Строительные материалы и изделия

       Теплопроводность различных видов стекла зависит от их состава и составляет 0,6…0,8 Вт/(м х К), что почти в 10 раз ниже, чем у аналогичных кристаллических минералов (у кристалла кварца – 7,2 Вт/(м х К) .

       Коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) стекла относительно невелик. Но из-за низкой теплопроводности и высокого модуля упругости напряжения, развивающиеся в стекле при резком одностороннем нагреве или охлаждении могут достигать значений, приводящих к разрушению стекла. Это объясняет малую термостойкость обычного стекла. Она составляет 70…90 градусов.

         Звукоизолирующая способность стекла довольно высока. Стекло толщиной 1 см по звукоизоляции приблизительно  соответствует кирпичной стене в полкирпича – 12 см.

       Химическая  стойкость силикатного стекла – одно из самых уникальных его свойств. Стекло хорошо противостоит действию воды, щелочей и кислот (за исключением плавиковой и фосфорной). Объясняется это тем, что при действии воды и водных растворов из наружного слоя стекла вымываются ионы натрия и кальция и образуется химически стойкая пленка, обогащенная SiO2. Эта пленка защищает стекло от дальнейшего разрушения.

       Задача:

       Цилиндрический  образец горной породы диаметром 5 см и высотой  5 см, массой в сухом состоянии 245 г, после насыщения его водой имеет массу 250 г. Определить среднюю плотность, его водопоглащение весовое и объемное, если истинная плотность составляет 2,75 г/см3.

       Решение:

       Весовое водопоглащение:  Ввес =(250-245)/245 х 100 = 2,0408%

       Объемное  водопоглащение: Воб = р х Ввес, где р – плотность материала;

       Найдем  объем материала и его плотность: V = 3,14 х 5 х 5 х 5 = 98,125 см3,

       р =  245/98,125 = 2,496 г/см3,  Воб = 2,496 х 2,0408 = 5,093% 

Задание 2

       Вариант 1

       Вопрос 1:  В каком виде и для каких целей используют воздушную известь?

       Ответ:    Сырьем для получения извести служат широко распространенные осадочные горные породы:  известняки, мел, доломиты, состоящие преимущественно из карбоната кальция (СаСО3). Если куски таких пород прокалить на огне, то карбонат кальция перейдет в оксид кальция:

       СаСО3 = СаО + СО2 

       После прокаливания куски, теряя с углекислым газом 44% своей массы, становятся легкими  и пористыми. При смачивании водой  они бурно реагируя с ней, превращаясь в тонкий порошок, а при избытке воды в пластичное тесто. Этот процесс, сопровождающийся сильным выделением теплоты и разогревом воды вплоть до кипения, называют гашением извести. Образующееся при избытке взятой воды  пластичное тесто используют в качестве вяжущего. При испарении воды тесто загустевает и переходит в камневидное состояние. Недостаток извести – медленное твердение: процесс набора прочности твердеющей известью растягивается на годы и десятилетия. В реальные сроки строительства прочность затвердевшей извести, как правило, не превышает 0,5…2 МПа.

       По  содержанию оксидов кальция и  магния воздушная известь бывает:

       - кальциевая – MgO не более 5%;

       - магнезиальная – MgO 5…20%;

       - доломитовая – MgO 20…40%

       По  виду поставляемого на строительство продукта воздушную известь подразделяют на негашеную комовую (кипелку), негашеную порошкообразную (молотую кипелку) и гидратную (гашеную или пушенку).        

       Воздушная известь – единственное вяжущее, которое превращается в тонкий порошок  не только размолом, но и путем гашения  водой.

       Содержание  воды в известковом тесте не нормируется. Обычно в хорошо выдержанном тесте  соотношение воды и извести около 1:1.

       Известковое тесто, защищенное от высыхания, неограничен  долго сохраняет пластичность, т.е. у извести отсутствует процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь – не водостойкий материал). Однако при длительном твердении (десятилетиями) известь приобретает высокую прочность и относительную влагостойкость. Это объясняется тем, что на воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т.е. как бы обратно переходит в природный известняк:

       Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О

       Воздушную известь применяют для приготовления  кладочных и штукатурных растворов  как самостоятельное вяжущее, так и в смеси с цементом;  при производстве силикатного кирпича и силикатобетонных изделий; для получения смешанных вяжущих (известково-шлаковых, известково-зольных и др.) и для красок.

       Комовую известь транспортируют навалом  в закрытых вагонах и автомашинах, порошкообразную – в бумажных мешках, а так же в специальных  автоцистернах. В таких же цистернах  перевозят пушонку и известковое тесто.

       Вопрос 2:   Приведите химический и минералогический составы портландцементного клинкера, как это влияет на состав цемента?

       Ответ:  Портландцемент – это гидравлическое вяжущее, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса (1,5…3%). Клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси, обеспечивающей в портландцементе преобладание силикатов кальция. К клинкеру для замедления схватывания цемента добавляют гипс. Для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости портландцемента допускается введение минеральных добавок. Основные операции при получении портландцемента: приготовление сырьевой смеси, обжиг ее до получения цементного клинкера и помол клинкера совместно с добавками.

       Соотношение компонентов сырьевой смеси выбирают с таким расчетом, чтобы полученный при обжиге клинкер имел следующий химический состав (%): СаО – 62…68, SiO2 – 18…26, Al2O3 – 4…9, Fe2O3 – 2…6. В природе есть горная порода, обеспечивающая получение клинкера такого состава, - мергель, который представляет собой тесную смесь известняка с глиной. Но чаще используют известняк и глину (добываемые отдельно) в соотношении 3 : 1 (по массе). Кроме основных компонентов в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки и промышленные отходы, обеспечивающие требуемый состав клинкера.

       Максимальная  температура обжига сырьевых компонентов  – 1450 градусов. При таких температурах оксид кальция, образовавшийся в  результате разложения известняка, взаимодействует  с кислотными оксидами, образующимися  при разложении глины. Продукты взаимодействия, частично плавясь и спекаясь друг с другом, образуют так называемый портландцементный клинкер – плотные твердые куски серого цвета. В минеральный состав портландцементного клинкера входят четыре основных минерала и небольшое количество стеклообразного вещества:

       * - в скобках сокращенное обозначение  клинкерных минералов.

       Ка видно из таблицы, портландцементный клинкер в основном (на 60…80%) состоит из силикатов кальция, из-за чего портландцемент называют силикатным цементом. Свойства портландцемента зависят от его минерального состава и тонкости помола клинкера. Добавка гипса, вводимая при помоле клинкера, изменяет характер начального периода твердения и замедляет схватывания цемента на несколько часов.

       При взаимодействии с влагой воздуха  активность портландцемента падает, поэтому его при хранении и транспортировке предохраняют от действия влаги.

       Вопрос 3:  Что представляют собой железобетонные конструкции? Чем сборный железобетон отличается от монолитного?

       Ответ:   Железобетон – это строительный материал, в котором сталь и бетон работают совместно. Заложенная в бетон стальная арматура, при твердении бетона, плотно охватывается им уменьшаясь в объеме. Конструкция изготовленная таким способом дополняет прочность бетона при нагрузках на растяжение и изгиб. Используются такие конструкции практически при любом жилищном и промышленном строительстве различного назначения – укладка  фундаментов, возведение стен, перекрытий, перегородок, лестниц , колонн и балок,  инженерных сооружений.

       Железобетонная  конструкция представляет собой  армированный каркас, изготовленный  из арматуры путем сварки  или  связки проволокой, уложенный в определенную форму в зависимости от назначения и залитый бетоном определенной марки, в зависимости от назначения конструкции.

       Принципиальное  отличие между монолитными и  сборными железобетонными конструкциями  заключается в том, что монолитные конструкции изготавливают непосредственно  на строительной площадке, устанавливая опалубку, изготавливая армированный каркас и заливая бетоном, а сборные конструкции изготавливают в производственных цехах, затем вывозят на объект строительства и монтируют их в здание-сооружение.

       Вопрос 4:  Как назначается и как определяется подвижность растворной смеси?

       Ответ:     Подвижность растворной смеси оценивают по глубине погружения в нее эталонного конуса массой 300 г, высотой 150 мм и углом при вершине конуса 30 градусов, изготовленного из жести, наполненного свинцом. На конусе нанесены деления для определения величины подвижности раствора, и с цепочкой (или шнуром), прикрепленной к центру основания. Растворную смесь , подвижность которой надо определить, помещают в небольшую емкость (ведро) и погружают в нее конус. Насколько он погрузился будет соответствовать делениям на конусе.

       

       В зависимости от назначения применяют  растворы различной подвижности. Один из способов повышения подвижности растворной смеси – увеличение содержания в ней воды, но при этом, чтобы сохранить прочность раствора и водоудерживающую способность смеси, увеличивают расход вяжущего. Более рациональный способ повышения подвижности – введение в раствор пластифицирующих добавок.

       Подбор  состава раствора выполняют исходя из требуемых марок, подвижности, назначения раствора и условий производства работ.

       Вопрос 5:   Что такое газосиликат и газобетон и где их применяют? 

       Ответ:   Газобетон и газосиликат относятся к ячеистым бетонам, вяжущим в которых может служит портландцемент (или известь) с кремнеземистым компонентом. Получают их путем вспучивания теста вяжущего газом, выделяющимся при химической реакции между веществом-газообразователем и вяжущим. Газобетоны и газосиликаты отличаются по методу вспучивания от пенобетонов и пеносиликатов. Чаще всего газообразователем служит алюминиевая пудра, которая, реагируя с гидратом оксида кальция, выделяет водород

       3Са(ОН)2 + 2Al + 6Н2О = 3СаО х Al2О3 х 6Н2О + Н2   

       Согласно  уравнению химической реакции, 1 кг алюминиевой пудры выделит до 1,25 м3 водорода, т.е. для получения 1 м3 газобетона требуется 0,5…0,7 кг пудры.

       Свойства  таких бетонов определяются их пористостью, видом вяжущего и условиями твердения, они обладают хорошими звукоизоляционными свойствами, они огнестойки и легко  поддаются механической обработке (пилятся и сверлятся).

       Наиболее  рациональная область применения –  ограждающие конструкции(стены) жилых и промышленных зданий: несущие – для малоэтажных зданий и ненесущие – для многоэтажных зданий, имеющие несущий каркас.

       Задача 1: Определить количество гипса и воды для получения 10 кг гипсового теста нормальной густоты, составляющей 60%

       Решение:  Пусть масса гипса равна Х, тогда масса воды равна 0,6Х; теста 10 кг, тогда Х + 0,6Х = 10;  Х = 10/1,6 = 6,25 кг (гипса),  воды: 10 – 6,25 = 3,75 кг.

       Задача 2:   Рассчитать полевой состав тяжелого бетона проектной марки М 300, обеспечив подвижность бетонной смеси 3-5 см. Применяются следующие материалы: цемент М 400 с истинной плотностью  3100 кг/м3; песок средней крупности с истинной плотностью 2600 кг/м3; насыпной плотностью 1400 кг/м3, влажностью 5; гранитный щебень фракции 5 – 20 с         с истинной плотностью 260 кг/м3, насыпнй плотностью 140 кг/м3, влажностью 3%.