Конспект лекций по предмету Строительные материалы специальности Мосты и транспортные тоннели


					Ваш регион: Москва

Конспект лекций по предмету Строительные материалы специальности Мосты и транспортные тоннели

Конспект лекций по предмету «Строительные материалы» специальности «Мосты и
транспортные тоннели»

Основные свойства строительных материалов

Все свойства строительных материалов можно разделить на 4 группы:
1. Физические свойства
2. Механические свойства
3. Химические свойства
4. Технологические свойства

Физические свойства:

1. Истинная плотность материала (?)- это масса единицы объема в абсолютно
плотном состоянии без пор и пустот

? =[pic]
Измеряется в г/см3 , кг/м3
Для твердых материалов ? определяется пикнометрическим способом.
Для жидких материалов ? определяется при помощи ареометра

2. Средняя плотность (?)- это масса единицы объема в естественном
состоянии, с порами и пустотами

? =[pic][pic]
Измеряется в г/см3 , кг/м3
? 0.85, значит, материал морозостойкий

3. Кразм- коэффициент размягчения
Rнас
Кразм=----------
Rсух
Химические свойства:

Характеризуют способность материала не разрушаться под воздействием кислот,
щелочей, растворов солей, агрессивных газов.

Технологические свойства:

Характеризуют способность материала обрабатываться.

Горные породы.

Горная порода- это минеральная масса, состоящая из одного или нескольких
минералов.
Минерал- это природное тело с определенными химическими и физическими
свойствами.

Классификация горных пород:

Изверженные магматические породы образуются в результате быстрого
охлаждения магмы и имеют полукристаллическое строение. Отличаются высокой
прочностью, плотностью. Применяются для облицовочных работ, при каменном
литье.

Обломочные магматические породы образуются при извержении вулканов и
быстрого охлаждения. Имеют пористую структуру. Небольшая плотность и
прочность.

Глубинные горные породы образуются на большой глубине с постепенным
остыванием магмы. Имеют кристаллическое строение.

Химические осадочные горные породы образуются в результате наслаивания друг
на друга отживших микроорганизмов.

Механические осадочные горные породы образуются в результате выветривания.

Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных
горных пород в процессе их перекристаллизации без плавления.

Минеральные вяжущие вещества (неорганические).

Минеральные вяжущие вещества- это тонко измельченные порошки, которые при
затворении с водой образуют пластичное тесто, а со временем переходят в
камневидное состояние.

Классификация минеральных вяжущих веществ.

Воздушные вяжущие вещества.

Способны твердеть, набирать и сохранять свою прочность только на воздухе.

Гидравлические вяжущие вещества.

Способны твердеть, набирать и сохранять свою прочность как на воздухе, та и
в воде.

Автоклавного твердения вяжущие вещества.

Это вяжущие вещества, которые переходят в твердое состояние и сохраняют
свою прочность в условиях повышенных температуры и давления.

Воздушные вяжущие вещества.

Гипсовые вяжущие вещества.

Бывают низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые.

Обыкновенный строительный гипс (алебастр), формовочный гипс, медицинский
гипс, высокопрочный гипс.
Сырье- гипсовый камень.
130-180 oC
CaSO4*2H2O-----------------> CaSO4*0.5H2O + 1.5H2O
Вяжущее вещество

Высокообжиговые.

Ангидритовое вяжущее вещество, экстрих-гипс.

800 oC
CaSO4*2H2O-----------------> CaSO4 + 2H2O

Ангидритовое вяжущее вещество.

Начало схватывания не ранее 30 минут, конец схватывания не позднее 24
часов.
Марки: М-50, М-100, М-150, М-200.
Ангидритовое вяжущее вещество затворяют не водой, а растворами сульфатных
солей, в частности раствором MgSO4.

Экстрих-гипс.
>1000 oC
CaSO4-----------------> CaO + SO3
Экстрих-гипс можно затворить водой, т.к. CaO- катализатор твердения.

Гипсовые вяжущие вещества применяют для приготовления растворов и бетонов,
сухих шпаклевочных смесей, гипсокартонных и гипсоволоконных листов,
акустических плиток и т.д.

Воздушная известь.

Воздушная известь- это продукт, получаемый обжигом ниже температуры
спекания известково-карбонатной пород, мела, кальцита, известняка-
ракушечника и т.д.

Классификация воздушной извести:

1. По внешнему виду:
. Комовая негашеная
. Молотая негашеная
. Известь-пушенка
. Известковое тесто (известь-пушенка с водой)
. Известковое молоко

2. В зависимости от содержания CaO известь делится на сорта:
1 сорт- >90%
2 сорт-> 80%
3 сорт- >70%

3. В зависимости от температуры гашения различают высокоэкзотермическую
(температура гашения более 70 оС) и низкоэкзотермическую (температура
гашения менее 70 оС) воздушные извести.

4. В зависимости от скорости гашения различают извести:
. Быстрогасящуюся (время гашения менее 6 минут)
. Среднегасящуюся (время гашения от 6 минут до 20 минут)
. Медленногасящуюся (время гашения более 20 минут)

Процесс гашения извести:

1) CaO + H2O ------> Ca(OH)2 + Q^
2) Ca(OH)2 + CO2 -----> CaCO3 + H2O

Производство извести.

Состоит из стадий:
1. Добыча сырья
2. Подготовка сырья (дробление, рассев по фракциям)
3. Обжиг

Применение извести.

1. Изготовление известковых растворов и бетонов
2. Изготовление силикатного кирпича и силикатных бетонов
3. Окрасочный материал (побелка стен, потолков)

Магнезиальные вяжущие вещества.

Сырье- MgCO3 (магнезит), MgCO3*CaCO3
800 oC
1) MgCO3 ----------> MgO + CO2
2) MgCO3*CaCO3 -------> MgO + CO2 + CaCO3
в виде балласта
Магнезиальные вяжущие вещества затворяют не водой, а растворами
магнезиальных солей.

Применение:
1. Наливные полы
2. Стеновые каменные блоки

Кислотоупорный цемент.

Состоит из трех компонентов:
1. кислотоупорный наполнитель (тонкоизмолотый кварц, гранит)
2. жидкое стекло (натриевое Na2O*nSiO2 или калиевое K2O*mSiO2, где n=2-3,
m=1.5-2)
3. интенсификатор твердения (кремнефтористый натрий, 6-8% от массы
жидкого стекла)

Гидравлические вяжущие вещества.

Портланд-цемент.

Изобретен в 1824 году английским каменщиком.

Портланд-цемент- это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким
помолом портланд-цементного клинкера с небольшим количеством гипса.
Портланд-цементный клинкер- это зерна серого или зеленого цвета, диаметром
от 5 до 30 мм, получаемые обжигом сырьевой смеси, состоящей из известняков
и глины (75% CaCO3, 25% глины)

Гипс в количестве до 5% добавляют к клинкеру для регулирования сроков
схватывания.

Химический и минералогический состав портланд-цемента:

CaO – 57-63% известняк
SiO2 – 25-30% составная глины
Al2O3 – 4-10% составная глины
Fe2O3 – 4-8% составная глины

Минералы:

3CaO*SiO2 или C3S – алит (45-60%)
2CaO*SiO2 или C2S – двукальциевый силикат (белит, 20-30%)
3CaO*Al2O3 или C3A – трехкальциевый силикат (4-10%)
4CaO*Al2O3*Fe2O3 или C4AF – 10-20%

[pic]

,где R- прочность, t- время.
Процесс производства портланд-цемента:

1. Добыча известняка и глины
2. Приготовление сырьевой смеси (дробление, помол, корректировка состава
сырья)
3. Обжиг
4. Помол клинкера совместно с гипсом
5. Магазинирование

В зависимости от способа подготовки сырья существует три способа
производства цемента:
1. Сухой
2. Мокрый
3. Комбинированный

Сухой способ производства портланд-цемента.

Известняк и глина измельчаются при влажности 2-4%. Измельчение проводится в
шаровых дробилках (шаровых мельницах).

[pic]

Мокрый способ.

Известняк и глину измельчают в мокром состоянии при влажности 50-60%

Комбинированный способ.

Сырьевые компоненты измельчаются в мокром состоянии, а перед обжигом
высушиваются.

Обжиг сырьевой смеси.

Осуществляется во вращающихся печах длиной 70-240 метров и диаметром 3-4
метра.

[pic]

Стадии твердения.

1. Растворение компонентов цемента в воде
2. Образование пересыщенного раствора или геля
3. Кристаллизация

При твердении цемента образуются:
. Гидросиликаты
. Гидроаллюминаты
. Гидроферриты кальция
. Гидроксид кальция

Разновидности портланд-цемента.

1. Быстротвердеющий пртланд-цемент (БТЦ, ОБТЦ)
Отличия от обыкновенного цемента:
. Повышенное содержание C3S (>60%)
. Повышенная тонкость помола
. Повышенная удельная поверхность S=3500 см2/г (у обыкновенного
S=2500 см2/г)
Имеет нормированную прочность на третьи сутки.

2. Пластифицированный портланд-цемент.
Обладает пониженной водопотребностью за счет введения небольшого
количества (до 3%) пластифицирующих добавок.
Добавки:
. ССБ- сульфитно-спиртовая барда
. АДБ- сульфитно-дрожжевая бражка
. ЛСТ- лигно-сульфанат технический
. Продукты переработки древесины на ЦБК

3. Гидрофобный портланд-цемент
Гидрофобные добавки:
. Асидол
. Мылонавт
. Олеиновые кислоты

4. Томпонажный портланд-цемент
Для гидроизоляции нефтяных и газовых скважин.

5. Белый и цветные портланд-цементы.
Белый цемент получают путем обжига беложгущихся глин.
Делится на три сорта по белизне:
. Белый
. Менее белый
. Еще менее белый
На основе белых цементов можно получить цветные путем введения
щелочестойких пигментов.
Цветные цементы используются для изготовления полов.

6. Пуццолановый портланд-цемент.
Содержит до 60% активных минеральных добавок (АМД).
Активные минеральные добавки связывают гидрат окиси кальция в
нерастворимые соединения.
Такой цемент лучше работает под водой, нежели на воздухе.

7. Шлако-портланд-цемент.
Содержит до 40% тонкомолотого доменного гранулированного шлака.

8. Расширяющийся портланд-цемент.

9. Напрягаемый портланд-цемент.

10. Безусадочный портланд-цемент

Коррозия цемента.

В процессе эксплуатации цементный камень может достаточно быстро
разрушаться под воздействием растворов кислот, солей, агрессивных газов и
других активно-влияющих химичесих соединений.

Виды коррозии:
1. Разрушение происходит за счет вымывания составляющих цемента, в
основном гидроксида кальция, мягкими водами.
2. Разрушение цемента под воздействием растворов кислот и солей с
образованием легко растворимых соединений.
3. Образуются соединения, конечный объем которых в несколько раз
превышает суммарный объем исходных компонентов.

При коррозии третьего вида надо использовать сульфатостойкий портланд-
цемент.

Органические вяжущие вещества.

Органические вяжущие вещества- это смеси высокомолекулярных углеводородов и
их неметаллических производных.
К органическим вяжущим веществам относятся битумы и дегти.

Битумы бывают природные и искусственные.
Дегти- только искусственные.

Органические вяжущие вещества при нагревании размягчаются, при охлаждении
затвердевают.
Для них характерны следующие свойства:
. Нерастворимость в воде и водонепроницаемость
. Атмосферная стойкость.
. Хорошее сцепление с поверхностью каменных материалов
. Кислото- и щелочестойкость
. Растворимость в бензоле, хлорофилле, четырехфтористом углероде.

Химический состав органических вяжущих веществ:

. Углерод 80%
. Водород 10%
. Кислород 5%
. Азот 3%
. Сера 2%
Битумы состоят из следующих групп углеводородов:
1. Масла- это жидкости с высокомолекулярной массой (300-500)
2. Смолы- это вязкие вещества с молекулярной массой 500-1000
3. Асфальтены- это твердые вещества с молекулярной массой 1000-5000

Структурный состав битумов:

[pic]

Масла придают битумам текучесть, смолы- вязкость, а асфальтены- твердость и
температурную стойкость.

Дегти содержат кроме вышеперечисленных веществ еще фенолы и свободный
углерод.

Искусственные битумы получают путем переработки нефти. В зависимости от
способа получения искуссвенные битумы бывают:
. Остаточные
. Окисленные
. Крекинговые
. Компаундированные
Дегти получают путем деструктивной переработки твердого топлива, напр.,
каменного угля, торфа, древесины.

Битумы и дегти подразделяются на марки, которые определяются по следующим
свойствам:
. Пенетрация
. Дуктильность
. Температура размягчения
. Температура хрупкости (определяется по прибору Фрааса)

Применение битумов:

. Примерно 80% органических вяжущих веществ используется в дорожном
строительстве (асфальтовые бетоны, асфальтовые раствор)
. Кровельные материалы (в виде рулонных, листовых материалов и в виде
мастик)
. Стеклорубероид (основой рубероида является стеклоткань, а не картон)
. Фольгаизол (на фольгу с одной стороны наносят слой битума)
. Изол, бризол (наполнитель автопокрышки)

Гидроизоляционные материалы.

Служат для изоляции стен, фундаментов, труб.
Выделяют:
. Лакокрасочные материалы (черные лаки, краски)
. Гидроизоляционные материалы для наклейки линолеума, плиток ПВХ.

Бетоны.

Бетон- это искусственный каменный материал, получаемый в результате
твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, крупного (щебня
или гравия), мелкого (песка) наполнителей и воды.

Классификация бетонов.

1. По средней плотности (?):
. Особо тяжелые ?>2500 кг/м3
. Тяжелые ?=2200-2500 кг/м3
. Облегченные ?=1800-2200 кг/м3
. Легкие ?=500-1800 кг/м3
. Особо легкие ?4). Нельзя
применять для бетона: болотные и сточные воды, воды горных рек
(содержание солей в воде должно быть не более 2500 мг/л, содержание
сульфатных солей не более 2200 мг/л).
Вода для бетона не должна содержать в себе масел, сахара, органических
примесей, ила и т.д. все это снижает прочность бетона.

3. Песок- рыхлая смесь зерен размерами от 0,14 до 5 мм.
Для бетона допускается применение речных, морских, овражных, дюнных,
барханных песков. Содержание пылевидных и глинистых примесей в песке
должно быть не более 1%.
Важное значение для бетона имеет зерновой состав песка.
Зерновой состав песка определяется путем просеивания через набор сит.

|5 |100 |
|2,5 |100 |
|1,25 |100 |
|0,63 |100 |
|0,316|100 |
|0,16 |50 |

Просеивают вначале определенный частный остаток на сите А.

mi
A=----------------*100%
mобщ

100
А2,5=------------*100%=10%
1000

Полный остаток на сите А=Аi+(А(вышестоящие сита)
А0,63=10%+40%=50%

Модуль крупности песка Мк

А2,5+А1,25+А0,63+А0,316+А0,16
Мк=-------------------------------------------
100

|Мк | |
|Мк>2.5 |Крупный песок |
|2

Для добавления страницы "Конспект лекций по предмету Строительные материалы специальности Мосты и транспортные тоннели" в избранное нажмине Ctrl+D

Посетите наши другие проекты:
Электронные книги	Электронные словари	Коды к играм и прохождение игр