Строительные материалы. 12
Контрольная работа №1
Вариант 5
- Акустические свойства строительных материалов. Химические свойства строительных материалов (коррозионная стойкость материалов и химическая активность).
Акустические свойства материалов связаны с взаимодействием материалов и звука; прежде всего, это - звукопроводность и звукопоглощение.
Звукопроводность - свойство материала проводить через свою толщину звук; она зависит от строения и массы материала. Тяжёлые материалы (кирпич), а также пористые и волокнистые плохо проводят звук. Звукопроницаемость - отрицательное свойство, так как в большинстве случаев к строительным материалам предъявляются требования изоляции помещений от внешних шумов. Звукоизоляция - ослабление звука при его проникновении через ограждающие конструкции - это свойство материла, обратное звукопроницаемости.
Звукопоглощение - свойство материала поглощать и отражать падающий на него звук. Оно зависит от пористости материала, его толщины, состояния поверхности, а также от частоты звукового тона, измеряемого количеством колебаний в секунду. За единицу звукопоглощения принимают поглощение звука 1 м2 открытого окна; при открытом окне звук поглощается полностью. Звукопоглощение всех строительных материалов меньше единицы. Звукопоглощение материала оценивается коэффициентом звукопоглощения, т.е. отношение энергии, поглощённой материалом, к общему количеству попадающей энергии в единицу времени.
Звукопоглощение зависит от характера поверхности материала. Материалы с гладкой поверхностью хорошо отражают падающий на них звук, поэтому в помещениях с гладкими стенами создаётся постоянный шум. Материалы с развитой открытой пористостью хорошо поглощают и не отражают падающий на них звук. Специальная акустическая штукатурка с мелкими открытыми порами хорошо поглощает звук и заглушает его. В принципе те строительные материалы, которые плохо пропускают через себя звук, хорошо его поглощают и не отражают, являются акустическими материалами. Уменьшение шума в результате использования таких материалов сохраняет здоровье людей, создаёт для них определённые удобства и способствует производительности труда.
Химические свойства материала характеризуют его способность к химическим превращениям под влиянием веществ, с которыми он находится в соприкосновении, а также способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды.
Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде.
Ряд материалов проявляет активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами солей, агрессивными газами и т.д.
Химические превращения протекают также во время технологических процессов производства и применения материалов.
Химическая (коррозионная) стойкость - свойство материала сопротивляться коррозионному воздействию среды (жидкой, газообразной, твёрдой) или физических воздействий (облучение, электрический ток).
При контакте с агрессивной средой в структуре материала происходят необратимые изменения, что вызывает снижение его прочности и преждевременное разрушение конструкции.
Основными агрессивными агентами, вызывающими коррозию строительных материалов, являются: пресная и солёная вода, минерализованные почвенные воды, растворённые в дождевой воде газы (SО3, SО2, CО2, NО2) от промышленных предприятий и автомашин. На промышленных предприятиях коррозию строительных материалов часто вызывают более сильные агенты: растворы кислот и щелочей, расплавленные материалы и горячие газы.
Металлы и сплавы подвергаются коррозии под действием сред, не проводящих электрический ток, например некоторых газов при высокой температуре, нефтепродуктов, содержащих органические кислоты.
Химическая активность - это свойство материалов подвергаться химическим превращениям под влиянием воды, температуры, солнечной радиации или при взаимодействии с другими веществами.
Химические превращения наблюдаются при хранении и технологическом использовании материалов, а также в период эксплуатации строительных конструкций. Например, длительное хранение во влажной атмосфере вызывает гидратацию и снижение активности цемента. В итоге получается так называемый лежалый цемент, сильно уступающий по качеству свежеизготовленному.
Химическая активность таких материалов, как вяжущие вещества или минеральные добавки, зависит не только от их состава и строения, но и от тонкости измельчения.
- Лесоматериалы и изделия из древесины.
Лесоматериалами называют материалы из древесины, сохранившие её природную структуру и состав. Их подразделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломатериалы, колотые материалы, шпон и др.). Изделия из древесины получают из лесоматериалов путём механической обработки и в ряде случаев соединения отдельных фрагментов в изделие с помощью склейки или крепёжных материалов.
Круглые лесоматериалы — очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесоматериалы подразделяют на брёвна, подтоварник и жерди.
Брёвна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4…6,5 м, ошкуренную поверхность, а торцы их должны быть опилены под прямым углом к продольной оси. Для строительных конструкций (здания, гидротехнические сооружения, мосты и т.п.) обычно применяют брёвна из хвойных пород. Пиловочные брёвна готовят из хвойных и лиственных пород для получения различных пиломатериалов.
В последние годы получили распространение оцилиндрованные брёвна, получаемые из обычных брёвен обработкой их на токарном станке, в результате чего они приобретают цилиндрическую форму. Такая форма облегчает возведение срубов и другие плотницкие работы.
Подтоварник — часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8…13 см и длиной 3…9 м. Их используют для различных целей в жилом и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных сооружений.
Жерди имеют диаметр верхнего торца менее 8 см и длину 3…9 м; их применяют для вспомогательных и временных сооружений.
Пиломатериалы получают при продольной распиловке брёвен. По форме поперечного сечения различают следующие основные виды пиломатериалов: пластины, четвертины, горбыль, доски, брусья и бруски.
Пластины получают при продольном распиливании брёвен на две половины, четвертины — по двум взаимно перпендикулярным диаметрам.
Горбыль — срезанная во всю длину наружная часть бревна, имеющая с другой стороны плоскую поверхность распила; применяется для вспомогательных и временных построек.
Доски в зависимости от чистоты опиловки продольных кромок бывают необрезные с неопиленными кромками «обзолом» на длину более половины длины доски и обрезные — опиленные полностью или более чем на половину длины доски. Длина досок до 6,5 м с градацией через 0,25 м. В зависимости от качества древесины и её обработки (наличие обзола) доски делят на пять сортов. Доски высших сортов используют для изготовления элементов деревянных конструкций и столярных изделий.
Брусья имеют квадратное или прямоугольное сечение; брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двухкантными, а опиленные с четырёх сторон — четырёхбитными. Длина брусьев 4…6,5 м. Брусья используют для устройства стен, перекрытий, стропил и т.д.
Бруски — пиломатериал, аналогичный брусьям, но имеющий толщину менее 100 мм; длина такая же, как у брусьев; из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций и столярные изделия.
Изделия из древесины. Из древесины хвойных и лиственных пород изготовляют большой ассортимент погонажных изделий, паркета и паркетных изделий, столярных плит, фанеры и т.п.
Погонажные изделия включают: шпунтованные доски для полов, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой гребень (выступ), обеспечивающие плотное соединение досок; доски с фальцем (вагонка) для обшивки стен; профильные изделия — плинтусы, наличники и т.п.
Изделия для паркетных полов включают: штучный паркет, щитовой паркет и паркетные доски. У всех видов паркетных изделий верхний лицевой слой выполняется из твёрдых пород дерева (дуба, бука, берёзы и т.п.).
Штучный паркет представляет собой дощечки длиной от 150 до 450 мм, шириной от 30 до 60 мм и толщиной 16 и 19 мм. Дощечки имеют пазы и гребни, аналогичные доскам для пола.
Паркетные щиты и доски представляют собой трёхслойную клееную конструкцию, состоящую из лицевого покрытия в виде тонких (4…10 мм) планок из твёрдых пород (дуб, бук и т.п.), основания из сосновых или еловых реек и слоя шпона. Волокна древесины в соседних слоях взаимно перпендикулярны. Длина досок 1,2…3 м при ширине 200…250 мм. Паркетные щиты и доски позволяют экономить дорогую древесину и ускоряют работы по настилке пола.
Фанера — многослойный листовой материал, состоящий из склеенных между собой трёх и более листов. В фанере листы шпона располагают так, чтобы волокна древесины в смежных слоях находились во взаимно перпендикулярных направлениях. Этим достигается изотропность материала при высоких прочностных показателях, характерных для цельной древесины без пороков.
В зависимости от вида использованного клея фанера может быть:
— повышенной водостойкости (ВСФ) на фенолформальдегидных клеях;
— водостойкой (ФК) на карбамидном клее;
— неводостойкой (ФБА) на белковом (альбуминовом, казеиновом) клее.
Толщина листов фанеры от 3 до 19 мм; размеры по длине (ширине) от 725 до 2240 мм.
В строительстве фанера применяется для изготовления дверей, встроенной мебели, перегородок, панелей, подшивки потолков, при устройстве сплошной обрешётки кровли и т.п.
Кроме обычной выпускается
Брус LVL — материал, получаемый, как и фанера, из клееного шпона, но волокна шпона в нём расположены параллельно друг другу вдоль изготавливаемого элемента. Первичные заготовки — панели размером до 1,8×18 м при толщине 20…75 мм — получают горячим прессованием шпона с фенольными смолами. Из них могут быть вырезаны элементы требуемого размера и конфигурации.
Преимущества изделий LVL перед изделиями из массивной древесины заключаются в следующем: большая длина (до 18 м); повышенная в 1,5…1,7 раз прочность; отсутствие пороков, характерных для древесины (трещин, сучков, косослоя); пониженные гигроскопичность и деформации «усушки-набухания»; повышенная гнилостойкость. При этом материал сохраняет невысокую плотность и декоративность древесины. Области применения изделий LVL: балки перекрытий, кровельные конструкции, фермы, элементы каркаса и т.п.
Столярные плиты получают склеиванием деревянных реек сечением не более 30 мм в сплошную плиту больших размеров с последующей оклейкой шпоном с одной или двух сторон. Применяют такие плиты для изготовления дверей, мебели и т.п.
Столярные изделия строительного назначения — это главным образом оконные блоки (оконная коробка и рамы) и дверные блоки (дверная коробка и дверное полотно). Эти и другие столярные изделия выпускают деревообрабатывающие комбинаты (ДОК) в виде полностью готовых (антисептированных и окрашенных) изделий.
Строительные конструкции и
детали из древесины изготавливают
на ДОКе и доставляют на строительство
в готовом виде. К ним относятся
комплекты для сборных
Технология клееных конструкций позволяет: максимально полно использовать древесину, в том числе и «неделовую»; удалить из древесины дефектные участки (сучки, косослой и т.п.); полнее защитить древесину от гниения и возгорания; снизить гигроскопичность и предотвратить коробление элементов; получать конструкции любого требуемого размера и формы. Клееные деревянные конструкции при современной технологии превосходят по эффективности железобетонные. Во многих странах мира они рекомендованы для многоэтажных жилых и общественных зданий.
Материалы и изделия из отходов древесины. Для целей строительства производится довольно много материалов на базе неделовой древесины и отходов деревообработки. К ним относятся древесностружечные плиты (ДСП), цементно-стружечные плиты (ЦСП) и древесноволокнистые плиты (ДВП), фибролит и арболит. В этих материалах древесина в виде стружек, щепы и опилок используется как наполнитель совместно с полимерным или минеральным связующим.
Древесноволокнистые плиты. Твёрдые ДВП или оргалит используются для обшивки стен, потолков, при настилке полов и как основа сборных элементов покрытия пола (ламината). Плотность твёрдых ДВП равна 800…1000 кг/м3. Размеры плит: толщина 2,5…5 мм, длина 1,2…3 м, ширина 0,6…2 м. Оргалит не рекомендуется использовать во влажных помещениях, так как при контакте с водой он набухает и деформируется.
- Бетонная смесь: свойства, факторы, влияющие на свойства.
В процессе изготовления и
твердения бетона можно выделить
два периода, когда материал характеризуется
различными свойствами и состоянием:
1) до схватывания цемента и
Бетонную смесь, представляющую
собой сложную
Бетонная смесь является пластично-вязким телом, занимающим как бы промежуточное положение между твёрдыми телами и истинными жидкостями. Бетонная смесь оказывает сопротивление сдвигу, т.е. обладает определённой прочностью структуры.
Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Если увеличить содержание заполнителей, смесь становится более жёсткой; если цементного теста — более пластичной и текучей. Существенно влияет на свойства бетонной смеси и вязкость цементного теста. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и соответственно пластичнее бетонная смесь.
Одно из основных свойств бетонной смеси — тиксотропия — способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях и вновь загустевать при прекращении этого воздействия. Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения между частицами уменьшаются, а коагуляционные структуры разрушаются и бетонная смесь становится текучей. Это свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.
Удобоукладываемость — способность бетонной смеси под действием определённых приёмов и механизмов легко укладываться в форму и уплотняться, не расслаиваясь. Удобоукладываемость смесей в зависимости от их консистенции оценивают по подвижности или жёсткости.
Подвижность служит характеристикой удобоукладываемости пластичных смесей, способных деформироваться под действием собственного веса. Подвижность характеризуется осадкой стандартного конуса, отформованного из испытуемой бетонной смеси.
Жёсткость — характеристика удобоукладываемости бетонных смесей, у которых не наблюдается осадки конуса. В зависимости от удобоукладываемости различают жёсткие и подвижные бетонные смеси, которые, в свою очередь, делятся на марки.
Жёсткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды и соответственно пониженное количество цемента в сравнении с подвижными смесями у бетонов равной прочности. Жёсткие смеси требуют интенсивного механического уплотнения: длительного вибрирования, вибропрессования и т.п. Используют такие смеси при изготовлении сборных железобетонных изделий в заводских условиях; в построечных условиях жёсткие смеси применяют редко.
Подвижные смеси отличаются большим расходом воды и соответственно цемента. Смеси марок П1 и П2 представляют собой густую массу, которая легко разжижается при вибрировании. Смеси марок ПЗ и П4 - текучие; под действием силы тяжести они заполняют форму, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси можно транспортировать бетононасосами по трубопроводам.
Связность — способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. При механических воздействиях на бетонную смесь в результате её тиксотропного разжижения часть воды как наиболее лёгкий компонент отжимается вверх. Недостаточная связность делает бетон неоднородным, снижая его прочностные показатели и морозостойкость.
Требуемые свойства бетонной смеси обеспечиваются правильным подбором состава бетона. До затвердевания бетонная смесь находится в пластичном состоянии, что позволяет формовать из неё изделия любой конфигурации.
Основными факторами, влияющими
на свойства бетонной смеси, являются
водосодержание, вид и содержание
цемента, содержание и качество заполнителей,
наличие поверхностно-активных веществ,
а также предварительное
Водосодержание оказывает существенное влияние на свойства бетонной смеси, а затем и на формирование структуры бетона. При малом количестве воды она, взаимодействуя с минеральными составляющими смеси, адсорбируется на поверхность зёрен. Плёнки такой воды, обладая значительной вязкостью, упругостью и прочностью на сдвиг и растяжение, довольно прочно связываются с поверхностью твёрдых тел под действием молекулярных сил сцепления. В этой плёнке вода находится как бы в связанном состоянии и обладает свойствами твёрдого тела. Смесь с малым водосодержанием обладает способностью при весьма интенсивном уплотнении создавать бетоны с наиболее плотной структурой.
Смесь с избытком свободной воды характеризуется наличием некоторой раздвижки твёрдых частиц и утолщёнными водными оболочками на их поверхности; при этом она приобретает достаточную подвижность и сохраняет необходимую связность, а также нерасслаиваемость.
Конечно, количество цемента влияет на качество бетона, но не меньшее значение имеют и другие факторы: правильное соотношение песка и гравия, количество воды, перемешивание, укладка, уплотнение бетона и уход за ним, особенно в первые два дня после его укладки.
Заполнитель занимает около 85% объёма бетона. Гранулометрический состав заполнителя следует выбирать таким, чтобы песок по возможности заполнял все пустоты между гравием и щебнем. Чем меньше будет объём пустот между мелким и крупным заполнителем, тем меньше потребуется цементного теста для заполнения этих пустот.
В индивидуальном строительстве в качестве заполнителя для приготовления бетона часто используют естественную песчано-гравийную смесь. Без сортировки не рекомендуется ее применять для приготовления бетонов марок выше 150.
На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды, содержание цементного теста, крупность заполнителей и форма их зёрен, содержание песка.
Бетонные смеси одного
и того же состава, но на разных цементах
обладают неодинаковой подвижностью.
Это объясняется различной
- Керамические материалы для внутренней облицовки стен и полов: общие требования, виды и деление по эффективности применения, характеристика отдельных видов по форме, размерам, маркам и особенностям применения.
Керамические плитки для внутренней облицовки ванных комнат, бань, прачечных, больничных и других помещений прочно вошли в строительную практику. В зависимости от назначения для внутренней облицовки применяют плитки для облицовки стен и полов.
Плитки для внутренней облицовки стен изготовляют из легкоплавких мергелистых глин (майоликовые плитки) или из огнеупорных глин с добавкой песка и плавней (фаянсовые плитки) способом полусухого прессования. При обжиге плиток получается пористый черепок, лицевая поверхность которого покрывается глазурью. Ассортимент облицовочных плиток разнообразен (49 типоразмеров): рядовые квадратные (150×150 мм) и прямоугольные (150×75 мм), карнизные и плинтусные и др. Толщина рядовых фаянсовых плиток не более 6 мм, глиняных и плинтусных до 10 мм. Водопоглощение плиток — не более 16%. По характеру поверхности они могут быть плоскими, рельефными или с многоцветным рисунком. Плитки для внутренней облицовки стен применяют в помещениях санитарных узлов, кухонь, бань, прачечных, торговых пищевых и химических предприятий, станций метрополитена и т.д.
Плитки для облицовки стен в зависимости от используемого сырья делят на два вида: майоликовые и фаянсовые.
Майоликовые облицовочные плитки изготовляют
из легкоплавких глин с добавкой до
20% углекислого кальция в виде
мела. При обжиге плиток получают пористый
черепок, лицевую поверхность которого
покрывают глазурью, а на тыльную
сторону наносят бороздки для
лучшего сцепления с
Глазури имеют разный состав: они бывают прозрачные и непрозрачные (глухие), глянцевые и матовые, белые и цветные, тугоплавкие и легкоплавкие. Прозрачная глазурь придаёт лицевой поверхности плитки блеск, однако цвет её остаётся таким же, как цвет черепка, а непрозрачная глазурь придаёт лицевой поверхности плитки цвет, отличный от цвета черепка. Глухие глазури могут иметь самый разнообразный цвет — от белого до чёрного. Тугоплавкие глазури применяют для покрытия фарфоровых изделий и состоят из каолина, кварца и полевого шпата, а легкоплавкие глазури — из легкоплавких глин с добавкой мела и оксидов железа. Ими покрывают облицовочный кирпич, черепицу, канализационные трубы. Цветные глазури получают при введении в их состав красящих оксидов или солей металлов. Глазури применяют в виде суспензий, которые наносят на керамические изделия пульверизатором или кистью. Покрывать глазурью можно как предварительно обожжённые изделия, так и сухой сырец. Лучшее качество глазури получают при нанесении её на обожжённые изделия.
Фаянсовые плитки изготовляют из огнеупорных глин с добавкой кварцевого песка и плавней — веществ, понижающих температуру плавления (обычно полевого шпата и известняка или мела). Плитки имеют белый или слабо окрашенный черепок, лицевая поверхность покрыта белой и окрашенной, прозрачной или глухой глазурью. Тыльной стороне облицовочных плиток придают рифлёную поверхность.
Плитки в зависимости от формы бывают квадратные, прямоугольные и фасонные для углов, облицовки карнизов и плинтусов. Для внутренней облицовки применяют плитки длиной 150 мм, шириной 25, 50, 75 и 150 мм. Толщина плиток должна быть не более 6 мм, а плинтусных — не более 10 мм; плиток, изготовляемых из легкоплавких глин, — не менее 12 мм.
К качеству плиток для внутренней облицовки стен предъявляют высокие требования. Плитки должны иметь правильную геометрическую форму, чёткие грани и углы, не иметь выпуклостей, выбоин и трещин, должны быть термически стойкими, т.е., будучи нагреты до температуры 100°С, а затем помещены в воду с температурой 20°С, не должны иметь на глазурованной поверхности трещин, околов глазури и цека — сетки мелких трещин. Водопоглощение плиток не должно быть более 16%.
Плитки для полов изготовляют из каолиновых глин с добавкой отощающих веществ, плавней и, если требуется, окрашивающих примесей; формуют их прессованием полусухой массы, обжигают до спекания. Водопоглощение плиток не должно превышать 4%. Полы из керамических плиток практически водонепроницаемы, характеризуются малой истираемостью, легко моются, долговечны, обладают стойкостью к действию кислот и щелочей.
Керамические плитки для полов изготовляют размером (длина граней) 50...300 мм, толщиной 10...15 мм. Различная форма и цвет плиток позволяют создавать разнообразные композиции пола.
Мозаичные плитки для полов выпускают квадратной и прямоугольной формы со стороной 23 и 48 мм при толщине 4...6 мм. Из таких плиток на заводе получают разнообразные рисунки пола. Трудоёмкость настила полов из ковровой мозаичной плитки по сравнению со штучной плиткой значительно ниже. Плитки мозаичные обладают высокой плотностью и полным спеканием черепка без остеклования, а, следовательно, высоким сопротивлением истираемости и малым водопоглощением (не более 3...4%).
Плитки применяют для полов в помещениях с влажным режимом и повышенной интенсивностью движения (бани, ванные комнаты, кухни, вестибюли, коридоры, станции метрополитена, промышленные здания).
Плитки для полов должны иметь правильную форму (квадратную, прямоугольную, шестигранную, восьмигранную, треугольную длиной грани 50...150 мм и толщиной 10...13 мм), чёткие грани и углы, без выпуклостей, выбоин и трещин; высокую плотность, водопоглощение не более 4%; повышенное сопротивление истираемости. Однако они имеют и некоторые недостатки: большую теплопроводность, слабое сопротивление удару, малые размеры.
Сырьём для изготовления керамических плиток для полов служат высокосортные пластичные глины с понижающими температуру плавления добавками. Для придания плиткам необходимого цвета вводят красители (хромистое железо, оксид кобальта и т.д.). В производстве плиток применяют два способа подготовки массы для формования: мокрый и полусухой. Мокрый способ используют при глинах, требующих добавок плавней и красящих веществ. Сухой способ применяют при глинах, не требующих добавок.
- Смешанные вяжущие вещества на основе битумов и дёгтей, эмульсии и пасты: изготовление, свойства, применение.
С целью более рационального
использования положительных