Свойства строительных материалов
Понятия водопоглощения и коэффициента насыщения пор водой. Экспериментальные методы определения адгезии и когезии. Условия формирования известняков, их минералогический состав, свойства и области применения. Способы защиты природного камня от коррозии.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.09.2012 |
| Размер файла | 884,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Контрольная работа по предмету:
«Строительные материалы»
Выполнила: студентка 3-го курса СФ,
заочная форма обучения.
Гр.192-009 Додолина В.Г.
Проверил: Савченкова Т.В
Томск-2012
Вариант № 9
1. Определить коэффициент размягчения камня, если при испытании образца в сухом состоянии на сжатие максимальное показание манометра пресса было равно 38.8 МПа, тогда как такой же образец в водонасыщенном состоянии показал предел прочности при сжатии 20.1 Мпа. Образец имел форму куба с ребром 7 см . Площадь поршня пресса равна 50 см2
Решение:
K = Rсж.вод./Rсж.сух. = 20.1/38.8 = 0.52
2. Наружная стеновая панель из газобетона имеет размера 3.1х2.9х0.3 м и массу 2.16 т . Определить пористость газобетона, приняв его истинную плотность равной 2.81 г/см3
Решение:
П= (1- сх/сt) · 100% , где сх = m/V = 2160/(31· 29 · 3) = 80.09 г/см3.
П = (1- 80.09/2.81) · 100% = 27.5%
3. Пользуясь данными приложения 5, установить марку портландцемента, если при испытании 3-х стандартных образцов-балочек в возрасте 28 суток получены следующие результаты: предел прочности при изгибе 5.5;5.3;5.8 МПа; предел прочности при сжатии половинок этих образцов этих образцов-балочек: 45; 42; 47; 46; 47 МПа. Марка 400 - быстросохнущий портландцемент. Сколько каустического магнезита получится при обжиге 15 т природного магнезита, содержащего 8% неразлагающихся примесей
Решение:
Содержание чистого магнезита равно 15 т х 0,92 = 13,8 т и примесей 1,2 т. При обжиге магнезита происходит следующая химическая реакция:
MgCO3 = MgO+CO2,
84,3 = 40,3,
где внизу проставлены молекулярные веса веществ, отсюда:
84,3 - 40,3
13,8 - Х Х = 6,6 т
Вместе с примесями вес каустического магнезита составит:
6,6 т + 1,2 т = 7,8 т.
Вопросы
1. Понятия водопоглощения и коэффициента насыщения пор водой. Экспериментальное определение водопоглощения
Водопоглощение всегда меньше истинной пористости, так как часть пор оказывается закрытой, не сообщающейся с окружающей средой и недоступной для воды. Объемное водопоглощение всегда меньше 100%, а водопоглощение по массе у очень пористых материалов может быть более 100%.
Водопоглощение строительных материалов изменяется главным образом в зависимости от объема пор, их вида и размеров. Влияют на величину водопоглощения и природа вещества, степень гидрофильное™ его.
В результате насыщения водой свойства материалов значительно изменяются: увеличиваются плотность и теплопроводность, а в некоторых материалах (древесине, глине) увеличивается объем (они разбухают), понижается прочность вследствие нарушения связей между частицами материала проникающими молекулами воды.
Коэффициент насыщения пор водой характеризует водостойкость материала. Для легкоразмокаемых материалов (глина) /гразм = 0, для материалов (металл, стекло), которые полностью сохраняют свою прочность при действии воды, /гразм = 1. Материалы с /гразм = 0,8 относят к водостойким; материалы с /гразм <С 0,8 в местах, подверженных систематическому увлажнению, применять не разрешается.
Рассмотрим экспериментальное определение водопоглощения на образцах керамических кирпичей согласно ГОСТ 7025.
Подготовка к испытанию. Водопоглощение определяют не менее чем на 3-х образцах. Образцы керамических изделий предварительно высушивают до постоянной массы, измеряют длину, ширину и высоту и подсчитывают объём каждого из них.
Проведение испытаний. Образцы укладывают в один ряд по высоте с зазорами между ними 2 см на решётку в сосуд с водой t около 25 оС так, чтобы уровень воды был выше верха образцов на (2…10) см. Образцы выдерживают в воде 48….49 ч. Насыщенные водой образцы вынимают из воды, обтирают влажной тканью и взвешивают. Массу воды, вытекшей из образца на чашку весов во время взвешивания, включают в массу образца, насыщенного водой. Взвешивание производится не позднее 2 мин после его удаления из воды. После чего производится обработка результатов и занесение их в таблицу.
2. Понятия адгезии и когезии. Экспериментальные методы их определения
Под когезией понимают силу, с которой молекулы внутри тела притягиваются друг к другу. Это называется силой сцепления внутри материала. Если, например, разрушать долотом каменную плиту, то это тело будет сопротивляться разрушению, проявлять когезию.
Формы состояния вещества.
Из-за различной по величине когезии возможны три состояния вещества:
* твердое: молекулы остаются на месте, так как действует большая когезия;
* жидкое: молекулы могут менять свое место, так как когезия мала;
* газообразное: молекулы отрываются, так как когезия отсутствует. Обусловленное этим стремление газов увеличиваться в объеме называется расширением.
Формы состояния вещества называют также агрегатными состояниями. Они могут переходить друг в друга при подводе тепла или при отъеме тепла.
Под адгезией понимают силы сцепления молекул различных материалов. Ее называют также силой притяжения. Адгезией объясняется, например, сцепление краски со стальной фермой. Также и в растворном шве на плоскостях соприкосновения камня и раствора имеет место адгезия, в то время как внутри красочного слоя или слоя раствора действуют силы когезии.
3. Условия формирования известняков, их минералогический состав, свойства и области применения
Известняк образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира (или как продукт химических осадков). Рыхлые скопления раковин и их осколков скреплялись углекислым кальцием. Известняк состоит в основном из минерала кальцита СаСОз и примесей глины, доломита, кварца и др. Плотность известняка 1700...2600 кг/м3, прочность при сжатии 10... 100 МПа. Цвет белый, от желтоватого до бурого. Известняк используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей, а также для производства извести и портландцемента.
4. Способы защиты природного камня от коррозии
Каменные материалы в условиях службы в конструкциях и сооружениях могут подвергаться медленному разрушению. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород в природных условиях называют выветриванием. Коррозии естественных камней способствуют разные причины:
* шероховатость поверхности естественного скола камня и удержание поэтому ею жидких и твердых частиц-наносов, так что на облицовках можно заметить, например, траву или мох, образовавшиеся на «почве», занесенной ветром и осевшей на поверхности камня;
* полиминеральность и поэтому разное отношение частиц-минералов к агрессивным агентам: отдельные минералы быстро разрушаются, нарушая связи между остальными частицами;
* пористость и трещиноватость, облегчающие водное (адсорбционное) ослабление связей, расклинивание, размораживание.
В естественных условиях «работают» главным образом природные воды, в том числе богатые углекислотой, разность температур, замораживание и оттаивание. Растворяющее действие воды на большинство горных пород, как правило, невелико, но если в воде растворены газы, кислоты, соли, то эффект может быть заметным.
Защита естественного камня от коррозии выполняется тремя способами: конструктивным, механическим и химическим. Первый предусматривает изоляцию поверхности каменных материалов от источников агрессии, устройство стоков жидкостей. Механический заключается в обработке поверхности - шлифовке, полировке - с целью снижения площади поверхности и предотвращения скапливания и удержания на камне агрессивных веществ.
Поверхности материалов и изделий из карбонатных горных пород можно защитить химически -пропиткой флюатами - солями кремнефтористоводородной кислоты (кремнефторизация или флюатирование)
2СаС03 + MgSiF6 = 2CaF2 + MgF2 + Si02 + 2С02.
Продукты этой реакции практически нерастворимы.
5. Области применения гипсовых вяжущих. Пути повышения прочности и водостойкости гипсовых изделий
Гипсовые вяжущие применяют при производстве гипсовой штукатурки, перегородочных стеновых плит и панелей, вентиляционных коробов и других деталей в зданиях и сооружениях, работающих при относительной влажности воздуха не выше 65%.. Изделия из них обладают небольшой плотностью, несгораемостью и рядом других ценных свойств, но при увлажнении прочность их снижается.
Гипсовое вяжущее в воде снижает свою прочность вследствие растворения двугидрата и разрушения кристаллического сростка. Водостойкость его может быть повышена введением небольших количеств гидрофобных веществ (олеиновой кислоты и др.), добавкой молотого гранулированного шлака, извести, портландцемента.
Чтобы получить гипсовое удобоукладываемое тесто, необходимо взять 60...80% воды от массы вяжущего, а на химическую реакцию гидратации требуется лишь 18,6% воды.
Избыток ее остается в порах, затем испаряется, поэтому получившийся в результате твердения полуводного гипса гипсовый камень обладает высокой пористостью, достигающей 40...60% и более. Чем больше воды затворения, тем выше пористость камня, а прочность его соответственно меньше. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температуре до 60 °С, в 2...2,5 раза выше прочности влажных образцов после 1,5 ч твердения. Лучшие сорта гипса после сушки имеют прочность при сжатии 18...20 МПа, а прочность при растяжении в 6...8 раз меньше.
6. Твердение цемента. Реакции гидратации клинкерных минералов
Твердение цемента - сложное явление, обусловленное физико-химическими и физико-механическими процессами гидратации клинкерных минералов и структурообразованием в цементном тесте и цементном камне. Несмотря на то, что над теорией твердения цемента идет работа уже около 100 лет, на данный момент еще нет полной теории твердения минеральных вяжущих веществ. адгезия известняк камень водопоглощение
Согласно теории А.А. Байкова портландцемент проходит три стадии твердения:
1. Растворение, когда минералы клинкера, которые могут растворятся, при взаимодействии с водой, образуют водные соединения, создавая перенасыщенные неустойчивые системы.
2. Коллоидация, или схватывание, когда новообразования превращаются в коллоидную систему в виде геля.
3. Кристаллизация, или твердение, когда гель кристаллизуется и портландцемент приобретает прочность, которая постепенно нарастает.
Когда цемент твердеет, малопрочная гидросульфоалюминатная структура упрочняется продуктами силикатного твердения, по ходу образования которых, прочность цемента растет.
Гидратация клинкерных минералов - это тот же процесс гашения, но сильно растянутый во времени. Куски негашеной извести чрезвычайно пористы, они быстро пропитываются водою, в силу чего гашение протекает практически одновременно во всем объеме материала. Клинкерные минералы плотны, вода может взаимодействовать с ними только на поверхности или проникая по трещинам ( в микрощели); поэтому процесс диспергирования протекает сравнительно быстро только вначале, в период схватывания; в дальнейшем он постепенно замедляется. Поскольку гидратация клинкерных минералов - экзотермический процесс, то при формировании цементного камня или бетона на его основе происходит выделение тепла. Тепловыделение приводит к разогреву всей массы бетона, что в зависимости от условий строительства может играть положительную и отрицательную роль. При зимнем бетонировании высокое тепловыделение замедляет охлаждение уложенного бетона, способствует развитию процессов гидратации и твердения и, таким образом, полезно. В других условиях тепловыделение приводит к появлению термонапряжений в массе бетона, в результате чего могут возникнуть и развиться трещины, приводящие к разрушению. Тепловыделение зависит в основном от минералогического состава цемента. Скорость гидратации клинкерных минералов различна. Клинкерные минералы могут быть расположены в порядке уменьшения скорости гидратации в следующий ряд: трехкальциевый алюминат, четырехкальциевый алюмоферрит, трехкальциевый силикат и двухкальциевый силикат. Вследствие слишком быстрой гидратации трехкальциевого алюмината и щелочесодержащих минералов измолотый клинкер обладает способностью при затворении водой схватываться в течение нескольких минут. Этот срок недостаточен для изготовления строительных растворов и бетонов. Тем самым он замедляет ( до 3 - 5 ч) первую стадию процесса твердения - схватывание цемента. Вместе с тем добавка гипса ускоряет процесс твердения цемента, особенно в первые сроки гидратации.
7. Способы формования полимерных изделий
- Вакуумформование - процесс формования изделий из заготовок в виде плёнки или листа, нагретых до t, при которых полимер переходит в высокоэластическое состояние. Давление, необходимое для формования изделий, создается за счёт разности давлений между наружным атмосферным давлением и разряжением, создаваемым в полости между листом и поверхностью формы (до 0.07 - 0.085 МПа).
Основная особенность этого способа переработки полимеров заключается в том, что формование изделий осуществляется не из расплава, а из заготовок полимерного материала (листа, пленки), нагретых до размягченного состояния, которые затем приложенным усилием оформляются в изделия и затем охлаждаются при сохраняющемся усилии формования (рис. 1).
Рис. 2. Различные методы формования изделий из листов (слева направо): разогрев заготовки, свободное формование, негативное формование, позитивное формование.
Контактный метод.
Это метод, при котором совмещается стадия просачивания и формования в форме. Метод состоит в том, что на поверхность формы , смазанной воском или другим антиадгезивом, поочередно наносят смолы с отвердителем и другими технологическими добавками, потом налаживают стеклянную ткань и прижимают ее к поверхности формы. Прижимание к форме и уплотнение осуществляется валиком вручную или механически.
После набора слоя соответствующей толщины осуществляют отверждение в форме при нагревании или на воздухе без нагрева. Режим зависит от природы связующего и отвердителя. Толщина слоя набирается с учетом усадки связующего.
Преимущества контактного метода:
· дешевизна и простота формования;
· простота и дешевизна формы (форма может быть из металлического листа, дерева или гипса);
· возможность формования крупногабаритных тонкостенных изделий.
Недостатки контактного метода:
· низкие физико-механические свойства (из-за низкого давления уплотнения);
· неоднородность пластика;
· гладкая поверхность только с одной стороны (со стороны формы);
· большие затраты ручного труда и высокая вредность процесса из-за непосредственной работы человека со смолой, которая содержит отвердитель, в частности, аминного типа.
Метод прессования упругим пуансоном.
Для прессования используют оформленную заготовку (контактным методом) или набранный пакет просоченной стеклоткани с соответствующей толщиной, несколько большей, чем толщина изделия (учитывают уплотнение).
Прессование осуществляют в металлической форме на гидравлических прессах. Используют пуансон - резиновый или металлический. Давление прессования находится в пределах 0,2-1,5 МПа.
При таком методе получают изделия с повышенной в 10-20 раз прочностью по сравнению с контактным формованием.
Формование намоткой.
Этот способ состоит в том, что получают армированные изделия вращением шаблона - сердечника, который вращается и служит для формования внутренней поверхности изделия. При этом используют намоточное устройство, которое позволяет достичь максимальной прочности изделия в нужных направлениях.
Существует две разновидности метода формования намоткой: а) мокрый; б) сухой.
Мокрый метод состоит в намотке волокна или ткани на шаблон, который повторяет форму изделия с дальнейшим просачиванием полученной арматурной заготовки связующим. Просачивание связующим осуществляется путем вжимания его в заготовку под давлением с дальнейшей опрессовкой в ванне или в форме. Опрессовка может осуществляться извне, с помощью разрежения, изнутри и под действием отцентровочной силы при ротационном формовании. Использование специальных форм при опрессовании извне обеспечивает получение высокопрочных крупногабаритных изделий с высокой точностью геометрических размеров и минимальную механическую обработку изделия.
Недостатки мокрого метода: высокая загрязненность и вредность процесса; возможность использования смолы с узким диапазоном вязкости.
Сухой метод состоит в том, что стекловолокно или ткань, жгут просачивают связующим перед намоткой на шаблон, после чего проводят отверждение. Такой способ обеспечивает высокую культуру производства, возможность переработки связующих с разными технологическими свойствами (в том числе твердых и высоковязких), возможность непрерывного процесса формования.
Наиболее ответственная операция процесса производства изделий методом намотки - намотка на оправку (шаблон), поскольку именно здесь формируется структура будущего материала и его физико-механические свойства. В зависимости от укладки волокна на оправку различают окружную, спиральную, продольно-поперечную и планетарную намотку.
После намотки и достижения необходимых геометрических параметров выбора полученную заготовку перемещают на стадию отверждения.
Повышения прочности изделия можно достичь, кроме изменения схемы укладки, изменением натяжки арматуры или при скручивании ниток при намотке. Последнее особенно важно при использовании связующего с низкой способностью к смачиванию и вязкостью.
Кроме условий укладки арматуры на свойства изделия влияет режим отверждения связующего - это температура и время отверждения, которые, в первую очередь, зависят от типа смолы и состава композиции. Как правило, температура изменяется по ступенчатому режиму (от комнатной до установленной выше) с целью избегания больших внутренних напряжений при достижении максимальной степени отверждения.
8. Изобразить технологическую схему получения строительного гипса и дать её описание
Строительный гипс получают с применением варочных котлов, вращающихся печей и установок совмещенного помола и обжига. Наиболее распространено производство строительного гипса с применением варочных котлов.
Полная технологическая схема производства строительного гипса в гипсоварочных котлах представлена на рисунке 3.
Гипсоварочный котел представляет собой цилиндр с вогнутым внутрь сферическим днищем, изготовленный из жароупорной стали и обмурованный кирпичной кладкой. Под котлом расположена топка, сводом которой служит днище котла. Внутри котла попарно друг над другом расположены четыре жаровые металлические трубы. Продукты сгорания топлива омывают днище котла, затем, проходя по кольцевым каналам, обогревают его боковые стенки. Далее газы попадают в жаровые трубы,
нагревают их, а сами охлажденными удаляются через дымовую трубу. Это обеспечивает равномерный обогрев материала и полное использование теплоты дымовыми газами. Внутри котла расположено перемешивающее устройство -- вертикальный вал с прикрепленными к нему верхней и нижней мешалками.
Продолжительность дегидратации гипсового камня в гипсоварочных котлах зависит от емкости котла, тонкости измельчения сырья и т.д. В среднем она колеблется от 50 мин до 2,5 ч. В первый период температура материала поднимается примерно до 120'С, а затем, несмотря на поступление теплоты, температура материала длительное время остается постоянной. Это соответствует периоду выделения из гипса кристаллизационной воды и превращения ее в пар -- наблюдается бурное кипение материала, что требует значительных затрат теплоты. Постепенное повышение температуры в конце варки свидетельствует о том, что в массе порошка становится все меньше частиц двуводного гипса, и теплота начинает расходоваться не только на дегидратацию, но и на нагрев материала. Превышение температуры 120'С недопустимо, так как в этом случае начинают изменяться свойства гипсового вяжущего за счет развития процесса дегидратации, и это может привести к второму кипению.
По окончании варки материал выгружают в бункер выдерживания для постепенного охлаждения и выравнивания состава, где он находится 20 -- 30 мин. Выравнивание состава продукта снижает его водопотребность и обеспечивает более высокие прочностные свойства.
Тепловая обработка в котлах происходит при атмосферном давлении, вода удаляется в виде пара и сильно разрыхляет структуру, поэтому продукт состоит в основном из тонкодисперсной b-модификации полуводного гипса. Повысить содержание более качественного А-полугидрата можно введением в котел небольших количеств растворов солей, например, 0,1% NaCI. Раствор соли снижает упругость пара у поверхности зерен, что приводит к ускорению процесса варки и улучшению качества продукта.
Список используемой литературы
1. «Строительные материалы и изделия», 5-е издание, учебник для инженерных специальностей в строительных вузах; Издательство «Высшая школа».
2. «Методы определения основных свойств строительных материалов», составители: Л.А. Аниканова, Ю.И. Довбня, Е.П. Соловьёва.
3. Строительные материалы и изделия», Юхневский П. И., Широкий Г. Т., Издательство «Технопринт».
4. «Минеральные вяжущие вещества», Волженский А.В., Издание 4-е переработанное и дополненное.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение коэффициента теплопроводности строительного материала и пористости цементного камня. Сырье для производства портландцемента. Изучение технологии его получения по мокрому способу. Свойства термозита, особенности его применения в строительстве.
контрольная работа [45,0 K], добавлен 06.05.2013Получение изделий из природного камня. Размеры камней стеновых из горных пород. Классификация облицовочного камня по долговечности. Виды и характеристика абразивных фактур облицовочных плит и архитектурно-строительных изделий. Коррозия природного камня.
реферат [38,4 K], добавлен 31.05.2012Причины и механизмы разрушения различных материалов при эксплуатации их в агрессивных средах. Химическая стойкость бетона, металла, полимерных материалов. Способы защиты от коррозии. Меры повышения долговечности строительных конструкций и изделий.
курс лекций [70,8 K], добавлен 08.12.2012Методические указания к выполнению лабораторных работ. Определение средней плотности материала на образцах правильной геометрической формы. Расчет насыпной плотности песка, щебня, сыпучих материалов. Исследование водопоглощения, пористости материалов.
методичка [260,8 K], добавлен 13.02.2010Основные технологические процессы производства портландцемента, его виды и показатели качества. Физико-технические свойства строительных материалов. Основные направления решения экологических проблем в стройиндустрии. Параметры пригодности материалов.
контрольная работа [80,3 K], добавлен 10.05.2009Крупнопористый беспесчаный керамзитобетон в использовании для наружных стен энергоэффективных зданий. Номенклатура изделий на основе бетона. Воздухоизоляционные свойства строительных материалов и конструкций. Коэффициент теплопроводности камня.
доклад [64,6 K], добавлен 21.11.2015Основные свойства строительных смесей и материалов. Понятие структуры и текстуры строения материала. Акустические свойства строительных материалов: звукопоглощение и звукоизоляция. Оценка строительно-эксплуатационных свойств акустических материалов.
контрольная работа [27,7 K], добавлен 29.06.2011Свойства и области применения ситаллов и шлакоситаллов. Анализ добавок, используемых при производстве пуццоланового портландцемента. Характеристика фибролитовых плит и их назначение. Стеклопластики и их особенности. Расчет состава бетонной смеси.
контрольная работа [8,9 K], добавлен 19.11.2015Общие сведения о строительных материалах. Влияние различных факторов на свойства бетонных смесей. Состав, технология изготовления и применение в строительстве кровельных керамических материалов, дренажных и канализационных труб, заполнителей для бетона.
контрольная работа [128,5 K], добавлен 05.07.2010Основные сведения теории коррозии металлов и исследование общих положений по защите от коррозии строительных конструкций. Анализ степени агрессивного воздействия среды. Способы защиты от поверхностной и закладной коррозии в железобетонных конструкциях.
курсовая работа [30,4 K], добавлен 01.02.2011
