Значение строительных материалов в строительстве

ОГЛАВЛЕНИЕ.

1. Введение. Значение строительных материалов в строительстве……….….3
2. Теоретическая часть…………………………………………………...….…..5
3. Практическая часть…………………………………………………….……33
4. Термины и определения……………………………………………...….…..36
5. Список используемой литературы……………………………….…………37
6. Заключение…………………………………………………….…....………..38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Значение строительных материалов в строительстве.

Знание возможностей и эффективности использования конкретных строительных материалов позволяет строителю проектировать и возводить долговечные сооружения, удовлетворяющие техническим требованиям и эстетическим запросам. Таким образом, строительные материалы представляют собой основу современного строительства.

Большие масштабы строительства, разнообразие конструктивных типов зданий и сооружений требуют, чтобы сырье для производства строительных материалов было массовым, дешевым и пригодным для изготовления широкого диапазона изделий.

Огромные масштабы капитального строительства требуют быстрого развития и технического совершенствования строительной индустрии и промышленности строительных материалов до уровня, обеспечивающего потребности, максимального сокращения сроков, снижения стоимости и улучшения качества строительства путем его последовательной индустриализации, быстрейшего завершения перехода на возведение полносборных зданий и сооружений по типовым проектам из крупноразмерных конструкций и элементов промышленного производства.

При проектировании, а затем и при возведении зданий и сооружений любого назначения необходимо обеспечить правильный выбор материалов и конструкций для строительства.

Соответствующие рекомендации и нормы по выбору материалов, деталей и конструкций приведены в строительных нормах и правилах (СНиП). Нормы СНиПа разработаны применительно к основным направлениям технического прогресса в современном строительстве.

Они являются обязательными как при проектировании, так и при непосредственном осуществлении строительства. Нормами СНиПа предусматривается необходимость все большей замены строительных материалов готовыми деталями и конструкциями заводского изготовления. Но так как в строительстве широко применяются и обычные строительные материалы (металл, цемент, камень, кирпич, древесина и многие другие), в нормах СНиПа наряду с технической характеристикой указаны основные стандартные размеры, физико-механические свойства всех обычных материалов, определена сфера их применения в строительстве и приведены правила их перевозки и хранения. Нормами предусматривается широкая возможность использования в строительстве местных сырьевых ресурсов и вместе с тем приведены рекомендации по устранению порчи и потерь в процессе перевозки и хранения некоторых видов материалов: цемента, металла, леса и других.

Наряду со СНиПом при выборе материалов и деталей для строительства необходимо руководствоваться государственными стандартами (ГОСТами), определяющими виды и типы строительных материалов и деталей, их сорта и марки, унифицированные размеры, допускаемые напряжения и т. п.

Соблюдение строительных норм и правил при проектировании строительства обеспечивает возможность выбора наиболее эффективных материалов и конструкций, уменьшения затрат на строительство и ускорения его темпов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

1. Основные свойства строительных материалов:

- понятие о морозостойкости  строительных материалов;

- причины разрушения материалов  при действии отрицательных температур

- способы повышения морозостойкости

- марки морозостойкости  тяжелых бетонов, кирпича

2. Природные каменные материалы:

- Определение понятиям  минерал, горная порода, структура  и текстура горных пород.

- Характеристика минералов  из группы оксидов: корунд, кварц, опал, магнетит, гематит, лимонит

- Роль минералов из  группы оксидов в производстве  строительных материалов

3. Минеральные вяжущие вещества

- Определение и классификация  минеральных вяжущих веществ

- Классификация воздушных вяжущих по химическому составу

- Гипсовые вяжущие: определение, состав, свойства, применение

- Технологическая схема  получения строительного гипса   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные свойства строительных материалов

Применяя тот или иной материал в строительстве, нужно знать его физико-механические свойства и учитывать те условия, в которых этот материал будет работать в строительной конструкции.

Основные свойства строительных материалов можно разделить на несколько групп.

К первой группе свойств относят физические свойства материалов: удельный вес, объёмный вес, плотность и пористость. От них в большой степени зависят другие важные  в строительном отношении свойства строительных материалов.

Вторую группу составляют свойства, характеризующие отношение строительного материала к действию воды и связанному с нею действию мороза: водопоглощение, влажность и отдача влаги, гигроскопичность, водопроницаемость, водо- и морозостойкость.

К третьей группе относятся механические свойства материалов: прочность, твёрдость, истираемость и др.

В четвёртую группу объединены свойства, характеризующие отношение материалов к действию тепла: теплопроводность, теплоёмкость, огнестойкость и огнеупорность.

Помимо основных, различают ещё специальные свойства, присущие лишь отдельным видам строительных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понятие о морозостойкости строительных материалов.

 

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Плотные материалы без пор или с незначительной пористостью, поглощающие весьма мало воды, морозостойки.

Чтобы материал обладал морозостойкостью, коэффициент размягчения его должен быть не ниже 0,9. 

Морозостойкость — один из важнейших показателей качества бетона, кирпича и других строительных материалов, обеспечение которых особенно важно для России в связи с ее географическим положением и климатическими условиями. Сотни тысяч конструкций из различных строительных материалов находятся на открытом воздухе, увлажняются при действии природных факторов, подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию. Конструкции из неморозостойкого материала со временем теряют несущую способность, подвергаются поверхностному износу и получают различного рода повреждения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Причины разрушения материалов при действии отрицательных температур.

 

Низкие температуры воздуха, большие её перепады и в особенности многократные переходы температуры воздуха через 0 оС могут оказывать неблагоприятные влияния и воздействия на строительные материалы. Эти влияния и воздействия многогранны. Можно выделить следующие основные проявления таких воздействий и влияний:

– снижение в процессе эксплуатации прочностных и изменение деформативных характеристик материалов, приводящие к сокращению срока службы сооружения;

– ускорение процессов коррозии материалов;

– возникновение температурных деформаций, ухудшающих эксплуатационные качества сооружения;

– возникновение в элементах материала усилий и напряжений от изменения температуры;

– низкие температуры воздуха обусловливают возникновение или интенсивное развитие мерзлотных явлений в зоне сооружения (наледей, бугров пучения и др.);

– от изменений температуры воздуха зависит температурное состояние вечномёрзлых грунтов, а потому и устойчивость возведенных на них сооружений. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способы повышения морозостойкости.

 

1. Плотные материалы, имеющие малое количество открытых пор, плохо насыщаются водой, поэтому считаются морозостойкими. Вывод: повысить морозостойкость можно уплотнением и снижением пористости: нет пор — нет в них воды.
2. Пористые материалы уже гораздо «проблемнее»: тут уже нужно принимать во внимание несколько свойств материала: водопоглощение (должно быть не более 80-85%) и коэффициент размягчения (не ниже 0,75, т.е. влагостойкий материал). Вывод: придется внимательно подбирать именно влагостойкие материалы и всеми силами снижать водопоглощение.
3. Но самое важное правило повышения морозостойкости — это избавление от влаги! Не дайте вашим материалам и конструкциям намокать, и Вам не будут страшны морозы: морозостойкость будет практически неограниченной!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Марка (класс) морозостойкости материалов (тяжелых бетонов, кирпича).

 

Вот так постепенно, раз за разом, вода разрушает строительный материал. То, как долго он будет сопротивляться разрушающим силам, определит марку морозостойкости.

Чем выше марка морозостойкости, тем дольше материал останется прочным и не выдаст внешних признаков разрушения (отслаивание, осыпание и др.)

В лабораториях для маркировки материалов, их образцы испытывают, насыщая водой и замораживая-размораживая. Причем после каждого цикла, образец осматривают и проверяют прочность. Как только образец перестал вписываться по этим параметрам в допуски, испытания заканчивают, а испытуемому материалу присваивают марку морозостойкости из ближайшей марки в ряду: Мрз10, Мрз15, Мрз25, Мрз35, Мрз50, Мрз100, Мрз150, Мрз200.

Маркой бетона по морозостойкости называется то количество циклов попеременного замораживания-оттаивания насыщенных водой образцов, которое не нарушает целостность и не приводит к изменению прочности.

Морозостойкость бетона обозначается буквой «F» и числом от 50 до 1000. Число обозначает то количество циклов по замораживанию — оттаиванию, которые допустимы для сохранения качественных характеристик бетона и его пригодности к безопасной эксплуатации.

Существуют различные виды тяжелого бетона:

1. Бетон для сборных железобетонных конструкций
2. Высокопрочный бетон
3. Быстротвердеющий бетон
4. Бетон на мелком песке
5. Бетон для гидротехнических сооружений
6. Бетон для дорожных и аэродромных покрытий
7. Бетон с тонкомолотыми добавками
8. Малощебеночный бетон
9. Литой бетон
10. Бетон с поверхностно - активными добавками

Классификация марок бетона по морозостойкости

В таблице указано количество циклов замораживания — оттаивания для бетона данной марки при данной методе определения марки бетона.

• При первом методе учитываются все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий;
• При втором методе — все виды бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий и лёгкого бетона со средней плотностью менее D1500;
• Третий метод применяется для бетонов дорожных и аэродромных покрытий.

Метод определения	F35	F50	F75	F100	F150	F200
Первый	25/35	35/50	50/75	75/100	100/150	150/200
Второй	-	-/8	-/13	-/20	20/30	30/45
Второй	-	-	2	3	4	5
Третий	-	35/50	50/775	75/100	100/150	150/200
Третий	-	-	-	5	10	20
Метод определения прочности	F300	F400	F500	F600	F800	F1000
Первый	200/300	300/400	400/500	500/600	600/800	800/1000
Второй	45/75	75/110	110/150	150/200	200/300	300/450
Второй	8	12	15	19	27	35
Третий	200/300	300/400	400/500	500/600	600/800	800/1000
Третий	37	55	80	105	155	205

 

Исходя из вышеперечисленной информации, можно сделать вывод о том, что очень важно знать, как определить и выбрать необходимую марку бетона по нескольким классификаторам. Это определяет дальнейшие условия его использования при строительстве.

Например, бетон для гидротехнических сооружений по морозостойкости бетон делят на пять марок: F50, F100, F150, F200, F300

Морозостойкость кирпича обозначается буквой «F» и числом (о тF15 до F100), у лицевого кирпича марки F15 нет.

Морозостойкость кирпича определяет количество циклов замораживания/оттаивания, которым подвергается кирпич без признаков деформации, снижения прочности или потери массы, что существенно важно в условиях нашего климата. При этом кирпич кладут в холодную воду на 8 часов и, после насыщения его водой, замораживают в морозильной камере при температуре -18оС в течение 8 часов, затем оттаивают в воде 8 часов при температуре до +20оС и снова замораживают. Марка F15 обозначает, что кирпич с данными характеристиками выдерживает не менее 15 циклов замораживания/оттаивания. Проверить морозостойкость можно, ударив по кирпичу твердым предметом. Звук удара должен быть звонким и чистым, что свидетельствует о хорошем качестве глины и обжига, а соответственно и морозостойкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Природные каменные материалы.

 

Определение понятиям минерал, горная порода, структура и текстура горных пород.

 

Природные каменные материалы – материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород.

Горные породы – значительные по объему скопления различных минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.

Минерал – природное тело, одинаковое по химическому составу, строению и химическом свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре.  

Горные породы различаются глубиной залегания, структурой и текстурой.

Структура - это внутреннее строение, отличающееся степенью кристалличности, формой, размерами кристаллов, а текстура определяется взаимным расположением составных частей данной породы в занимаемом ими объеме.

По степени кристалличности отличают полнокристаллические, полукристаллические, стекловатые структуры. Полнокристаллические структуры бывают у глубинных пород, которые образовались при медленном охлаждении магмы, и у метаморфических пород, полукристаллические и стекловатые структуры характерны для излившихся пород. 
С учетом размеров зерен различают крупно-, средне- и мелкозернистые структуры.

Основными видами текстур являются: однородная (обычная текстура в изверженных породах), неоднородная (такситовая), гнейсовидная (сланцеватая). 

Характеристика минералов из группы оксидов: корунд, кварц, опал, магнетит, гематит, лимонит.

Корунд

Корунд — минерал, кристаллический оксид алюминия (Al2O3).   Свойства корунда Цвет От бесцветного до различных оттенков серого, синего, красного, зеленого. Твёрдость 9 Блеск стеклянный Цвет черты Царапает фарфор Спайность Весьма несовершенная Излом От раковистого до неровного Формы кристаллов Бочонковидные, столбчатые Сингония Тригональная Прозрачность В зависимости от разновидности Плотность 4г/см³  Корунд как минеральный вид имеет следующие разновидности: Рубин, «красный яхонт» — красного цвета; драгоценный камень первой категории, цена прозрачных хорошо окрашенных экземпляров бывает больше, чем у алмазов. Сапфир (синий яхонт) При умеренно-интенсивной васильково-синей окраске — драгоценный камень первой категории, но ценится значительно ниже рубина. Слишком тёмные или слишком светлые сапфиры довольно дёшевы. Лейкосапфир или «Восточный алмаз» — бесцветный и совершенно прозрачный корунд; недорогой драгоценный камень.  Обыкновенный корунд — непрозрачный, крупно- или мелкозернистый, сероватого цвета. Встречается в магматических породах, бедных кремнезёмом(типа сиенитов, нефелиновых сиенитов). Также образуется при контактово-метаморфических изменениях осадочных пород, богатых глиноземом —наждак. Технический корунд получают термообработкой бокситов. Месторождения Индия; Шри-Ланка; Адамов мост — цепь скал, балок и песчаных отмелей между Индией и о. Шри-Ланка; о. Мадагаскар; Бирма; Таиланд; Греция; Канада; Норвегия; США. В России: Сигангойское (Красноярский край), Ильменские горы и Вишнёвые горы (Челябинская область, Урал), массив Рай-Из, Приполярный Урал, «Косой Брод»,Средний Урал, Карелия. Кварц

Si O2

Сингония тригональная

Твердость 7

Удельный вес 2,65

Спайность отсутствует

Излом раковистый

Цвет бесцветный, разноокрашенный

Цвет в порошке белый

Блеск стеклянный

Это самый распространенный минерал, присутствующий практически во всех породах. Он богат разновидностями, очень распространенными и высоко ценимыми. Кварц является породообразующим минералом и вместе с тем принадлежит к числу поделочных и драгоценных камней. В силу своих свойств он весьма устойчив как к механическим, так и к химическим воздействиям, а потому является самым распространенным минералом на Земле, в верхней части ее коры. В качестве главного породообразующего минерала встречается, как правило, только мутный, молочный, или жильный, кварц.

Разновидности:

Первая группа: аметист (фиолетовый), дымчатый кварц (раухкварц, устар. рос. - раухтопаз), или морион (черный), цитрин (желтый), голубой кварц (ирис), радужный кварц, розовый кварц, зеленый кварц. Примеси могут иметь вид блестящих чешуек (авантюрин), иголочек рутила (рутиловый кварц, или волосы Венеры) либо других волокнистых минералов ("моховик").

Во вторую группу разновидностей входят халцедон, яшма, кремень. Халцедон, в свою очередь, включает разновидности, хорошо всем знакомые: сердолик-карнеол, агат, оникс.

Кварц очень твердый, его нельзя поцарапать ножом (или другим острым железным предметом). При распиливании или при ударе молотком он светится желтым, что видно в темноте (триболюминесценция).

 

Происхождение.

Считается, что около 12% земной коры составляет кварц. Он кристаллизуется вместе с магмой или образуется под действием флюидов при температуре 100-400 °С. Поскольку кварц очень устойчив и с трудом поддается выветриванию под действием атмосферных факторов, он является главным компонентом песков и других осадочных пород. Кварц также обычен в метаморфических породах.

Месторождения.

Крупные кристаллы разнообразной формы найдены на Мадагаскаре и в Бразилии. Огромные экземпляры, вес которых измеряется тоннами (до 40 т), обнаружены в разных местах Бразилии. Необычная коллекция гигантских кристаллов выставлена в Национальном музее естествознания в Париже.

Опал.

Диагностическая карта.

Si O2 * n (H2 O)

Сингония аморфный

Твердость 3-3,5

Удельный вес 3,96

Спайность совершенная вдоль основания

Излом неправильный

Цвет бесцветный, разно- окрашенный

Цвет в порошке белый

Блеск от стеклянного до перламутрового

Название "опал" произошло от санскритского "упала" - "драгоценный камень". Выделяют три группы опалов: переливающиеся благородные опалы, огненные опалы и широко распространенные обычные опалы. В их физических свойствах отмечаются значительные колебания.

Благородный опал. Особенностью благородных опалов является опализация - радужная игра цветов, меняющаяся с каждым поворотом камня.

Диагностические признаки.

Под действием ультрафиолетовых лучей опал часто светится желтым или зеленым цветом. Он не растворяется ни в каких кислотах, кроме фтористой. При нагревании теряет воду и распадается, превращаясь в кварц.  

Происхождение.

Опал имеет осадочное происхождение. Он образуется при осаждении кремнезема и накоплении остатков скелетов морских организмов.

Месторождения.

Благородный опал разнообразных оттенков доставляют из Трансильвании и Соединенных Штатов. Наибольшее применение находит черный опал, поступающий из Австралии. Огненный опал добывается в Мексике. В Италии обычный опал найден в провинции Турин.

В настоящее время 90-95% мировой добычи благородного опала приходится на Австралию. В СНГ известны лишь небольшие его проявления - на Камчатке и в Украине. Советские ученые также осуществили синтез искусственного опала с упорядоченным внутренним строением, по своим свойствам практически неотличимого от знаменитых австралийских благородных опалов.

Магнетит

Цвет железно-чёрный, серо-чёрный, иногда с синеватой побежалостью на гранях кристаллов.

Блеск обычно металлический, но иногда бывает жирный или матовый. Непрозрачен.

Цвет черты чёрный.

Сильно магнитен, иногда полярно.

Твердость 5,5 - 6.

Плотность 4,9 - 5,2.

Спайность обычно отсутствует, редко наблюдается весьма несовершенная спайность.

Излом раковистый или неровный.

Порошок растворим в НСL.

Магнетит - минерал с формулой (Fe3+,Fe2+)Fe3+2O4. Происхождение названия от греч. "Магнес" - имени легендарного пастуха, открывшего этот минерал на г. Ида (Греция). Синонимы: железняк магнитный, руда железная магнитная. В разных странах магнетит (или магнит) называли по-разному.

Происхождение и месторождения

Магнетит - главная составная часть оксидных железных руд — железистых кварцитов, магнетитовых скарновых и карбонатитовых руд, а также магнетитовых "чёрных морских песков".

Образуется магнетит при некоторых магматических и метаморфических процессах, в некоторых пегматитах и полостях гидротермальной минерализации. При гидротермальной переработке ультраосновных пород железо выделяется в виде зерен и кристалликов магнетита. Отдельные зерна магнетита можно обнаружить во многих породах и даже в горсти песка. Промышленное значение имеют главным образом скарновые месторождения магнетита: горы Магнитная, Высокая и Благодать на Урале, Сарбайское и Соколовское в Казахстане, Дашкесан в Азербайджане и др. В прошлом веке поиски «магнитного железняка» на Южном Урале привели к открытию знаменитых минеральных копей - Ахматовской, Зеленцовской, Николае-Максимилиановских и др., давших прекрасные образцы многих минералов, в том числе и магнетита.

Сопутствующие минералы: ильменит, хлориты, гематит, галенит, сфалерит, халькопирит, лёллингит, кварц, форстерит, апатит и др.

Гематит

Свойства

Сингония: Тригональная

Состав (формула): Fe2O3

Цвет: Красный, серый, чёрный

Цвет черты (цвет в порошке): Вишнёво-красный

Прозрачность: Непрозрачный

Спайность: Отсутствует (весьма несовершенная)

Излом: Неровный, Раковистый

Блеск: Матовый, Металлический

Твёрдость: 5,5-6,5

Удельный вес, г/см3: 4,9-5,3

Особые свойства:

Иногда у минерала гематит наблюдается радужная побежалость.

Происхождение названия: Название минерала гематит происходит от греческого haimatites - "подобный крови", из-за ярко-красного цвета гематита, растолченного в порошок.

Другие названия (синонимы):

Ангидроферрит, аляскинский алмаз, железная почка, железная роза, железная слюдка, железная сметана, железный анатаз, железный глазок, железный красный блеск, зеркальная руда, красная руда, красный железняк, красный охристый железняк, кровавик, кровавый камень, сангвин, спекулярит, чёрный алмаз

Разновидности минерала:

Спекулярит (железный блеск), красная стеклянная голова. 
В зависимости от примесей тех или иных химических элементов выделяют титаногематит, алюмогематит, гидрогематит. Мартит - псевдоморфоза гематита по магнетиту.