Свойства строительных материалов

Задача 1.

Определить среднюю плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе он весил 80 г. Масса образца в воде после парафинирования составила 39 г. Расход парафина на покрытие образца составляет 12,3 г, а его плотность 9,93 г/смі.

Объем парафина на покрытии камня:

Vn = Gn / хn: = 12,3 г / 9,93 г/смі = 1,238 смі;

Объем образца:

V = (G — Gn / Vв) — Vn = (80 г — 39 г / 1) — 1,238 смі= 39,762 смі;

Объемный вес камня:

Yоб.к. = G / V = 80 г / 39,762 смі = 1,89 г/смі.

Задача 2.

Масса гипсового камня 10 т, влажность 5% по массе, содержание примесей 15%. Определить массу гипсового вяжущего, полученного из этого сырья.

Из 10 т гипсового камня 15% примесей, что составляет 1500 кг.

5% - 500 кг вода, гипсовый камень составляет 10 000 — 1500 + 500 = 8000 кг.

Са SO4 х0,5 Н2O — 145 атомная масса.

• 0,5 Н2O — 9 атомная масса.
• 145 — 800 кг;
• 9 — х ;

х = 8000×9 / 145 = 496,55л или 496,55 кг.

Задача 3.

Определить коэффициент выхода и расход материалов на 1мі цементного раствора состава 1:4 по объему, если В/Ц=0,5, песок имел пустотность 40%.

Объемная масса цемента -1300 кг/м3і песка 1530 кг/мі.

Решение:

Абсолютный объем раствора: 1мі.

Расход цемента на 1мі раствора:

Песок=1,33 Цемент=0,33.

Ц= 0,33*1300=429 кг/мі.

Расход песка 4*0,33=1,32 мі.

или 1,32*1530=2019,6 кг/мі.

Расход воды определяем по формуле:

В=0,5*Цемент В=429*0,5=214,5 л/мі.

Задача 4.

Рассев песка на стандартном наборе сит показал следующее содержание частных остатков сито № 2,5 — 182 г., № 1,25 — 381 г., № 0,63 — 198 г., № 0,315 — 166 г., № 0,14 — 58 г. Остальные 20 г.

Прошли сквозь сито № 0,14. определить модуль крупности песка и нанести его гранулометрический состав на кривую просеивания.

формула для расчета модуля крупности песка :

М_кр. = (A_2,5 + A11,₂₅ +A_0,63 + A_0,315 + A _0,14)/100.

М_кр= 18,2+38,1+19,8+16,6+78=100,5/100=1,005.

Песок-Мелкий Нормативная таблица зернового состава для определения группы песка (для общестроительных работ).

Вопрос 1. Как изменяются свойства строительных материалов по мере их увлажнения Увлажнение приводит к изменению многих свойств материала. Повышается вес строительной конструкции, возрастает теплопроводность. В реальном материале всегда есть множество дефектов структуры, среди которых наиболее опасны микротрещины. Вода обладает расклинивающим действием и, попадая в микротрещины, увеличивает их протяженность. В результате возрастает доля дефектов в структуре, что сказывается на прочности материала.

Вопрос 2. Главнейшие глубинные породы: состав, структура, средняя плотность, прочность и применение Глубинные породы имеют высокие показатели прочности, средней плотности, а также незначительную пористость, с которой связаны весьма низкое водопоглощение, высокие теплопроводность и морозостойкость. Из этой группы рассматриваются граниты, сиениты, диориты, габбро, перидотиты и пироксениты, расположенные в приведенном порядке по мере уменьшения в них кремнезема.

Граниты — широко распространенные в природе кислые породы, содержащие 65 … 75% SiO2. В их состав входят калиевый полевой шпат (ортоклаз, микроклин) или кислый плагиоклаз в количестве от 40 до 60%, кварц от 20 до 40% и темноцветные минералы (биотит, роговая обманка) от 5 до 20%, которые сообщают светло-серую, мясо-красную окраску этим породам. При большом количестве кварца граниты приобретают высокие твердость и хрупкость, а с увеличением содержания роговой обманки становятся более вязкими, однако легче выветриваются, особенно при наличии трещин. Присутствие пирита, большое количество слюды, отсутствие роговой обманки и помутнение окраски полевых шпатов являются нежелательными признаками при оценке гранитов. Для них характерны зернистая структура и массивная текстура. Мелкозернистые разновидности отличаются более высокими плотностью и прочностью и меньше подвержены процессам выветривания. Они являются малопористыми породами с содержанием пор от 1 до 1,5% и низким водопоглощением около 0,5% по объему; отличаются высокими морозостойкостью и сопротивляемостью истиранию; сравнительно легко поддаются механической обработке (разделке на изделия, шлифованию и полировке), хотя последняя с повышением содержания слюды затрудняется. Граниты недостаточно огнестойки: при нагревании до 900 С и выше они резко снижают прочность в связи с полиморфными превращениями кварца. Граниты находят самое широкое применение в строительстве. Крупные месторождения их известны на Кольском полуострове, в Карелии, Урале, Алтае, в Прибайкалье и т. д.

Сиениты — средние породы, содержащие до 65% SiO2. В отличие от гранитов, в них отсутствует свободный кварц. Сиениты содержат до 50… 70% кислых полевых шпатов (чаще ортоклаз) и около 25% цветных минералов (роговая обманка и биотит). Из-за отсутствия кварца они являются более мягкими и одновременно более вязкими породами вследствие значительного содержания роговой обманки. Сиениты окрашены обычно в светлые серые, розоватые или зеленоватые тона, имеют среднезернистую структуру и массивную однородную текстуру. Сиениты встречаются реже, что снижает их значение как строительного камня.

Диориты являются средними (62…65% SiO2;) породами, состоящими из средних плагиоклазов (до 75%) и роговой обманки (25%), наряду с которой могут присутствовать авгит, биотит. Окраска диоритов темно-серая, темно-зеленая до черной. Они характеризуются полнокристаллической равномерно-зернистой структурой и массивной текстурой, высокой прочностью при сжатии (180 …250 МПа), большими плотностью и средней плотностью, повышенной ударной вязкостью и достаточной устойчивостью к выветриванию, хорошей полируемостью. Эти свойства позволяют использовать диориты в качестве материалов, противодействующих различным вибрационным воздействиям (подпорные камни, фундаменты мостовых сооружений и др.), а также применять как ценный декоративный материал.

Габбро — основные породы, содержащие от 40 до 52% SiO2. Из них наиболее распространенными являются массивные полнокристаллические породы серого, темно-серого и темно-зеленого цветов, сложенные примерно равными количествами основного плагиоклаза и диаллага (разновидности авгита). Разновидности габбро, состоящие почти из одного основного плагиоклаза Лабрадора (более 85%), называются лабрадоритами, имеющими серую и черную окраску с красивыми переливами в синих и зеленых тонах за счет иризации (отражения световых лучей от внутренних плоскостей спайности этого минерала) и благодаря этому являются ценным декоративным и облицовочным материалом. Габбро — тяжелые породы с почти одинаковыми истинной плотностью и средней плотностью, отличающиеся высокой вязкостью, которая затрудняет их обработку. Месторождения габбро широко распространены в Карелии, на Кольском полуострове, Украине, в Средней Азии и др.

Перидотиты и пироксениты — ультраосновные бесполевошпатовые полнокристаллические породы, содержащие менее 40% SiO2 и сходные по своим свойствам. Постоянными минеральными компонентами перидотитов являются оливин (30… 70%), авгит и гиперстен, а пироксениты состоят почти целиком из последних. Обе породы часто содержат примеси рудных минералов, повышающих их среднюю плотность. Отличаются крупнои среднезернистой структурой и массивной текстурой. Высокая твердость этих пород затрудняет разработку месторождений, а высокая вязкость осложняет их обработку, вследствие чего они применяются в качестве материалов особого назначения в специальных гидротехнических и других сооружениях, для устройства внутренних интерьеров гражданских зданий, а также как поделочный и художественный материалы.

Вопрос 3. Виды известковых вяжущих веществ Известь воздушную получают путем обжига различных известняков, содержащих углекислый кальций. Под влиянием обжига углекислая известь разлагается на негашеную известь и углекислоту, выделяющуюся вместе с топливными газами. После обжига известь поступает на строительство в виде отдельных кусков камня (негашеная известь, или кипелка). Если негашеная известь будет находиться под открытым небом, то под влиянием атмосферных осадков она загасится и превратится в тонкий и сухой белый порошок, называемый пушонкой. Пушонка затворяется водой и образует известковое тесто.

Поступающая на строительство известь-кипелка должна быть загашена, превращена в известковое тесто. Известь гасят механизированным или ручным способом. В последнем случае ее гасят в творильном ящике размером 175 Ч 275 Ч 60 см, сделанном из 50-миллиметровых досок. Ящик устанавливают наклонно к творильной яме, вырытой на глубину не более 1,5 м. В нижнем конце ящик имеет отверстие, закрытое сеткой, задвижку для спуска известкового молока и задержки незагасившихся кусочков извести. Творильную яму обшивают досками, плотно пригнанными друг к другу. Пол делают дощатым. Известь насыпают в ящик слоем 25−30 см и поливают водой. Негашеная известь начинает увеличиваться в объеме, растрескиваться и рассыпаться на мелкий порошок.

Вода, смешанная с известью-порошком, называется известковым молоком. После гашения известковое молоко спускают через открытую задвижку и сетку в творильную яму, где и происходит оседание и дальнейшее гашение мелких частиц извести и образование известкового теста, применяемого для строительных растворов.

При гашении извести рабочий должен иметь очки, резиновый или брезентовый фартук и рукавицы. Кусочки непогасившейся извести или брызги могут вызвать ожоги лица, рук и особенно глаз. При хранении в яме известковое тесто заливают водой, подливая воду по мере ее испарения, или засыпают тесто песком слоем 10−15 см. При погрузке и разгрузке извести-пушонки рабочие должны иметь респираторы, защищающие глаза и органы дыхания от попадания известковой пыли.

Строительный гипс — воздушное вяжущее вещество, получаемое путем обжига при температуре 150−200° С двуводного природного гипса и размола камня в мелкий порошок. Основные свойства гипса следующие: 1) быстрота схватывания — от 6 до 30 минут с момента затворения водой (сроки схватывания могут быть замедлены добавкой 0,2−0,5% мездрового или костяного клея и 2−10% извести-пушонки); 2) разрушение от влаги; 3) достаточная прочность (25−150 кг/см²).

Вопрос 4. Керамические плитки для полов и их свойства Для того чтобы подобрать плитку для конкретного помещения, необходимо, прежде всего, сформулировать технические требования к данному виду напольного покрытия. Определить, каким нагрузкам и с какой интенсивностью будет подвергаться пол, каковы будут температурно-влажностные условия в помещении (или на улице), будет ли подвергаться пол особым воздействиям (например, химически агрессивным веществам), и т. д. Определив требования к напольному покрытию, можно переходить к выбору конкретного продукта, этим требованиям удовлетворяющего. Обычно в технической документации к плитке указываются ее основные технические характеристики, а упаковка часто дополнительно маркируется специальными символами — пиктограммами, указывающими на область применения данной плитки.

Рассмотрим подробно все свойства керамической плитки, а также принципы её классификации.

Прочность. Керамическая плитка является очень твёрдым и прочным материалом. Значение показателя предела прочности на сжатие может составлять 300 МПа (3000 кгс/см?).

Жёсткость. Плитка выдерживает высокие нагрузки на растяжение, не деформируется и не гнётся.

Огнеупорность и огнестойкость. Керамическая плитка не горит, при нагревании не выделяет вредные вещества, защищает облицованную поверхность от огня. Благодаря огнеупорности её и используют для облицовки каминов и печей.

Теплоёмкость и теплопроводность. Плитка быстро нагревается и отлично проводит тепло (эти свойства хороши при облицовке каминов и печей). Обладая этими свойствами, пол из керамической плитки холодный, поэтому такие полы устраивают с дополнительным обогревом или ходят по нему в обуви.

Устойчивость цвета. Под воздействием ультрафиолетовых лучей плитка не меняет свой цвет (не выцветает).

Антистатичность и электроизоляционные свойства. Плитка не является проводником электрического тока и не накапливает статическое электричество.

Химическая стойкость. Различные химически активные вещества не страшны для керамической плитки для пола (исключение составляет фтористо-водородная кислота). Устойчива к бытовой химии и кислотам. Химическая устойчивость делится на 5 классов: AA, A, B, C, D. Класс АА — это неподверженность к химическим веществам; А — это устойчивость к химическим веществам и т. д. Гигиеничность. Плитка является одним из тех материалов, которые не способствуют размножению микробов и бактерий. Поэтому её используют и для отделки операционных. Износостойкость. Эта характеристика является одной из самых важных, т.к. от неё напрямую зависит срок службы напольного покрытия из керамической плитки. В международной системе стандартов выделяют 5 групп износостойкости для керамической плитки. По шкале P.E.I. данная характеристика измеряется в условных единицах от I до V. На упаковках в обязательном порядке указывается группа износостойкости. Процесс испытания плитки на износостойкость проводится в устройстве, напоминающем жернова мельницы. На плитку насыпают зернистый материал и подают воду. Во время вращения «жерновов» искусственно истирают плитку. Таким образом определяют, какое количество вращений выдержит поверхность плитки без видимых повреждений. В зависимости от группы износостойкости, определяется возможность использования керамической плитки для различных видов помещений. Ниже в таблице приведено описание мест использования для каждой группы износостойкости.

Влагопоглощение. Этот параметр также имеет очень большое значение при выборе керамической плитки. Он характеризует способность плитки впитывать влагу. Измеряется в процентном отношении к её массе. По международным стандартам ISO влагопоглощение указывается вместе с буквой способа формовки плитки. Ниже в таблице приведена классификация по влагопоглощению. Морозостойкость плитки напрямую зависит от группы влагопоглощения. Чем номер группы ниже, тем выше морозостойкость (и тем она прочнее, т.к. менее пористая). Группы I и II считаются морозостойкими, а III группа — нет (только для внутреннего применения). При внутренних отделочных работах показатель влагопоглощения имеет значение только при облицовке бассейнов, в остальных случаях не важен. А вот при наружных работах — наоборот, очень важен.

Формат и внешний вид. При производстве плитки эти два параметра являются важными критериями качества продукции. Плитка должна иметь абсолютно правильные углы, чёткие размеры и идеально ровную поверхность. Если она глазурованная, то слой глазури должен быть без белесых краёв и подтёков. Следует знать, что плитка имеет два важных параметра — тон и калибр. Изделия одного артикула могут отличаться этими двумя параметрами.

Тон. — это хроматическая тональность определенной партии плиток. В процессе производства очень сложно добиться того, чтобы все плитки имели одинаковую тональность. Зачастую хоть и небольшое, но имеется расхождение по цвету. Его отчётливо становится видно, если плитки сопоставить друг с другом. В связи с этим после выпуска продукции плитки сортируют по тону. Обычно тон маркируют буквой на упаковке (тон А, тон В и т. д.).

Калибр. — это фактический размер плитки в мм (W), который получился после производства. По технологическим причинам очень сложно добиться того, чтобы абсолютно все плитки выпускались точно номинального размера, часть плиток будет с небольшим отклонением, допустимого нормой. На упаковке рядом с номинальным размером указывается фактический: например, 20×20 см (W 198×198); или 20×20 см — калибр 01.

Сопротивление плитки растрескиванию. Это также немаловажный параметр качества. Допустимые отклонения от нормы микроскопические и не видны на глаз. Если Вы заметите на плитке мелкую паутинку трещин, знайте — это брак. Сорт плитки напрямую зависит от этого параметра. По международным стандартам 1-й сорт маркируют красной краской, 2-й — синей, 3-й зелёной.

Сопротивление скольжению. Этот параметр отвечает за безопасность плитки и актуален именно для напольной керамической плитки. Измеряется коэффициентом трения и определяет способность поверхности плитки препятствовать скольжению различных предметов.

На плитку, предназначенную для сухих поверхностей, наносят корундовое напыление, а плитка для мокрых поверхностей имеет ребристую с желобками структуру.

Из всех методов измерения коэффициента трения наиболее популярным считается немецкий метод, суть которого заключается в том, что измеряют угол наклона пола, при котором предмет начинает скользить .

Вопрос 5. Различия в производстве глиняного кирпича способами сухого и полусухого формирования Технология производства керамического кирпича подразумевает два метода его изготовления. Первый — это способ пластического формирования, а второй — сухого или полусухого формирования. Последний из них не пользуется большой популярностью, так как конечный продукт может сильно отличаться по своей плотности. Технологическая схема производства керамического кирпича пластичным методом состоит из четырех этапов: подготовки глиняной массы, формовки сырца, его сушки и обжига. На первом этапе сырье измельчают (полученная фракция составляет один миллиметр) и удаляют инородные вкрапления. При этом глина для производства керамического кирпича может иметь до 33 процентов различных примесей. Показатель влажности должен составить 20 процентов. На этапе формирования в специальном оборудовании сырье для производства керамического кирпича увлажняется, и в него вводятся все необходимые добавки и примеси. Влажность сырца составляет 25 процентов. Далее из полученной смеси формируют специальный брус и нарезают его на конвейерной ленте. Для полного просушивания полученные сырцы подвергаются воздействию высокой температуры. Ее уровень медленно поднимают до ста пятидесяти градусов, после чего влажность изделия не превышает десяти процентов. На завершающем этапе технологического процесса происходит обжиг сырца. Для этого он помещается в специальную печь. Температура здесь медленно поднимается до восьмисот градусов. Для того чтобы кирпич не растрескался, его охлаждение следует проводить постепенно. После этого полученный строительный материал подлежит складированию.

Вопрос 6. Марка бетона и методика ее определения Марка или класс — это главный показатель качества бетонной смеси, на который обычно акцентируется внимание при покупке бетона. Другие же показатели, такие как: морозостойкость, подвижность, воднонепроницаемость — в данной ситуации отходят на второй план. Первоначально, всё же, — выбор по марке или классу. Вообще, прочность бетона — довольно изменчивый параметр, и в течение всего процесса твердения — она нарастает. Например: через трое суток — будет одна прочность, через неделю — другая (до 70% от проектной, при соответствующих погодных условиях). Через стандартный срок — 28 дней нормального твердения — набирается проектная (расчётная) прочность. Ну, а через полгода она становится ещё выше. В принципе, твердение батона и набор его прочности идёт долгие годы. марки бетона в цифрах м 100, м 150, м 200, м 250, м 300, м 350, м 400, м 450, м 500 Полный диапазон марок от м 50 до м 1000. Основной диапазон применения 100−500. Марка бетона напрямую зависит от количества цемента в составе бетонной смеси. класс бетона B 7.5, B 10, B 12.5, B 15, B 20, B 22.5, B 25, B 30, B 35, B 40 Полный диапазон классов от В 3.5 до B 80. Основной диапазон B7.5-B40.

Расчетную прочность бетона (на 28 сутки нормального твердения), гарантирующую получение требуемой проектом прочности бетона на ведущем технологическом этапе (например, на момент обжатия бетона) определяют по формуле.

где — проектная прочность (марка) бетона;

к₁ — требуемая проектом прочность бетона на ведущем технологическом этапе — в % от марочной прочности ;

к₂ — технологически возможная прочность бетона на ведущем технологическом этапе — в % от расчетной прочности.

Технологически возможная прочность бетона к₂ зависит от минералогического состава и расхода цемента, качества и прочности заполнителей, удобоукладываемости бетонной смеси, прочности бетона к началу тепловлажностной обработки, скорости подъема температуры, уровня и длительности изотермического прогрева, скорости охлаждения и влажности паровоздушной среды в пропарочной камере в период изотермического прогрева и охлаждения. Заводы ЖБК, изготавливающие балки пролетных строений, как правило, работают на цементах и каменных материалах определенных заводов-поставщиков и карьеров. Технологические особенности оборудования и пропарочных камер также известны. Поэтому наиболее достоверно назначать величину коэффициента к₂ на основании накопленного опыта.

В случае, когда проектируют состав бетона на новых материалах или для нового технологического цикла, коэффициент к₂ для подбора состава бетона следует принять равным не более 85 (т.е. 85% от 28-дневной прочности бетона нормального твердения). При испытаниях контрольных образцов бетона этот коэффициент уточняют.

Вопрос 7. Природные и искусственные заполнители легких бетонов К легким бетонам относятся бетоны, плотность которых составляет от 500 до 1800 кг/куб. м. Заполнителями для легких бетонов служат пористые природные материалы (пемза, вулканический туф, известняк-ракушечник) и искусственные (керамзитовый гравий, вспученный перлит, вермекулит, металлургические шлаки). В зависимости от величины объемной массы и назначения легкие бетоны подразделяются на теплоизоляционные — менее 500 кг/куб. м; конструктивно-изоляционные — до 1400 кг/куб. м; конструктивные — от 1400 до 1800 кг/куб. м. Легкие бетоны на пористых заполнителях в зависимости от структуры делят на: обычные, в которых межзерновые пустоты крупного заполнителя полностью заполнены цементным тестом и песком; поризованные, в которых за счет применения газоили пенообразующих веществ в цементном камне образовано множество замкнутых пор; малопесчаные, в которых межзерновые пустоты крупного заполнителя лишь частично заполнены цементным тестом или песком; беспесчаные, в которых вообще нет песка, а частицы крупного заполнителя обмазаны цементным тестом. По виду применяемого вяжущего легкие бетоны бывают цементными, известково-цементными, известково-гилаковыми, силикатными и т. д. При подборе состава легкого бетона на пористых заполнителях следует учитывать тот факт, что пористый заполнитель имеет сильно шероховатую поверхность, что требует большего расхода цемента, чем для тяжелых бетонов. Пористый заполнитель способен отсасывать воду, изменяя при этом водоцементное отношение. Здесь опасен не только избыток, но и недостаток воды, так как это приводит к понижению прочности затвердевшего бетона. При увеличении расхода цемента прочность легкого бетона возрастает, но одновременно бетон становится более тяжелым, что отрицательно сказывается на его теплопроводности. Примерный расход цемента на 1 куб. м керамзитобетона в зависимости от назначения составляет: для теплоизоляционного бетона — до 175 кг, для конструктивно-теплоизоляционного — от 175 до 250 и для конструктивного — от 250 до 400 кг. Применяют легкие бетоны для изготовления панелей для стен и перекрытий, для теплоизоляции полов и перекрытий.

Для образования поризованного легкого бетона применяют пенообразующие и газообразующие вещества. Благодаря образованию дополнительного объема пор уменьшаются плотность и теплопроводность поризованного бетона. Легкие бетоны применяют в конструкциях наружных стен, покрытий, а также для изготовления панелей и плит перекрытия.

Вопрос 8. Какие добавки и зачем вводят в шихту при производстве керамического кирпича кирпич вяжущий керамический плитка Для улучшения природных свойств глиняного сырья — уменьшения общей усадки, чувствительности к сушке и обжигу, улучшения формовочных свойств, широко применяют добавки. Добавки, используемые при производстве кирпича и керамических камней, по назначению можно разделить на:

отощающие—песок, шамот, дегидратированная глина, уносы керамзитового производства и другие минеральные невыгорающие добавки;

отощающие и выгорающие полностью или частично — опилки, торф, лигнин, лузга, многозольные угли, шлаки, золы ТЭЦ, углесодержащие отходы обогатительных фабрик и др.;

выгорающие добавки в виде высококалорийного топлива — антрацит, кокс и другие, вводимые в шихту для улучшения обжига изделий;

обогащающие и пластифицирующие добавки — высокопластичные жирные глины, бентонит, сульфитно-спиртовая барда (ССБ) и др.

Вопрос 9. Нормализация стали ее назначение Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 50 °C, a эвтектоидной стали выше Аст также на 50 °C, непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковке или штамповке.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получение более чистой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высокого отпуска.

Нормализацию с последующим высоким отпуском (600 —650°С) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность и трудоемкость этих двух, операций выше, чем одного отжига.