Строительные материалы
Вариант №6.
Задача №1
Масса образца камня в сухом состоянии 100 г. При насыщении его водой масса камня стала 116 г. Определить среднюю плотность, массовое водопоглощение и пористость камня, его объемное водопоглощение составляет 10 %, а истинная плотность равна 2,5 г/смЗ.
Решение:
Определяем водопоглощение по массе Wm (%) по формуле:
Wm= ( mв – mс )/ mс *100
Wm = (116 – 100)/100)*100 = 16%
Определяем среднюю плотность p0 по формуле :
p0= W0 : W
p0= 10 : 16 = 0,625 г/см3.
Определяем пористость П0 по формуле: П0 = ( 1 – р0 / р ) * 100
П0 = (1 – 0,62 / 2,5) * 100= 75%
Задача№2
Рассчитать расход древесных опилок
(по массе), необходимый для
изготовления 10000 шт. пористых кирпичей
средней плотностью
1200 кг/мЗ. Средняя плотность керамического кирпича
из той же
глины 1700 кг/м3 . Средняя плотность древесины, из
которой
получены опилки, 500 кг/м3.
Решение:
Находим объем кирпичей: 10000 * 0,25 * 0,12 * 0,065 = 19,5 (м3).
Находим массу кирпичей: 19,5 * 1700= 33150 (кг). При изготовлении пористого кирпича этот вес уменьшится: 33150 - 19,5 * 1200 = 9750 кг
Для уменьшения веса необходимо в кирпиче создать дополнительный объем пустот: (1700 – 1200)/1700 =0,294 м3
Эти пустоты создаются после выгорания опилок во время обжига кирпича. Следовательно, дополнительный объем пустот нужно создать опилками в количестве: 0,294 * 500 * 19,5= 2868 кг
Вопросы:
1.Что такое морозостойкость и каковы методы ее определения?
Какие требования по морозостойкости предъявляют к керамическим стеновым и облицовочным материалам
Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Основная причина разрушения материала под действием низких температур — расширение воды, заполняющей поры материала, при замерзании. Морозостойкость зависит главным образом от структуры материала: чем выше относительный объём пор, доступных для проникновения воды, тем ниже морозостойкость.
Методы определения морозостойкости:
базовые - первый (для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий) и второй (для бетонов дорожных и аэродромных покрытий);
ускоренные при многократном замораживании и оттаивании - второй и третий;
ускоренные при однократном замораживании - четвертый (дилато
метрический) и пятый (структурно-механический).
Требования по морозостойкости предъявляемые к керамическим стеновым и облицовочным материалам: cоответствие пористости марке по морозостойкости, т. е. количеству циклов попеременного замораживания/оттаивания, которое способен «пережить» кирпич, находясь в воде более суток. Маркировка по этому параметру содержит букву «F»; существующие марки морозостойкости: F15, F25, F35, F50. В средней полосе России используют изделия марки F35. Для теплых регионов, как правило, вполне достаточно, если строительный кирпич «терпит» 15 циклов. Облицовочный кирпич F15 массово не производят – по ГОСТУ его разрешено выпускать только в южных районах, и только в случае, если опыт прошлого строительства в этих местах с применением неморозостойкого материала оказался положительным.
2. Перечислите основные
свойства гранита, мрамора, известняка
и
вулканического туфа, а также укажите,
для каких целей в
строительстве применяют эти материалы.
Свойства гранита:
Долговечность. Лучшие сорта мелкозернистого гранита начинают обнаруживать первые признаки разрушения более чем через 500 лет эксплуатации, поэтому его нередко называют «вечным» камнем.
Прочность. Гранит отличается высокой устойчивостью к трению, сжатию и истиранию. Это очень плотный (2,6-2,7 т/м³) и прочный природный камень (его прочность вдвое больше, чем у мрамора). Своей твердостью гранит обязан содержанию кварца, которое может превышать 70%. При современных условиях обработки гранит режут и шлифуют с помощью алмаза. Кроме того, можно достичь зеркальной полировки поверхности плиты гранита. Необходимо отметить, что в граните вследствие хрупкости сравнительно легко могут появиться тонкие (волосные) местные трещинки от взрывов при добыче, от ударов, резких колебаний температуры и т. п.
Устойчивость к воздействию атмосферных явлений и кислот. Гранит не меняет своих свойств в течение 300 циклов замерзания и оттаивания, поэтому является идеальным натуральным камнем для наружной отделки зданий. Гранит, в отличие от мрамора, не требует дополнительной защиты от механических повреждений и воздействия кислотосодержащих жидкостей.
Огнестойкость гранита недостаточна, так как он растрескивается при температурах выше 600°С вследствие полиморфных превращений кварца.
Водонепроницаемость. Гранит практически не впитывает влагу (коэффициент водопоглощения — 0,05–0,17%.) Поэтому морозостойкость их высокая. По этой же причине гранит прекрасно подходит для облицовки набережных. В интерьере гранит применяется также для отделки стен (в том числе и во влажных помещениях), лестниц и подоконников, создания столешниц и барных стоек, колонн и фонтанов.
Экологичность. Вопреки бытующим предрассудкам, естественный радиационный уровень большинства гранитов соответствует 1-му классу строительных материалов, т.е. они радиационно безопасны и пригодны для всех видов строительства без ограничений. Ходит множество слухов относительно радиоактивного фона у гранита. Действительно, все граниты «фонят» из-за содержания в них минералов с примесями церия, лантана и пр.
Богатство фактур. Неполированный, шершавый натуральный камень, поглощающий свет; отполированный до зеркального блеска, являющий миру неповторимую световую игру слюдяных вкраплений — декоративные возможности гранита способны удовлетворить даже самым сложным дизайнерским замыслам. Широкие фактурные возможности делают гранит одним из основных материалов монументальной скульптуры. Гранит используют также для изготовления обелисков, колонн и в качестве облицовки различных сооружений. При изготовлении элементов эксклюзивных интерьеров гранит в Санкт-Петербурге используется очень часто.
Совместимость с другими материалами. Гранит отлично сочетается с деревом, металлом, керамикой и другими материалами, используемыми в современном строительстве. Гранит «впишется» в любой интерьер — от классического до ультрасовременного.
Свойства мрамор:
Богатая цветовая палитра. Наиболее распространенным является серый гранит, однако встречается и красный, розовый, оранжевый, голубовато-серый, голубовато-зеленый и другие.
Относительная прозрачность мрамора порождает на поверхности скульптуры тончайшую игру света и тени.
Равномернозернистость и отсутствие крупных включений делает структуру мрамора более однородной.
Удобство обработки. Мрамор пластичен, легко поддается полировке и шлифовке. Мрамор — достаточно вязкий и прочный натуральный камень, поэтому при ударах сразу не раскалывается, позволяя высекать изделия самой различной формы.
Высокие декоративные и гигиенические свойства мрамора.
Большая гамма оттенков мрамора позволяет составлять из кусочков этого природного камня мозаичные панно, и даже целые картины.
Красота однородной, пятнистой или слоистой структуры мрамора.
Водонепроницаемость большинства видов мрамора. Мрамор с низким коэффициентом водопоглощения (0,08–0,12%) может использоваться даже для отделки ванных комнат, бассейнов, фонтанов.
Морозоустойчивость. Большинство мраморов практически не поглощает влагу — поэтому при воздействии низких температур ему не грозит появление микротрещин от замерзающей жидкости. Изделия из мрамора можно смело использовать в холодных помещениях.
Термостойкость. Мрамор не подвержен воздействию высоких температур, что позволяет использовать его для изготовления каминов или применять для отделки помещений с температурами, существенно превышающими обычные.
Экологичность. По уровню своей естественной радиоактивности мрамор относится к первому классу и может применяться при строительстве всех типов объектов. Как природный камень, он обладает пористостью и способен «дышать» — это создает в помещении благоприятный микроклимат.
Долговечность. У белых мраморов первые признаки «возрастных изменений» появляются только через 100-150 лет.
Универсальность. Из мрамора могут быть изготовлены как крупные элементы интерьера — лестницы, стеновые панели, колонны, так и более мелкие, декоративные детали — столешницы в ванную комнату, подоконники, статуэтки, вазы, элементы каминов, плинтуса, пилястр.
Как и любой другой материал, мрамор обладает не только достоинствами, но и недостатками. К таковым можно отнести:
Отсутствие устойчивости к воздействию кислот. Мрамор разрушается от действия соляной кислоты, а также подвержен действию пищевых кислот (лимонной, уксусной). Это свойство очень сильно ограничивает применение мрамора при изготовлении кухонных столешниц, барных стоек, других элементов интерьера, использование которых предполагает возможность контакта с кислотной средой.
Природная мягкость ограничивает применение мрамора для наружной отделки. В местах с высокой проходимостью мраморная облицовка очень быстро теряет свой лоск и приходит в негодность.
Трудности с подбором мрамора одного и того же оттенка при больших объемах. Данное свойство ограничивает не столько область применения мрамора, сколько список мраморов, которые пригодны для облицовки больших площадей.
Способность мрамора разрушаться под воздействием окружающей среды. Данное свойство мрамора связано в основном с его гигроскопичностью ,а также его предрасположенность вступать в реакцию с большим количеством кислот.
Высокое водопоглощение у многих видов мрамора приводит к изменению его цвета и преждевременному старению.
С войства известняк:
Плотные известняки при достаточной прочности и плотности применяются в качестве бутового камня, шашки и щебня для дорожной одежды.
Известняк-ракушечник более позднего образования из сцементированных обломков раковин обладает сильно пористой текстурой с видимыми отделыюстями ракушек. Он легко поддается распиловке на штучный камень.
Абсолютно энертен. Не вступает в реакцию с веществами, содержащимися в других строительных и отделочных материалах;
является природным фильтром, он обогащает воздух йодом и солью, обладает антибактерицидными свойствами. У людей, находящихся в такой атмосфере, улучшается настроение, поднимается жизненный тонус, укрепляется общее состояние организма;
Имеет приемлемую истираемость. Его можно смело применять для облицовки лестничных маршей и входных групп жилых помещений;
Жаропрочная порода.
Малая теплопроводность.
Небольшая плотность (от 0,8 до 1,8 г/см3).Это позволяет уменьшить толщину наружных стен зданий по сравнению с кирпичными, что снижает стоимость строительства.
Землистый известняк — мел состоит из мельчайших частиц раковин простейших животных, уплотненных под давлением. Химический состав мела одинаков с известняками (СаСО3), имеет большую пористость и очень малую прочность. Применяется мел для получения минеральных вяжущих, для красок и пр.
Доломит характеризуется большой морозостойкостью, прочностью и долговечностью, а наличие слюдяных включений различных цветовых оттенков придает ему неповторимый узор и значительно расширяет область применения доломитов в качестве декоративного материала. Из доломита изготавливается облицовочная плитка для оформления фасадов зданий и внутренних помещений. Окраска доломита варьируется от белого, до коричневого цветов различных оттенков, предоставляя простор для фантазии архитекторов и дизайнеров по интерьерам.
3.Сущность работ по флюатированию
камня. Способы уплотнения
поверхности камня кремнийорганическими
соединениями.
Сущность работ по флюатированию камня:
Флюатирование камней, предложенное химиком Кесслером в Клермон-Ферране и заключающееся в пропитывании известняков растворами кремнефтористых солей (преимущественно солей магния, алюминия или цинка), которые образуют с углекислой известью фтористый кальций, с выделением свободного кремнезема и углекислоты.
Кроме природных известняков, флюатирование с пользой применяется и для искусственных камней, содержащих известь, напр., для известковой штукатурки, цемента и т. п. Если же пропитываемый камень мало или вовсе не содержит извести (песчаники, кирпич и т. п.), то предварительно пропитывают его аван-флюатом, в состав которого входят соли кальция.
Алюминиевый флюат Al2(SiF6)3 употребляется для подготовки пористых известняков, уже обработанных магнезиальным флюатом, к полировке. Плотность растворов берется: для магнезиального флюата 25° Бомэ, для алюминиевого 15°. Магнезиальный флюат продается в кристаллах, алюминиевый в растворе. Растворы флюатов нельзя хранить в железной посуде.
Флюатирование не только увеличивает сопротивление камня морозу, но повышает и его сопротивление стиранию (твердость).Предотвращает развитие микрофлоры (лишайников) на каменной поверхности, так как кремнефтористые соли магния и цинка являются достаточно сильными антисептиками.
Способы уплотнения
поверхности камня кремнийорганическими
соединениями:
Процесс разрушения каменных материалов в конструкциях зданий и сооружений можно предотвратить или исправить с помощью различных конструктивных и химических методов защиты, которые способствуют снижению воздействия нагревания, увлажнения, замерзания и солнечной радиации.
Конструктивные методы выражаются в устройстве гладких или полированных поверхностей материалов, не способных задерживать дождевые и талые воды и пропускать агрессивные среды внутрь каменного материала.
Химические меры защиты заключаются в флюатировании камня, то есть его обработке водными растворами солей кремнефтористо-водородной кислоты. Эти соли (флюаты) вступают в химические соединения с компонентами камня с образованием фтористых солей Са и Mg и кремнезема, нерастворимых в воде, которые уплотняют поверхность камня и делают ее недоступной для агрессивных сред.
Особенно эффективны химические меры обработки для карбонатных пород. Кислые породы перед флюатированием пропитывают раствором известковой соли, которая впоследствии образует с флюатом защитный слой из нерастворимых в воде соединений. Кроме флюатирования поверхность камня может обрабатываться добавками оксида свинца или железистых соединений, увеличивающих погодоустойчивость поверхности. Для аналогичных целей могут использоваться водные растворы и эмульсии, полимерные вещества и водополимерные дисперсии. Таким образом для получения поверхностного уплотнения камня и гидрофобизации его поверхности и пор применяют кремнийорганические соединения: метилсиликонат натрия, этилсиликонат натрия и др., а также водный раствор мочевиноформальдегидной смолы.
4.Свойства и область применения облицовочных стеклянных плиток.
Наряду с керамическими плитками, при облицовочных работах используются стеклянные плитки. Стеклянные плитки также тверды, гигиеничны, легкоочищаемы, негорючи, огнеупорны, но у них есть один недостаток. Стекло – материал довольно хрупкий, поэтому на облицовку пола стеклянная плитка обычно не идет.
Область применения облицовочной плитки из стекла также обширна: она используется для наружной и внутренней облицовки стен зданий, изготовления декоративных панно и карт ковровой мозаики. Плитки толщиной 40 мм используются для сооружения перегородок, которые прекрасно вписываются в интерьер.
Облицовочные плитки из стекла для применения в быту бывают следующих видов:
– «Стеклодекор»;
– эмалированные стеклянные плитки;
– стеклянные плитки и плиты «Марблит»;
– стеклянные плитки и плиты «Стемалит»;
– стеклосодержащие специальные облицовочные плитки «Пенодекор»;
– карты ковровой мозаики из стеклянных плиток.
«Стеклодекор» представляет собой плитки размерами 65 х 65 и 100 х 100 мм, толщиной 4 мм. Небольшие размеры плитки предопределили ее применение: ее очень удобно использовать для создания декоративных панно, мозаичных рисунков, декоративной отделки стен. Этому же способствует многообразие расцветок.
Эмалированные стеклянные плитки предназначены для облицовки стен в кухнях, санитарных узлах, душевых. Эмалированные стеклянные плитки выпускаются трех размеров: 100 х 100, 75 х 150 и 150 х 150 мм, толщиной от 3 до 9 мм. Применяемая при их производстве титановая эмаль обладает высокой степенью глушения, поэтому плитки светонепроницаемы и имеют прекрасный насыщенный цвет.
«Марблит»:Облицовочный материал в виде плиток и плит из глушеного стекла размерами 100 х 100 мм и более, толщиной от 5 до 10 мм. «Марблит» используется для внутренней облицовки помещений. По цветовому решению «Марблит» имеет одноцветную окраску либо окраску под мрамор. Лицевая сторона плиток и плит может быть гладко-полированной или узорчато-кованой, тыльная сторона – рифленой.
«Стемалит» представляет собой плоские стеклянные плитки и плиты, покрытые эмалевой краской с одной стороны. В ходе технологического процесса производства «Стемалита» плитки и плиты подвергаются термообработке, что придает прочность стеклу и закрепляет эмаль на его поверхности. Размер изделий – от 400 х 900 мм и более.Применяется для наружной и внутренней облицовки стен, устройства перегородок и в качестве легких навесных панелей. Цветовая гамма разнообразна; поверхность лицевой стороны – гладкополированная или узорчато-кованая.
«Пенодекор» предназначен для внутренней и наружной облицовки. Плиты «Пенодекора» имеют размеры от 150 х 150 до 450 х 450 мм и толщину до 40 мм. Лицевая сторона плит гладкая, покрытая цветной стекловидной цветостойкой пленкой; тыльная сторона – шероховатая (прочность сцепления с растворной прослойкой намного выше, чем у керамических плиток).Материал морозостоек. Относительно большая толщина позволяет использовать плиты «Пенодекор» для сооружения перегородок (например, для устройства душевой кабины в ванной комнате).
Карты ковровой мозаики из стеклянных плиток:стеклянная плитка для карт ковровой мозаики выпускается двух стандартных размеров – 21 х 21 мм и 46 х 46 мм – и одной формы. Используются различные цветовые решения, поверхность бывает матовой и блестящей. Лицевая сторона плитки может быть и гладкой, и рифленой.
При изготовлении карт ковровой мозаики отдельные плитки наклеивают костным клеем на бумажную основу. Применение костного клея обусловлено прочностью склеивания, а также обеспечивает легкое удаление бумаги с плитки по окончании облицовки; к тому же костный клей не оставляет пятен.
5.Опишите свойства литых каменных изделий и их применение.
Из горных пород и металлургических ишаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.
В качестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (доломит, известняк, песок) горные породы. Первые дают темноокрашенные изделия, а вторые — светлоокрашенные. Для получения каменного литья возможно использование металлургических шлаков; особенно эффективно их использование в огненно-жидком состоянии.
Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400... 1500° С) сырьевой шихты. Полученный расплав выливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохождения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. Последняя операция — отжиг — второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.
Изделия из каменного литья по своей однородности и техническим свойствам превосходят природные каменные материалы.
Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м3; пористость — не более 1...2%;поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопоглощение и высочайшую морозостойкость.Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изгибе — 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универсальная химическая стойкость.
Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействиям: многократному замораживанию-оттаиванию, интенсивному истиранию, воздействию химически агрессивных веществ и т. п. Поэтому основными видами литых каменных изделий являются облицовочные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для мельниц, труб. Диэлектрические свойства каменного литья используются в производстве электроизоляционных изделий.Каменное литье светлых тонов применяют как материал для облицовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.
6.Какие виды плотностей определяют устроительных материалов?
Истинная плотность р ( г/см3, кг /м3 ) –масса единицы объема абсолютно плотного материала. Если масса материала m ,а его объем в плотном состоянии Vа то
Р= m/ Vа.
Относительная плотность d выражает плотность материала по отношению к плотности воды ( это без размерная величина ).
За немногим исключением (металлы, стекло, мономинералы) строительные материалы пористы. Объемы V пористого материала в естественном состоянии слагается из объема твердого вещества Vа и объема пор Vп
V= Vа + Vп .
Средняя плотность ( г/см3, кг /м3, в последующем плотность ) есть масса объема материала в естественном состоянии ( объем определяется вместе с порами) :
Рm = m/ Vе ,
Плотность пористых материалов всегда меньше их истинной плотности.
Насыпная плотность РН – масса единицы объема рыхло насыпных зернистых или волокнистых материалов.
Список литературы:
1.Горчаков Г .И. Баженов Ю.М. Строительные материалы
2. А.В. Волженский. «Минеральные вяжущие вещества».
3. А.А.Пащенко, В.П.Сербин. «Вяжущие материалы».
4. Г.И.Горчаков. «Вяжущие Вещества, бетоны и изделия из них».
5. А.Н.Пейсхахов, А.М.Кучер. «Материаловедение и технология конструкционных материалов».
6.Л.А. Бимендина, М.Г. Яшкарова, С.Е. Кудайбергенов, Е.А. Бектуров. «Полимерные комплексы».
Часть 2 Вариант №6.
Задача № 1
Рассчитать состав бетонной смеси по массе и расход материалов на замес бетоносмесителя с емкостью барабана 1200л при следующих данных: марка бетона 200, подвижность бетонной смеси 8 см, активность шлакопортландцемента 410 кгс/см», наибольшая крупность гравия 40 мм. Характеристика исходных данных приведена в приложении.
Решение:
1.Определяем цементно-водное
Rб = А1 * Rц (Ц/В - 0,5) ; =>
Ц/В = (Rб/ А1 * Rц) +0, 5;
Ц/В = 200/0,6 * 410 + 0,5 = 1,3
2.По графику определяется
В = 180 л.
3.Определяем расход цемента
Ц = В* (Ц/В)
Ц = 180*1,3 = 234 кг.
Необходимо, чтобы этот расход был не ниже минимального допустимого по нормам (табл. 6,4) в данном случае180 л.
4.Определяем расход гравия:
Коэфф. α принимаем 1.32 ( Ц =234 кг, В/Ц = 0,76 ) табл. 6,4
Гр = 1000/( Vгр * α / ргр + 1 / ргр )
Гр = 1000/( 0,42 * 1,32 / 1,42 + 1 / 2,62 ) = 1250 кг
5. Определяем расход песка
П = ( 1000 - ( Ц / рц + β + Гр / ргр ) ) * рп ;
П = ( 1000 - ( 234 / 3,1 + 180 + 1250 / 2,62 ) ) * 2,6 = 696 (кг).
6. Определяем расход материалов на замес бетоносмесителя с емкостью барабана 1200 л:
Находим коэфф. выхода бетонной смеси β
β = 1000 / ( Ц / рн.ц + П / рн.п + Гр / рн.гр )
β = 1000 / ( 234 /1,4 + 696 / 1,5 + 1250 / 1,42 ) = 0, 66
Находим расход цемента : Ц З
Ц З = Ц * β * Vб / 1000 ;
Ц З = 234 * 0,66 * 1200/1000 = 185( кг).
Находим расход воды :
ВЗ = В * β * Vб / 1000 ;
ВЗ = 180 * 0,66 * 1200/1000 = 142 (л)
Находим расход песка :
ПЗ = П * β * Vб / 1000 ;
ПЗ = 696 * 0,66 * 1200/1000 = 554 (кг)
Находим расход гравия:
ГрЗ = Гр* β * Vб / 1000 ;
ГрЗ = 1250 * 0,66 * 1200/1000 = 990 (кг)
Вопросы:
1. Кратко описать методы испытания бетона в конструкциях без их разрушения.
1. Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова.
2. Метод упругого отскока
3. Метод ударного импульса
4. Метод отрыва со скалыванием
и скалывания ребра
5. Метод отрыва стальных дисков
заключается в регистрации
6. Ультразвуковой метод