Будівельні матеріали та їх поведінка при дії високих температур

Застосування будівельних матеріалів у будівельних конструкціях, класифікація та вогнестійкість будівельних конструкцій. Властивості природних кам’яних матеріалів, виробництво чорних металів з залізної руди. Вплив високих температур на властивості металів.

Рубрика Производство и технологии
Вид книга
Язык украинский
Дата добавления 09.09.2011
Размер файла 3,2 M

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.

Властивості природних кам'яних матеріалів

Природні кам'яні матеріали оцінюють за якістю і поділяють на марки за такими фізико-механічними властивостями:

густина;

межа міцності на стискання;

морозостійкість;

водостійкість.

За густиною в сухому стані кам'яні матеріали поділяють на:

важкі (більше 1800 кг/м3 );

легкі (менше 1800 кг/м3).

За межею міцності при стисканні (кгс/см2) встановлені наступні марки:

для важких кам'яних матеріалів 100 - 1000 (відповідно 10 - 100 МПа);

для легких кам'яних матеріалів 4 - 200 (відповідно 0,4 - 20 МПа).

За ступенем морозостійкості матеріали поділяють на марки М мрз 10 - 500.

За ступенем водостійкості (коефіцієнт розм'якшення) матеріали розділяють на: 0,6 ; 0, 75; 0,9; 1.

До кам'яних матеріалів, призначених для шляхових покриттів, підлог промислових будівель ставляться додаткові вимоги такі як висока стійкість до стирання, зношення і т.і.

Для природного каміння з якого виготовляють плити для облицювання, велике значення мають зовнішній вигляд, колір, текстура.

Вибирають гірські породи для кам'яних матеріалів і виробів на основі результатів випробування зразків, а також з урахуванням експлуатаційних вимог.

Характеристики деяких природних кам'яних матеріалів

Граніт - складається із кварцу, польового шпату (ортоклазу) і слюди. Колір - світло-сірий, сірий, рожевуватий, темно-червоний. Структура - зернисто-кристалічна. Густина - 2700 кг/м3 , пористість 0,5-1,5 %. Межа міцності на стискання 100-250 МПа. Має високу морозостійкість, низьке водопоглинання, високий опір вивітрюванню, добре обтесується, шліфується та полірується. Проте відрізняється крихкістю та невисокою вогнестійкістю.

Габро - найміцніша та найстійкіша гірська порода. Складається із польового шпату та темно кольорових мінералів (авгіту та олівіну). Колір темно-сірий, чорний, темно-зелений з відтінками, Густина 2800-3100 кг/м3, межа міцності на стискання 200-250 МПа. Має високу в'язкість та стійкість проти вивітрювання. Вироби із габро застосовують при будівництві шляхів.

Базальт - за хімічним складом аналог габро, має темно-сірий колір, приховано кристалічну структуру, високу густину (до 3300 кг/м3) та довговічність. Межа міцності на стискання досягає 400 МПа. Важко піддається обробці, але добре полірується. Застосовується у будівництві шляхів.

Вулканічний попіл - порошкоподібні частки вулканічної лави, що складаються в основному із аморфного кремнезему. Частки величиною до 5 мм - вулканічний пісок. Вулканічний попіл і пісок застосовують як активні домішки до цементу.

Вулканічний туф - пориста гірська порода. Складається із вулканічного попелу, ущільненого та зацементованого. Має різноманітний колір: рожевий, оранжевий, червоний, коричневий і т. і. Характеризується значною пористістю, малою густиною та теплопровідністю, добре обробляється. Застосовується для облицювання стін. Відходи добування та обробки використовують як заповнювачі легких бетонів.

Пісок - рихла суміш зерен різних порід величиною 0,14-5 мм. За складом може бути кварцовим, польовошпатовим, вапняковим, пемзовим, а за походженням - гірський схиловий, річковий, морський, дюнний. Використовується як заповнювач у розчинах і бетонах.

Гравій - суміш обкатаних уламків гірських порід розміром від 5 до 150 мм. Використовується як наповнювач для бетону.

Глинисті осадові породи - до них відносять тонко уламкові відкладення, що складаються із найдрібніших частинок каолініту, кварцу, слюди, польового шпату та ін. Застосовують як сировину для керамічної та цементної промисловості.

Піщаники - щільна гірська порода. Складається із зерен кварцу, зцементованих різноманітними природними розчинами. В залежності від виду в'яжучого розрізняють глинисті, вапнякові та кременисті. Колір жовтий, сірий та бурий. Найбільшу густину мають кременисті піщаники 2500-2600 кг/м3 , межа міцності на стискання 150-250 МПа. Має високу твердість та стійкість до витирання. Використовуються для виготовлення бутового каменя, плит для облаштування підлог промислових будівель та тротуарів, як заповнювач для бетонів.

Доломіт - щільна гірська порода. Складається із мінералів тієї ж назви. За зовнішнім виглядом та фізико-механічними властивостями схожий на щільний вапняк. Із нього виготовляють облицювальні плити, щебінь для бетону, вогнестійкі та в'яжучі речовини.

Магнезит - складається в основному із мінералів тієї ж назви. Застосовують його для виробництва вогнестійких матеріалів та в'яжучих речовин.

Гіпсовий камінь - щільна гірська порода. Складається із мінералів тієї ж назви. Є сировиною для виробництва будівельного гіпсу та гіпсових в'яжучих.

Вапняк - широко розповсюджена гірська порода. Складається в основному із мінералу кальциту. Колір та багато властивостей залежать від присутності у ньому домішок (глини, кремнезему, оксидів заліза). Чистий - має білий колір, глинисті домішки дають йому жовтуватий відтінок. Буває щільним та пористим.

Вапняк - ракушняк - пориста гірська порода. Складається із раковин та уламків, зцементованих вапняковим в'яжучим. Характеризується великою пористістю, низькою міцністю та малою теплопровідністю. Добре піддається розпилюванню. Має густину 800-1500 кг/м3 , межа міцності на стискання 1-3 МПа. Використовують у вигляді каміння і блоків правильної форми для укладення стін житлових будинків, а відходи - як заповнювач для легких бетонів.

Крейда - є слабкоцементною гірською породою. Складається із мікроскопічних раковин. Білого кольору. Використовують як білий пігмент для приготування фарб, замазок, при виробництві вапна та портландцементу.

Гнейси - за мінеральним складом схожі з гранітами, із яких вони утворилися, але відрізняються від них сланцевуватою будовою. Фізико-механічні властивості схожі до граніту. Колір світлий або барвистий. В будівництві використовуються там, де й граніти.

Глинисті сланці - утворилися із глин в результаті сильного ущільнення та дії високих температур. Колір сірий або синьо-чорний. Не розмокають у воді, легко розколюються на пластинки товщиною 4-10 мм. Такі пластинки із щільного матеріалу - довговічний покрівельний матеріал (природний шифер).

Мармур - зернисто-кристалічна гірська порода, що утворилася в результаті перекристалізації вапняків та доломітів під впливом високих температур та тиску. Чистий - має білий колір, але в залежності від домішок його колір може бути рожевим, червоним, сірим і чорним. При нерівномірному розподілі домішок має барвистий колір із різноманітними візерунками, що надають каменю декоративність. Характеризується високою густиною - 2800 кг/м3 та міцністю. Водопоглинання не перевищує 0,7%, межа міцності на стискання - 100-300 МПа. В зв'язку із невисокою твердістю порівняно легко розпилюється на тонкі плити, шліфується та полірується. Застосовують для внутрішнього облицювання стін, виготовлення сходів, підвіконь та ін. Із відходів виготовляють мозаїчні бетонні вироби. Не рекомендується застосовувати для зовнішнього облицювання споруд, тому що під впливом газів та вологи із повітря швидко втрачає свої декоративні якості.

Кварцит - метаморфічний різновид кременистих піщаників. Колір білий, червоний і темно-вишневий. Характеризується високою щільністю, крихкістю і твердістю, високою стійкістю до вивітрювання. Густина 2500-2700 кг/м3, межа міцності на стискання досягає 400 МПа. Застосовують у вигляді тесаного каменя і плит для зовнішнього облицювання будівель і споруд, а також у вигляді щебеня для бетону.

Вплив високих температур на природні кам'яні матеріали

Всі використовувані в будівництві природні кам'яні матеріали є негорючими, через що може скластися уявлення, що виконані з них будівельні конструкції будуть бездоганно поводитися в умовах пожежі. Проте це не так. Під впливом високих температур в кам'яних матеріалах відбуваються різні процеси, що призводять до зниження міцності і руйнування.

Оцінюючи поведінку окремих мінералів, що входять до складу гірських порід при дії на них високих температур, враховують не лише температуру розм'якшення чи плавлення, але й коефіцієнт теплового розширення. (зміна об'єму з підвищенням температури). Мінерали, що мають низькі коефіцієнти теплового розширення та характеризуються монотонними кривими такого розширення, володіють позитивними якостями при нагріванні. Навпаки, нерівномірні температурні деформації мінералів та стрибкоподібні зміни їх об'ємів обумовлюють виникнення внутрішніх напружень, що призводить до несприятливої поведінки мінералів і гірських порід при дії на них високих температур: зменшується густина, з'являються тріщини, різко знижується міцність.

Найбільш типові риси поведінки природних кам'яних матеріалів в умовах високих температур розглянемо на прикладах двох широко застосовуваних в будівництві матеріалів.

Граніт. Одна з найпоширеніших в земній корі гірських порід, є полімінеральною. Вхідні в граніт мінерали мають різні коефіцієнти температурного розширення, що не може не призвести до виникнення при нагріванні внутрішніх напружень в камені і виникнення дефектів його внутрішньої структури. Мінерал кварц, що входить до складу гранітів, при температурі 575°С зазнає модифікаційного перетворення структури кристалічної гратки, пов'язаного із стрибкоподібним збільшенням об'єму. Цей процес приводить до розтріскування моноліту і падіння міцності каменя.

Вапняк. На відміну від граніту є мономінеральною породою, що складається в основному з кальциту (СаСО3). В порівнянні з полімінеральними породами та породами, що містять кварц, в діапазоні температур до 800°С, вапняк характеризується рівномірним і незначним температурним розширенням і зберігає свою міцність. При подальшому підвищенні температури відбувається термічна дисоціація мінералу із протіканням хімічної рекції:

При тривалому прогріванні цей процес буде перетікати з поверхні конструкції в її глибину. Слід зазначити, що утворений на поверхні конструкції шар СаО є пористим, володіє зниженою теплопровідністю і може, таким чином, виконувати функції свого роду термоізолюючого покриття, сповільнюючи прогрівання конструкції вглиб. При попаданні в цьому випадку на конструкцію води оксид кальцію, який є повітряним вапном, гаситься, переходить у гідратне вапно і обсипається.

В умовах пожежі недопустимий полив водою будь-яких нагрітих кам'яних конструкцій, оскільки це завжди призводить до миттєвого їх руйнування якщо не з причини, описаної вище, то через великі температурні деформації, що виникають в результаті різкого охолодження.

Із всіх природних кам'яних матеріалів найбільші температурні деформації мають піщаники, кварцити та інші мінерали, які складаються із кварцу. Найменші температурні деформації мають вапняки та базальти. Відносно малими температурними деформаціями відзначаються вулканічні пемзи, піски, туфи.

Вважається, що гірські породи зберігають початкову міцність при нагріванні до таких температур:

піщаник і серпентиніт - 500оС;

граніт - 550-600оС;

вапняк - 800оС.

Слід підкреслити, що всі кам'яні матеріали під впливом високих температур втрачають свої властивості незворотно, тому виконані з них конструкції (особливо несучі, хоча вони і не обрушилися) підлягають перевірці на міцність і подальшій заміні або підсиленні.

Більш стійкими при нагріванні є штучні кам'яні матеріали: цегла глиняна та вогнетривка (при їх виробництві застосовувались високі температури, тому дані матеріали володіють незначними температурними деформаціями за збереження початкової міцності ).

Таким чином в бетонах та розчинах в умовах дії високих температур краще застосовувати штучні пористі заповнювачі - керамзит, шлакову пемзу, перліт, аглопорит, а з природних кам'яних матеріалів - пісок, пемзу, туф.

Для прогнозування поведінки будівельних конструкцій, виконаних з кам'яних матеріалів в умовах пожежі використовують і більш точні дані, які встановлюють механічні та теплотехнічні властивості у залежності від температури. Такі дані використовуються для розрахунку меж вогнестійкості з використанням математичного моделювання, що базується на рівняннях, що описують поля величин параметрів реакції елементів конструкцій на вогневу дію пожежі. Такими рівняннями є рівняння теплопровідності та рівняння напружено-деформованого стану елелемента конструкції.

Питання для самоконтролю

1. Визначення і класифікація природних кам'яних матеріалів.

2. Поділ природних кам'яних матеріалів на марки в залежності від фізико-механічних властивостей.

3. Нерудні будівельні кам'яні матеріали. Представники, особливості добування та використання.

4. Конструкційні будівельні кам'яні матеріали. Представники, особливості добування та використання.

5. Оздоблювальні пиляні кам'яні матеріали. Представники, особливості добування та використання.

6. Кам'яні матеріали спеціального призначення. Представники, особливості добування та використання.

7. Способи захисту природних кам'яних матеріалів від агресивної дії води, морозу, кислотних оксидів з атмосфери промислових міст.

8. Навести короткі характеристики граніту, габро, базальту.

9. Навести короткі характеристики вулканічних туфу та попелу, піску, гравію.

10. Навести короткі характеристики вапняку, вапняку-ракушняку, крейди.

11. Навести короткі характеристики гнейсів, мармуру, кварцитів.

12. Дати основні характеристики впливу високих температур на природні кам'яні матеріали.

Задачі для самостійного розв'язування

1. Кубічний зразок кам'яного матеріалу з розміром ребра а=10 см має у повітряно-сухому стані масу m=2,2 кг. Визначити орієнтовну теплопровідність і можливу назву матеріалу.

2. Використавши формулу В.П. Некрасова, визначити орієнтовну теплопровідність гірських порід: граніту із середньою густиною о=2500 кг/м3, піщаника - о=1800 кг/м3, вапняку-черепашнику - о=1100 кг/м3, туфу - о=800 кг/м3.

3. Визначити середню густину кам'яного зразка неправильної форми, якщо при його зважуванні на повітрі маса була mс=100 г, а у воді mw=55 г. До зважування у воді зразок парафінували. Маса парафінованого зразка mп.з.=101,1 г. Густина парафіну п.=0,93 г/см3.

4. У повітряно-сухому стані межа міцності вапняку Rс=9,5 МПа, а коефіцієнт його розм'якшення kp=0,65. Визначити міцність вапняку в насиченому водою стані.

5. Сухий зразок природного каменя масою 20 кг нагріли від 10С до 50С, витративши 461 кДж теплоти. Після охолодження камінь помістили у воду, маса каменя після насичення водою - 22 кг. Визначити граничну теплоємність каменя у насиченому водою стані.

Розділ 3. МЕТАЛИ

1. Визначення, використання в будівництві і класифікація металів.

2. Основи технологій отримання чавуну та сталі.

3. Властивості і маркування металевих сплавів.

4. Вплив високих температур на властивості металів.

4. Вогнезахист металевих конструкцій.

3.1 Визначення, використання в будівництві і класифікація металів.

Металами називають матеріали, які мають велику електро- і теплопровідність, непрозорі, здатні до значних пластичних деформацій. Металічний блиск і пластичність - це основні властивості, які притаманні всім металам. В твердому стані усі метали мають кристалічну будову. Розташування атомів у кристалічній речовині зображують у вигляді елементарної комірки, яка є найменшим комплексом атомів. Багаторазове повторення її відображає розташування атомів у об'ємі всієї речовини. Для металів існують три типи ґраток - ОЦК, ГЦК, ГЩУ ().

Рис. 3.1. Основні види елементарних комірок кристалічних граток металів: а - об'ємоцентрична кубічна (ОЦК); б - гранецентрична кубічна (ГЦК); гексогональна щільноупакована (ГЩУ)

Метали широко використовуються в будівництві:

у вигляді сталевого прокату для зведення металевих каркасів промислових і громадських будівель;

у залізобетоні - у вигляді арматури;

для виробництва сталевих і чавунних труб;

у вигляді покрівельної сталі;

у вигляді легких будівельних конструкцій зі сплавів алюмінію.

Метали поділяють на дві основні групи:

1. Чорні - сплави заліза з вуглецем ( С до 6.7 % ):

- сталь - залізо-вуглецевий сплав із вмістом вуглецю від 0 до 2,14 %;

- чавун - залізо-вуглецевий сплав із вмістом вуглецю від 2,14 до 6.7 %.

2. Кольорові (Al, Cu, Ni, Ti,… ):

легкі - отримують на основі алюмінію або магнію використовують для несучих і огороджуючих конструкцій.

важкі - на основі міді, олова, цинку, свинцю (бронза, латунь) виготовляють архітектурні деталі, санітарно-технічну арматуру.

Найбільше розповсюдження в будівництві отримали сплави алюмінію.

Основи технологій отримання чавуну та сталі

Виробництво чорних металів з залізної руди - складний технологічний процес, який умовно поділяється на дві стадії:

виробництво чавуну;

переробка чавуну в сталь.

Чавун виплавляють в доменних печах (шахта з вогнетривкої цегли) з:

з попередньо збагаченої залізної руди (гірська порода з вмістом хімічних з'єднань заліза з киснем );

палива;

флюсу (вапняки, доломіти, піщаники, які використовують для зниження температури плавлення ).

Сталь виробляють шляхом зменшення домішок (вуглецю, кремнію, марганцю, сірки, фосфору).

Способи виробництва сталі:

конвертерний;

мартенівський;

електроплавильний (в електропечах).

Види термічної обробки:

§ загартування - нагрівання сталі до 800-9000С і швидке охолодження її у воді або в маслі ( підвищує міцність і твердість сталі);

§ відпуск загартованої сталі - повільний прогрів до 200-3500С з охолодженням на повітрі ( підвищує в'язкість)

§ відпал - прогрів і повільне охолодження в печі (знімає внутрішні напруження).

Властивості і маркування металевих сплавів

Властивості і маркування чавунів

В залежності від складу домішків і швидкості охолодження отримують два види чавуну:

білий - має високу твердість та крихкість і практично не обробляються ні різанням ні тиском. Через це даний чавун майже не використовують в будівництві, його переробляють на сталь та сірі чавуни.

Сірий - незважаючи на низькі механічні властивості має ряд позитивних якостей (висока корозійна стійкість, гарні антифрикційні та ливарні властивості,), що обумовлює його достатньо широке використання в будівництві.

Вироби з чавуну:

санітарно-технічні вироби (радіатори для опалення, мийки, труби, вентилі);

будівельні конструкції, які працюють на стиск (колони, арки, тюбінги для метрополітену;

пічні прибори;

архітектурно-художні вироби.

Маркують чавуни літерами за якими вказують дві групи цифр. Першою позначено межу міцності на розтяг, другою - відносне видовження у процентах. Наприклад, СЧ 350 - 10 - сірий чавун з межею міцності на розтяг 350 МПа та відносним видовженням 10 %.

Властивості і маркування сталей

Сталі для будівельних конструкцій поділяють на види і маркують умовними позначками, в яких відображають склад і призначення сталі, механічні і хімічні властивості, способи виготовлення і використання. Надійність і довговічність металевих конструкцій основному залежить від властивостей матеріалу (фізичних, механічних, хімічних,).

Класифікація сталей:

1) За хімічним складом:

а) вуглецеві ( Fe + C і домішки P, S, Mn, Si );

б) леговані (Fe + C + легуючі домішки).

2) За вмістом вуглецю вуглецеві сталі поділяють:

а) низьковуглецеві (м'які, до 0.3% С );

б) середньовуглецеві (середньої твердості, 0,3 - 0,6 % С);

в) високовуглецеві (тверді, більше 0, 6 % С).

3) За якістю вуглецеві сталі поділяють залежно від вмісту шкідливих домішок сірки та фосфору):

а) звичайної якості (S ? 0,05%, Р ? 0,04%,);

б) якісні (S ? 0,04%, Р ? 0,035...0,04%,);

в) високоякісні (S ? 0,02%, Р ? 0,03%,).

Вуглецеві сталі повністю розкислені після виплавлення, називають спокійними (СП), розкислені частково - напівспокійними (НС) і киплячими (КП). Спокійні сталі твердіють без помітного виділення газів. Порівняно з напівспокійними та киплячими сталями їм притаманні кращі міцнісні властивості, але водночас менший вихід металу при прокатуванні й вища вартість.

Сталі звичайної якості найбільш дешеві, їх широко використовують в будівництві. Маркування таких сталей починається з літер Ст. (сталь), а далі цифри від 0 до 6. ці цифри позначають умовний номер сталі, залежно від хімічного складу і механічних властивостей. Чим більша цифра, тим більше у складі сталі вуглецю і тим вища міцність. Для позначення ступеня розкислення сталі після цифри ставлять індекси: кп - кипляча; сп - спокійна; нс - напівспокійна. Сталі звичайної якості також поділяють на три групи: група А - з нормованим складом; Б - нормованими властивостями; В - з нормованими механічними властивостями та хімічним складом. Сталь кожної групи в залежності від нормованих показників поділяють на категорії. Група А - має три категорії, група Б - дві, група В - шість. Наприклад ВСт3нс2 означає, що сталь марки Ст3, напівспокійна, групи В, другої категорії.

Основним видом прокату для будівництва є арматурна сталь (ДСТУ 3760-98) у вигляді стрижнів, гладкого та періодичного профілів, дроту та канатів (рис. 3.2). Розрізняють: стрижневу арматуру - клас А; дріт - клас В; арматурні канати - клас К.

Рис. 3.2. Арматура: а - прутки класу А - II, б - прутки класу А - III, в - дріт періодичного профілю (Вр), г - канат.

З арматури класу А тільки арматуру класу А-I виготовляють круглого перерізу з гладкою поверхнею. Арматура інших класів має періодичний профіль. Арматура класу А періодичного профілю має вигляд круглих стрижнів з двома поздовжніми ребрами та поперечними виступами, що йдуть по трьохзахідній гвинтовій лінії. Використовують також арматуру з профілем «ялинка».

Арматурний дріт випускають діаметром 3…8 мм та поділяють за формою поперечного перерізу на дріт гладкого (В) та періодичного профілю (Вр).

Для несучих металевих конструкцій прокатну сталь поставляють у вигляді стержнів стандартних профілів поперечного перерізу: швелерного, двотаврового, кутникового та ін. Вигляд профілів стандартного прокату показаний на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Стандартні профілі сталевого прокату: а - швелерний, б - двотавровий, в, г - кутниковий.

Якісні та високоякісні вуглецеві сталі залежно від призначення поділяють на конструкційні та інструментальні. Конструкційні позначають двозначними цифрами, які вказують на вміст С в сотих долях відсотка. Сталь 15 - (0,15 % ), 20...80 - ( 0,2 ...0,8% ), 85 - ( 0,85 % ).

Інструментальні вуглецеві сталі маркують літерою У і цифрою, що вказує на вміст вуглецю в десятих частках процента: У7, У10, У11, У12.

Маркування легованих сталей передбачає використання наступних позначень: Х - хром, Н - нікель, Г - манган (вуглець), С - силіцій, В - вольфрам, М - молібден, Ф - ванадій, К - кобальт, Т - титан, Ю - алюміній, Д - купрум, Б - ніобій, Р - бор.

Марка легованої сталі означає її наближений хімічний склад: цифри перед літерами - середній вміст вуглецю, збільшений у сто разів; цифри після літер - вміст легуючої домішки в процентах, наприклад, марка 09Г2СД розшифровується так: вуглецю 0,09%, мангану до 2%, силіцію до 1%, купруму до 1%.

Рис. 3.4. Діаграма деформації сталі на розтяг: 1 - зона пружних деформацій, зона текучості, 3 - зона тимчасового опору, 4 - зона утворення локальних пластичних деформацій, 5 - точка руйнації зразка для випробувань.

За призначенням леговані сталі поділяють на конструкційні, інструментальні та сталі з особливими фізико-механічними властивостями (нержавіючі, жаростійкі, кислотостійкі, криогенні).

Основними властивостями металів та їх сплавів будівельних конструкцій для їх довготривалої нормальної роботи в умовах статичного навантаження є механічні властивості. Механічні характеристики визначають міцність та деформативність металів, а це дуже важливо для забезпечення надійної роботи будівельних конструкцій. Поведінка сталі в умовах механічних навантажень визначається за діаграмою, що встановлює залежність між внутрішніми напруженнями та деформацією, що їх викликає. Діаграма отримується шляхом проведення випробувань сталевого зразка на розтяг и вимірювання зусиль і деформацій, що викликаються цими зусиллями. Типовий вигляд такої діаграми поданий на рис. 3.4.

До основних механічних характеристик сталі відноситься модуль пружності Е (МПа), коефіцієнт Пуассона , межа пропорційності пр (МПа), межа текучості т (МПа), межа тимчасового опору або межа міцності.

Модуль пружності визначає кут нахилу ділянки пропорційності між зусиллям та деформаціями Е = tg (див рис. 3.4). Для сталей він складає 2,12,5 105 МПа. Коефіцієнт Пуассона визначає співвідношення між величинами поздовжньої та поперечної деформацій. Для сталей він складає близько 0,250,3. Межа пропорційності визначає максимальний рівень напружень, коли ще виконується пропорційна залежність між деформаціями та напруженнями, Межа текучості визначає настання ділянки текучості на діаграмі (див. рис. 3.4), коли деформації зростають при постійному значенні напружень. Межа тимчасового опору визначає максимальний рівень напружень, при якому матеріал ще здатен чинити опір діючим навантаженням.

Властивості і маркування кольорових металів, сплавів

Для виготовлення металевих конструкцій у будівництві в основному з усіх кольорових металів використовують сплави на основі алюмінію.

Переваги. Основними особливостями, які позитивно відрізняють сплави на основі алюмінію від сталей є:

1) Розповсюдженість Al в земній корі (1 місце серед металів) Al-8%, Fe-5% .

2) Мала маса (густина сплавів Al в 3 рази ніж сталі ).

3) Висока корозійна стійкість.

4) Здатність до значних деформацій (легко виготовляти профілі різного перерізу і форми за допомогою пресування і згинання листів)

5) Відсутність іскроутворювання.

Недоліки Al сплавів:

1) Малий модуль пружності Е ( в 3 рази ніж у сталі ).

2) Високий лінійний коефіцієнт термічного розширення.

3) Мала межа текучості.

4) Складність отримання зварного з'єднання рівноміцного основному металу.

Класифікація і маркування алюмінієвих сплавів

Al як метал в чистому вигляді для виготовлення металевих конструкцій непридатний. Для покращення його фізико-механічних властивостей до Al додають легуючі домішки: Mg, Mn, Cu, Zn, Si, Ni, Cr, Ti та інші. Їх вміст в сплавах досягає 20%. Сплави Al поділяться на:

1) Ливарні (для отримання виливок).

2) Деформовані (сплави, які обробляються тиском, для виготовлення листів, профілів, труб, дроту).

Ливарні алюмінієві сплави містять підвищену кількість кремнію, міді, магнію, цинку. Серед ливарних алюмінієвих сплавів найпоширеніші силуміни - сплави алюмінію з кремнієм (4… 13% Si). Ці сплави мають високі ливарні якості, малу усадку і пористість, тверді й міцні. Ливарні алюмінієві сплави маркують літерами АЛ (алюмінієвий ливарний) та цифрами (умовний номер), наприклад, АЛ2, АЛ17, АЛ29.

Деформовані сплави згідно легуючих домішок бувають:

Al-Mn - АМц.

Al-Mg - АМг - магналії.

Al-Mg-Si - АВ - авіалі (окрім АВ маркуються буквами АД).

Al-Cu-Mg - Д - дюралюміни (окрім Д маркуються буквами ВД, ВАД).

Al-Zn-Mg - В - висоміцні зварювані алюмінієві сплави (В92, В95 та інш.).

Рис. 3.5. Типова діаграма деформації алюмінієвих сплавів на розтяг.

Механічні властивості алюмінієвих сплавів дещо відрізняються за характером від властивостей сталей. Для даних сплавів немає, як правило, чітко вираженої зони текучості, як це видно на типовій діаграмі деформування для цих сплавів, що зображена на рис. 3.5. В якості характеристики, що встановлює початок настання зони інтенсивного нарощування пластичних деформацій використовують межу виникнення пластичних деформацій 0,2 (МПа). Ця межа відповідає рівню напружень, при якому спостерігається поява 0,02% пластичної деформації від загальної величини деформації. Коефіцієнт Пуассона для дюралюмінію складає  = 0,3.

Механічні властивості Al сплавів залежать від хімічного складу та виду термічної обробки. Сплави Al-Mn і Al-Mg поставляють без термічної обробки. Термічно оброблюваними є сплави: Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Cu-Mg. Межа міцності термічно зміцнюваних сплавів у 1.5-2 рази ніж у термічно не зміцнюваних, але їх пластичні властивості погіршені.

За видом термічної та механічної обробки алюмінієві сплави умовно позначаються літерами: М - відпалений (м'який), П - напівнагартований, Н - нагартований, Т - загартований.

Вплив високих температур на властивості металів

Поведінка сталей при пожежі. Одна з самих характерних особливостей всіх металів - здатність розм'якшуватися при нагріванні і відновлювати свої фізико - -механічні властивості після охолоджування. Якби метали не володіли цією дивною властивістю, вони б не змогли отримати такого широкого застосування у всіх областях техніки, оскільки можливості холодної обробки обмежені. Проте ця превага металів стає недоліком у тому випадку, коли тепло впливає на виконані з них конструкції. При пожежі металеві конструкції дуже швидко прогріваються, втрачають міцність, деформуються і обрушуються.

Для розрахунку вогнестійкості сталевих і залізобетонних конструкцій по несучій здатності, необхідно знати характер зміни фізико - механічних властивостей будівельних сталей в умовах дії високих температур.

На рис. 3.6 представлені графіки зміни міцності найбільш поширених в будівництві сталей при дії на них високих температур. На графіках для зручності порівняння різних видів сталі представлені залежності не абсолютних, а відносних значень меж міцності сталей. Відношення межі міцності або межі текучості матеріалів при даній температурі до межі міцності або межі текучості в нормальних умовах прийнято називати температурним коефіцієнтом зміни міцності і позначати ?t.

У зв'язку з тим що температура конструкції при пожежі змінюється в часі, змінюється також і значення коефіцієнта ?t. Значення температурного коефіцієнта зміни міцності, при якій межа міцності матеріалу в нагрітому стані знижується до величини робочої напруги в конструкції, називається критичним, оскільки в цьому випадку станеться обрушення конструкції. Температура, яка відповідає втраті міцності і несучої здатності сталі називається критичною температурою.

Рис. 3.6. Зміна міцності арматурних сталей при нагріванні: 1 - високоміцний холоднотягнутий дріт; 2 - звичайний холоднотягнутий низьковуглецевий дріт; 3 - гарячекатана сталь Ст3, Ст5; 4 - низьколегована сталь 25Г2С; 5 - низьколегована сталь 30ХГ2С

З рис. 3.6 видно, що механічні властивості розглянутих сталей при нагріванні до 200-2500С практично не змінюються. Краще за всіх в умовах пожежі при ?t = 0,625, що відповідає коефіцієнту запасу міцності 1,6, поводитиметься низьколегована сталь марки 25Г2С, з якої виготовляють гарячекатану арматуру класу А-Ш. Її критична температура становить 570 °С.

Гірше в умовах пожежі поводитимуться арматурні сталі, які отримали додаткове зміцнення методами термічної обробки або холодного протягування (наклепу). Причина цього явища полягає у тому, що додаткову міцність ці сталі отримують за рахунок спотворення кристалічної гратки, а під дією нагрівання кристалічна гратка повертається в рівноважний стан і надбавка міцності втрачається.

Слід враховувати ту обставину, що втрата ця може мати необоротний характер, тому існує небезпека того, що навіть якщо конструкція не обрушиться і не деформується, вона не буде забезпечувати запроектований запас міцності.

Розглянемо як ведуть себе вказані сталі і після охолодження (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Зміна міцності арматурних сталей при нагріванні та наступному охолодженні: 1 - високоміцний холоднотягнутий дріт; 2 - звичайний холоднотягнутий низьковуглецевий дріт; 3 - гарячекатана сталь Ст3, Ст5; 4 - низьколегована сталь 25Г2С

Якщо холоднотягнуті сталі зберігають свою міцність при нагріванні в інтервалі температур 300-3500С то низьколегована сталь 25Г2С при температурі до 6000С не тільки не втрачає міцності, але й при нагріванні до 5000С значно зміцнюється.

Для підвищення вогнестійкості з/б конструкцій в якості арматурної сталі потрібно використовувати низьколеговані сталі 25Г2С, 30ХГ2С, 35Г2С.

Рис. 3.8. Діаграми деформування звичайної холоднотягнутої арматурної сталі для різних температур нагріву.

Важливою є інформація про залежність внутрішніх напружень від деформацій, що їх викликають за підвищених температур. Дослідження поведінки арматурної сталі в залежності від температури, показують, що крім міцності так само змінюється і характер діаграм деформування., я к показано на рис. 3.8.

На рис. 3.8 величина Rs визначає рівень напружень що визначає міцність сталі для даної арматурної сталі. Межа міцності визначається настанням пластичних деформацій в сталі, тобто дорівнює межі текучості даної арматурної сталі Rs = т. Діаграму на рис. 3.8 зручно використовувати для визначення коефіцієнтів зниження міцності для різних арматурних сталей.

Важливою характеристикою поведінки при пожежі сталей для будівництва є їхнє температурне розширення. Ця величина застосовується для розрахунків на вогнестійкість металевих та залізобетонних конструкцій. Температурна деформація для арматурних сталей у залежності від температури подана на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Температурна деформація арматурної сталі.

При нагріві незахищених несучих сталевих конструкцій: рам, каркасів, ферм, та інших вважається, що протягом 15 хв вони можуть зруйнуватись внаслідок великих швидкостей прогрівання і настанні стану текучості при досягненні температури близько 480-500С. При досягненні даної температури в несучих елементах утворюються пластичні шарніри, які роблять статичну систему геометрично змінною і відбувається обвалення конструкції. Тому для збільшення межі вогнестійкості потрібно виконувати вогнезахист таких конструкцій.

Алюмінієві сплави. Міцність Al-сплавів в інтервалі температур -65 С +50 С практично не змінюється. Значення температурного коефіцієнта зміни міцності mt. для основних алюмінієвих сплавів наведено в табл. 3.1.

Таблиця 3.1. Зниження міцності алюмінієвих сплавів при нагріванні

Марка сплаву

Значення mt при температурі металу С

50

100

150

200

300

Амц

Амг, Амг-6, АВ

Д1,Д16

АД31

АД33

В92

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,80

0,90

0,95

0,75

-

0,75

0,70

0,80

0,85

0,70

0,75

0,65

0,60

0,70

0,80

0,50

0,65

0,55

0,35

0,30

0,40

-

0,20

0,25

Висновки:

1) Сплави на основі алюмінію втрачають несучу здатність при температурах 230-300 С, при цьому їх відносне видовження збільшується в 2-5,6 р залежно від хімічного складу сплаву. В умовах пожежі температура в об'ємі приміщення може досягти цих значень менш ніж через одну хвилину, тому розраховувати на істотну вогнестійкість несучих конструкцій з алюмінієвих сплавів, очевидно, не варто.

2) Використання Al сплавів для несучих конструкцій промислових будівель 1і 2 ступеня вогнестійкості можливо лише при їх захисті теплоізоляційними матеріалами з метою доведення їх вогнестійкості до вогнестійкості сталевих незахищених конструкційно, яка дорівнює 0,25 г.

Вогнезахист металевих конструкцій

Для підвищення вогнестійкості металевих конструкцій їх покривають захисними матеріалами. Поведінку захисного облицювання під час пожежі визначають розрахунком, виходячи з теплотехнічних характеристик матеріалу облицювання. Захисні можливості матеріалів облицювання отримані експериментально:

1) Шар штукатурки товщиною 25мм по металевій сітці - 50хв.

2) Шар штукатурки товщиною 50мм по металевій сітці - 2год.

3) Облицювання цеглою в ? цеглини - 2год.

4) Облицювання цеглою в ? цеглини - 5год.

5) Гіпсові плити товщиною 30мм з шаром штукатурки 20мм - 2год.

Значно важче захищати від дії пожежі сталеві балки і ферми. Облицювання поверхні таких металевих конструкцій плитами, цеглою і штукатуркою - неможливо. Тому розробляють різноманітні розчини, які наносять шляхом розбризкування на поверхню металевої конструкції:

1 азбест, перліт, вермикуліт - 2 год;

2 облицювання товщ. 6 мм розчином: перліт, цемент, азбест, рідке скло - 3 год;

3 обмазки, які спучуються товщиною 2.5 - 3 мм - 1год.

Новітні матеріали:

1) Протерм стил - 0.5-1год ( для мет. конструкцій )

2) Протерм СЕ - 1год ( для деревини )

3) Девиспрей - 1-3 год ( для залізобетонних конструкцій, м/к )

4) Фибромін - 0.5--3 год ( легке мікро волокнисте покриття - для повітроводів)

5) Ньюспрей - від 3 год ( спучений вермикуліт для залізобетонних конструкцій ).

Питання для самоконтролю

1. Метали. Загальні відомості та властивості.

2. Основні види елементарних комірок кристалічних граток металів.

3. Чорні метали. Загальні відомості.

4. Властивості і маркування чавунів.

5. Класифікація сталей.

6. Вироби та застосування сталі у будівництві.

7. Особливості арматури для залізобетонних виробів.

8. Застосування у будівництві алюмінію та його сплавів.

9. Застосування у будівництві міді та її сплавів.

10. Поведінка металів в умовах високих температур.

11. Вогнезахист металевих конструкцій.

Задачі для самостійного розв'язування

1. Початкова довжина зразків із сталі з різним вмістом нікелю при t1=20С була однакова - l0=500 мм. Якщо врахувати, що коефіцієнти лінійного теплового розширення сталі t з 20% Ni - 11,510-6 град-1, 30,4% Ni - 5,0410-6 град-1; 36,1% Ni - 0,9 10-6 град-1, якою стала довжина зразків при t2=300С?.

2. При визначенні модуля пружності сталі використали зразок з початковим діаметром d = 10 мм (початкова площа поперечного перерізу S0 = 78,5 мм2) і розрахунковою довжиною l0 = 100 мм. Вимірювачем деформації служить тензометр з ціною поділки 0,002 мм. Навантаження проводили ступенями F = 5400 Н до навантаження F, яке відповідає 70% очікуваної межі пропорційності (F = 37800 Н). При даному навантаженні за шкалою тензометра зафіксовано показник 105 поділок. Розрахувати модуль пружності сталі.

3. Механічні властивості конструкційної сталі визначаємо на циліндричних зразках з початковим діаметром d0=10 мм, площею поперечного перерізу S0=78,5 мм2 і довжиною l0=100 мм. Допустиме навантаження, пропорційне відносному видовженню зразка, Fп.п=34 кН. Навантаження, при якому досягається кінцеве видовження, рівне 0,05% початкової (розрахункової) довжини зразка, F0,05 = 37,36 кН. Навантаження, при якому кінцеве видовження складає 0,02% початкової довжини, F0,2 = 41,5 кН. Найбільше навантаження, яке передує руйнуванню, F = 68 кН. Довжина робочої частини зразка після розриву l1=110 мм. Діаметр шийки зразка після розриву d1 = 8,4 мм. Визначити межу пропорційності, умовну межу текучості, тимчасовий опір сталі, відносне видовження і звуження.

4. Розрахувати подовження стержня з початковою довжиною 50 см, нагрітого від 20С до 100С і виготовленого із сталі та алюмінію. Коефіцієнти лінійного розширення (t10 -7) сталі - 117 град-1; алюмінію - 235 град-1.

5. Який діаметр повинен мати стальний стержень довжиною l0 .= 2,5 м, якщо потрібно утримувати вантаж m = 6 т (F = 60 кН). Розрахувати абсолютне граничне видовження стержня l. Допустиме напруження на розтяг для сталі  =160 МПа, модуль пружності Е = 2105 МПа.

Розділ 4. Неорганічні в'яжучі матеріали

1. Визначення і класифікація неорганічних в'яжучих матеріалів.

2. Повітряні в'яжучі матеріали. Технологія виготовлення, вплив високих температур на властивості твердих будівельних розчинів.

3. Гідравлічні в'яжучі матеріали. Технологія виготовлення, вплив високих температур на властивості твердих будівельних розчинів.

4.1 Визначення і класифікація неорганічних в'яжучих матеріалів

Неорганічні в'яжучі речовини - це матеріали, які при змішуванні з водою або розчинами солей, лугів та кислот утворюють пластичну тістоподібну речовину, яка з часом, в результаті фізико-хімічних процесів переходить у твердий стан. В'яжуча речовина скріпляє між собою камені, зерна піску, гравію, щебеня. Завдяки даній властивості, в'яжучі речовини використовують для виготовлення бетонів, будівельних розчинів, а також штучних необпалених кам'яних матеріалів.

Різноманітність неорганічних в'яжучих матеріалів створює певні труднощі при їх вивченні та класифікації. Найбільше визнання в світі має класифікація де неорганічні в'яжучі речовини поділяються на:

1) Повітряні.

2) Гідравлічні .

Повітряні в'яжучі - це матеріали, які тверднуть і зберігають міцність тільки на повітрі (повітряне вапно, гіпс, рідке скло: калієве і натрієве - К2О· n О2; Na2O· n SiO2).

Гідравлічні в'яжучі - це матеріали, які здатні тверднути і зберігати свою міцність не тільки на повітрі, а і у воді (портландцемент, шлаковий, пуцолановий, глиноземистий цементи).

Особливість в'яжучих полягає в тому, що їх міцність набувається з часом: гіпс набуває міцності за 2 години, портландцемент за 28 діб, а повітряне вапно - десятиліттями може набувати міцності).

4.2 Повітряні в'яжучі матеріали. Технологія виготовлення, вплив високих температур на властивості твердих будівельних розчинів

Повітряне вапно - є продуктом помірного обпалу вапняків, які вміщують в себе не більш ніж 6% домішок (доломіту, кварцу, глини, гіпсу). В результаті обпалу (при температурі 1000 - 12000С) утворюється продукт білого кольору, який називається негашене комове вапно. Залежно від характеру подальшої обробки розрізняють такі види повітряного вапна: негашене мелене вапно, гашене (гідратне) вапно, вапнякове тісто, вапнякове молоко.

СаСО3 + T0C (1000 - 12000C) > CaO + CO2^,

де СаО - негашене вапно, має пористу структуру.

Мелене негашене вапно транспортують у герметично закритих металевих контейнерах або мішках. Зберігати його можна не більше як 15 діб на сухих складах, оскільки внаслідок поглинання вологи з повітря воно втрачає в'яжучі властивості. При поливі водою відбувається гашення вапна за реакцією

СаО + Н2О > Са (ОН)2 + Q,

де Са (ОН)2 - гашене вапно.

Залежно від того, скільки води витрачається для гашення, отримують три різних продукти. Якщо кількість води становить біля 70% від маси вапна отримують гідратне вапно (вапно-пушонку), яке збільшується в об'ємі в 2…3,5 рази і має насипну густину 400…450 кг/м3. Якщо кількість води при гашенні досягає 200…250% від маси вапна то утворюється пластичне вапнякове тісто. При витраті ще більшої кількості води утворюється вапнякове молоко.

Тверднення вапнякових розчинів обумовлюється випаровуванням води, а також карбонізацією поверхні розчину на деяку глибину

Са (ОН)2 + СО2 > СаСО3 + Н2О^

Вапно використовується для виготовлення будівельних розчинів в суміші з піском або іншими заповнювачами, т. к. чисте вапнякове тісто або молоко - залежно від кількості води, розтріскується внаслідок великої усадки.

Вапно, крім виготовлення будівельних розчинів використовується для виробництва силікатної цегли і силікатних бетонів і в якості в'яжучого для вапняних фарб.

При дії високих температур на тверді вапнякові розчини відбувається їх дегідратація (відщеплення води) і дисоціація (розкладання) СаСО3

Са (ОН)2 + 5800С > СаО + Н2О

СаСО3 + 9000С > СаО + СО2

СаО - речовина схильна до прискореної гідратації, при цьому збільшується її об'єм і руйнується вапняковий твердий розчин.

Висновок: Значне зниження міцності твердого вапнякового розчину спостерігається вже при температурі 500 - 6000С. При температурі 9000С розчин повністю втрачає міцність.

Будівельний гіпс - є повітряним в'яжучим, яке отримують завдяки термічній обробці природного гіпсового каменю. Природній гіпсовий камінь складається із гіпсу СаSO42H2O і домішок кварцу, кальциту, каолініту (глини). Якість тим вища, чим менше домішок. Можуть застосовуватись в якості сировини також глинисто-гіпсові породи і сульфатні відходи хімічної промисловості.

При температурній обробці природній двоводний гіпс розпадається по реакції:

СаSO42H2O > СаSO40.5H2O + 1.5 H2O,

де СаSO40.5H2O - будівельний гіпс.

Залежно від температури термічної обробки гіпсові в'яжучі поділяють на низьковипалювальні (110…180 ?С) і високовипалювальні (600…1200 С). При отриманні низьковипалювальних гіпсових в'яжучих основним є процес часткової дегідратації гіпсу.

Таблиця 4.1. Марки гіпсових в'яжучих

Марка в'яжучого

Границя міцності балочок через 2 год твердіння не менше, МПа

Марка в'яжучого

Границя міцності балочок через 2 год твердіння не менше, МПа

на стиск

на згин

на стиск

на згин

Г-2

2

1,2

Г-10

10

4,5

Г-3

3

1,8

Г-13

13

5,5

Г-4

4

2

Г-16

16

6

Г-5

5

2,5

Г-19

19

6,5

Г-6

6

3

Г-22

22

7

Г-7

7

3,5

Г-25

25

8

В умовних позначеннях вказується марка гіпсового в'яжучого за міцністю, група по строкам тужавлення та тонкості помелу. Наприклад, Г-5 АІІ - гіпс марки Г5, швидкотвердіючий (А) середнього помелу (ІІ).

При змішувані з водою (60 - 70%) утворюється гіпсове тісто, яке швидко твердне:

СаSO40.5H2O + 1.5H2O > СаSO42H2O

При висушуванні міцність гіпсу підвищується і може досягати 20 МПа. Сушать гіпсові вироби при температурі не більше 60-70?С. В перший період твердіння гіпс розширюється на 0,05…0,15 %, а при подальшому висиханні дає усадку. Здатність твердючого гіпсу збільшуватися в об'ємі використовується при отриманні виливок різних архітектурних деталей.

Для затверділого гіпсу характерні пластичні деформації під навантаженням (повзучість), особливо у зволоженому стані.

Будівельний гіпс застосовується для виробництва перегородкових плит і панелей, листів для обшивки стін і перекриттів (гіпсової сухої штукатурки), теплоізоляційних та звукоізоляційних плит. вентиляційних коробів, для штукатурних, ремонтних та опоряджувальних робіт і т.п. Гіпсові вироби можуть експлуатуватися при відносній вологості повітря не більше 60 %. Водостійкість гіпсових виробів підвищується з введенням 5…25 % вапна, гранульованого доменного шлаку, при додаванні деяких добавок, просоченні карбамідними смолами, кремнійорганічними рідинами і т. і.

При нагріванні, гіпсового каменя починається його дегідратація за реакцією:

СаSO42H2O > СаSO4 + 2H2O

з руйнацією структури та втратою міцності.

При 100С міцність зменшується до 46% від початкової в гарячому стані і до 67% після охолодження.

При підвищенні температури до 200С міцність гіпсового каменя в гарячому стані знижується до 40% і в охолодженому до 51% від початкової. В інтервалі температур 200 - 300?С міцність гіпсу хоча і не змінюється проте з'являються в великих кількостях волосяні тріщини.

При 400С міцність складає 39% в гарячому та 23% після охолодження від початкової. При 700С міцність знижується до 0 в гарячому та зростає до 17% після охолодження. Якщо температура і надалі зростатиме (близько 900 ?С) відбувається розпад сульфату кальцію за реакцією:

2СаSO4 > 2СаО + 2SO2 + O2

Утворений окис кальцію здатен до вторинної гідратації зі значним збільшенням об'єму, що і призводить до повного руйнування гіпсовогокаменя.

Висновок: Гіпс є дуже чутливим до нагрівання: при 1000С його міцність зменшується вдвічі. В той же час твердий гіпсовий камінь має дуже високі теплоізоляційні властивості.

Рідке скло - це розчинні у воді солі кремнієвої кислоти Na2O n SiO2 і К2О n SiO2 - натрієвий і калієвий силікати. Величина n називається силікатним модулем і змінюється в межах 2,5-3,5. В будівництві використовується головним чином більш дешевий силікат натрію.

Рідке скло отримують сплавленням кварцового піску з содою або сульфатом натрію при температурі 1300С - 1400С.Потім охолоджені шматки обробляють в автоклаві під тиском 6 - 8 атмосфер. В результаті отримують в'язку рідину, яку використовують в промисловості. Процес тверднення здійснюється тільки на повітрі під дією вуглекислого газу за такою хімічною реакцією:

Na2O n SiO2 + CO2 + m H2O > Na2CO3 + n SiO2 m ·H2O,

де n SiO2 ·mH2O -аморфний кремнезем.

Суть процесу тверднення в таких умовах полягає в випаровуванні рідкої фази, підвищенні концентрації вільного колоїдного кремнезему, його наступної коагуляції та ущільнення.

Рідке скло використовують для отримання силікатних вогнезахисних фарб кислотостійкого цементу і жаростійкого бетону.

Кислотостійкий цемент отримують сумісним помелом суміші кварцового піску і кремній фтористого натрію, замішаних на рідкому склі. Такий цемент володіє високою стійкістю до дії ряду мінеральних та органічних кислот, але втрачає міцність в воді і руйнується при дії лугів та плавикової кислоти. Кислотостійкий цемент використовують для захисту хімічної апаратури і зведення споруд хімічної промисловості.

При дії високих температур рідке скло плавиться і спучується. В результаті цього утворюється стійкий піноподібний шар, який має малу теплопровідність. На цій властивості рідкого скла засновано використання силікатних вогнезахисних фарб.


Подобные документы

  • Текучість пластичних мас та її вплив на переробку. Основні засади визначення текучості. Визначення текучості за методом Рашига. Визначення індексу розплаву, температури каплепадіння низькоплавких полімерів та стійкості до дії високих температур.

    реферат [50,6 K], добавлен 16.02.2011

  • Наукова організація праці при технології виготовлення столярно-будівельних виробів. Приклади віконних та дверних блоків. Вбудовані й антресольні шафи. Алгоритм технологічного процесу виготовлення столярно-будівельних виробів. Розрахунок матеріалів.

    курсовая работа [4,7 M], добавлен 06.07.2011

  • Теплостійкість або стійкість до дії високих температур як важлива властивість гуми. Випробування гум на стійкість до старіння. Процес незворотної зміни властивостей. Підвищення світлостійкості до гум. Температурний режим штучного прискореного старіння.

    реферат [30,2 K], добавлен 20.02.2011

  • Основні поняття про сухі будівельні суміші та області їх застосування. Особливості заводської технології виготовлення СБС. Розрахунок параметрів змішувача та клинопасової передачі. технологія проектування машини для перемішування сухих будівельних сумішей

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.09.2009

  • Будова, властивості і класифікація композиційних матеріалів – штучно створених неоднорідних суцільних матеріалів, що складаються з двох або більше компонентів з чіткою межею поділу між ними. Економічна ефективність застосування композиційних матеріалів.

    презентация [215,0 K], добавлен 19.09.2012

  • Цемент: поняття, види, застосування. Загальна характеристика особливостей комбінованого, мокрого та сухого способу виробництва. Тенденції розвитку ринку цементу 2009-2010 рр. Обсяги виробництва будівельних матеріалів в Україні. Життєвий цикл матеріалу.

    презентация [1,7 M], добавлен 08.06.2013

  • Галузі у промисловості будівельних матеріалів. Асортимент, вимоги стандартів на продукцію. Характеристика вихідних матеріалів і паливно-енергетичного комплексу. Вибір та обґрунтування способу виробництва. Опис цеха випалу клінкера та основного обладнання.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.05.2014

  • Вплив підготовки залізної руди на техніко-економічні показники доменної плавки. Вимоги, що пред'являються до залізної руди. Вплив витрати залізної руди на техніко-економічні показники доменної плавки. Показники, що характеризують роботу доменної печі.

    курсовая работа [410,7 K], добавлен 14.12.2012

  • Ливарне виробництво. Відомості про виробництво, традиційні методи обробки металічних сплавів. Нові види обробки матеріалів (електрофізичні, електрохімічні, ультразвукові). Види електроерозійного та дифузійного зварювання, сутність і галузі застосування.

    контрольная работа [34,6 K], добавлен 25.11.2008

  • Зернинна структура металів, її вплив на властивості сплавів і композитів. Закономірності формування зернинної структури в металевих матеріалах з розплаву і при кристалізації з парової фази. Розрахунок розміру зерна по електронно-мікроскопічним знімкам.

    дипломная работа [646,5 K], добавлен 19.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.