьшающих сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя.

Стабильность размеров блоков. Пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек и поэтому не дает усадки и не изменяет с течением времени геометрические размеры строительных конструкций под действием веса эксплутационных нагрузок. Это позволяет сохраненить эксплуатационные свойства теплоизоляционного слоя.

Устойчивость физических параметров. Пеностекло представляет собой материал, состоящий из замкнутых гексагональных и сферических, имеющих небольшие (меньше микрона) отверстия в стенках, ячеек. Поэтому во время эксплуатации не происходит изменения таких параметров блоков из пеностекла, как теплопроводность, прочность, стойкость, форма и т.д.
Фактор сохранения свойств теплоизоляционного материала с течением времени особенно важен при эксплуатации зданий и сооружений ввиду недоступности материала после завершения работ.

Актуальность сохранения первоначальных значений параметров утеплителя во время эксплуатации здания имеет в современном строительстве первостепенное значение как по причине повышенных требований, предъявляемых к эксплутационным качествам здания, так и по причине архитектурного усложнения конструкций здания, где затраты на капитальный ремонт и замену утратившего свои свойства утеплителя сопоставимы с затратами на возведение и постройку.

Устойчивость к химическому и биологическому воздействию. Стекло, из которого состоит пеностекло, не разрушается химическими реагентами (за исключением плавиковой кислоты), не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями растений.

Стойкость к химическому и биологическому воздействию особенно важна при использовании пеностекла в замкнутом, невентилируемом пространстве кровли, стен, цоколя и фундамента. Отсутствие органики позволяет гарантированно избежать ситуаций, связанных с разрушением и деструкцией теплоизоляционного материала под влиянием биологически активной среды.

Негорючесть и огнестойкость. Пеностекло является негорючим материалом, не содержащим окисляющихся компонентов. Технология производства пеностекла такова, что готовое изделие получается в результате изготовления в печах при температуре, близкой к 1000°С, поэтому при нагревании пеностекла до высоких температур оно лишь плавится как обычное стекло, без выделения токсичных газов или паров. Этот фактор важен для противопожарных свойств конструкции.

Влагонепроницаемость, водостойкость и негигроскопичность. Так как пеностекло состоит из замкнутых (не герметично) ячеек, оно практически не впитывает влагу и не пропускает влагу, и, следовательно, создает дополнительный гидробарьер. При повреждении гидроизоляции не допускает распространения воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Экологическая чистота и санитарная безопасность. Экологическая и санитарная безопасность пеностекла позволяет осуществлять утепление ограждающих конструкций не только для помещений, в которых необходима повышенная чистота воздуха (здания образовательного и медицинского назначения, спортивные сооружения, музеи, высокотехнологичные производства и т.п.), но и для зданий со специальными санитарно-гигиеническими требованиями (пищевая и фармакологическая промышленность, бани и сауны, бассейны, кафе, рестораны, столовые и т.п.). Кроме того, из-за наличия микроотверстий в стенках пузырей, изготовленные из него строительные конструкции имеют не только хорошую теплоизоляцию, но также и способность “дышать”. Это особенно важно для создания комфортабельного микроклимата в жилых помещениях.

Основные недостатки

Недостатками пеностекла являются:

· дорогостоящее производство;

· больший вес по сравнению с другими видами теплоизоляционных материалов (ввиду высокой плотности пеностекла);

· нестойкость к ударным воздействиям - так как пеностекло состоит из стекла, то всегда существует опасность разбить его;

· для изготовления скорлуп или блоков требуется дополнительное оборудование, что ведет к увеличению стоимости блочного пеностекла;

· нецелесообразность использования пеностекла в малоэтажном строительстве, так как, в среднем, через 50 лет требуется реконструкция здания и часто уместнее применять более дешевые и удобные в монтаже традиционные материалы.

Применение.

Свойства пеностекла позволяют применять этот материал достаточно широко.

Основная сфера использования пеностекла - создание тепло- и звукоизоляции. В качестве теплоизолятора оно может использоваться в промышленном, строительном и жилищно-коммунальном комплексах, а также в сельском хозяйстве и индивидуальном строительстве (где помимо теплоизолирующих немаловажную роль играет и его экологическая чистота).

Существуют области, в которых применение пеностекла эффективнее использования других теплоизоляционных материалов:

· высотное строительство (по причине высокой прочности и огнестойкости материала);

· теплоизоляция больших по площади, а также эксплуатируемых и имеющих сложную геометрическую форму кровель;

· создание теплоизоляционных конструкций в зданиях эксплуатируемых в сложном температуро-водном режиме (портовые сооружения, бассейны, аквапарки, бани и т.п.);

· реставрация старинных зданий;

· теплоизоляция подземных конструкций и сооружений;

· устройство теплозащиты в промышленности, особенно пищевой и фармакологической (по причине санитарной безопасности и чистоты пеностекла);

· теплоизоляция трубопроводов и тепловых агрегатов (по причине широкого температурного режима применения);

· химическое и нефтехимическое производство (по причине стойкости к кислотно-щелочному воздействию, а также воздействию активных углеводородных жидкостей и газов);

5. Акустические материалы, их классификация, применение

Строительные акустические материалы и изделия классифицируют по следующим основным признакам:

-назначение;

- форма поставки;

- сжимаемость;

- структура.

По назначению акустические материалы и изделия подразделяют на следующие группы:

- звукоизоляционные прокладочные, предназначенные для применения в качестве звукоизоляционного, виброизоляционного и демпфирующего (упругого) слоя в многослойных строительных конструкциях с целью улучшения изоляции воздушного, ударного и структурного звуков;

- звукопоглощающие, предназначенные для применения в качестве поглощающего слоя в конструкциях облицовок внутренних поверхностей помещений и шумозащитных сооружений с целью снижения интенсивности отражения звуковых волн, а также в конструкциях легких многослойных ограждений с целью улучшения изоляции воздушного шума.

По форме поставки акустические материалы и изделия подразделяют на следующие виды:

- штучные (блоки, плиты, листы);

- рулонные (маты, линолеум, холсты);

- сыпучие (прокаленный песок, керамзитовый гравий, щебень из пористого металлургического шлака, щебень и песок из вспученного перлита и другие пористые заполнители).

По сжимаемости акустические материалы и изделия подразделяют на следующие виды:

- мягкие;

- полужесткие;

- жесткие;

- твердые.

Сжимаемость акустических материалов и изделий характеризуют коэффициентом относительного сжатия, зависящего от вида и структуры материала или изделия и определяемого экспериментально.

По структуре акустические материалы и изделия подразделяют на следующие виды:

- волокнистые;

- ячеистые;

- губчатые;

- зернистые.

Акустическим материалам и изделиям с целью их идентификации должно быть присвоено условное обозначение (код маркировки). Состав и пример написания условных обозначений должны быть приведены в стандартах или технических условиях на материалы и изделия конкретных видов.

Акустические материалы и изделия должны применяться в соответствии с требованиями, указанными в стандартах или технических условиях на материалы и изделия конкретных видов, а также в соответствии с требованиями действующих строительных норм. В необходимых случаях должны разрабатываться инструкции по применению акустических материалов и изделий.



6. Строительный гипс: технология производства, свойства и область применения

Технологический процесс состоит из отдельных стадий производства:

1. дробления исходного сырья

2. его помола и сушки

3. обжига гипсовой мучки в котлах гипсоварочных

Первая стадия производства

Гипсовый камень фракции до 500 мм. поступает с помощью погрузчика и транспортной системы, состоящей из питателей и ленточного конвейера в щековую дробилку, где он дробится до фракции 20-60 мм. В щековой дробилке рабочими элементами являются две щеки: неподвижная и качающаяся, которая циклично приближается и ударяется от неподвижной щеки. При сближении щек кусок гипсового камня разрушается в результате приложения к нему концентрированных силовых воздействий в точках (на линия) соприкосновения с вершиной волны на броневых облицовочных плитах, установленных как на подвижной, так и на неподвижной щеках.

Вершины волн на противоположных плитах смещены на ? шага волны так, что в целом в куске возникает раскалывающе-разламывающие напряжения. Размер фракции регулируется размером выходной щели дробилки. Для регулирования производительности питателя используется шиберная заслонка, регулируемая приводом. Размеры ленточного конвейера подбирается исходя из габаритов участка дробления исходного материала, а также его производительности.

Вторая стадия производства.

Измельчённый материал до фракции 20 - 60 мм, пройдя железоотделитель, подаётся мельницы тонкого помола. Тонкий помол гипсового камня может осуществляться в аэробильных, шахтовых, роликово-маятниковых, шаровых, молотковых и других мельницах. Основной помольной установкой для измельчения гипса является шахтная мельница, представляющая собой молотковую мельницу с гравитационным сепаратором. Эта мельница служит не только для помола, но и для сушки гипса. В отдельных случаях - и для обжига сыромолотой муки (например, при получении медицинского гипса). Можно применять серийно выпускаемые для угольной промышленности помольные установки, включающие молотковую мельницу и центробежный сепараторов. В таких установках материал измельчается, нагревается и подсушивается.

Молотковые сепарируемые мельницы относятся к группе быстроходных молотковых размольных машин и состоят из корпуса, ротора с билами, привода и встроенного сепаратора. Подача материала в мельницу осуществляется по направлению вращения ротора. В результате ударов бил щебень измельчается в порошок. Тонкость помола материала и производительность мельниц зависят от скорости газового потока. В качестве теплоносителя используются отходящие дымовые газы гипсоварочных котлов. Температура дымовых газов при входе в мельницу, в зависимости от выбранного теплового режима обжига гипса в котлах, находится в пределах от 300 до 500 °С. Измельченный, высушенный и отсепарированный до остатка не более 2 - 5% на сите №02 гипсовый порошок выносится в пылевоздушном потоке в систему пылеосаждения.

Газопылевая смесь после выхода из мельниц проходит через систему пылеулавливающих устройств (циклоны, батареи циклонов, рукавные фильтры и электрофильтры). Движение газов в системе принудительное и осуществляется за счет работы центробежных вентиляторов. Осажденный в системе пылеочистки гипсовый порошок поступает в расходные бункеры над варочными котлами. В зависимости от температуры газов при выходе из мельниц (85…105°С) температура порошка может колебаться от 70 до 95…10°С.

Третья стадия производства.

Варка гипсового порошка происходит в гипсоварочном котле топочными газами с температурой 800-900 °С, подаваемыми по наружным каналам, созданным футеровкой котла и жаровым трубам. Теплоносителем в этих проходах служат продукты сгорания природного газа (жидкого светлого топлива) в специальной топке. Варка гипса производится при постоянном перемешивании и длится 1…2 часа и более. Гипс в варочном котле непосредственно не соприкасается с дымовыми газами, его температура составляет 100-180 °С. Сжигание газообразного (жидкого) топлива происходит в печи обогрева.

Первый период - Рабочая температура до 110…120°С соответствует нагреву порошка от температуры при загрузке до температуры начала интенсивной дегидратации гипса.

Далее наступает процесс обезвоживания испарения кристаллизационной (гидратной) воды. Этот период внешне характеризуется «кипением массы».

Третий период характеризуется быстрым подъемом температуры и резким снижением интенсивности реакций дегидратации. По мере прекращения парообразования и увеличения плотности полученных продуктов дегидратации гипса масса уплотняется и снижается ее уровень в котле (первая «осадка» порошка). Вторая «осадка» порошка наблюдается в последний период варки и соответствует обезвоживанию полугидрата сульфата кальция до растворимого безводного сульфата кальция (ангидрита). Готовый продукт выгружается из котла в приемный бункер, откуда механическим или пневматическим транспортом передается в силосные склады для хранения и отгрузки потребителям.

Виды гипса.

Выпускается 12 марок гипса строительного. Обычно выделяют:

* Строительный гипс ( Г4, Г5). Он используется для строительных элементов, для штукатурных работ

* Технический гипс (Г5 ) Он является модельным, формовочным.

* Модифицированный гипс (Г16). Он используется для заделки швов, для затирки шпаклевок, грунтовок

* Формовочный гипс (г10, г18) . Он используется для керамической (фарфорово-фаянсовой) промышленности для изготовления форм и моделей для скульптурных работ, а также в автомобильной и в авиационной промышленности при изготовлении форм для литья цветных металлов и сплавов

Для отделочных работ в помещении используют в основном гипс строительный марок от Г-2 до Г-7 (группа Б), имеющий прочность при сжатии 0,2-0,7 МПа (2-7 кгс/см2), с началом схватывания не ранее 6 мин и окончанием схватывания не позднее 30 мин. Строительный гипс (или как его иначе называют алебастр) - единственное вяжущее вещество, которое в процессе твердения расширяется и увеличивается в объёме до 1 %, в то время как известковое тесто и цемент при твердении дают значительную усадку.

Свойства строительного гипса

По техническим требованиям (ГОСТ 125-79 (с изм.)) качество строительного гипса оценивается по следующим основным показателям:

- тонкости помола;

- водопотребности;

- срокам схватывания;

- прочности (марка).

Тонкость помола. Тонкость помола строительного гипса характеризуется остатками на сите № 02 (размер ячейки в свету 0,2 мм), выраженными в процентах от первоначальной массы пробы. При этом различают следующие виды:

- грубый помол (индекс I), остаток на сите не более 23 %;

- средний помол (индекс П), остаток на сите не более 14 %;

- тонкий помол (индекс III), остаток на сите не более 2 %.

Тонкость помола, зависящая от степени измельчения, влияет на водопотребность, сроки схватывания и прочность материала.

Водопотребность. Для гидратации полуводного гипса с образованием двуводного необходимо 18,6 % воды по массе вяжущего.

Однако при затворении гипса водой количество последней всегда берется больше. Практически для получения теста стандартной (нормальной густоты) требуется 50-70 % воды. Стандартной консистенции соответствует расплыв лепешки диаметром 180±5 мм по вискозиметру Суттарда. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, которая затем испаряется.

Водопотребность гипса увеличивается с повышением его тонкости помола и уменьшается при введении с водой затворения пластифицирующих добавок, например сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Водопотребность необходима для определения важных технических свойств гипса, его сроков схватывания и прочности, которые определяются только на образцах из теста нормальной густоты.

Сроки схватывания. Характеризуются началом и концом схватывания. По срокам схватывания гипсовые вяжущие разделяются на три вида:

- быстротвердеющие (индекс А), от 2 до 15 мин;

- нормальнотвердеющие (индекс Б), от 6 до 30 мин;

- медленнотвердеющие (индекс В), более 20 мин.

Строительный гипс - это быстротвердеющее вяжущее. Сроки схватывания гипса зависят от свойств сырья, технологии изготовления, длительности хранения, водопотребности и др. Повышение температуры способствует ускорению схватывания, а понижение, наоборот, - замедлению. Сроки схватывания можно изменить введением различных добавок, ускоряющих схватывание (NaCl, KCl) или замедляющих этот процесс (органические вещества). Прочность. Прочность гипса определяют на образцах-балочках размером 4x 4 x16 см, изготовленных из теста нормальной густоты. Перед испытанием образцы хранятся в воздушно-сухих условиях при температуре 20±2 °С. Испытание образцов производится через два часа после их изготовления. Образцы испытываются на изгиб, а их половинки - на сжатие. Для гипсовых вяжущих установлены следующие марки - табл. 2.



Прочность затвердевшего гипса в большой мере зависит от тонкости помола, его водопотребности и условий твердения. Повысить прочность гипса можно добавлением пластифицирующих добавок (СДБ и др.), которые снижают водопотребность. Наиболее распространенной маркой гипсовых вяжущих является марка Г-3.

Область применения.

Гипс является одним из главных компонентов в изготовлении сухих строительных смесей, такие как: шпатлевки, штукатурки, наливные полы. Гипс применяется в фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности для изготовления форм и моделей, в нефтяной промышленности для тампонирования скважин, а также в изготовлении лепных изделий, декоративных плит, деталей к ним, карнизов, вентиляционных решеток и других изделий. Применяется в производстве гипсокартона, пазогребневых перегородочных плит, гипсобетонных блоков. Самовыравнивающиеся быстротвердеющие массы для напольных покрытий, в качестве вяжущего для заделки швов, для клеев, шпатлевок, грунтовок - это те строительные материалы, в которых гипс достаточно широко применяется.

Размещено на Allbest.ur