Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Бетонная смесь

Содержание

1. Теплофизические свойства строительных материалов и их практическое значение…………………………………………………………………………………2

2. Основные причины разрушения материалов и изделий из природного камня. Меры защиты от разрушений………………………………………………………….6

3. Особенности магнезиальных вяжущих, их свойства и область применения…....8

4. Бетонная смесь………………………………………..………………………….…10

5. Керамические изделия специально назначения: кровельные, кислото- и огнеупорные…………………………………………………………………………...12

6. Задачи………………………………………………………………………….……16

7. Список использованной литературы…………………………………...……....…17

1. Теплофизические свойства строительных материалов и их практическое значение.

     Свойства материалов, связанные с изменением температуры, относят к теплофизическим. Они важны для теплоизоляционных и жаростойких материалов, для материалов ограждающих конструкции и изделий, твердеющих при тепловой обработке. На практике данные свойства применяют в проектировании материалов, изделий и конструкций, а также в проектировании здании и сооружений.
       Теплоемкость — свойство материала поглощать при нагревании и отдавать при охлаждении определенное количество теплоты.
Теплоемкость — мера энергии, необходимой для повышения температуры материала.
        Теплоемкость, отнесенную к единице массы, называют удельной теплоемкостью С [Дж/(кг • °С)].
Удельная теплоемкость равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг материала на 1 °С. У органических материалов она обычно выше, чем у неорганических [кДж/(кг • °С)]: древесина — 2,38...2,72; сталь — 0,46, вода — 4,187.
Наибольшую теплоемкость имеет вода, поэтому с повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает.
      Теплопроводность — свойство материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Это свойство имеет важное значение для строительных материалов, применяемых при устройстве ограждающих конструкций (стен, перекрытий, покрытий), и материалов, предназначенных для теплоизоляции.
     Теплопроводность материала зависит от его строения, химического состава, пористости и характера пор, от влажности и температуры, при которой проходит передача теплоты.
    Теплопроводность характеризуют коэффициентом теплопроводности, показывающим, какое количество теплоты (Дж) способен пропустить материал через 1 м2 поверхности при толщине материала 1 м и разности температур на противоположных поверхностях 1 °С в течение 1 часа.
Коэффициент теплопроводности [Вт/м-°С|:
воздуха — 0,023, древесины вдоль волокон — 0,35 и поперек волокон—0,175, воды — 0,59, керамического кирпича — 0,82, льда - 2,3. Следовательно, воздушные поры в материале резко снижают его теплопроводность, а увлажнение - сильно увеличивает, так как коэффициент теплопроводности воды в 25 раз выше, чем у воздуха.
     При замерзании воды в порах материала еще больше увеличивается теплопроводность, так как лед примерно в 4 раза проводнее воды и в сто раз теплопроводное воздуха. Чем меньше пор, т.е. чем плотнее материал, тем он теплопроводнее.

При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает.

      Тепловое расширение — свойство материала расширятся при нагревании и сжиматься при охлаждении, оно характеризуется изменением линейных размеров, и объема в зависимости от температуры.
В конструкциях, объединяющих несколько материалов, необходимо учитывать ТКЛР каждого; например, в железобетоне хорошо сочетаются сталь и бетон, так как ТКЛР этих материалов почти одинаков.
В результате значительного различия ТКЛР в композиционных материалах возникают напряжения, которые могут привести не только к появлению микротрещин и коробления, но и к разрушению материалов.

   Огнестойкость — свойство материала выдерживать без разрушения воздействие высоких температур, пламени и воды в условиях пожара.
      Материал в этих условиях либо сгорает, либо растрескивается, сильно деформируется, либо разрушается от потери прочности.
По огнестойкости различают несгораемые, трудносгораемые и сгораемые материалы.
      Несгораемые материалы под действием огня или высокой температуры не горят и не обугливаются. Это кирпич, бетон и др.
      Между тем, некоторые несгораемые материалы — мрамор, стекло, асбестоцемент — при резком нагревании разрушаются, а стальные конструкции — сильно деформируются и теряют прочность.
      Трудносгораемые материалы под действием огня или высокой температуры медленно воспламеняются, но после удаления источника огня их горение или тление прекращается. К таким материалам относятся асфальтобетон, фибролит, пропитанная антипиренами древесина.
      Сгораемые материалы под действием огня или высокой температуры горят и продолжают гореть после удаления источника огня. Это древесина, обои, битумы, полимеры, бумага и др.
Для повышения огнестойкости материалы пропитывают или обрабатывают огнезащитными составами — антипиренами.
       При нагревании они выделяют газы, не поддерживающие горения, или образуют на материале пористый защитный слой, замедляющий нагрев.
      Огнестойкость материалов нельзя отождествлять с огнестойкостью конструкций зданий и сооружений, так как конструкции, выполненные, например, из сгораемых материалов, но обработанные антипиренами или защищенные от огня штукатуркой или облицовкой из несгораемых материалов, по своей огнестойкости относятся к трудносгораемым.

       Для повышения огнестойкости материалов применяют различные огнезащитные покрытия, в том числе краски. Связующими в таких красках служат жидкое стекло, известь, перхлорвиниловые и карбамидные смолы, фосфорброморганические полимеры. Силикатные и другие огнезащитные краски одновременно защищают материалы от огня и выполняют функцию отделочного покрытия.

      Огнеупорность — свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 °С и выше), не деформируясь и размягчаясь.
     Огнеупорные материалы, применяемые для внутренней футеровки промышленных печей, — динас, шамот, хромомагнезит, корунд — не деформируются и не размягчаются при температуре 1580° и выше.
     Тугоплавкие материалы (печной кирпич) выдерживают без расплавления температуру 1350...1580 °С, а легкоплавкие (кирпич керамический строительный) — до 1350°С.

2. Основные причины разрушения материалов и изделий из природного камня. Меры защиты от разрушений.

      В процессе эксплуатации каменные материалы в конструкциях и сооружениях могут подвергаться медленному разрушению. Этот процесс по аналогии с разрушением горных пород на земной поверхности называется выветриванием.
      Каменные материалы могут разрушаться в результате физико-химических процессов их взаимодействия с окружающей средой, а также под воздействием различных растительных организмов. Основная причина разрушения камня — воздействие воды, которая проникает в трещины и поры камня, а затем, замерзая там и увеличиваясь в объеме, разрушает его. Кроме того, резкое изменение температуры приводит к появлению на поверхности камня микротрещин, которые становятся очагами разрушения. Различные микроорганизмы и растения, поселяясь в трещинах камня, выделяют органические кислоты, которые в свою очередь разрушают камень.        Различные газы, присутствующие в воздухе, например углекислый газ, интенсивно разрушают поверхность известняков и мраморов. Скорость разрушения природного каменного материала зависит от структуры, плотности, качества поверхности, химического состава породообразующих минералов и других характеристик камня, а также от интенсивности внешних воздействий на материал.
     Для предохранения природных каменных материалов в конструкциях зданий и сооружений от выветривания следует выполнять определенные мероприятия — конструктивные или химические. Конструктивные мероприятия обеспечивают правильный и быстрый сток воды с поверхности камня, а также получение за счет шлифования и полирования плотной и гладкой лицевой поверхности.
      Химические мероприятия предусматривают пропитку поверхности пористого камня специальными составами, которые уплотняют поверхность и предохраняют ее от проникания влаги. Среди существующих способов химической защиты каменных материалов наиболее эффективно флюатирование, т. е. пропитка поверхностного слоя пористых известняков флюатамин — растворами солей    кремнефтористоводородной кислоты. Флюаты реагируют с кальцитом СаСОз, образуя на поверхности камня нерастворимые соединения, которые заполняют все поры по перхностного слоя, препятствуя прониканию влаги в материал, и тем самым повышают стойкость его к воздействию внешней среды.
     С целью повысить долговечность облицовок из природных каменных материалов рекомендуется покрывать и пропитывать их гидрофобизующими (водоотталкивающими) составами, например раствором ГКЖ-94 или ГКЖ-Ю, а также применять пленкообразующие полимерные материалы, препятствующие проникновению влаги в поры каменной облицовки.

3. Особенности магнезиальных вяжущих, их свойства и область применения.

К магнезиальным вяжущим веществам относят каустический магнезит и каустический доломит. Каустическим магнезитом или доломитом называют продукты, получаемые обжигом соответственно природного магнезита (MgCO3) или доломита (CaCO3-MgCO3) с последующим измельчением их в порошок. В результате обжига магнезита при температуре 800—8509 С углекислый магний разлагается с образованием каустического магнезита по обратимой реакции При обжиге доломита в интервале температур 650—750° С углекислый кальций не разлагается и, не обладая вяжущими свойствами, снижает активность получаемого каустического доломита.

Магнезит обжигают главным образом в шахтных или вращающихся печах, в то время как доломит обжигают обычно только в шахтных печах с выносными топками, хотя для этой цели могут быть использованы печи и других типов. При затворении каустического магнезита и доломита водой процессы гидратации протекают медленно и затвердевший камень имеет небольшую прочность. Однако, если затворить их водными растворами солей хлористого или сернокислого магния и некоторых других солей, можно получить вяжущие вещества относительно высокой прочности. Так, например, марки вяжущего, характеризующие предел прочности при сжатии стандартных образцов состава 1:3 (каустический магнезит — песок), приготовленных из раствора, жесткой консистенции и испытанных на 28-й день, могут быть: 400, 500 и 600, образцы на каустическом доломите имеют марки 100, 150, 200, 300.

Магнезиальные вяжущие вещества обладают отличительной особенностью хорошо сцепляться с органическими материалами— древесными стружками, опилками, древесной шерстью и в то же время предохранять их от загнивания. Находясь продолжительное время под действием влажного воздуха, эти вяжущие вещества в значительной степени теряют свою активность.

Каустический магнезит используют для производства ксилолита и магнезиального фибролита.

Ксилолит—материал для бесшовного пола, в котором древесные опилки сцементированы в монолит каустическим магнезитом.

Фибролит — конструктивный и теплоизоляционный материал в виде плит, где в качестве заполнителя используется древесная стружка или древесная шерсть, сцементированные каустическим магнезитом. Каустический магнезит, кроме того, применяют для изготовления пеномагнезита и других теплоизоляционных материалов, при производстве изделий для внутренней облицовки (искусственный мрамор, облицовочные плитки и др.), а также магнезиальных штукатурных растворов.

Каустический доломит — более дешевый материал, из него получают изделия несколько меньшей прочности, чем каустический магнезит; используется как заменитель (в некоторых случаях) каустического магнезита. Магнезиальные вяжущие вещества целесообразно применять лишь для изделий, эксплуатирующихся в сухих помещениях и конструкциях, не соприкасающихся с влагой.

4. Бетонная смесь

Бетонная смесь состоит из вяжущего, заполнителя и воды, отдозированных в требуемом количестве и тщательно перемешанных в бетоносмесителе. В результате формования, уплотнения и последующего твердения бетонной смеси

получается искусственный каменный материал, называемый бетоном.

В строительстве применяют различные бетоны, отличающиеся плотностью, марками (классами), крупностью заполнителей и, в необходимых случаях,— специальными свойствами.

По плотности и маркам (пределам прочности при сжатии стандартных контрольных бетонных кубиков размером 15 X 15 X 15 см на 28-й день твердения) бетоны делят на тяжелые (плотность от 1800 до 2500 кг/м3, марки от М100 до М600), особо тяжелые (плотность от 2500 до 5000 кг/м3, марки от М100 до М200); легкие (плотность от 500 до 1800 кг/м3, марки от М35 до М400) и особо легкие (плотность менее 500 кг/м3, марки от М25 до М200).

По крупности заполнителей различают мелкозернистые бетоны, размеры заполнителей которых составляют от 5 до 10 мм, и крупнозернистые с заполнителями крупностью от 10 до 70, а в отдельных случаях и до 250 мм.

Крупность заполнителей в смесях, применяемых для бетонирования армированных конструкций, должна быть не больше 150 мм, так как щебень более крупных размеров при укладке смеси может повредить арматуру и, располагаясь вдоль стержней арматуры, препятствовать образованию на ней защитного слоя из цементного клея.

Наибольший размер щебня не должен превышать V3 минимального размера конструкции и 3/4 наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры. Нарушение этих ограничений может привести к зависанию крупного щебня между стержнями арматуры и образованию пустот (раковин) в бетоне.

Качество бетонной смеси в большой степени зависит от ее гранулометрического состава: в смеси должно быть не менее двух фракций крупного заполнителя и, по возможности, две (а не одна) фракции песка.

Подвижность бетонной смеси, измеряемую осадкой конуса в сантиметрах, и жесткость, измеряемую техническим вискозиметром в секундах, назначают в соответствии с видом бетонируемой конструкции, принятым способом транспортирования готовой смеси, методом ее укладки и уплотнения. По степени по-

движности (удобоукладываемости) различают жесткие и особо жесткие бетонные смеси с осадкой конуса до 0, малоподвижные смеси с осадкой 0...2 см, пластичные (подвижные) — от 2 до 12 см и литые—12... 15 см.

Свойства бетона зависят от состава бетонной смеси, количества каждого из компонентов, свойств вяжущего и заполнителей, технологии приготовления, укладки и режима твердения.

5. Керамические изделия специально назначения: кровельные, кислото- и огнеупорные

1) Кровельные керамические изделия

Основным сырьевым компонентом керамических строительных материалов является глина – осадочная горная порода, состоящая из природных водных алюмосиликатов с различными примесями.

Глина, замешанная с определённым количеством воды, образует глиняное тесто, обладающее связностью и пластичностью, способное в процессе обжига образовывать прочный искусственный камень.

Технология производства керамических материалов связана с характеристиками используемых глин (огнеупорность; содержание AlO и красящих оксидов в прокалённом состоянии, водорастворимых солей, включений размером более 0,5 мм; размер включений; пластичность; температура спекания; содержание свободного кремнезёма; механическая прочность).

Глиняная черепица является одним из старейших долговечных и огнестойких кровельных материалов. Однако черепица неиндустриальна, трудоемка и поэтому ее производство не развивается. Выпускают черепицу пазовую ленточную, пазовую штампованную, плоскую ленточную, волнистую ленточную, S-образную ленточную и коньковую желобчатую. Обжигают черепицу при температуре 950 — 1000°С. Черепица должна выдерживать разрушающую нагрузку 70 — 1000 Н (в зависимости от типа черепицы), морозостойкость — не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии.

Пустотелые керамические изделия для перекрытий включают: 1) камни для армокерамических балок объемной массой не более 1300 кг/м3; 2) камни для часторебристых перекрытий объемной массой не более 1000 кг/м3; 3) камни для накатов объемной массой до 1000 кг/м3.

Достоинства: высокая долговечность, атмосферо- и огнестойкость, архитектурный вид. Черепица не корродирует, не требует периодических покрасок. Недостатки: большой уклон кровли и масса, потребность в прочных стропилах, трудоемкость кровельных работ.

2) Кислотоупорный керамические изделия.

К кислотоупорным керамическим изделиям относят:

а) кислотоупорный кирпич М150 — 250, кислотостойкостью не менее 92 — 96%, водопоглощением не более 8 — 12%, термостойкостью не менее 2 теплосмен; б) плитки кислотоупорные и термокислотоупорные МЗОО, кислотостойкостью 96 — 98%, водопоглощением не более 6 — 9%, теплостойкостью не менее 2 — 8 теплосмен;

в) трубы и фасонные части к ним МЗОО — 400, кислотостойкостью не ниже 97 — 98%, водопоглощением не более 3 — 5%.

Кислотоупорные изделия изготовляют из глин, не содержащих примесей, понижающих химическую стойкость (карбонаты, гипс, серный колчедан и т. п.) и спекающиеся при температуре около 1200°С.

Кислотостойкость изделий характеризует их нерастворимость в кислотах (за исключением HF) и щелочах. Кислотоупорные кирпич и плитки служат для футеровки башен и резервуаров на химических заводах, а также печей для обжига серного колчедана, для устройства полов в цехах с агрессивными средами и т. д. Керамические кислотоупорные трубы применяют для перекачки неорганических и органических кислот и газов при разрежении или давлении до 0,3 МПа.

3) Огнеупорные керамические изделия.

Огнеупорными называют изделия, применяемые для строительства промышленных печей, топок и аппаратов, работающих при высоких температурах. Огнеупорные изделия классифицируют по огнеупорности, пористости, химико-минеральному составу и способу изготовления. Изделия огнеупорные характеризуются огнеупорностью 1580 — 1770°С, высокоогнеупорные — 1770 — 2000°С, высшей огнеупорности — более 2000°С.

В зависимости от пористости (в %) огнеупорные изделия подразделяются на следующие группы: особоплотные — пористость менее 3, высокоплотные — 3 — 10, плотные — 10 — 20, обычные — 20 — 30, легковесные и теплоизоляционные — 45 — 85.

Наибольшее распространение в строительстве и промышленности строительных материалов получили кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупорные изделия.

Кремнеземистые огнеупоры применяют двух типов: кварцевое стекло и динасовые.

Кварцевое стекло изготовляют отливкой из расплавленного кварца, оно содержит Si02 не менее 99%. Обладает хорошей термостойкостью и кислотостойкостью; при 1100°С расстекловывается и крошится. Кварцевая керамика используется для футеровки котлов большой мощности, изготовлении штампов горячего прессования, труб для подачи расплавленного алюминия и других целей. Кварцевое стекло идет на производство химической аппаратуры.

Динасовые (тридимито-кристобалитовые) огнеупоры изготовляют обжигом при температуре выше 870°С кварцевого сырья (измельченных кварцитов, песка, маршалита) на известковой или другой связке; содержат Si02 не менее 93%. Огнеупорность 1600 — 1770°С. Из динаса выполняется кладка сводов сталеплавильных, стекловаренных и коксовых печей.

Алюмосиликатные огнеупоры подразделяют на три группы: полукислые, шамотные и высокоглиноземистые.

Полукислые огнеупоры отличаются повышенным содержанием кремнезема — более 65% и содержанием глинозема менее 28%. Изготовляют их обжигом кварцевых пород на глинистой или каолиновой связке или глин и каолинов с большим содержанием кварцевого песка. Огнеупорность их — 1380 — 1400°С. Применяют для футеровки шахтных и туннельных печей, вагранок и т. д.

Шамотные огнеупоры изготовляют обжигом смеси шамота (порошка обожженной и размолотой огнеупорной глины) и огнеупорной глины или каолинов. Они содержат 30 — 45% АЬ03 и отличаются термической стойкостью, шлакоустойчивостью, прочностью (М100 — 125). Огнеупорность шамотных материалов — 1250 — 1400°С. Применяют их для кладки и футеровки печей в местах, где они непосредственно соприкасаются с расплавленным металлом, шлаком, стеклом, а также для футеровки вращающихся печей для обжига цементногоклинкера, облицовки топок паровых котлов, дымоходов и пр.

Задачи.

№ 1

Склад цемента состоит из 5-ти силосных балок высотой 10 м и диаметром 5 м каждая коэффициент заполнения силосов равен 0,9,насыпная плотность цемента 1,29 г/см3.Определить массу цемента хранящегося на складе.

Решение:

1. Массу цемента находим по формуле : М =π* R2*Н *ψ* Р

Н=10; R= 2,5;ψ = 0,9; Р= 1,29

2. М = 3,14*6,25*10*0,9*1,29 = 227,85 т в одной балке

227,85 * 5 = 1 139,23 тн

№ 2

Какое количество обыкновенного керамического кирпича можно получить из 40т глины? карьерная влажность глины составляет 12%, потери при прокаливании-7%.Среднюю плотность кирпича принять равной 1700 кг/м3.

Решение:

Вес глины после обжига: 40 000 : 1,07 :1,12 = 33 377,84 кг

Объем 1000 шт кирпича 1000 : 2,5:1,2 : 0,65 = 1950 дм3 или 1,95 м3

1000 шт кирпича объемным весом 1700 кг/м3 весят 1700 * 1,95 = 3 315 кг

Из 33 378 кг обожженной извести можно получить кирпичей (33 378 / 3 315) * * 1000 = 10 068 кирпичей.

7. Список использованной литературы

Барабанщиков Ю.Г. – Строительные материалы и изделия – Учебник – Москва. Издательский центр «Академия» 2008г. – 368 стр.
Комар А.Г. – Строительные материалы и изделия – Учебник. Москва. Издательство «Высшая школа» - 1988 г. – 527 стр.
Скрамтаев Б.Г., Буров В.Д., Панфилова Л.И., Шубенкин ПФ. – Примеры и задачи по строительным материалам –Москва. Издательство «Высшая школа» - 1970г. – 232 стр.