Контрольная работа по "Строительному материалу"

Строительные  материалы

Вариант 5

1. Сборные железобетонные и бетонные строительные изделия. Их классификация (по назначению, виду бетона, строению, способу армирования).

 Железобетон представляет собой  строительный материал, в котором  соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура, совместно  работающие в конструкции. Как уже указывалось, бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо - растяжению; стальная же арматура хорошо работает на растяжение.

Балка лежащая на двух опорах и нагруженная сверху, испытывает в верхней зоне сжатие, а в нижней растяжение. Прочность балки, изготовленной только из бетона невелика, из-за малой сопротивляемости бетона растяжению. Разрушение балки наступает уже при небольшой нагрузке. При наличии же в нижней растянутой зоне стальной арматуры балка способна выдерживать значительную нагрузку. Совместная работа арматуры и бетона обусловлена большими силами сцепления между ними при равных величинах температурных деформаций. При этом стальная арматура в плотном бетоне хорошо защищена от коррозии. 

Железобетонные конструкции  по возведению конструкций. При этом строительная площадка превращается в  монтажную, значительно сокращается  трудоемкость бетонных и железобетонных работ, повышается их качество, а также  резко ускоряются темпы строительства и снижается его стоимость. 

Железобетонные изделия  и конструкции изготовляют как  с обычной, так и с предварительно напряженной арматурой. Обычный  способ армирования (укладка стальных стержней, сеток или каркасов зону растяжения) не предохраняет изделие  в процессе эксплуатации от появления  в нем трещин. В эти трещины  проникают влага и газы, которые  вызывают способу изготовления разделяют на монолитные и сборные. Монолитные железобетонные конструкции возводят непосредственно на строительных площадках. Обычно их применяют в зданиях и сооружениях трудно поддающихся членению, при нестандартности и малой повторяемости элементов и при особенно больших нагрузках (фундаменты, каркасы и перекрытия многоэтажных промышленных зданий, гидротехнические, транспортные и другие сооружения). 

Однако при их возведении затрачивается большое количество ручного труда и материалов на изготовление опалубки, подмостей и  т.д. Значительные трудности возникают  при бетонировании монолитных конструкций  в зимнее время. 

Сборные  жбк  значительно экономичнее монолитных, так как их выполняют на специализированных заводах и полигонах с рационально организованным высокомеханизированным технологическим процессом производства. Применение сборных железобетонных конструкций, по сравнению с монолитными, позволяет сократить расход стали , устранить нерациональное использование опалубки и поддерживающих лесов, перенести со строительной площадки на завод большую часть работ коррозию арматуры. Кроме того, с появлением трещин увеличивается прогиб изделия. Однако если до нагружения конструкции расчетными нагрузками предварительно сжать бетон, то опасность появления трещин в растянутой зоне конструкции резко снижается. Предварительное сжатие бетона осуществляют путем натяжения арматуры. 

Различают два основных вида железобетонных конструкций с предварительно напряженной арматурой: с натяжением арматуры до и после бетонирования. В первом случае арматуру предварительно растягивают и концы ее закрепляют на упорах фермы, затем укладывают бетонную смесь. После того как бетон приобретет определенную прочность, концы арматурных стержней освобождают от упоров, и арматура, стремясь вернуться в первоначальное ненапряженное состояние, сжимает бетон. Во втором случае изготовляют железобетонные конструкции с продольными каналами, куда затем пропускают арматурные стержни, которые растягивают, и их концы закрепляют анкерными устройствами на торцах конструкции. После этого каналы заполняют цементным раствором для защиты стальной арматуры от коррозии. 

Применение железобетонных конструкций с предварительно напряженной  арматурой позволяет снизить  массу конструкций, повысить их трещиностойкость и долговечность, а также сократить расход стали.

Классификация железобетонных изделий     

 В основу классификации сборных  железобетонных изделий положены  следующие признаки: вид армирования, объемный вес, вид бетона, внутреннее строение иназначение.     

  По виду армирования изделия подразделяют на предварительно напряженные и с обычным армированием.     

 По объемному весу применяемых бетонов изделия подразделяют на изготовленные из тяжелых бетонов (объемного веса более 1800 и до 2500 кг/м³), из легких (объемного веса от 500 до 1800 кг/м³), из особо легких (теплоизоляционных) бетонов (объемным весом менее 500 кг/м³), из специальных особо тяжелых бетонов (объемным весом более 2500 кг/м³).     

 По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих изделия подразделяют на следующие: из цементных бетонов на основе портландцемента и его разновидностей, из силикатных бетонов на основе извести или смешанных вяжущих, из ячеистых бетонов на основе портландцемента, извести или смешанных вяжущих, из специальных бетонов - жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных (содержащих большое количество воды).     

 По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида; однослойными или двухслойными и многослойными, изготовленными из разных видов бетона или с применением различных материалов (например, теплоизоляционных).      

 Кроме приведенного деления,  железобетонные изделия одного  вида могут отличаться также типоразмерами, когда их конструкция или размеры различны (например, стеновой блок угловой или подоконный). Изделия одного типоразмера могут подразделяться также по маркам. В основу деления на марки положены способы армирования, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.    

 В зависимости от  назначения сборные жби изделия подразделяют на четыре основные группы: для жилых и общественных зданий, для промышленных зданий для инженерных сооружений и изделия общего назначения.     

 В группу изделий для жилых и общественных зданий по своему конструктивному назначению входят следующие: изделия для фундаментов и подземных частей - блоки ленточных фундаментов, панели и блоки стен подвалов, фундаментные блоки, элементы каналов в пределах здания; изделия для конструкций каркасов зданий - колонны, ригели, прогоны, подстропильные балки и фермы; изделия для наружных стен - стеновые блоки и панели; изделия для междуэтажных перекрытий - панели и настилы перекрытий, панели полов и потолка для раздельных перекрытий; изделия для покрытий - плиты и панели, изделия для сборных лестниц - лестничные марши и площадки, ступени; изделия для санитарно-технических устройств - санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки, отопительные панели, блоки мусоропроводов, изделия для архитектурно-декоративного оформлении фасадов и внутренних частей зданий - карнизные блоки и плиты и др.    

 Для промышленных  зданий применяют изделия, аналогичные по своей номенклатуре перечисленным выше. Специфичными для них являются фермы и балки больших пролетов, колонны, арки, подкрановые балки.      

 В группу изделий для инженерных сооружений входят следующие: для водопроводно-канализационных смотровых колодцев - объемные элементы, коллекторы и др., для мостов и водопропускных труб - пролетные строения, плиты, опоры, сваи, кольца труб; для дорог и покрытий аэродромов - плиты, столбы сигнальных и путевых знаков, бордюрные камни; для метрополитенов и туннелей - блоки и тюбинги обделки туннелей, блоки стен, колонн и перекрытий станций метрополитеном; для железнодорожного строительства - шпалы, опоры для подвески проводов, электрифицированных дорог, элементы платформ; для гидротехнических сооружений - плиты-оболочки, элементы эстакад морских портов, плиты водосливных поверхностей плотины; для линий электроснабжения и связи - стойки опор линий электропередач, анкерные плиты; для подземных горных выработок - рудничные шпалы, крепи вертикальных отвалов, наклонных и горизонтальных выработок; изделия для сельскохозяйственных сооружений - элементы для животноводческих зданий, теплиц и парников, силосных башен и траншей.      

 К изделиям общего  назначения согласно этой классификации отнесены железобетонные трубы, элементы ограждений, опоры для подвески светильников.

2. Древесина. Ее достоинства и недостатки как строительного материала. Основные физико-механические свойства.

Древесина - сравнительно твердый  и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть  стволов, ветвей и корней деревьев и  кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в  основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде – как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.

Трудно назвать какую-нибудь отрасль народного хозяйства, где  древесина не использовалась в том  ли ином виде, и перечислить разнообразные  изделия, в которые древесина  входит составной частью. По объему использования и разнообразию применения в народном хозяйстве с древесиной не может сравниться никакой другой материал.

Древесину применяют для  изготовления мебели, столярно-строительных изделий. Из неё делают элементы мостов, судов, кузовов, вагонов, тару, шпалы, спортивный инвентарь, музыкальные инструменты, спички, карандаши, бумагу, предметы обихода, игрушки, сувениры. Натуральную или модифицированную древесину применяют в машиностроении и горнорудной промышленности; она является исходным сырьём для целлюлозно-бумажной промышленности, производства древесных плит.

Широкому использованию  древесины способствуют её высокие  физико-механические качества. Хорошая  обрабатываемость. А также эффективные  способы изменения отдельных  свойств древесины путем химической и механической обработки. Древесина легко обрабатывается, имеет малую теплопроводность, достаточно высокую прочность, при небольшой массе хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам, в сухой среде долговечна. Древесина соединяется крепёжными изделиями, прочно склеивается, сохраняет красивый внешний вид, на неё хорошо наносятся защитно-декоративные покрытия. Вместе с тем древесина имеет недостатки: она подвержена горению и загниванию, разрушению от воздействия насекомых и грибов, гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию. Кроме того, древесина имеет пороки биологического происхождения, которые снижают её качество. Чтобы использовать древесину, надо знать её свойства, строение и пороки. 

Древесина используется в  качестве конструкционного материала  в различных отраслях промышленности как в натуральном, так и переработанном виде.

Преимущества  древесины: малый удельный вес; высокая удельная прочность; способность поглощать удары вследствие упругости; простота обработки; высокие тепло,- звуко, - и электроизоляционные свойства; хорошая химическая стойкость к ряду кислот, солей, щелочей.

Недостатки древесины: способность к быстрому загниванию; гигроскопичность; низкая огнестойкость; низкий модуль упругости; неоднородность строения.

Древесина имеет слоисто-волокнистое  строение: кора, луб, заболонь, сердцевина.

Физико - механические свойства древесных материалов:

1) гигроскопичность древесины - с увеличением влажности резко снижается прочность, но повышается упругость;

2) теплопроводность - с повышением влажности она возрастает, т.к. поры заполняются влагой, которая более теплопроводна, чем волокно;

3) электропроводность древесины низкая, поэтому она может быть использована в качестве электроизоляционного материала; с повышением влажности, плотности и температуры древесины увеличивается;

4) твёрдость - в торцевом направлении больше твёрдости боковой поверхности в 1,5…2 раза; по степени твёрдости породы дерева располагаются в возрастающем порядке: липа, пихта, сосна, берёза, листвен- ница, дуб, ясень. Твёрдость зависит от плотности: чем плотнее древесина, тем она твёрже; влажность снижает твёрдость и сопротивление истиранию.

3. Механические свойства строительных материалов. Определение прочности пластмасс на срез по ГОСТ 17302-71.

К физическим свойствам материала  относятся плотность, пористость, водопоглощение, влагоотдача, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, звукопоглощение, огнестойкость, огнеупорность и некоторые другие.

Плотность. Плотность материала бывает средней и истинной. Средняя плотность определяется отношением массы тела (кирпича, камня и т.п.) ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. и выражается в соотношении кг/м³. Истинная плотность — это предел отношения массы к объему без учета имеющихся в них пустот и пор. У плотных материалов, таких как сталь и гранит, средняя плотность практически равна истинной, у пористых (кирпич и т. п.) — меньше истинной.

Таблица 1. Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов.

Пористость. Эта характеристика определяется степенью заполнения объема материала порами, которая исчисляется в процентах. Пористость влияет на такие свойства материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и др. По величине пор материалы разделяют на мелко-пористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметра до 1—2 мм). Пористость строительных материалов колеблется в широком диапазоне. Так, например, у стекла и металла она равна нулю, у кирпича она составляет — 25-35%, у мипоры — 98%.

Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. По объему водопоглощение всегда меньше 100%, а по массе может быть более 100%, например у теплоизоляционных материалов. Насыщение материала водой ухудшает его основные свойства, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность. Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью и характеризуется коэффициентом размягчения. Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их применяют в конструкциях, находящихся в воде, и в местах с повышенной влажностью.

Влагоотдача — это свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется процентным количеством воды, которое материал теряет за сутки (при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре +20 °С). Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых панелей и блоков, которые в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря водоотдаче высыхают — вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха, т.е., пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.

Гигроскопичность — свойство пористых материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды. При этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Для некоторых материалов в условиях повышенной и даже нормальной влажности приходится применять защитные покрытия. А такие материалы, как кирпич сухого прессования можно использовать только в зданиях и помещениях с пониженной влажностью воздуха.

Водопроницаемостью называют способность материала пропускать воду под давлением. Эта характеристика определяется количеством воды, прошедшей при постоянном давлении в течение 1 часа через материал площадью 1 м² и толщиной 1 м. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкость — это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без снижения прочности и массы, а также без появления трещин, расслаивания, крошения. Для возведения фундаментов, стен, кровли и других частей здания, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, необходимо применять материалы повышенной морозостойкости. Плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, с водопоглощением не более 0,5%, обладают высокой морозостойкостью.

Теплопроводность — свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур снаружи и внутри строения. Эта характеристика зависит от ряда факторов: природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Кристаллические и крупнопористые материалы, как правило, более теплопроводны, чем материалы аморфного и мелкопористого строения. Материалы, имеющие замкнутые поры, обладают меньшей теплопроводностью, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности — чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот. Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие, так как теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. От теплопроводности зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий.

Звукопоглощением называется способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Звукопоглощение зависит от структуры материала: сообщающиеся открытые поры поглощают звук лучше, чем замкнутые. Лучшими звукоизолирующими показателями обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.

Огнестойкость — это свойство материалов противостоять действию высоких температур. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь) под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются, но могут сильно деформироваться. Трудносгораемые материалы (фибролит, асфальтовый бетон и т.д.) тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня эти процессы прекращаются. Сгораемые материалы (дерево, рубероид, пластмассы и т. д.) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника огня.

Огнеупорность — свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580 °С и выше (шамотный кирпич), тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350-1580 °С (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350 °С (керамический кирпич).

Определение прочности пластмасс  на срез по ГОСТ 17302-71.