Билет №1.

1.Физический смысл аналитических зависимостей прочности бетона от технологических факторов. Практическое использование этих зависимостей. Закон прочности бетона устанавливает зависимость прочности от качества применяемых материалов и пористости бетона. Прочность вяжущего характеризуется его маркой (Rц), качество заполнителя коэффициентом А, а пористость косвенно определяется величиной водно-цементного отношения В/Ц. Зависимость прочности от В/Ц является, в сущности, зависимостью прочности от объема пор, образованных водой, не вступающей в химическое взаимодействие с цементом. Кривая зависимости прочности бетона от количества воды затворения (при постоянном расходе цемента и способе уплотнения), приведенная на рис.1, характеризует физический смысл закона прочности. Левая ветвь кривой принадлежит недоуплотнениым бетонным смесям, слишком жестким для данного способа уплотнения. При возрастании количества воды затворения, т. е. В/Ц, эти смеси укладываются плотнее, и прочность бетона повышается. Наконец, при оптимальном (для данного способа уплотнения) количестве воды бетон имеет наибольшую плотность и прочность, что соответствует максимуму на кривой прочности.

Д

ля тяжелых бетонов применяется заполнитель с прочностью в 1,5-2 раза больше заданной марки бетона. При большом содержании цементного теста зерна заполнителя раздвинуты на значительные расстояния, они почти не взаимодействуют друг с другом, поэтому решающее значение будет иметь прочность цементного камня и прочность сцепления его с заполнителем. На практике часто используют зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения по формуле И. Боломея - Б.Г. Скрамтаева (рис. 2). Для обычных бетонов с Ц/В-1,4-2,5 формула прочности имеет вид: R_б =AR_ц(Ц/B-0,5). При высококачественных заполнителях (щебень из плотных изверженных пород, крупный песок с минимальным содержанием вредных примесей) А=0,65; для рядовых заполнителей А=0,6; при применение заполнителей пониженного качества А=0,55. Для высокопрочных бетонов, изготовляемых с Ц/В>2,5, применяется формула: R_б =AR_ц(Ц/B+0,5). В этой формуле для высококачественных заполнителей А=0,43, для рядовых А=0,4. Основной закон прочности является общим для материалов с конгломератной структурой, он распространяется на тяжелые и легкие бетоны, мелкозернистые бетоны и строительные растворы. Только параметры А, входящие в формулу прочности, будут иметь различные численные значения, зависящие от вида материала и заполнителя.

2.Мннералы портландцементного клинкера. Реакции взаимодействия минералов с водой и их влияние на свойства портландцемента. Портландцементный клинкер: состав, его влияние на свойства портландцемента. Реакции минералов клинкера с водой. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания тщательно подобранной однородной измельченной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или других продуктов аналогичного состава, используемый в производстве цемента как основной компонент. Самым распространенным является клинкер портландцементный, получаемый обжигом мергеля или известково-глинистых смесей строго определенного состава. Возможно добавление побочных продуктов некоторых химических производств с частичной заменой (в соответствии с расчетом состава) природного сырья, а также добавок, улучшающих качество клинкера и снижающих температуру обжига. Сырьевая смесь, подготовленная в виде гранул (зерен) или жидкотекучего шлама, подвергается обжигу до температуры спекания при соблюдении необходимых тепловых режимов по зонам печи и последующему охлаждению обожженного продукта. Клинкер портландцементный характеризуется следующими показателями. Химический состав — содержание оксидов, % по массе: СаО - 63-67, SiO₂- 21-4, А1₂Оз – 4-7. Минеральный состав клинкера. Основными минералами клинкера являются: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция. Алит 3CaO-SiO2 (или C3S) - самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства Портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45-60%. Белит 2CaO-SiO2 (или C2S) - второй по важности и содержанию (20-30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента. Трехкалыциевый алюминат (или СзА) - в клинкере содержится в количестве 4-12% -самый активный клинкерный минерал, быстро взаимодействует с водой. Является причиной сульфатной коррозии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержание СзА ограничено 5%. Четырехкачъциевый алюмоферрит (или C4AF) - в клинкере содержится в количестве 10-20%. Характеризуется умеренным тепловыделением и по быстроте твердения занимает промежуточное положение между СзS и C2S. Клинкерное стекло присутствует в промежуточном веществе в количестве 5-15%, оно состоит в основном из СаО, Аl2Оз, Fe₂O3, MgO, K2O, Na2O. Содержание свободных СаО и MgO не должно превышать соответственно 1% и 5%. При более высоком их содержании снижается качество цемента и может проявиться неравномерное изменение его объема при твердении, связанное с переходом СаО в Са(ОН)₂ и MgO в Mg(OH)₂. Щелочи (Na₂O, К₂О) входят в алюмоферритную фазу клинкера, а также присутствуют в цементе в виде сульфатов. Содержание щелочей в портландцементе ограничивается до 0,6% в случае применения заполнителя (песка, гравия), содержащего реакционноспособные опаловидные модификации двуоксида кремния, из-за опасности растрескивания бетона в конструкции. Клинкер цементный представлен искусственным продуктом, состоящим из кристаллических минералов и стекловидного вещества, заполняющего межминеральное пространство, причем минералы не являются полностью химически чистыми компонентами клинкера. Как только цемент затворяют водой, протекают следующие химические реакции: Химические реакции. Сразу после затворения цемента водой начинаются химические реакции. Уже в начальной стадии процесса гидратации цемента происходит быстрое взаимодействие алита с водой с образование гидросиликата кальция и гидроксида: 2(3CaO*SiO₂) + 6Н₂О = 3CaO*2SiO₂*3H₂O + 3Са(ОН)₂ После затворения гидроксид кальция образуется из алита, так как белит гидратируется медленнее алита и при его взаимодействии с водой выделяется меньше, что видно из уравнения химической реакции; 2(2CaO*SiO₂) + 4Н₂О = 3CaO*2SiO₂*3H₂O + Са(ОН)₂ Взаимодействие трехкальциевого алюмината с водой приводит к образованию гидроалюмината кальция; ЗСаО*Аl₂О3 + 6Н₂О = 3СаО*Аl₂О₃*6Н₂О. Для замедления схватывания при помоле клинкера добавляют небольшое количество природного гипса (3-5% от массы цемента). Сульфат кальция играет роль химически активной составляющей цемента, реагирующей с трехкальциевым алюминатом и связывающей его в гидросульфоалюминат кальция (минерал эттрингит) в начале гидратации портландцемента: 3СаО*А1₂О₃ + 3(CaSO₄*2H₂O) + 26Н₂О= 3Ca0*Al₂0₃*3CaSO₄*32H₂О. В насыщенном растворе Са(ОН)₂ эттрингит сначала выделяется в коллоидном тонкодисперсном состоянии, осаждаясь на поверхности частиц ЗСаО-А1₂О3, замедляет их гидратацию и затягивает начало схватывания цемента. Кристаллизация Са(ОН)2 из пересыщенного раствора понижает концентрацию гидроксида кальция в растворе, и эттрингит уже образуется в виде длинных иглоподобных кристаллов. Кристаллы эттрингита и обусловливают раннюю прочность затвердевшего цемента. Эттрингит, содержащий 31-32 молекулы кристаллизационной воды, занимает примерно вдвое больший объем по сравнению с суммой объемов реагирующих веществ (СзА и сульфат кальция). Заполняя поры цементного камня, эттрингит повышает его механическую прочность и стойкость. Структура затвердевшего цемента улучшается еще и потому, что предотвращается образование в нем слабых мест в виде рыхлых гидроалюминатов кальция. Четырехкальциевый алюмоферрит при взаимодействии с водой расщепляется на гидроалюминат и гидроферрит; 4CaO*Al₂0₃*Fе₂0₃ + mH₂ О= ЗСаО*А1₂О₃*6Н₂О + CaO*Fе2O3*nH2O. Гидроалюминат связывается добавкой природного гипса, как указано выше, а гидроферрит входит в состав цементного геля.

3. Гидроизоляционные и кровельные материалы на основе битумного вяжущего, их название и применение исходя из назначения конструкций и условий их эксплуатации. Кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битумов и дегтей. Гидроизоляционными называют строительные материалы, которые обладают водонепроницаемостью и соответствуют определенным эксплуатационным требованиям по прочности, деформативности, теплостойкости, биостойкости и др. Применение гидроизоляционных материалов известно с древнейших времен. Природный битум и в наше время наравне с нефтяным битумом и каменноугольным дегтем являются основными материалами для развития рулонных материалов, мастичных, лакокрасочных покрытий и других видов гидроизоляционных материалов. К гидроизоляционным материалам практически относятся и кровельные. Кровля это тоже разновидность гидроизоляционного покрытия, причем самой ответственной части здания. Рулонные материалы. Кровлю из рулонных материалов делают из нескольких слоев, составляющих кровельный ковер. Вниз ковра укладывают подкладочные материалы (беспокровные), а верхний слой устраивают из покровных материалов, имеющих покровный слой из тугоплавкого битума (дегтя) и посыпку: крупнозернистую (К), мелкозернистую (М) или пылевидную (П). Допускается выпуск кровельного рубероида с чешуйчатой посыпкой (РКЧ). Выпускают основные и безосновные рулонные материалы. Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителем и посыпкой. Кровельный картон получают из тряпья, бумажной макулатуры и древесной целлюлозы. На нижнюю поверхность кровельного рубероида, образующего верхний слой кровельного ковра, и на обе стороны подкладочного рубероида наносят мелкозернистую или пылевидную посыпку, предотвращающую слипание материала в рулонах. Рубероид подвержен гниению - в этом его большой недостаток, поэтому освоено производство антисептированного рубероида. Наплавляемый рубероид является новым кровельным материалом. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики - расплавленном утолщенного нижнего покрывного слоя (пламенем горелки или другим способом). Пергамин - рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавлением нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 40°С. Стеклорубероид и стекловойлок - рулонные материалы, получаемые путем двустороннего нанесения битумного (битуморезинового или битумополимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытия с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки. Применяют стеклорубероид для верхнего и нижних слоев кровельного ковра и для оклеечной гидроизоляции. Сочетание биостойкой основы и пропитки с повышенными физико-механическими свойствами позволило получить стеклорубероид долговечностью около 30 лет. Асфальтовые армированные маты получают путем покрытия предварительно пропитанной стеклоткани с обеих сторон гидроизоляционной битумной мастикой, используют для оклеечной гидроизоляции и уплотнения деформационных швов. Толь - рулонный материал, изготовляемый пропиткой и покрытием кровельного картона дегтями с посыпкой песком или минеральной крошкой. Толь с крупнозернистой посыпкой применяют для верхнего, слоя плоских кровель, а толь с песочной посыпкой для кровель временных сооружений, гидроизоляционных фундаментов и других частей сооружений. Гидроизол - рулонный бескровный гидроизоляционный материал, полученный путем пропитки асбестового картона нефтяным битумом. Фольгоизол - рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым составом. Он предназначен для устройства кровель и парогидроизоляции зданий и сооружений, герметизации стыков. Рулон имеет длину 10 м, ширину 1 м. Внешняя поверхность гидроизола может быть окрашена в различные цвета атмосферостойкими лаками. Фольгоизол - долговечный материал, не требующий ухода в течение всего периода его эксплуатации. Металлоизол - гидроизоляционный материал из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон битумной мастикой. Металлоизол выпускают двух марок, отличающихся толщиной алюминиевой фольги. Он имеет высокую прочность на разрыв и долговечность. Применяют металлоизол для гидроизоляции подземных и гидротехнических сооружений. Мастика представляет собой смесь нефтяного битума или дегтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. Мастики подразделяют: по вицу связующего - на битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные; по способу применения - на горячие, холодные; по назначению - на приклеивающие, кровельно-изоляционные, гидроизоляционные асфальтовые и антикоррозионные.

Билет №2.

1.Виды коррозии портландцемента и меры борьбы с нею. Коррозия - процесс разрушения материала, вызываемый физико-химическим взаимодействием его с окружающей средой. Три вида коррозии по Москвину: 1)физическая (выщелачивание) - растворение и вымывание мягкими водами Са(ОН)2 -приводит к потере прочности. Если уменьшается Са(ОН)₂ на 15-20%, то снижается прочность на 30-40%. Вслед за вымывание Са(ОН)2 начинается разложение гидросиликатов кальция. Меры борьбы: а) снижение количества C3S; б) введение активных минеральных добавок SiO2+ Ca(OH)₂=CaO*SiO2*H2O; в) изготовление плотного бетона; г) естественная корбанизация Са(ОН)₂+СО2=СаСО₃+Н2О. 2) Разрушение цементного камня в результате обменных реакций кислот и солей, содержащихся в минерализованной воде с гидратными составляющими цементного камня с выносом растворимых продуктов реакции водой или с выделением их в виде аморфной массы (углекислотная, магнезиальная коррозии), а)общекислотная: при действии растворов любых кислот с pH<7. Ca(OH)₂+2HCl=CaCl2+H2O. Применяется также специальный кислотоупорный цемент, защитные слои из кислостойких материалов; б) углекислотная коррозия: при действии воды, содержащий свободный диоксид углерода в виде слабой угольной кислоты, который разрушает слаборастворимую карбонатную пленку бетона с образованием хорошо растворимого бикарбоната кальция. СаСО₃+СО₂+Н₂О=Са(НСОз)₂; в) магнезиальная коррозия образование растворимой соли при действии магнезиальных солей. Ca(OH)₂+MgCl₂=CaCl₂+Mg(OH)₂; г) коррозия под действием органических кислот (молочная, уксусная кислота, аммиачные удобрения, хлористый калий). 3) а)Сульфоаллюминатная - связана с образованием новых соединений(эттрингит), занимающих больший объем, чем исходные продукты, откуда происходит растрескивание защитного слоя бетона .Затем коррозия арматуры, и дальнейшее растрескивание бетона. 3CaO*Al₂O₃*6H₂O+3CaSO₄+25H₂O=3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*31H₂O; б) Щелочная коррозия: под действием концентрированных растворов щелочей на затвердевший цементный камень и под влиянием щелочей, имеющихся в самом цементе (образуется сода и поташ в порах бетона = > расширяясь в объёме разрушают цементный камень.)

2.Принципы производства преднапряженных и самонапряженных железобетонных конструкций. (Билет 16-принципы производства.)Железобетон - это композиционный строительный материал, в котором соединены в единое целое бетон (матрица) и стальная арматура. Бетон обладает способностью, присущей большинству искусственных и природных каменных материалов: хорошо работать на сжатие, но плохо сопротивляться растяжению. Так, прочность бетона при растяжении составляет всего лишь около 1/10-1/17 его прочности на сжатие. Поэтому растянутую зону конструкций армируют стальной арматурой, которая воспринимает растягивающие напряжения. Совместной работе бетона и стальной арматуры способствует хорошее сцепление между ними и близость коэффициентов температурного расширения; бетон к тому же защищает арматуру от коррозии. Железобетонные конструкции изготовляют с обычной и предварительно напряженной арматурой. Основная идея предварительного напряжения железобетонных конструкций заключается в том, что при изготовлении бетон искусственно обжимается. Благодаря этому бетон растягивается только тогда, когда будут преодолены созданные обжатием сжимающие напряжения. Если они превосходят растягивающие напряжения от нагрузки, то можно избежать образования трещин в бетоне. Предварительно напряженные железобетонные конструкции более эффективны, чем обычные. В них полнее используется несущая способность арматуры и бетона, поэтому уменьшается масса изделия. Вместе с тем предварительное обжатие препятствует образованию трещин в растянутой зоне.

3. Красочные составы для наружной и внутренней отделки зданий. Виды, назначение, технические требования. Порошковые краски Порошковые краски представляют мелкодисперсную сухую смесь, состоящую их твердых полимеров, наполнителей, пигментов и специальных добавок. Основные свойства: оптимальная дисперсность (10-100 м²/г), сыпучесть и насыпная плотность. Порошковые краски доводят до рабочей вязкости ожижением, т.е. переводом в капельно-жидкое состояние (расплав), монолнтизацией - слиянием частиц и их отверждением с образованием химически стойкого покрытия. В качестве основного сырья применяют термопластичные полимеры (полиэтилен, поливинилхлорид, полиамиды) и реактопласты (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые). Формирование покрытий может происходить в широком интервале температур, при этом изменяется и продолжительность процесса отверждения. Покрытия наносятся на защищаемую поверхность различными методами с разогревом состава (пистолетом и др.). Например, покрытия из поливинилбутирольной краски ПВЛ-212 получают при температуре 170°С и 250°С, время формирования и покрытия соответственно составляют 30 и 3 мин. Краски на неорганических вяжущих Известковые, цементные, силикатные краски. В качестве связующего применяется гашеная известь. Для повышения водоудерживающей способности красочного состава вводят специальные добавки; хлористый кальций, поваренную соль или алюминиевые кварцы, иногда полимеры. Срок службы таких покрытий на воздухе низок. В качестве связующего цементных красок применяют белый или цветной цементы. Для повышения водоудерживающей способности состава в него вводят известь-пушонку и хлористый кальций. Цементные краски применяют для наружных работ и внутренней окраски влажных помещений по бетону, штукатурке. Силикатные краски представляют суспензию пигментов, и активных наполнителей (диатомита или трепела) в водном растворе силиката калия. Краска водостойка. Силикатными красками окрашивают фасады зданий, а также деревянные конструкции для защиты от возгорания.

Билет №3.

1.Определение удобоукладываемости подвижных и жестких бетонных смесей. Способы ее регулирования. Бетонная смесь представляет собой сложную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды вводимых сп. добавок и вовлеченного воздуха. Наиболее важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость, то есть способность деформироваться без нарушения целостности. Для описания поведения бетонной смеси в различных условиях используют ее реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации. Для определения этих свойств применяют вискозиметры. Для полной оценки бетонной смеси и правильной организации производства, бетонных и железобетонных изделий и конструкций необходимо знать и другие свойства смеси: ее уплотняемость, однородность, расслаиваемость, изменение объема в процессе затвердения, воздухововлечение, первоначальную прочность. Особенность бетонной смеси состоит в постоянном изменении ее свойств от начала приготовления до затвердевания. Удобоукладоваемость - способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя ее однородность. Удобоукладываемость зависит от вязкости и от объёма вяжущего вещества. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: 1 - подвижность бетонной смеси, которая является характеристикой структурной прочности смеси; 2 - жесткость, которая является показателем динамической вязкости бетонной смеси; 3 - связность, которая характеризует водоотделение бетонной смеси после ее отстаивания. Факторы: 1 (основной) - количество воды затворения; 2 - объем цементного теста; 3 - объем цементного раствора Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м³ ) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В = В_и + В_3ап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а, следовательно, и технические свойства бетонной смеси - подвижность и жесткость.

2. Сульфатостойкие портландцементы. Сульфатостойкий портландцемент и его разновидности имеют строго установленный химический состав. Сульфатостойкий портландцемент не должен содержать минеральных добавок, снижающих морозостойкость бетонов на основе этих вяжущих веществ. Из других разновидностей — сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкие шлаколортландцемент и пуццолановый портландцемент. Марки сульфатостойких цементов: 300, 400 и 500. Портландцемент сульфатостойкий применяют для изготовления бетонов, работающих в условиях сульфатной среды, например в морской воде, а также для бетонов повышенной морозостойкости. Причиной разрушения отвердевшего цемента в воде, содержащей растворенные сульфаты, является взаимодействие сернокислого кальция с трехкальциевым алюминатом по реакции C3AH6 + 3CaSO4 * 2H2O + 19H2OC3A * 3CaSO4 * 31H2O. Образующийся гидросульфоалюминат кальция, называемый из-за своего разрушающего действия "сульфоалюминатной бациллой", значительно увеличивается в объеме по сравнению с общим объемом исходных материалов - трехкальциевого алюмината и гипса - за счет присоединения большого количества воды. Это вызывает появление в цементном камне растягивающих напряжений и последующее его разрушение. Одним из основных путей получения сульфатостойкого цемента является уменьшение содержания в клинкере трехкальциевого алюмината, на первом этапе взаимодействия которого с водой образуется при недостатке гипса трехкальциевый гидроалюминат. Сульфатостойкость и водостойкость портландцемента снижаются при высоком содержании в клинкере трехкальциевого силиката, который при гидрации выделяет легкорастворимый гидрат окиси кальция. По указанным причинам клинкер сульфатостойкого портландцемента должен содержать трехкальциевого силиката не более 50%; трехкальциевого алюмината не более 5%, а сумма трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита должна составлять не более 22%. Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок - 300 и 400. введение активных минеральных добавок в этот цемент не допускается, так как они снижают морозостойкость бетона.

3. Гидрофизические свойства материалов.1)Гигроскопичность (способность материала поглощать пар из воздуха). Пр.: древесина, волокнистые и теплоизоляционные маты, т.е. материалы, обладающие развитой внутренней поверхностью пор и высокой сорбционной способностью (адсорбция водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярная конденсация) 2).Водопоглощение (способность поглощать воду и удерживать ее при контакте).

W_m (водопоглощение по массе)=(m_насыщ-m _сухого)/m_сухого *100%.

W_o (водопоглощение по объему)=V_воды/V_естест=(m_насыщ- m_Cух)/ V_e. W_о=W_m*d. Водопоглащение используется для оценки структуры материала используя сл. формулу К_н (показывает какая часть заполнена водой)= Wo/П. если: Кн=0, то нет пор или поры замкнуты; Кн=1, то поры заполнены водой. К_н косвенно характеризует морозостойкость бетона. Увеличение объема при замерзании воды =9%. 3).Водостойкость (способность материала сохранять прочность в водонасыщенном состоянии) К_р (коэффициент размягчения)=R_воды /R_сухой. От 0 до 1.Если: К_р=1, то стекло; К_р=0, то глина/ 4).Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. К_ф (водопотребность оценивается коэффициентом фильтрации)= V_в *а(толщина слоя)/S(площадь м²) * Δр (давление на границах стенки) t (1 час)= м/ч 5)Газо- и паропроницаемость - способность пропускать через свою толщу пар или газ. К_г= Vp ( плотности)* a/S*Δр* t= г/м* ч*Па. ). Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное, попеременное замораживание и оттаивание. Пр: материал насыщается водой, затем замораживается до -15 - 17 С⁰. Чем меньше поры, тем при более низких температурах замерзает вода. Затем материал помещают в воду комнатной температуры 25 С⁰ - это 1 цикл. F 35 - количество циклов = 35. ДR (падение прочности)< 15-25%. Дm (потеря массы)<5%. Ускоренные испытания морозостойкости, когда материал насыщается солью. 1 цикл с солью=10 или 20 циклам стандартным.

Билет №4.

1. Строительные растворы Назначение и технико-экономические требования. Классификация. Марки по прочности и морозостойкости, способы их определения. Сухие смеси.Строительный раствор - это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, улучшающих свойства смеси и растворов. Крупный заполнитель отсутствует, так как раствор применяют в виде тонких слоев (шов каменной кладки, штукатурка и т.п.). Для изготовления строительных растворов чаще используют неорганические вяжущие вещества (цементы, воздушную известь и строительный гипс). Строительные растворы разделяют в зависимости от вида вяжущего вещества, величины плотности и назначении. По виду вяжущего различают растворы: цементные, известковые, гипсовые и смешанные (цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и др.). По плотности различают: тяжелые растворы плотностью более 1500 кг/м³ изготовляемые обычно на кварцевом песке; легкие растворы плотностью менее 1500 кг/м3 , изготовляемые на пористом мелком заполнителе и с породообразующими добавками. По назначению различают строительные раствор: кладочные - для каменной кладки стен, фундаментов, столбов, сводов и др.; штукатурные - для оштукатуривания внутренних стен, потолков, фасадов зданий; монтажные - для заполнения швов между крупными элементами (панелями, блоками и т.п.) при монтаже зданий сооружений из готовых сборных конструкций и деталей; специальные растворы (декоративные, гидроизоляционные, тампонажные). Марки по прочности: строительные растворы по прочности в 28-суточном возрасте при сжатии делят на марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200. 10,25,50- каменная кладка наружных стен, 75,100, 150- виброкирпичи Марки по морозостойкости: Морозостойкость раствора характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают насыщенные водой стандартные образцы-кубики размером 7x7x7 см (допускается снижение прочности образцов не: более 25% и потеря массы не свыше 5%).Строительные растворы для каменной кладки наружных стен и наружной штукатурки имеют марки по морозостойкости: F10, F15 F25, F35 и F50, причем марка повышается для влажных условий эксплуатации. В таких условиях растворы удовлетворяют и более высоким требованиям по морозостойкости: F100, F150, F200 и F300. Морозостойкость растворов зависит от вида вяжущего вещества, водоцементного отношения, введенных добавок и условий твердения. Сухие смеси. Строительные сухие смеси - это композиции заводского изготовления на основе минеральных вяжущих веществ, включающие заполнители и добавки. В отдельных случаях в качестве вяжущего могут быть использованы водорастворимые или водоэмульгируемые полимеры. На место производства строительных работ сухие смеси доставляются в расфасованном виде, причем для их использования по назначению достаточно только добавить необходимое количество воды. Сухие смеси по сравнению с товарными и бетонными смесями имеют ряд преимуществ: -сокращение количества технологических операций для перевода сухих смесей в рабочее состояние; -повышение качества строительных работ благодаря заводскому приготовлению смесей; сокращение транспортных расходов на 15%; сокращение отходов растворов на 5,..7% в результате порционного приготовления; повышение производительности труда на 20...25% вследствие повышения пластичности растворов. В настоящее время сухие смеси являются одним из направлений технического прогресса в строительстве, их применяют в качестве кладочных, монтажных и штукатурных растворов, шпатлевок, плиточных клеев, составов для наливных полов, ремонтных составов. Материалы, применяемые для сухих смесей. В качестве вяжущего используют порошкообразные минеральные вяжущие: портландцемент, строительный гипс, воздушную известь. В отдельных случаях применяют в качестве связующего порошкообразные полимеры, которые растворяются в воде, либо образуют эмульсии (эфиры целлюлозы, поливинилацетат, акрилаты). В качестве заполнителя широко применяется песок для строительных работ с модулем крупности 1...2, причем наибольшая крупность зерен не должна превышать 1,25 мм. Для легких растворов применяют пористые вспученные пески (перлитовые, вермикулитовые, ке­рамзитовые). Для шпатлевок применяют известняковую муку и порошкообразный мел. Большую роль в технологии сухих смесей играют добавки. Поскольку растворные смеси, приготавливаемые из сухих смесей, укладываются, как правило, на пористые основания тонким слоем, то для обеспечения пластичности и водоудерживающей способности применяются неорганические и органические пластифицирующие добавки: глина, воздушная известь, зола ТЭС; лигносульфонат ЛСТ, СНВ, суперпластификатор С-3. Для повышения адгезии, трещиностойкости и непроницаемости в состав сухих смесей вводят полимерные добавки, которые, как указывалось выше, должны находиться в порошкообразном состоянии, быть водорастворимыми либо образовывать эмульсии с водой. Для производства работ при отрицательных температурах в состав сухих смесей вводят противоморозные добавки: поташ, нитрит нитрата натрия, формиат кальция. При этом особые требования предъявляются к гигроскопичности добавок. Вода для затворения сухих смесей не должна содержать вредных примесей. Показатели качества сухих смесей должны соответствовать области применения смеси. Если сухая смесь используется в качестве кла­дочного раствора, то у нее должен быть следующий комплекс показателей качества: пластичность, водоудерживающая способность, предел прочности при сжатии, морозостойкость. В зависимости от назначения растворных смесей изготовление их осуществляется в заводских условиях с использованием комплекса оборудования, которыми оснащены бетонорастворные узлы. Технология производства сухих смесей складывается из следующих технологических операций: поступаемый с карьера песок или гравийно-песчаная смесь подвергается тепловой обработке в сушильных агрегатах, где их влажность доводят до 0,5%, затем производят рассев на ситах до нужных фракций. Просеянный песок после дозирования направляется в смеситель принудительного действия. В этот же смеситель загружают и другие компоненты в необходимом количестве. Отдозированные материалы перемешивают до получения однородной массы. Полученную смесь затаривают в емкости, необходимые для реализации и подают на склад готовой продукции. Если затаривание не предусмотрено, то смесь сразу поступает в бункер склада готовой продукции. Такая технологическая схема получения сухих смесей осуществляется при применении песков - мелкой и очень мелкой фракции. Смеси хранят в сухом месте, а модифицированные полимерами при температуре не выше 40°С.

2. Метод определения состава бетонов. Лабораторный и рабочий составы Основные этапы определения оптимального состава. Правильное определение состава бетона имеет большое технико-экономическое значение. Для расчета состава бетона устанавливают стандартные характеристики применяемых материалов. Определение состава бетона производят обычно расчетно-экспериментальным методом, который предусматривает предварительный расчет состава по формулам и последующую экспериментальную проверку и уточнение состава с помощью пробного замеса. Расчет сводится к установлению количества цемента, воды затворения, мелкого и крупного заполнителей в кг на 1м³ уплотненной бетонной смеси исходя из заданных свойств смеси и прочности бетона. 1) Ц/В Количество воды затворения находят в зависимости от заданной жесткости или подвижности бетонной смеси. Вычисляют цементно-водное отношение по формулам: R_б=AR_ц(Ц/В - 0,5) для обычных бетонов с Ц/В = 1,4-2,5 и R_б =AR_ц(Ц/В + 0,5) для высокопрочных бетонов с Ц/В>2,5. Далее находят водо-цементное отношение В/Ц=1/(Ц/В). 2) Расход цемента находят, зная количество воды затворения и водо-цементное отношение: Ц=В/(В/Ц). Если расход цемента на 1м³ бетона окажется меньше допускаемого по нормам, то количество его следует увеличить до требуемой нормы, сохранив прежнее В/Ц. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента. Минимальный расход вяжущего для бетонных конструкций - 200 кг/ м3 для железобетонных - 220 кг/м3 и конструкций, работающих в агрессивных средах - 250 кг/ м³. 3). Расход крупного и мелкого заполнителей определяют из следующих положений: а) объем плотно уложенного бетона (принимают в расчете равным 1м³ или 1000л) без учета воздушных пустот слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Уравнение, выражающее это положение и называемое уравнением абсолютных объемов, может быть представлено в следующем виде: Ц/р_ц⁺В/р_в+П/р_п+К/р_к⁼1000. 4) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной частью с учетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки К_разд: Ц/р_ц +П/р_п +B/р_в=К/p_н.к*V_пустK_разд, где Ц, В, П, К - расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг/м³ ; р_ц , р_п , р_к — плотности этих материалов; р_н.к - насыпная плотность крупного заполнителя; V_пуст.к - относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя, определяемый по формуле V_nycт.к =1-(р_н.к/р_к); К_разд - коэффициент раздвижки для жестких бетонных смесей, К_разд =1,05-1,15, в среднем 1,1, для подвижных смесей - по соответствующему графику в зависимости от расхода цемента и В/Ц. Формулы для определения расходов (кг/м³): К=1000/( V_пуст* К_разд/р_н.к+1/р_к) и песка П=[1000 - Ц/р_ц – В/р_в - К/р_к]* р_п. Таким образом, получен расчетный состав бетона в виде расхода (кг/м³) компонентов: Ц, В, П, К. Он может быть выражен в относительных единицах (по отношению к массе цемента): 1: В/Ц:П/Ц: К/Ц. Состав бетона проверяют и уточняют путем пробного замеса бетонной смеси, приготовляемой из производственных материалов.

3. Виды стеновой керамики. Назначение, требования. Сырье и принципы производства. Марки по прочности и морозостойкости кирпича и камней, способы их определения. Керамические материалы представляют собой композиционные материалы, в которых матрица или непрерывная фаза представлена остывшим расплавом, а дисперсная фаза представлена нерасплавленными частицами глинистых, пылевидных и песчаных фракций, а также порами и пустотами, заполненными воздухом. Материал матрицы в свою очередь представляет собой микрокомпозиционный материал, состоящий из матрицы - непрерывной стекловидной фазы застывшего расплава и дисперсной фазы кристаллических зерен силлиманита, муллита, кремнезема различных фракций и других веществ, кристаллизующихся при остывании (в основном алюмосиликатов). Стекловидная, аморфная фаза (переохлажденная жидкость) представлена в микроструктуре легко­плавкими компонентами, которые не успели выкристаллизоваться при заданной скорости остывания расплава. Истинная плотность керамических материалов 2,5-2,7 г/см³; плотность 200-2300 кг/м³; коэффициент теплопроводности абсолютно плотного черепка 1,16 Вт/(м-°С), а пористого керамического материала 0,07-1,0 Вт/(м*°С). Коэффициент теплоемкости керамических материалов 0,18-0,22 ккал/кг*°С, а коэффициент термического расширения 0,00014. Предел прочности при сжатии керамических изделий меняется в пределах от 0,05 до 1000 МПа. Водопоглощение керамических материалов в зависимости от пористости меняется в пределах от 0 до 70%. К группе стеновых изделий относятся: кирпич керамический обыкновенный, эффективные керамические материалы (кирпич пустотелый, легкий, пустотелые камни, блоки и плиты), а также крупноразмерные блоки и панели из кирпича и керамических камней. Керамические кирпичи и камни: способы производства, технические требования, марки. Пути снижения себестоимости. Керамический кирпич и камни изготовляют из легкоплавких глин с добавками или без них и применяются для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений. В зависимости от размеров кирпич и камни подразделяются на виды: кирпич (250*120*65), утолщенный (250*120*88), модульный (288*138*65), камень обыкновенный (250*120*138), укрупненный (250*138*138), модульный (250*250*138). Кирпич может быть полнотелым и пустотелым, а камни только пустотелыми. Утолщенный и модульный кирпич должен быть также только с круглыми или щелевыми пустотами, чтобы масса одного кирпича не превышала 4 кг. Поверхность граней может быть гладкой и рифленой. Кирпич должен быть нормально обожжен, т.к. недожог (алый цвет) обладает недостаточной прочностью, малой водостойкостью и морозостойкостью, а пережженный отличается повышенной плотностью, теплопроводностью и, как правило, имеет искаженную форму. Морозостойкость кирпича и камней 15, 25, 35 и 50. Водопоглощение для полнотелого кирпича должно быть для марок до 150 не менее 8%, а для полнотелого кирпича более высоких марок и пустотелых изделий не менее 6%. По плотности в сухом состоянии кирпич и камни подразделяются на 3 группы: обыкновенные - с плотностью более 1600 кг/м³; условно-эффективные - с плотностью более 1400-1600 кг/м³; эффективные - с плотностью не более 1400-1450 кг/м³. К эффективным стеновым материалам относятся также пористые сплошные и пустотелые кирпич и камни, изготовляемые из диатомитов и трепелов и имеющие плотность: класс А - 700-1000 кг/м3 , класс Б - 1001-1300 кг/м3 , класс В > 1301 кг/м3 . Применение эффективных стеновых керамических материалов позволяет уменьшить толщину наружных стен, снизить материалоемкость ограждающих конструкций до 40%, сократить транспортные расходы и нагрузки на основание.

Билет №5.

1.Классификация бетонов по средней плотности, структуре и областям применения. Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной перемешанной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Цемента и воды около 15%. Песка и крупного заполнителя около 85%. Бетон - основной строительный материал, универсальный. Можно придать любую форму, изменять свойства.

Классификация бетонов по средней плотности:

а) р_m>2600 кг/м³ - особо тяжелый бетон (заполнители - железные руды, стальные опилки, магнетит, гематит, лимонит, стальные зерна, чугунная дробь);

б) p_m=2l00 - 2600 кг/м3 - тяжелый бетон (в качестве заполнителей используются плотные, тяжелые, магматические, метаморфические и осадочные породы);

в)р_m=1800 - 2100 кг/м³ -облегченные бетоны (в качестве заполнителей - ГП с р_m=1600-1900 кг/м³, песчаники, известняки, искусственные крупные заполнители - кирпичный бой, старый бетон);

г)p_m=500 - 1800 кг/м³ - легкие бетоны. Пористые заполнители: а) природные (пористые ГП - вулканического происхождения: туф, пемза, лава); б) искусственные: специально сделанные (керамзит) и отходы промышленности (поризованные шлаки - шлаковая пемза); д) р_m<500 кг/м3 – особо облегченный бетон. Ячеистые бетоны, теплоизоляционные, крупнопористый бетон на пористом заполнителе. Классификация по виду конструкции: - сборные, монолитные (на небольших стройках готовят смесь в передвижной бетономешалке. Широко используются сухие смеси). Классификация бетонов по назначению: гидротехнический, декоративный, кислотоупорный, жаростойкие, дорожные, бетоны для защиты от радиации. Тяжелый бетон используют для защиты стальной арматуры от коррозии, для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Бетоны высокой морозостойкости применяют для тех частей сооружений, которые подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию во влажном состоянии (гидротехнические сооружения, конструкции железобетонных градирен, цементно-бетонные покрытия дорог и аэродромов). Крупнопористый бетон используется как теплоизоляционный материал. Гипсобетон широко применяют для изготовления сплошных и пустотелых плит перегородок. Ячеистые бетоны для ограждающих конструкций, железобетона и др.

2.Минералы магматических горных пород. Минераловедческая классификация. Связь кристаллической структуры со свойствами. Магматические породы образовались в результате остывания и затвердевания магмы (большая часть земной коры). Магма - силикатный расплав, поступающий из недр земли. 1) Глубинные породы образовались при остывании магмы в глубине земной коры под давлением вышележащих слоев. Остывание было медленным и равномерным. Поэтому строение равномерно-зернистое и полнокристаллическое. В зависимости от размеров: крупнозернистые (>5мм); среднезернистые (1-5 мм); мелкозернистые (0,5 - 1 мм). Свойства у магматических глубинных пород: высокая плотность р_m=2900 - 3300 кг/м³; П<1%; R_сж до 300 МПа; высокая теплопроводность =3 Вт/м*С° ; низкое водопоглощение; высокая морозостойкость; декоративность; долговечность. Представители: гранит, сиениты, гарнодиориты, габброиды. Применение щебень для бетона, плиты для полов, облицовка, монументы. 2) Излившиеся плотные породы образовались при остывании магмы с выходом в поверхностные слои земной коры. Остывание было более быстрым, и менее равномерным. Строение: однородное мелкокристаллическое (диабаз, базальт) используют как глубинные; неоднородное (порфиры). Структура: стекловидная, аморфная, скрытокристаллическая, порфировая. Свойства: меньше морозостойкость; ниже термическая стойкость; выше хрупкость (т.к. меньше однородность); водопоглощение и пористость = глубинным; прочность несколько ниже. Условия образования определяют строение, а строение определяет ее свойства. Используют как внутреннюю отделку. 3) Излившиеся пористые породы образовались при вулканических извержениях, когда магма под большим давлением вместе с парами и газами вырывалась на поверхность земли. Ввиду быстрого охлаждения образуется аморфная, стекловидная структура. При резком сбросе давления магма застывала пары и газы и строение получалось высокопористое (сферические и замкнутые поры). 4) Рыхлые обломочные породы (пепел, песок вулканический) - сырье для теплоизоляционных материалов. 5) Сцементированные (туфолава, туф ) Свойства: р_m=750 - 1400 кг/м³; П=40 - 70%; =0,34 Вт/м*С°; R_сж=5 - 30 МПа; высокая декоративность, долговечность; низкая теплопроводность, легко распиливаются, шлифуются. Используют для устройства перегородок, перекрестий огнеупорных, также в качестве декоративного камня, т.к. туфы бывают разных цветов.

3.Основные компоненты лаковых и эмалевых красочных составов. Области их при­менения.

Лаки представляют собой пленкообразующие растворы синтетических или натуральных смол в органических растворителях. Для повышения качества лакового покрытия в рецептуру добавляют пластификатор, отвердитель и другие специальные добавки. В строительстве в основном применяют масляно-смоляные, синтетические безмасляные, битумные и асфальтовые лаки. Масляно-смоляные лаки - это растворы модифицированы растительными маслами натуральных, а также алкидных смол, (глифталевых, пентафталевых и др.) в органических растворителя. Масляно-смоляные лаки применяют в основном для внутреннего покрытия по масляной окраске и хорошо подготовленному дереву, а также для внутренних и наружных работ. Синтетические безмасляные лаки в основном растворы перхлорвиниловой смолы в органических растворителях. Эти лаки бесцветны, высыхают в течение 2 ч при температуре 20°С. Их применяют для лакировки масляных покрытий с целью улучшения их антикоррозионных свойств. Битумные и асфальтовые лаки представляют собой растворы нефтяного битума или асфальта или их смеси и растительных масел в органических растворителях. Применяют для грунтовки металлических поверхностей под антикоррозионное покрытие, для покрытия скобяных и других метал­лических поверхностей. Каменноугольные лаки - это растворы каменноугольного песка в органических растворителях. Их применяют как антикоррозионное покрытие чугунных и стальных конструкций и изделий. Эмалевые краски представляют собой суспензию пигмента в лаке. Строительные эмалевые краски должны обладать определенной твердостью, атмосферостойкостью, хорошим внешним видом, способностью высыхать при обычной температуре не более, чем за 1-2 суток. К синтетическим эмалям относятся алкидные, перхлорвиииловые. Промышленность должна увеличить выпуск эмалей с пониженным содержанием летучих веществ.

Билет №6.

1. Основные направления ресурсосбережения при производстве и использовании строительных материалов.: РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ – складывается из нескольких составляющих: разработка проектов зданий, сооружений, коммуникаций, планировки и комплексной застройки, обеспечивающих минимум затрат на строительство, эксплуатацию, реконструкцию или ликвидацию; создание ресурсосберегающих видов строительных материалов, изделий и соответствующих технологий их производства; разработка новых ресурсосберегающих методов расчета конструкций и технологии строительства; экономная эксплуатация зданий и сооружений. Важнейшей задачей промышленности строительных материалов является разработка и внедрение эффективных, ресурсосберегающих технологий производства, экологически чистых материалов, изготавливаемых по малозатратным безотходным технологиям с максимальным использованием местного сырья и техногенных отходов промышленности. Одним из направлений решения этой задачи являются расширение производства и применение в строительстве эффективных материалов и изделий на основе вторичных минеральных ресурсов. Это обусловлено широким распространением известковых, гипсосодержащих и карбонатных отходов и шламов, простотой их переработки, высокой эффективностью и технологичностью.

нужно использовать технологические отходы, природное сырье надо использовать по максимуму, производство должно быть малоэнергоемким, надо повышать кпд- должна быть высокая теплоизоляция

2. Формирование структуры бетона. Влияние видов пористости на его прочность, водопроницаемость и морозостойкость. Структура бетона - многофазовая система, состоящая из цементного камня с равномерно распределенными заполнителями разных размеров и пустот в виде капилляров и пор, заполненных водными растворами минеральных веществ, воздухом или газом. Макроструктура бетона - строение бетона, видимое глазом или при небольшом увеличении. В макроструктуре бетона различают следующие структурные элементы: крупный заполнитель, песок, цементный камень, воздушные поры. Микроструктура бетона - строение бетона, видимое при большом увеличении под микроскопом. Микроструктура цементного камня состоит из непрореагировавших зерен цемента, новообразований и микропор различных размеров Структурообразование бетона - процесс формирования структуры бетона в результате схватывания и затвердевания бетонной смеси и последующего твердения бетона. Различают три стадии структурообразования бетона: -1- превращение бетонной смеси в бетон; -2- постепенное упрочнение бетона; -3- стабилизированный период, когда структура бетона во времени не изменяется. В процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов структура бетона может изменяться. Пористость. Как это ни покажется странным, такой плотный материал, как бетон имеет заметную пористость. Причина ее возникновения, как, это уже не раз говорилось, кроется в избыточном количестве воды затворения. Бетонная смесь после правильной укладки представляет собой плотное тело. При твердении часть воды химически связывается минералами цементного клинкера (для портландцемента около 0,2 от массы цемента), а оставшаяся часть постепенно испаряется, оставляя после себя поры. В этом случае пористость бетона можно определить по формуле П = [(В - ?•Ц)/1000]100, где В и Ц - расходы воды и цемента на 1м3 (1000дм3 ); ? — количество химически связанной воды в долях от массы цемента. Пример. В возрасте 28 суток цемент связывает 17 % воды от своей массы; расход воды в этом бетоне - 180 кг, а цемента — 320 кг. Тогда пористость этого бетона будет: П = [(180 - 0,17•320)/1000]100 = 12,6 %. Это общая пористость, включающая микропоры геля и капиллярные поры (объем вовлеченного воздуха мы не рассматриваем). С точки зрения влияния на проницаемость и морозостойкость бетона важно количество капиллярных пор. Относительный объем таких пор можно вычислить по формуле, %:

Пк = [(В-2?Ц)/1000]100.

Для нашего случая количество капиллярных пор будет — 7,1 %. Водопоглощение и проницаемость. Благодаря капиллярно-пористому строению бетон может поглощать влагу как при контакте с ней, так и непосредственно из воздуха. Гигроскопическое влагопоглощение у тяжелого бетона незначительно, но у легких бетонов (а в особенности у ячеистых) может достигать соответственно 7...8 и 20...25 %. Водопоглощение характеризует способность бетона впитывать влагу в капельно-жидком состоянии; оно зависит, главным образом, от характера пор. Водопоглощение, как мы уже знаем, тем больше, чем больше в бетоне капиллярных сообщающихся между собой пор. Максимальное водопоглощение тяжелых бетонов на плотных заполнителях достигает 4...8 % по массе (10...20 % по объему). У легких и ячеистых бетонов этот показатель значительно выше. Большое водопоглощение отрицательно сказывается на морозостойкости бетона и его теплозащитных свойствах. Для уменьшения водопоглощения прибегают к гцдрофобизации бетона, а также к устройству паро- и гидроизоляции конструкций. Водопроницаемость бетона определяется в основном проницаемостью цементного камня и контактной зоны «цементный камень — заполнитель»; кроме того, путями фильтрации жидкости через бетон могут быть микротрещины в цементном камне и дефекты сцепления арматуры с бетоном. Высокая водопроницаемость бетона может привести его к быстрому разрушению из-за коррозии цементного камня. Для снижения водопроницаемости необходимо применять заполнители надлежащего качества (с чистой поверхностью), а также использовать специальные уплотняющие добавки (жидкое стекло, хлорное железо) или расширяющиеся цементы. Последние используются для устройства бетонной гидроизоляции. По водонепроницаемости бетон делят на марки W0,2; W0,4; W0,6; W0,8 и Wl,2. Марка обозначает давление воды (МПА), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду при стандартных испытаниях. Морозостойкость — главный показатель, определяющий долговечность бетонных конструкций в нашем климате. Морозостойкость бетона оценивается путем попеременного замораживания при минус (18 ± 2)° С и оттаивания в воде при (18 ± 2)° С предварительно насыщенных водой образцов испытуемого бетона. Продолжительность одного цикла - 5... 10 ч в зависимости от размера образцов. За марку по морозостойкости принимают наибольшее число циклов «замораживания - оттаивания», которое образцы выдерживают без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью контрольных образцов в начале испытаний. Установлены следующие марки бетона по морозостойкости: F25; F35; F50; F75; F100...F1000. Стандартом разрешается применять ускоренные методы испытаний в растворе соли или глубоким замораживанием до минус (50 ± 5)° С. Мы уже знаем, что причиной разрушения бетона в рассматриваемых условиях является капиллярная пористость. Вода по капиллярам попадает внутрь бетона и, замерзая там, постепенно разрушает его структуру. Установлена зависимость марки по морозостойкости бетона от величины капиллярной пористости. Так, согласно этой зависимости бетон, пористость которого мы рассчитывали выше, должен иметь морозостойкость F150...F200. Для получения бетонов высокой морозостойкости необходимо добиваться минимальной капиллярной пористости (не выше 6,5...6 %). Это возможно путем снижения содержания воды в бетонной смеси, что, в свою очередь, возможно путем использования: • жестких бетонных смесей, интенсивно-уплотняемых при укладке; • пластифицирующих добавок, повышающих удобоукладываемость бетон-ных смесей без добавления воды. Есть еще один путь повышения морозостойкости бетона - гидрофобизация (объемная или поверхностная); в этом случае снижается водопоглощение бетона и соответственно повышается его морозостойкость.Модуль упругости зависит от пористости: увеличение пористости сопровождается снижением модуля упругости. усадка уменьшается с увеличением заполнителя в бетоне, так как он создает своеобразный каркас, препятствующий усадке, морозостойкость в основном зависит от капиллярных пор: Пк =(В-2WЦ)/1000*100. Для повышения морозостойкости нужно Пк=0, то есть В/Ц=0,5, с уменьшением капиллярных макропор снижается водопроницаемость и повышается морозостойкость

3. Причины и механизм гнилостного разрушения древесины. Методы защиты древесины от гниения. К числу способов защиты древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания относят сушку древесины, конструктивные меры по предотвращению увлажнения конструкций в процессе эксплуатации, пропитку древесины антисептиками или антипиренами. Сушка древесины может быть естественной и искусственной. Разрушение древесины изделий и конструкций из нее грибковыми заболеваниями и насекомыми в большинстве случаев вызывается увлажнением конструкции, вызванным повышенной влажностью среды, нарушениями тепловлажностного режима при эксплуатации деревянных конструкций из-за отсутствия или недостаточной вентиляции и образования замкнутых пространств. Для предупреждения разрушения древесины принимают ряд конструктивных мер: изолируют ее от грунта, камня и бетона, устраивают специальные каналы для проветривания, защищают деревянные конструкции от атмосферных осадков и т.п. Однако только мерами конструктивного характера нельзя полностью предохранить древесину от увлажнения и загнивания. Защита древесины от гниения Древесину защищают от гниения, предварительно обрабатывая ее различными химическими веществами - антисептиками. При выборе вида антисептика необходимо принимать во внимание следующие требования: антисептики должны обладать высокой ток­сичностью по отношению к грибам; быть стойкими; должны хорошо проникать в древесину; не иметь неприятного запаха, быть безвредными для человека и домашних животных; не ухудшать физико-механические свойства древесины и не вызывать коррозии металлических соединений и креплений деревянных элементов. Для антисептирования древесины используют водорастворимые, органикорастворимые и масляные антисептики, а также антисептические пасты. Водорастворимыми антисептиками пропитывают древесину, которая в процессе эксплуатации будет защищена от непосредственного увлажнения и вымывающего действия воды. Ниже дана краткая характеристика наиболее распространенных антисептиков этой группы. Фторид натрия - белый порошок без запаха, в растворе древесину не окрашивает и не снижает ее прочность, не вызывает коррозии металла. При взаимодействии с известью, мелом, цементом, гипсом образует малорастворимый токсичный фтористый кальций. Антисептик сильный, хорошо проникает в древесину, но легко вымывается водой. Применяют в растворах 3-4% концентрации для антисептирования элементов жилых, общественных и производственных зданий, а также изделий из древесины, стружек, опилок, камыша и торфа. Кремнефторид натрия - белый и светло-серый порошок, по действию сходный с фтористым натрием. Применяют вместе с кальцинированной содой, фтористым натрием. Кремнефторид аммония - порошок белого цвета без запаха, в растворе древесины не окрашивает, прочность ее не понижает, повышает огнестойкость древесины, но вызывает слабую коррозию металла. По токсичности кремнефтористый аммоний превосходит фтористый натрий. Обычно применяют водные растворы 5-10% концентрации. Легко вымывается водой. Водные растворы этих антисептиков бесцветны, в связи с чем для контроля тщательности нанесения в них добавляют краситель. Препарат ББК-3 - смесь борной кислоты и буры. Хорошо растворим, практически безвреден для людей. Препараты ХХЦ (смесь хлористого цинка и натриевого или калиевого хромпика) и МХХЦ (смесь хлористого цинка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окрашивают древесину в желто-зеленый цвет и вызывают коррозию черных металлов. Применяют 3-5%-ные растворы. Относятся к токсичным веществам. Препарат ГР-48 - антисептик на основе пентахлорфенола, без запаха, хорошо растворяется в воде. Его применяют в растворе l-1,5%-ной концентрации для поверхностной защиты пиломатериалов, в частности, от синевы и плесени. Органорастворимые препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфепола в легких нефтепродуктах) и типа НМЛ (растворы нафтената меди в легких нефтепродуктах) являются высокотоксичными антисептиками, хорошо проникающими в древесину. Защита древесины от гниения: 1) применять сухую древесину; 2) использовать лаки, краски для предотвращения водопоглащения в период эксплуатации; 3) применение антисептиков. Масляные антисептики - каменноугольное масло, антраценовое масло, сланцевое масло и др. перечисленные продукты-жидкости темно-коричневого цвета с резким запахом и сильными антисептическими свойствами. Не выщелачиваются водой, металл не корродируют, но окрашивают древесину в темно-бурый цвет. Применяют для глубокой пропитки деревянных элементов, находящихся на открытом воздухе, в земле или воде (шпалы, части мостов, сваи, подводные сооружения и др.)

Билет №7.

1. Пористая структура цементного камня и бетона, виды пор, влияние их на морозостойкость бетона. Способы повышения морозостойкости. Области применения бето­нов различной морозостойкости. Пористость. Как это ни покажется странным, такой плотный материал, как бетон имеет заметную пористость. Причина ее возникновения, как, это уже не раз говорилось, кроется в избыточном количестве воды pатворения. Бетонная смесь после правильной укладки представляет собой плотное тело. При твердении часть воды химически связывается минералами цементного клинкера (для портландцемента около 0,2 от массы цемента), а оставшаяся часть постепенно испаряется, оставляя после себя поры. В этом случае пористость бетона можно определить по формуле П = [(В - ?•Ц)/1000]100, где В и Ц - расходы воды и цемента на 1м3 (1000дм3 ); ? — количество химически связанной воды в долях от массы цемента. Пример. В возрасте 28 суток цемент связывает 17 % воды от своей массы; расход воды в этом бетоне - 180 кг, а цемента — 320 кг. Тогда пористость этого бетона будет: П = [(180 - 0,17•320)/1000]100 = 12,6 %. Это общая пористость, включающая микропоры геля и капиллярные поры (объем вовлеченного воздуха мы не рассматриваем). С точки зрения влияния на проницаемость и морозостойкость бетона важно количество капиллярных пор. Относительный объем таких пор можно вычислить по формуле, %: Пк = [(В-2?Ц)/1000]100. Для нашего случая количество капиллярных пор будет — 7,1 %. Морозостойкость — главный показатель, определяющий долговечность бетонных конструкций в нашем климате. Морозостойкость бетона оценивается путем попеременного замораживания при минус (18 ± 2)° С и оттаивания в воде при (18 ± 2)° С предварительно насыщенных водой образцов испытуемого бетона. Продолжительность одного цикла - 5... 10 ч в зависимости от размера образцов. За марку по морозостойкости принимают наибольшее число циклов «замораживания - оттаивания», которое образцы выдерживают без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью контрольных образцов в начале испытаний. Установлены следующие марки бетона по морозостойкости: F25; F35; F50; F75; F100...F1000. Стандартом разрешается применять ускоренные методы испытаний в растворе соли или глубоким замораживанием до минус (50 ± 5)° С. Мы уже знаем, что причиной разрушения бетона в рассматриваемых условиях является капиллярная пористость. Вода по капиллярам попадает внутрь бетона и, замерзая там, постепенно разрушает его структуру. Установлена зависимость марки по морозостойкости бетона от величины капиллярной пористости. Так, согласно этой зависимости бетон, пористость которого мы рассчитывали выше, должен иметь морозостойкость F150...F200. Для получения бетонов высокой морозостойкости необходимо добиваться минимальной капиллярной пористости (не выше 6,5...6 %). Это возможно путем снижения содержания воды в бетонной смеси, что, в свою очередь, возможно путем использования: • жестких бетонных смесей, интенсивно-уплотняемых при укладке; • пластифицирующих добавок, повышающих удобоукладываемость бетон-ных смесей без добавления воды. Есть еще один путь повышения морозостойкости бетона - гидрофобизация (объемная или поверхностная); в этом случае снижается водопоглощение бетона и соответственно повышается его морозостойкость. Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное, попеременное замораживание и оттаивание. Пр: материал насыщается водой, затем замораживается до -15 - 17 С⁰. Чем меньше поры, тем при более низких температурах замерзает вода. Затем материал помещают в воду комнатной температуры 25 С⁰ - это 1 цикл. F 35 - количество циклов = 35. ΔR (падение прочности)< 15 - 25%. Δm (потеря массы)<5%. Ускоренные испытания морозостойкости, когда материал насыщается солью. 1 цикл с солью=10 или 20 циклам стандартным. Модуль упругости зависит от пористости: увеличение пористости сопровождается снижением модуля упругости, усадка уменьшается с увеличением заполнителя в бетоне, так как он создает своеобразный каркас, препятствующий усадке, морозостойкость в основном зависит от капиллярных пор: Пк =(В-2WЦ)/1000*100. Для повышения морозостойкости нужно Пк=0, то есть В/Ц=0,5, с уменьшением капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и повышается морозостойкость

2. Пути экономии цемента, металла и тепловой энергии при проектировании и изго­товлении железобетонных изделий. В отечественной промышленности одним из значительных потребителей топлива и энергии является строительство, а среди его отраслей - предприятия сборного железобетона, которых в стране несколько тысяч. Бетон, обладая многими замечательными качествами, в то же время относится к весьма энергоемким материалам. ,на производство 1 куб.м.сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс.ккал; на производство отдельных конструкций на полигонах, а также при несовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн.ккал и более.. Потребность в энергоресурсах для производства 1 куб.м сборных железобетонных изделий не учитывает расхода энергии, необходимой для производства составляющих бетона (цемента, заполнителей) и арматуры, отличающихся еще большей энергоемкостью. Рассматривая проблему рационального расходования энергии при производстве сборного железобетона с позиций народного хозяйства, необходимо учитывать затраты энергии,расходуемой на производство цемента и арматуры. Это наиболее дорогостоящие, дефицитные и энергоемкие материалы, и грамотное их использование,исключающее перерасход топлива,приведет к экономии энергоресурсов. Экономия цемента - это одна из самых острых проблем современного отечественного строительства. Существуют реальные пути уменьшения потребления цемента строителями. Наибольший перерасход цемента наблюдается в бетонах, приготовленных на некачественных заполнителях. Так, использование песчано-гравийных смесей влечет за собой увеличение расхода цемента до 100 кг/куб.м.Это делается только для того,чтобы получить бетонную смесь необходимой пластичности и обеспечить нужную марку бетона по прочности. Долговечность же его (в частности,морозостойкость),как правило,низкая,и бетонные конструкции при переменном замораживании и оттаивании разрушаются довольно быстро.Приготовление же бетона на чистых и фракционных заполнителях требует наименьшего количества цемента и обеспечивает высокое качество конструкций. Значительной экономии цемента можно достигнуть путем правильного проектирования состава бетона,не завышая его марку,для того,чтобы бетон как можно скорее достиг требуемой прочности.Можно также существенно сократить расход цемента благодаря введению в бетонную смесь высокоэффективных пластифицирующих добавок (суперпластификаторов).Промышленность начала их выпускать специально для изготовления бетонов.К таким добавкам относится С-3,разработанная в НИИЖБе совместно с другими организациями. Благодаря разжижающему действию добавки С-3 становится возможным уменьшить расход цемента на 20% без ухудшения основных физико-механических характеристик бетона. Если учесть,что при введении добавки сокращение расхода цемента на каждый кубометр сборных изделий в среднем составит 50-60 кг,то благодаря этому расход топлива значительно уменьшится. На заводах и полигонах имеют место заметные потери цемента при погрузке и разгрузке. Возникают отходы бетонной смеси из-за неточного ее дозирования при формовании изделий,а также отходы бетона при изготовлении бракованных изделий,которые вывозят на свалку.Таким образом,повышение культуры производства сборных железобетонных изделий может внести существенный вклад в дело экономии цемента,а следовательно,и энергоресурсов. Анализ затрат энергоресурсов на производство сборных железобетонных изделий,выполненных на основе обследования множества заводов,показал,что колебания по затратам энергии велики.При среднем по стране расходе энергии 470 тыс.ккал/куб.м железобетона имеется много предприятий,где этот показатель не выходит за пределеы 300 тыс.ккал. Согласно расчетам на нагрев 1 куб.м бетона в стальной форме до 80 градусов (температура изотермического выдерживания)требуется примерно 60 тыс.ккал.Поскольку нагрев происходит постепенно - со скоростью не более 20 градусов в час,то этот процесс неминуемо сопровождается значительным выделением тепла в окружающую среду.При исправном оборудовании,необходимом для термообработки изделий,эти потери жостигают 150 тыс.ккал,что в 2-2,5раза больше полезно затраченного тепла.При неисправном или небрежно эксплуатируемом оборудовании,а также при неоправданно завышенной длительности термообработки к потерям обязательным(планируемым)добавляются потери непроизводительные. Они колеблются в весьма широких пределах и на некоторых заводах достигают почти 200тыс.ккал на куб.м бетона.Таким образом,суммарные теплопотери в несколько раз превышают количество тепла,затраченного на нагрев бетона с формой. Сократить теплопотери при термообработке изделий можно не допуская неисправностит в работке оборудования. Пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправными крышками - не действуют или плохо действуют водяные затворы,в результате чего наблюдается перекос крышек,это приводит к большим потерям пара.В цехе для работающих создаются неблагоприятные гигиенические условия,высокая влажность способствует быстрому корродированию металлических конструкций,оборудования.Избежать больших потерь тепла можно путем своевременного ремонта и профилактического осмотра камер. Исследования,проведенные сотрудниками НИИЖелезобетона показали,что суммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обработки изделий доходят до 70% от общего расхода тепла на термообработку изделий.Причина такого положения - устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона,отличающегося высокой теплопроводимостью.Положение это можно исправить только совершенствованием конструктивного решения камер.Такие решения разработаны ВНИИЖелезобетона. Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетона керамзитобетоном.В этом случае можно снизить теплопотери примерно на 50%.Если ограждения ямных камер делать из такого бетона,но с внутренними пароизоляцией и теплоизоляцией,то теплопотери можно снизить в 3 раза.Аналогичного эффекта можно добиться при устройстве стен камер из тяжелого бетона с несколькими воздушными прослойками. Серьезного внимания заслуживает стендовая технология изготовления сборных железобетонных плоских плит.По этой технологии в виде пакета изготовляется сразу несколько изделий,разделенных тонкими прокладками из стального листа или пластика с вмонтированными в него электронагревателями.Расположенные между изделиями электронагреватели практически все тепло отдают в обе стороны,т.е. изделиям,так что теплопотери в окружающую среду происходят только через торцы,поверхность которых невелика. В настоящее время в строительстве ежегодно используется 31—33 млн. т. черных металлов, из которых 12—13 млн. т. расходуется на арматуру для желе­зобетонных конструкций,Самое эффективное направление снижения расхода металла в железобетоне—применение для арматуры высокопрочной стали. Арматурная сталь разных классов и видов является в известных пределах взаимозаменяемой. Значительный резерв по экономии металла обеспечивается при изготовлении напряженной арматуры из высоко прочной проволоки и канатов. Экономия металла достигается также при более точных расчетах конструкций в соответствии с действительными условиями их работы под нагрузкой, приближением армирования к требованиям расчета, оптимизацией конструктивных решений. При изготовлении арматурных изделий для сборного железобетона экономию стали получают при сварке сеток и каркасов на автоматических линиях с продольной и поперечной подачей стержней из бухт, при расширении всех видов контактной сварки, безотходной стыковке стержней, в том числе разных диаметров, изготовлении закладных деталей методом штамповки. Освоение бетона высоких марок — еще один важный резерв снижения расхода металла при производстве железобетона. Повышение марки бетона на одну ступень снижает расход стали примерно на 50 кг/м^3.

3

. Влияние влажности на прочность, среднюю плотность, деформации и теплопроводность древесины. Зависимость свойств древесины от влажности. В древесине содержится влага: 1) гигроскопическая - связанная в стенках древесных клеток; 2) капиллярная влага - заполняет межклеточное пространство и полости клеток; 3)химически связанная влага. Предел гигроскопичности - 23-35% (в среднем берется 30%). Предел гигроскопичности - влажность, соответствующая полному насыщению стенок древесных клеток гигроскопической влагой при полном отсутствии свободной влаги. Влажность комнатно-сухой древесины - 10-12%. Влажность воздушно-сухой древесины - 15-18%. Равновесная влажность - влажность, которую приобретает древесина, находясь долгое время при определенной температуре и влажности окружающего воздуха. Стандартная влажность - это условное значение влажности, к которому следует приводить все показатели свойств древесины.

Рис, 11.9. Влияние влажности древесины на прочность при сжатии вдоль волокон Прочность древесины зависит от породы дерева, средней плотности, косвенно характеризующей пористость древесины, наличия пороков и влажности. Как видно из рис. 11.9, прочность древесины понижается, когда ее влажность возрастает от 0 до 30% (до предела гигроскопической влажности), в интервале влажности 8-20% понижение прочности прямо пропорционально приросту влажности. R₁₂=R_w[1 + a(W-12)], где R₁₂, R_w - предел прочности образцов соответственно при 12% и фактической влажности в момент испытаний; а - коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1%; при сжатии и изгибе а - 0,04, при скалывании а = 0,03; W - влажность образца (%) в момент испытаний. Предел прочности древесины с влажностью в момент испытания равной или больше предела гигроскопической влажности приводят к влажности 12% по формуле R₁2=R_wK_12, где K12- пересчетный коэффициент, имеющий различные значения для разных пород и вида испытаний (указан в соответствующих ГОСТах).

Билет №8.

1.Влияние низких температур на твердение бетона. Методы зимнего бетонирования.(19)Для бетонирования в зимних условиях в нашей стране разработаны специальные способы, направленные на то, чтобы обеспечить нормальный режим твердения бетона: закрывают опалубку утеплителем - "метод термоса", что сохраняет тепло, выделяемое при гидратации цемента, подогревают заполнитель и воду, применяют различный прогрев бетонной смеси, вводят добавки хлористых солей натрия и кальция и др.

2. Воздушная известь. Назначение, технические и экологические требования. Сырье, получение и твердение извести. Свойства. Воздушная известь: сырье, основы производства, виды, свойства, применение. Воздушная известь - самое древнее воздушно-вяжущее вещество (3000 до н.э.). С 3 в. до н.э. научились придавать извести гидравлические свойства (смешивать известь с молотым кирпичом). Воздушная известь - продукт умеренного обжига кальциево-магниевых карбонатных горных пород. Также в известь добавляли горные породы, содержащие кремнеземы (SiO2). Сырье: карбонатные горные породы (известняки, мел, отходы промышленности). От состава примесей и количества зависят свойства извести.

СаСО₃—»СаО+СО₂. СаО - воздушная известь.

Виды извести: 1) негашеная комовая CaO+MgO; 2) негашеная молотая CaO+MgO; 3) гашеная; 4) известковое тесто 50% -твердые частицы (Ca(OH)₂+Mg(OH)₂) и 50% - вода.

Производство: 1) добыча известняка (открытый способ, взрывной способ). В карьере происходит дробление и сортировка по размеру. 2) подготовка известняка и топлива. 3) обжиг. 4) а) помол - молотая негашеная известь, б) гашение - гашеная известь. Должна быть оптимальная температура обжига -min температура, которая обеспечивает наиболее полное разложение известняка. Агрегаты для обжига: 1) пересыпные (известняк - топливо - известняк). Известь получается загрязненной золой; 2) с выносными топками. Известь чистая. Гашение извести (реакция извести с водой). 44% массы уходит. Получается очень пористый материал и это реагирует с водой. CaO+H₂O --->Ca(OH)₂+Q. Известь - единственное вяжущее, которое можно перевести в тонкодисперсное состояние не только путем помола, но и путем гашения. Каждая частица окружена пленкой адсорбированной воды. Отсюда высокая пластичность, подвижность известкового теста.

Твердение извести: 1) высыхание раствора, сближение кристаллов Са(ОН)₂, их срастание между собой. 2) Са(ОН)₂+СО₂—►СаСО₃+Н₂О. Прочность известковых растворов низкая. Известь - единственное вяжущее, которое не делится на марки по прочности, а делится на сорта в зависимости от показателей состава. Применение извести: изготовление штукатурных и кладочных растворов. Изготовление смешанных вяжущих веществ. Силикатный кирпич силикатный бетон и т.д.

3. Гидрофизические свойства строительных материалов. Зависимость этих свойств от структуры материала. (св-ва смотреть билетЗ вопросЗ ).1)Гигроскопичность (способность материала поглощать пар из воздуха). Пр.: древесина, волокнистые и теплоизоляционные маты, т.е. материалы, обладающие развитой внутренней поверхностью пор и высокой сорбционной способностью (адсорбция водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярная конденсация 2).Водопоглощение (способность поглощать воду и удерживать ее при контакте ).

W_m (водопоглощение по массе)=(m_насыщ-m _сухого)/m_сухого *100%.

W

_o (водопоглощение по объему)=V_воды/V_естест=(m_насыщ- m_Cух)/ V_e. W_о=W_m*d. Водопоглащение используется для оценки структуры материала используя сл. формулу К_н (показывает какая часть заполнена водой)= Wo/П. если: Кн=0, то нет пор или поры замкнуты; Кн=1, то поры заполнены водой. К_н косвенно характеризует морозостойкость бетона. Увеличение объема при замерзании воды =9%.3).Водостойкость ( способность мат. сохранять прочность в водонасыщенном состоянии) К_р (коэффициент размягчения)=R_воды /R_сухой. От 0 до 1.Если: К_р=1, то стекло; К_р=0, то глина. 4).Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. К_ф ( водопотребность оценивается коэффициентом фильтрации)= V_в *а(толщина слоя)/S(площадь м²) * Δр (давление на границах стенки) t (1 час)= м/ч5)Газо- и паропроницаемость - способность пропускать через свою толщу пар или газ. К_г= Vp ( плотности)* a/S*Δр* t= г/м* ч*Па.6). Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное, попеременное замораживание и оттаивание. Пр: материал насыщается водой, затем замораживается до -15 - 17 С⁰. Чем меньше поры, тем при более низких температурах замерзает вода. Затем материал помещают в воду комнатной температуры 25 С⁰ - это 1 цикл. F 35 - количество циклов = 35. ДR (падение прочности)< 15-25%. Дm (потеря массы)<5%. Ускоренные испытания морозостойкости, когда материал насыщается солью. 1 цикл с солью=10 или 20

Билет №9.

1

11.211.3

. Гидрофобный и пластифицированный портландцементы. Назначение. Минеральный состав, принципы получения, свойства, марки. Гидрофобный портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера и гидрофобизующей поверхностно-активной добавки при обычной дозировке гипса. Получают, вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта, асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующих обавок, отталкивающих воду. Гидрофобный портландцемент пластифицирует бетонные и растворные смеси, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Этот портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевозках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам — повышенную морозостойкость. Имеет те же марки, что и портландцемент—400, 500, 550 и 600. Гидрофобизации могут подвергаться специальные портландцементы. В качестве гидрофобизующего поверхностно-активного вещества применяют мылонафт, асидол-мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум в количестве 0,06—0,30% массы цемента в пересчете на сухое вещество. В последние годы накопился опыт производства и применения этих добавок, позволяющий предотвратить вызываемые ими отрицательные явления — повышенное пылеобразование при помоле и транспортировке цемента и высокое воздухововлечение получаемых растворов и бетонов. Гидрофобные портландцементы характеризуются меньшей гигроскопичностью. Под гигроскопичностью обычно понимают физическое поглощение паров воды из воздуха, между тем, как взаимодействие паров воды с цементом химическое, в результате которого появляются в тонкодисперсном состоянии гидратные новообразования. Гидрофобные портландцементы при хранении в течение 3—6 мес в насыщенной влагой среде увеличиваются в массе всего на 2,5—3,5%, а обыкновенные портландцементы — на 6—14%. Особый интерес приобретает способность гидрофобных цементов не слеживаться при хранении при одновременном повышении активности. Наблюдения показали, что гидрофобные цементы, хранившиеся в мешках в течение года, не комковались и были сыпучими, в отличие от обыкновенных портландцементов, которые скомковались. Гидрофобные цементы являются и пластифицированными, что объясняется адсорбционно-смазочными свойствами гидрофобизующих добавок и их способностью к некоторому воздухововлечению. К положительным свойствам гидрофобных цементов следует отнести пониженную водопроницаемость, являющуюся следствием повышения однородности структуры и мелкой кристаллизации новообразований. Применение гидрофобных цементов, а также непосредственная гидрофобизация растворов и бетонов в процессе изготовления улучшает удобоукладываемость бетонных и растворных смесей, сокращает расход цемента, так как уменьшается водопотребпость. У бетонов на гидрофобных портландцементах снижается скорость испарения воды в условиях сухого климата, что способствует повышению их стойкости. Гидрофобизующие добавки повышают связность бетонных смесей, предотвращая их расслаивание и значительно облегчая их транспортировку в автосамосвалах и выгрузку из них. Бетоны на гидрофобных цементах характеризуются меньшим капиллярным всасыванием и водопоглощением. Гидрофобизация растворов и бетонов помогает им удерживать влагу в начальный период твердения. Значительно уменьшается усадка в сухом воздуха и набухание во влажной атмосфере; сохраняется прочность сцепления с арматурой при меньшем расходе цемента. Гидрофобизующие добавки существенно повышают морозостойкость цементного камня и бетонов. Повышенная пластичность гидрофобного портландцемента позволяет сократить расход цемента в бетонах, особенно в тощих и средней жирности, на 8—10% и значительно уменьшить расход извести в растворах. При изготовлении бетонных и растворных смесей из гидрофобного портландцемента сроки перемешивания в бетономешалках и растворомешалках такие же, как и при перемешивании обычного портландцемента (1,5—2 мин). Увеличение времени перемешивания может привести к повышенному воздухововлечению и к некоторому понижению прочности бетона.Применяется в первую очередь в тех случаях, когда требуется длительное хранение и перевозка на дальние расстояния, особенно водным и морским путями. Его можно применять наравне с обыкновенным портландцементом в различных строительных работах, преимущественно для наружной декоративной облицовки зданий, для изготовления гидроизоляционных штукатурок, бетонов в дорожном и аэродромном строительстве, а также в гидротехническом бетоне и в тех случаях, когда необходимо транспортировать бетонные и растворные смеси с помощью насосов. Поскольку гидрофобный портландцемент отличается высокой тонкостью помола и повышенной сыпучестью (что обусловливается действием гидрофобизующей добавки), желательно доставлять его на место применения в таре, особенно в тех случаях, когда разгрузка производится в закрытых помещениях вручную. Следует учитывать, что гидрофобизация не может коренным образом изменить характер твердения цементов и их строительно-технические свойства, она только заметно улучшает свойства цементов. Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,15(0,25)% поверхностно-активных добавок. Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Можно снизить расход цемента на 10-15%. Имеет марки М300, М400 и М500. Он имеет в своем составе поверхностно-активные добавки (ПАВ), что значительно повышает пластичность бетонных растворов. А это уменьшает время его обработки (замес), расход цемента и сокращение виброобработки при укладке, ПАВ, кроме того, повышает прочность и морозостойкость бетона. Пластифицированный портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементпого клинкера и гидрофильной поверхностно-активной добавки при обычной дозировке гипса. В качестве поверхностно-активного вещества применяют концентраты сульфитно-дрожжевой бражки в количестве 0,15—0,25% массы цемента в пересчете на сухое вещество. По прочностным показателям пластифицированный портландцемент не отличается от обычного портландцемента (имеет марки 400, 500, 550 и 600). Главная его особенность заключается в повышении пластичности бетонной смеси. В результате: снижается трудоемкость при укладке бетонной смеси, ускоряется бетонирование и повышается качество укладки бетона в сооружениях; уменьшается расход портландцемента в бетоне в результате меньшей дозировки цемента и воды (цементного теста) при сохранении заданной пластичности бетонной смеси; повышается прочность и морозостойкость бетона за счет снижения водоцементного отношения при сохранении заданной пластичности бетонной смеси. Пластификации могут подвергаться разновидности портландцемента, а также пуциолановый портландцемент и шлакопортландцемент В качестве пластификатора цемента применяют смесь кальциево-натриевых (аммониевых) солей лигно-сульфоновых кислот с примесью редуцирующих веществ. Вследствие адсорбции поверхностно-активного вещества сцепление между цементными зернами ослабевает и между ними появляется жидкостное трение. В результате увеличивается жидкотекучесть растворной или бетонной смеси, что является основным показателем пластификации. На основе многочисленных экспериментальных и производственных данных можно сделать выгод, что у растворных и бетонных смесей, изготовленных на пластифицированных портландцементах, подвижность увеличивается. Увеличение пластичности растворных и бетонных смесей дает возможность снизить водоцементное отношение. Следовательно, понижение водоцементного отношения вызывает повышение средней плотности. Повышенная пластичность стандартных растворов состава 1:3 позволяет при сохранении заданной прочности уменьшить водоцементное отношение, что является одним из самых важных факторов, определяющих повышение прочности при увеличении плотности и значительном улучшении ряда других важных свойств бетона. Можно получить также бетон с запроектированной прочностью при нужной пластичности, но при некотором снижении (на 8—10%) удельного расхода цемента. Характерная особенность пластифицированного портландцемента — несколько замедленные сроки схватывания цементного теста. Применение пластифицированного портландцемента не снижает прочности сцепления бетона с арматурой, тепловыделение у пластифицированного портландцемента почти такое же, как и у портландцемента при условии, что количество добавки СДБ будет соответствовать содержанию алюминатов и гипса в цементе. Для пластифицированного портландцемента показательны сравнительно меньшие размеры объемных изменений (усадки и расширения); желательно, чтобы твердение его в течение не менее чем первых 15 сут после затворения проходило во влажной среде Применение пластифицированного портландцемента обусловливает улучшение некоторых других строительно-технических свойств бетона — деформативной способности, ползучести. В меньшей степени проявляются деформация усадки и способность к трещинообразованию. Наблюдается иногда ускорение сроков схватывания у пластифицированных высокоалюминатпых портландцементов, что можно предотвратить несколько большей добавкой воды.

2. Методы определения среднего уровня прочности бетона, на который рассчитывается его состав (билет 1). На практике часто используют зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения по формуле И. Боломея - Б.Г. Скрамтаева (рис. 5).Для обычных бетонов с Ц/В-1,4-2,5 формула прочности имеет вид: R_б =AR_ц(Ц/B-0,5). При высококачественных заполнителях (щебень из плотных изверженных пород, крупный песок с минимальным содержанием вредных примесей) А=0,65; для рядовых заполнителей А=0,6; при применение заполнителей пониженного качества А=0,55. Для высокопрочных бетонов, изготовляемых с Ц/В>2,5, применяется формула: R_б =AR_ц(Ц/B+0,5). В этой формуле для высококачественных заполнителей А=0,43, для рядовых А=0,4. Основной закон прочности является общим для материалов с конгломератной структурой, он распространяется на тяжелые и легкие бетоны, мелкозернистые бетоны и строительные растворы. Только параметры А, входящие в формулу прочности, будут иметь различные численные значения, зависящие от вида материала и заполнителя.

3. Макро- и микростроение древесины, лиственных и хвойных пород. Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом, микроструктурой - видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный, радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола (рис. 11,1 а).

Рис. 11.1. Строение ствола дерева; а) основные разрезы ствола; 1 - поперечный (торцовый); 2 - радиальный 3 - тангенциальный; б) строение ствола дерева на поперечном разрезе; 1 - кора; 2 - камбий; 3 - луб; 4 - заболонь; 5 - сердцевина; 6 - сердцевинные лучи. Макростроение При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: сердцевину, кору, камбий и древесину. Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица и пробковая ткань защищают дерево от вредных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток - камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем объеме - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических, так называемых, годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое годичное кольцо состоит их двух слоев: (весенней) древесины, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется к концу лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками. В процессе роста дерева, стенки клеток древесины внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается и она становится более прозрачной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других - спелой древесиной. Часть более молодой древесины ствола ближе к коре, в которой еще изменяются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, малопрочна, обладает большей усушкой и склонностью к короблению. Породы, у которых ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей влажностью, называют ядровыми (сосна, лиственница, дуб, кедр и др.). Породы, у которых центральная часть ствола отличается от заболони только меньшей влажностью, называют спелодревесными (ель, пихта, бук, липа и др.). Древесные породы, у которых нельзя заметить значительного различия между центральной и наружной частями древесины ствола, носят название заболонные породы (береза, клен, ольха, осина и др.). В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микроскопом. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании. Микростроение. Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную ее массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т.е. поперек основных клеток (клетки сердцевинных лучей).

Рис. 11.2. Разрезы древесины:

дуба (кольцесосудистая порода); 1 - многорядный луч; 2 - смоляной; б) клена (рассеяннососудистая порода); I - смоляной ход; 2 - многорядный луч В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. По распределению сосудов в поперечном сечении лиственные породы разделяют на кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) (рис. 11.2,а) и рассеянно-сосудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.) (рис. 11.2,б). У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами (рис. 11.3). У большинства хвойных пород, пре­имущественно в слоях поздней древесины, расположены смоляные ходы межклеточные пространства, заполненные смолой. Рис. 11.3. Микроструктура древесины хвойных пород: - клетки (трахеиды) поздней древесины; 2 - клетки ранней древесины; 3 - запасающие клет-сердцевинных лучей; 4 – поры в стенках клеток Одинаковые по форме и функциям группы клеток объединяются в ткани, имеющие различное назначение в жизни древесины: проводящие, запасающие, механические. Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и ядро. Срубленная древесина состоит из отмерших клеток, т.е. только из клеточных оболочек. Оболочки клеток сложены из нескольких слоев очень тонких волоконец, называемых микрофибриллами, которые компактно уложены и направлены по спиралям под разным углом к продольной оси клетки в каждом слое (сходство с канатом). Иногда микрофибриллы ориентированы по встречным спиралям. Микрофибрилла состоит из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы - высокомолекулярного природного полимера (С₆Н₁₀О₅)n, где n > 2500, со сложным строением макромолекул. Макромолекулы целлюлозы эластичны и сильно вытянуты. В клеточной оболочке содержится и другие природные полимеры - лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов. Как по структуре, так и по физико-механическим свойствам древесина является природным композиционным материалом.

Билет №10.

1. Материалы для изготовления тяжелого бетона и требования к ним. Экологические проблемы выбора вида заполнителей для бетона. р_m—2100 - 2600 кг/м³ - тяжелый бетон (в качестве заполнителей используются плотные, тяжелые, магматические, метаморфические и осадочные породы); Тяжелый бетон используют для защиты стальной арматуры от коррозии, для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. Цемент выбирают в зависимости от условий эксплуатации бетона, от вида бетонной конструкции, от заданной марки бетона. Если речь идет о производстве железобетона на заводе, то берется быстро твердеющий цемент. Мелкий заполнитель - песок (природный и искусственный 0,16 - 5 мм). По происхождению пески: горные, овражные, речные, морские. От происхождения зависит форма зерен (окатанные или угловатые). Крупные заполнители: щебень (дробление горных пород и крупного гравия). Щебень чище, чем гравий (осадочная горная порода, те же примеси, что и в песках). Благодаря гладкой поверхности гравия бетоны на гравии более экономичны с точки зрения расхода цемента. У гравия сцепление с цементным камнем ниже. Щебень из искусственного камня (из шлака, кирпичного боя, из дробленого бетона). Вода - чистая, водопроводная. Содержание солей <5000 мг/л. SO₃ <2750 мг/л. добавки в бетонах: 1) химические вещества (0,1 - 2)% Ц (вводится с водой затворения). 2) тонкомолотые минеральные вещества (5 -20)%Ц (для разбавления высокомарочных цементов). Химические добавки: 1) добавки, регулирующие свойства бетонной смеси (а) добавки стабилизаторы (препятствуют расслоению бетонной смеси), б) водоудерживающие добавки); 2) добавки, регулирующие схватывание и твердение бетона (ускорители и замедлители твердения); 3) добавки, регулирующие плотность и пористость бетона (газообразователи, пенообразователи); 4) добавки, придающие бетонам специальные свойства (гидрофортность, стойкость к коррозии).

2. Портландцемент с активными минеральными добавками, назначение и виды добавок. Активными минеральными добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании и тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравлическими добавками) содержат двуоксид кремния в аморфном, а, следовательно, в химически активном состоянии и способны, поэтому взаимодействовать с гидроксидом кальция, образуя гидросиликаты кальция. Активные минеральные добавки могут быть природными (естественными) и искусственными. В качестве природных активных добавок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы - глиежи), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс). Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелиновый) шлам-отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80% минерала белита (двух-кальциевого силиката); зола-унос-отход, получившийся при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими устройствами. Использование отходов промышленности, в частности, для выпуска вяжущих веществ имеет большое народнохозяйственное значение. Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или топливной золы - не менее 25% и не более 40%. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой: m*Ca(OH)₂+SiO_2акт+n*H₂O = (0,8-1,5)CaO*SiO₂*pH₂O. В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидросиликат кальция. Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН)₂. Пуццолановый портландцемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные части сооружений). На воздухе бетон на пуццолановом портландцементе дает большую усадку и в сухих условиях частично теряет прочность, что объясняется "выветриванием" воды из гидратных соединений. Кроме того, бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Пуццолановый портландцемент твердеет в нормальных условиях медленнее, чем портландцемент. Поэтому его не следует применять при зимних бетонных работах. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.).Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака, трепелом или активной минеральной добавкой. Доменные шлаки по своему химическому составу напоминают цементный клинкер. В них преобладают оксиды (%): 30-50 СаО; 28-30 SiO₂ ; 8-24 Al₂O₃ ; 1-3 МnО; 1-18 MgO , общее содержание которых достигает 90-95%. Гидравлическая активность шлаков характеризуется коэффициентом качества:

В зависимости от коэффициента качества шлаки разделяют на три сорта. Шлак, применяемый в качестве добавки к цементу, обязательно подвергается быстрому охлаждению водой или паром. Эта операция называется грануляцией, так как в процессе быстрого охлаждения шлаковый расплав распадается на отдельные зерна (гранулы). Быстрое охлаждение препятствует кристаллизации шлака, и он получается в стеклообразном и тонкозернистом химически активном состоянии. Поэтому гранулированный шлак является активным компонентом шлакопортландцемента, он взаимодействует с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликата (CaO·SiO₂·2,5H₂O) и гидроалюмината(2СаО·Аl₂О₃·8Н₂О) кальция. Процесс твердения шлакопортландцемента значительно ускоряется при тепловлажностной обработке, поэтому его эффективно применять в сборных изделиях, изготовляемых с пропариванием. Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)₂ повышает стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента в 2-2,5 раза меньше, чем у порт­ландцемента, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется как для надземных, так и подземных и подводных частей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости портландцемента. Жаростойкость шлакопортландцемента значительно выше, чем у портландцемента, поэтому он широко используется для изготовления жаростойких бетонов. Однако шлакопортландцементу присущ тот же недостаток, что и пуццолановому портландцементу - он медленно набирает прочность в первое время твердения, в особенности при пониженных температурах. Этот недостаток устраняется в быстротвердеющем шлакопортландцементе, который обладает более интенсивным нарастанием прочности, чем обычный шлакопортландцемент. Обычный шлакопортландцемент имеет марки: 300,400 и 500. Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее 200 кгс/см² (20 МПа), при изгибе - не менее 35 кгс/см² (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки. Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ) получают, смешивая полуводный гипс (50-75%), портландцемент (15-25%) и активную минеральную добавку (10-25%) по массе - трепел, диатомит и т.п. Эти вяжущие относят к числу гидравлических и применяют в заводском производстве санитарно-технических кабин, стеновых панелей и других конструкций. Активная минеральная добавка необходима для обеспечения стабильности затвердевшего вяжущего. Портландцемент с гипсом не рекомендуется смешивать, так как получается неустойчивый материал, деформирующийся и разрушающийся вследствие образования высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция, кристаллизующегося с 31-32 молекулами воды и значительным увеличением объема. Когда же свободной извести в жидкой фазе немного СаО связывается добавкой в гидросиликаты кальция, то получается низкоосновный гидросульфоалюминат кальция без заметного увеличения объема. Добавка как бы ослабляет внутренние напряжения в цементном камне ГЦПВ и обеспечивает устойчивость его во времени. Быстротвердеющий портландцемент - портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения, более половины его марочной прочности. СзS+СзА>60-65%; S_{удельная} =3500-4000 см²/г; добавка гипса 3-5%; контроль за технологиями.

3

. Изделия из природного камня для наружных стен зданий. Камни и плиты Стеновые камни получают из туфов и пористых известняков путем выпиливания механизированным способом из массива горной породы или распиловки блоков-заготовок. Камни применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок. Основные размеры стеновых камней: 390x190x188; 490х240х188; 390x190x288 мм. Каждый такой камень заменяет в кладке 8-12 кирпичей. Целесообразно изготовлять и применять стеновые блоки объемом не менее 0,1 м³ из туфа, известняка, доломита, песчаника или пористого андезита (рис, 3.5). Укрупнение камней уменьшает затраты труда, позволяет перейти к индустриальным методам строительства. Стены из мелкопористого природного камня не требуют наружной штукатурки или облицовки. Для наружных стен применяют камни плотностью не более 2300 кг/м³ . Водопоглощение камня должно быть не более 30%, морозостойкость - не менее 15. Для облицовки гидротехнических сооружений, набережных, устоев мостов, цокольной части монументальных зданий применяют камни и плиты из гранита и других изверженных пород, которым свойственна высокая морозостойкость, прочность и твердость. Камни для облицовки могут быть плитообразные (толщиной 15-25 см), утолщенные пирамидального вида (толщиной 30 см и более). Наружная облицовка зданий может выполняться из атмосферостойких осадочных пород (известняков, доломитов, песчаников, туфов), которые легче поддаются обработке и экономнее гранитных пород. Для внутренней облицовки общественных зданий и сооружений (например, станций метрополитена) широко используют плиты, получаемые из хорошо распиливающихся пород: мрамора, ангидрида, гипса. Плиты для наружной облицовки имеют толщину 4-8 см, для внутренней - 1,2-4 см. Применение алмазных резцов позволяет изготовлять тонкие (5-10 мм) экономичные плиты, стоимость которых в 2-4 раза ниже, чем обычных. Тонкие плиты находят ши­рокое применение, особенно для внутренней облицовки. Специальные облицовки применяют для защиты от коррозии и действия высоких температур. Для защиты от растворов кислот (кроме плавиковой и кремнефтористоводородной) используют андезит, гранит, сиенит, диабаз, кварцит, кремнистый песчаник и другие кислотостойкие породы. Цокольные плиты, а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей сооружений изготовляют из стойких пород. Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не задерживалась вода от дождя и тающего снега.

Билет №11.

1. Шлакопортландцемент. Виды и свойства используемых шлаков. Состав, области применения шлакопортландцемента, (билет 10) Шлакопортландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. Допускается раздельный помол компонентов и их последующее смешение. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака, трепелом или активной минеральной добавкой. Доменные шлаки по своему химическому составу напоминают цементный клинкер, В них преобладают оксиды (%): 30-50 СаО; 28-30 SiO₂; 8-24 Al₂O₃; 1-3 МnО; 1-18 MgO , общее содержание которых достигает 90-95%. Гидравлическая активность шлаков характеризуется коэффициентом качества:

В зависимости от коэффициента качества шлаки разделяют на три сорта. Шлак, применяемый в качестве добавки к цементу, обязательно подвергается быстрому охлаждению водой или паром. Эта операция называется грануляцией, так как в процессе быстрого охлаждения шлаковый расплав распадается на отдельные зерна (гранулы). Быстрое охлаждение препятствует кристаллизации шлака, и он получается в стеклообразном и тонкозернистом химически активном состоянии. Поэтому гранулированный шлак является активным компонентом шлакопортландцемента, он взаимодействует с гидроксидом кальция с образованием низкоосновных гидросиликата (CaO·SiO₂·2,5H₂O) и гидроалюмината(2СаО·Аl₂О₃·8Н₂О) кальция. Процесс твердения шлакопортландцемента значительно ускоряется при тепловлажностной обработке, поэтому его эффективно применять в сборных изделиях, изготовляемых с пропариванием. Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)₂ повышает стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента в 2-2,5 раза меньше, чем у порт­ландцемента, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона массивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водо-потребностью, более высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется как для надземных, так "и подземных и подводных частей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости портландцемента. Жаростойкость шлакопортландцемента значительно выше, чем у портландцемента, поэтому он широко используется для изготовления жаростойких бетонов. Однако шлакопортландцементу присущ тот же недостаток, что и пуццолановому портландцементу-он медленно набирает прочность в первое время твердения, в особенности при пониженных температурах. Этот недостаток устраняется в быстротвердеющем шлакопортландцементе, который обладает более интенсивным нарастанием прочности, чем обычный шлакопортландцемент. Обычный шлакопортландцемент имеет марки: 300,400 и 500. Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 за 3 сут твердения должен приобрести прочность при сжатии не менее 200 кгс/см² (20 МПа), при изгибе - не менее 35 кгс/см² (3,5 МПа). Этот вид цемента эффективно применять в производстве бетонных и железобетонных изделий, изготовляемых с применением тепло-влажностной обработки.

2. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Структура, свойства и области применения. Для легкого бетона используют быстротвердеющий и обычный портландцементы, а также шлакопортландцемент. Применяют в основном неорганические пористые заполнители. Для теплоизоляционных и некоторых видов конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов используют и органические заполнители, приготовленные из древесины, стеблей хлопчатника, костры, гранулы пенополистирола и др. Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их разделяют на природные и искусственные. Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева горных пород (пемзы, вулканического туфа и др.). Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности. Керамзитовый гравий получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный заполнитель насыпной плотностью 250-800 кг/м³. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при производстве керамзитового гравия, а также по методу кипящего слоя, обжигом глиняных гранул во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением зерен гравия. Шлаковую пемзу изготовляют путем быстрого охлаждения расплава металлургических шлаков, приводящего к вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают. Гранулированный металлургический шлак получают в виде крупного песка с пористыми зернами размером 5-7 мм, иногда до 10 мм. Вспученный перлит изготовляют путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов). При температуре 950-1200°С вода выделяется и перлит увеличивается в объеме 10-20 раз. Вспученный вермикулит - пористый сыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Шунгизит изготовляют обжигом шунгитовых сланцевых пород. Пористые заполнители, так же как и плотные, делят на крупные (пористый гравий или щебень) с размером кусков 5-40 мм и мелкие, состоящие из частиц менее 5 мм. Структура: Гранула заполнителя обволакиваются раствором. К легким бетонам могут попасть ячеистые бетоны с р_m=500-900кг/м³. Это конструкционно-теплоизоляционные бетоны. В ячеистых бетонах нет заполнителей, а структурирующую роль заполнителей играют равномерно распределенные сферические воздушные поры (0,5 - 2 мм). Свойства легкого бетона. Качество легкого бетона оценивают двумя важнейшими показателями: классом по прочности и маркой по средней плотности. Наиболее важной наряду с прочностью характеристикой легкого бетона является плотность. В зависимости от назначения легкие бетоны делят на следующие группы: теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные, конструкционные. Мелкие и равномерно распределенные поры в цементном камне незначительно понижают прочность, но зато существенно уменьшают плотность и теплопроводность легкого бетона. Теплопроводность легких бетонов зависит в основном от плотности и влажности. В зависимости от теплопроводности легкого бетона толщина наружной стены может изменяться от 20 до 40 см. Наружные ограждающие конструкции из легких бетонов подвергаются воздействию попеременного замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания. Поэтому легкие бетоны, применяемые для наружных стен, покрытий здании, а также для конструкций мостов, гидротехнических сооружений, должны обладать определенной морозостойкостью. По морозостойкости легкие бетоны делят на марки: F25... F500; по водонепроницаемости W_O,2...W1,2. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, гидротехническом строительстве. Водонепроницаемость плотных конструкционных легких бетонов может быть высокой. Эффективность применения: конструкции из легких бетонов отличаются высокими технико-экономическими показателями. Стены из легкого бетона в 1,3 - 2 раза легче стен из железобетонных слоистых и керамзитобетонных панелей, стоимость их также меньше.

3. Органические вяжущие вещества. Назначение, требования. Состав, свойства. Сырье и способы получения. Битумы - органические вяжущие чёрного цвета; представляют собой высокомолекулярные органические вещества. Б. бывают: 1.природные Б.- вязкие жидкости или твердообразные вещества, состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных. Встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтные озёра. 2. Асфальтовые породы - пористые г.п. (известняки доломиты, песчаники , глины , пески), пропитанные битумом. 3. Нефтяные (искусственные Б.) -получают переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные, получаемые из гудрона путём дальнейшего глубокого отбора из него масел; окисленные, получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом); крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти. 4. Гудрон - остаток после отгонки из мазута масляных фракций. Элементарный состав Б.:углерод 70-80%, водород 10-15%,сера 2-9%,кислород1-5%, азот 0-2%. Групповой состав: а) «асфальтены» - твёрдые высокомолекулярные углеводороды (М=1000-5000,М-молекуляр. масса);б) смолы- М=500-1000; в) масла М<500 - жидкие углеводороды. Св-ва битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел, смол, асфальтенов. Повышенное содержание асфальтенов и смол влечёт за собой возрастание твёрдости/температуры размягчения и хрупкости битума. Св-ва Б.: гидрофобность (отталкивание воды), атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформативность. К неживой органике Б. -размягчение при нагревании, иногда вплоть до полного растворения. Физ-ие св-ва: плотность =1 г/смЗ. =0,5-0,6 Вт/м С, устойчив по отнош. к нагреванию, водостойкость -% водорастворимых соед. <=0,2-0,3%.Физико-хим, св-ва: поверхност. нат 25-35 эрг/см2 при t=20-25 С. Старение - процесс медленного изменения состава и свойств битума ,сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Химич. св-ва: химич. стойки, выдерживают действие концентрированных щелочей, действие кислот HCl до 25% , уксус. СН_ЗОН до 10%. Физико-механ. Св-ва: марку битума определяют твёрдостью, температурой размягчения и растяжимостью. Твердость опред. По глубине проникания в битум иглы прибора - пенетрометра. Температуру размягчения - на приборе "кольцо и шар", помещаемом в сосуд с водой. Растяжимость - характериз. абсолютным удлинением (см) образца Б. ("восьмёрки") при t=25 С, определяемым на приборе -дуктилометре. К дегтевым материалам относят различные виды дёгтя и пеки, получаемые в результ. сухой перегонки каменного, бурого угля, антрацита, древесины и т.д. Д. вяжущие вещ-ва бывают: 1 .сырой каменноугольный дёготь:а)низкотемпературный первичный, получаемый при полукоксовании, заканчивающ. при 500-600 С. б)высокотемпературный дёготь. 2.отогнанный дёготь- получ. в резул. фракцирования сырой низкотемператур. смолы с выделением из неё лигроиновой и керосиновой фракций, 3. Пек- твёрдый остаточный продукт перегонки сухой каменноугольной смолы с выделением из неё легких масел(кипящих до 180 С),фенольной фракции(180-210),нафталиновой фракции(210-230),антраценового масла(до 360 С), 4.составленные дёгти -получ. сплавлением пеков с дегтевыми маслами (антрацен, или др.) или обезвожж.сырыми дёгтями. Применение битумов и дёгтей: 1. Рулонные кровельные материалы (рубероид, толь) 2. Лаки и краски.3. мастики, асфальт, бетон, герметики.

Билет №12.

1. Виды бетонов, применяемых для наружных стен зданий. Средняя плотность, классы по прочности на растяжение и сжатие. Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной перемешанной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Цемента и воды около 15%. Песка и крупного заполнителя около 85%. Бетон - основной строительный материал, универсальный. Можно придать любую форму, изменять свойства. Классификация бетонов по средней плотности: а) р_m>2600 кг/м³ - особо тяжелый бетон (заполнители - железные руды, стальные опилки, магнетит, гематит, лимонит, стальные зерна, чугунная дробь); б) p_m=2l00 - 2600 кг/м3 - тяжелый бетон (в качестве заполнителей используются плотные, тяжелые, магматические, метаморфические и осадочные породы); в)р_m=1800 - 2100 кг/м³ -облегченные бетоны (в качестве заполнителей - ГП с р_m=1600-1900 кг/м³, песчаники, известняки, искусственные крупные заполнители - кирпичный бой, старый бетон); г)p_m=500 - 1800 кг/м³ - легкие бетоны. Пористые заполнители: а) природные (пористые ГП - вулканического происхождения: туф, пемза, лава); б) искусственные: специально сделанные (керамзит) и отходы промышленности (поризованные шлаки - шлаковая пемза); д) р_m<500 кг/м3 - особооблегченный бетон. Ячеистые бетоны, теплоизоляционные, крупнопористый бетон на пористом заполнителе. Марки и классы бетона. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости. За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см²) эталонных образцов-кубов. За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают, сопротивление осевому растяжению (кгс/см²) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение. Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций - в возрасте 28 сут, для сборных конструкций - в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями. Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов. Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10-1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе - 1/6-1/10. Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным. Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗО; В40; В45; В50; В55; В60. Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v=13,5% следует принять R=B/0,778, например, для класса В5 средняя прочность будет R=6,43 Мпа.

2. Глиноземистый цемент: химический и минеральный составы, свойства и области применения. Глиноземистый цемент - быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельченного клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Однокальциевый алюминат СаОАl₂О₃ определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. Влияние на качество цемента оказывает алюмосиликат кальция - геленит CaO*Al₂O₃*SiO₂. Для получения клинкера глиноземистого цемента в качестве главных компонентов сырьевой массы берут известняк СаСО₃ и породы, содержащие глинозем (Аl₂О₃*nН₂О), например, бокситы. В России разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и железного лома. При этом доменная печь одновременно выдает чугун и шлак, представляющий клинкер глиноземистого цемента. Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью только в том случае, если он твердеет при умеренных температурах, не свыше 25°С. Поэтому глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке. Замечательным свойством глиноземистого цемента является его необычно быстрое твердение. Тепловыделение глиноземистого цемента при твердении примерно в 1,5 раза больше, чем у портландцемента. В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержится гидроксида кальция и трехкалыдиевого шестиводного гидроалюмината (если температура не превышает 25°С), поэтому бетон на глиноземистом цементе более стоек по сравнению с портландцементом против выщелачивания Са(ОН)₂, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде). Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей. С учетом специфических свойств и высокой стоимости глиноземистый цемент предназначается для получения быстротвердеющих, а также жаростойких бетонов и растворов. Кроме того, глиноземистый цемент используется для получения расширяющихся цементов.

3. Материалы отделочные, кровельные, для полов из пластмасс. Состав, строение, свойства, долговечность. Облицовочные полистирольные плитки - тонкие квадратной или прямоугольной формы с гладкой наружной и рифленой тыльной поверхностью. Плитки изготовляют методом литья под давлением на литьевых автоматических машинах. Полимерная композиция включает кроме полимера еще наполнитель (тальк, каолин), пигмент, а иногда и модифицирующие добавки. Толщина плиток -1,25-1,5 мм, поэтому масса 1 м³ плиток составляет лишь 1,5-1,7 кг. К поверхности стен плитки приклеивают полимерными или каучуковыми мастиками. Плитки имеют красивые расцветки, гигиеничны, водо- и химически стойки. Плитки применяют для облицовки стен санузлов и торговых помещений. Однако полистирольные плитки горючи, поэтому их нельзя использовать возле открытого огня (например, около газовых плит). Отделочные полистирольные плитки ("полиформ") изготовляют из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента толщиной 8-10 мм. Панели крепят при помощи шурупов и гвоздей, используют для внутренней облицовки потолков, стен, а также для устройства передвижных перегородок и элементов интерьера. Бумажно-слоистые пластики изготовляют из нескольких слоев специальной бумаги, пропитанных феноло-формальдегидным или карбамидным полимером. Пластик выпускают в виде листов длиной 1000-3000 мм, шириной 600-1600 мм, толщиной 1-5 мм. Бумажнослойные пластики разнообразны по цвету и рисунку, хорошо обрабатываются, -их можно пилить, сверлить, фрезеровать. Пластик толщиной до 1,6 мм крепят битумно-каучуковыми и другими мастиками, эпоксидными и резорцино-формальдегадными клеями. Более толстые листы пластика крепят механическим способом. Материалы для полов Линолеум выпускают безосновный и на теплозвукоизоляционной основе (тканевой, войлочной, вспененной). Независимо от основы линолеум может состоять из двух или большего количества слоев. Верхний лицевой полимерный слой содержит меньше на­полнителей, более стоек к истиранию, эластичен и декоративно оформлен. Последний слой более жесткий, содержит меньше полимера и больше наполнителей, чем лицевой слой. Наполнителями служат тонкие минеральные порошки (мел, тальк и др.). Линолеум на тканевой основе получают путем нанесения пасты, содержащей полимер, пластификатор, наполнитель, краситель и другие добавки, на джутовую или иную ткань. Затем ткань со слоем нанесенной пасты проходит через термокамеру, в которой происходит полимеризация и превращение пасты в упругий и эластичный материал. Войлочную основу линолеума пропитывают антисептиками для придания биостойкости. Линолеум-релин (резиновый линолеум) состоит из двух слоев -нижнего (подкладочного), изготовленного из бывшей в употреблении дробленой резины с битумом, и верхнего (лицевого) - из смеси синтетического каучука (резины) с наполнителем и пигментом. Двухслойный линолеум выпускают и другого типа: лицевым слоем служит обычный линолеум, а подкладочным - ячеистая (вспененная) пластмасса, придающая покрытию пола высокие тепло- и звукоизоляционные свойства. Около половины общего выпуска рулонных полимерных материалов для пола приходится на долю поливинилхлоридного линолеума. Чистые полы из этого линолеума гигиеничны, биостойки и огнестойки. Низкая себестоимость и незначительные эксплуатационные расходы являются их преимуществом перед паркетным и дощатыми полами. Выпускается также глифталевый (алкидный) и коллоксилиновый (нитроцеллюлозный) линолеумы коричневого и красного цветов. Из-за повышенной возгораемости коллоксилиновый линолеум не применяют в детских учреждениях, театрах и т.п. Линолеум изготовляют с гладкой и рельефной поверхностью, придавая ей разные цвета и рисунок. Длина рулонов 12м, ширина 1,4-1,6 м,. толщина 2-4 мм. Укладывают линолеум по ровному основанию, наклеивают с использованием горячих и холодных мастик. Ковровые синтетические материалы для пола имеют основу из полиуретана (или другого полимера), а для верха ковра применяют синтетические волокна, из которых изготовляют тканые и нетканые покрытия. Например, ворсолин состоит из двух слоев: основой его служат поливинилхлоридная пленка, а покрытие выполнено из ворсовой пряжи. Для устройства чистых полов могут применяться водостойкие сверхтвердые древесностружечные плитки с плотностью не менее 950 кг/м³, имеющие высокую прочность при изгибе (не ниже 50 МПа). Однако при сборке пола даже из крупноразмерных листов все же получаются швы. Из полимерных материалов можно устраивать чистые монолитные полы, вовсе не имеющие швов. Для этой цели применяют мастики, состоящие из связующего поли­мерного вещества, наполнителей, специальных добавок и красителей. Бесшовные полы устраивают, применяя состав на основе водоразбавляемой поливинилацетатной эмульсии. Водную дисперсию полимера, воду, наполнитель (молотый песок, зола и т.п.), пигмент загружают в растворомешалку. Полученную после 4-5 мин переме­шивания однородную мастику наносят на подготовленное основание пистолетом-распылителем в 2-3 слоя.

Билет №13.

1. Пуццолановый портландцемент. Минеральный и вещественный состав. Свойства и области применения. (билет 10) Пуццолановый портландцемент изготовляют путем совместного помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулканических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или топливной золы - не менее 25% и не более 40%. Активная минеральная добавка вначале адсорбирует, а затем химически связывает гидроксид кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой: m*Ca(OH)₂+SiO_2акт+n*H₂O = (0,8-1,5)CaO*SiO₂*pH₂O. В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидросиликат кальция. Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отношении выщелачивания Са(ОН)₂. Пуццолановый портландцемент следует применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных условиях (подводные и подземные части сооружений). На воздухе бетон на пуццолановом портландцементе дает большую усадку и в сухих условиях частично теряет прочность, что объясняется "выветриванием" воды из гидратных соединений. Кроме того, бетоны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Пуццолановый портландцемент твердеет в нормальных условиях медленнее, чем портландцемент. Поэтому его не следует применять при зимних бетонных работах. Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно небольшим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.).

2. Методика определения оптимального состава бетона: основные этапы Понятие нормируемой, отпускной и передаточной прочности, марки и классы бетона.(см билет4) Правильное определение состава бетона имеет большое технико-экономическое значение. Для расчета состава бетона устанавливают стандартные характеристики применяемых материалов. Определение состава бетона производят обычно расчетно-экспериментальным методом, который предусматривает предварительный расчет состава по формулам и последующую экспериментальную проверку, и уточнение состава с помощью пробного замеса. Расчет сводится к установлению количества цемента, воды затворения, мелкого и крупного заполнителей в кг на 1м уплотненной бетонной смеси исходя из заданных свойств смеси и прочности бетона. 1) Ц/В Количество воды затворения находят в зависимости от заданной жесткости или подвижности бетонной смеси. Вычисляют цементно-водное отношение по формулам: R_б=AR_ц(Ц/В - 0,5) для обычных бетонов с Ц/В = 1,4-2,5 и R_б =AR_ц(Ц/В + 0,5) для высокопрочных бетонов с Ц/В>2,5. Далее находят водо-цементное отношение В/Ц=1/(Ц/В). 2) В Расход цемента находят, зная количество воды затворения и водо-цементное отношение: Ц=В/(В/Ц). Если расход цемента на 1м³ бетона окажется меньше допускаемого по нормам, то количество его следует увеличить до требуемой нормы, сохранив прежнее В/Ц. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента. Минимальный расход вяжущего для бетонных конструкций - 200 кг/ м3 для железобетонных - 220 кг/м3 и конструкций, работающих в агрессивных средах - 250 кг/ м³. 3). Расход крупного и мелкого заполнителей определяют из следующих положений: а) объем плотно уложенного бетона (принимают в расчете равным 1м³ или 1000л) без учета воздушных пустот слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Уравнение, выражающее это положение и называемое уравнением абсолютных объемов, может быть представлено в следующем виде:Ц/р_ц⁺В/р_в+П/р_п+К/р_к⁼1000. 4) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной частью с учетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки К_разд: Ц/р_ц +П/р_п +B/р_в=К/p_н.к*V_пустK_разд, где Ц, В, П, К - расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг/м³; р_ц , р_п , р_к — плотности этих материалов; р_н.к - насыпная плотность крупного заполнителя; V_пуст.к - относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя, определяемый по формуле V_nycт.к =1-(р_н.к/р_к); К_разд - коэффициент раздвижки для жестких бетонных смесей, К_разд =1,05-1,15, в среднем 1,1, для подвижных смесей - по соответствующему графику в зависимости от расхода цемента и В/Ц. Формулы для определения расходов (кг/м³): К=1000/(V_пуст* К_разд/р_н.к+1/р_к) и песка П=[1000 - Ц/р_ц – В/р_в - К/р_к]* р_п. Таким образом, получен расчетный состав бетона в виде расхода (кг/м³) компонентов: Ц, В, П, К. Он может быть выражен в относительных единицах (по отношению к массе цемента): 1: В/Ц;П/Ц: К/Ц. Состав бетона проверяют и уточняют путем пробного замеса бетонной смеси, приготовляемой из производственных материалов.

3. Виды осадочных горных пород, используемых в строительстве. Примеры их использования для изготовления бетонов, облицовки, фундаментов. Осадочные горные породы образовались в результате природных процессов выветривания первичных пород, химического и механического выпадения в осадка из воды, жизнедеятельности растений. Осадочных пород около 5%.Залегают на поверхности. Строение: слоистое, более пористое. Некоторые растворимы в воде(гипс), распадаются в воде на мелкие частицы (глина). Если отсутствует слоистость текстура называется беспорядочной. Выветривание горных пород бывает под действием: физических факторов (перемена t, воздух, ветер, радиация, вода...), химических факторов (разрушением отдельных минералов, под воздействием воды , углекислого газа .) Классификация горных пород по условиям образования:1) механические отложения - продукты выветривания - рыхлые (глина, гравий, песок) сцементированные (песчаники , конгломераты, брекчии). 2) Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок химических соединений, содержащихся в воде (бокситы).3) Органогенные породы образовались из крупных скоплений отмерших растительных и животных организмов (водоросли, скелеты). Это известняки, мел, известняк ракушечник, диатомиты. Применение: сырье для вяжущих веществ.

Билет №14.

1. Понятие используемой прочности заполнителей в бетоне. Метод ее определения. Армирующий эффект заполнителей. Прочность сцепления цементного камня с заполнителем является одним из определяющих факторов прочности бетона. При хорошем сцеплении цементной матрицы с заполнителями и их высокой прочности будет реализовываться благоприятное влияние разгрузки матрицы и прочность бетона возрастет. Высокое сцепление в данном случае обусловит включение жестких и прочных заполнителей в работу бетона до исчерпания прочностных возможностей одной из фаз - матрицы или заполнителя, что обеспечит упрочнение бетона в силу разгруженности матрицы и высокой прочности заполнителей. В этих условиях будет реализовываться так называемый эффект “армирования” бетона заполнителем Ясно, что прочность бетона при сжатии не может превышать прочности его заполнителя 1. Однако определить непосредственно фактическую прочность заполнителя при сжатии представляется весьма трудным; необходимые данные обычно получают в результате косвенных определений: прочности при сжатии исходной горной породы на специально изготовленных образцах, показателя дробимости заполнителя в естественном насыпном состоянии и поведения заполнителя в бетоне. Поведение заполнителя в бетоне может быть оценено на основании сопоставления свойств бетона на этом заполнителе и на высококачественном заполнителе, ранее испытанном в бетоне. Если применение испытываемого заполнителя приводит к более низкой прочности бетона при сжатии, а при разрушении многие зерна заполнителя оказываются разрушенными, то в этом случае считают, что прочность заполнителя ниже номинальной прочности при сжатии бетона на этом заполнителе. Такой заполнитель может быть использован только в бетонах пониженной прочности. Недостаточная прочность заполнителя является фактором, ограничивающим прочность бетона. Свойства заполнителя оказывают определенное влияние на прочность бетона даже тогда, когда заполнитель является достаточно прочным. При сравнении бетонов, приготовленных на различных заполнителях, можно отметить, что характер влияния заполнителя на прочность бетона различного состава одинаков при сжатии и растяжении. Возможно, что влияние заполнителя на прочность бетона обусловлено не только механической прочностью заполнителя, но также в значительной степени его способностью к водопоглощению и адгезионными свойствами. В основном прочность и упругость заполнителя зависит от его состава, текстуры и структуры. Таким образом, низкая прочность бетона может явиться результатом или недостаточной прочности самих зерен заполнителя или, если зерна достаточно прочные, слабого сцепления заполнителя с цементным камнем. Хотя модуль упругости заполнителя определяют редко, он является довольно важной характеристикой. Модуль упругости бетона обычно тем выше, чем выше модуль упругости его заполнителя. Величина модуля упругости заполнителя влияет также на ползучесть и усадку бетона. Среднее значение прочности при сжатии исходных горных пород, используемых для приготовления заполнителя, составляет около 2000 кгс/см2, хотя многие заполнители отличного качества получают из горных пород, прочность которых составляет до 800 кгс/см2.

2. Звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы и изделия, назначения и требования к ним. Формирование структуры и свойств акустических материалов. Звуки, вызываемые случайными причинами, не несущие полезной информации, мешающие жизненным процессам, назыв.шумами. Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию. СНиП нормируют допустимые уровни шума. По структурным показателям материалы и изделия имеют пористо-волокнистую (вата), пористо-ячеистую (ячеистый бетон, перлит), пористо-губчатую (пенопласт, резина) структуру. По величине относительного сжатия они могут иметь твердый, жесткий(легкие бетоны, фибролит), полужесткий(древесно-волокнистые минераловатные, стекловолокнистые мат-лы) и мягкий(полиуретановый поропласт, поливинилхлорид др.ячеистые пластмассы) скелет. Акустические мат-лы могут быть несгораемые, трудносгораемые и сгораемыми, должны быть влагостойкими, биостойкими, удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и сохранять свои св-ва в процессе длительной эксплуатации. Звукопоглощающие мат-лы и изделия предназначены для применения в звукопоглощающих конструкциях с целью снижения уровня звукового давления в помещениях зданий. Звукопоглощение мат-лов оценивается коэффициентом звукопоглощения =отношению неотраженной энергии, поглозенной поверхностью, к падающей энергии в единицу времени. Классификация звукопоглощающих мат-лов производится по классам в зависимости от величины  в диапазонах частот: 1-й класс-свыше 0,8; 2-от 0,8 до 0,4; 3-от 0,4 до 0,2 включительно. При насыщении водяными парами и водой звукопоглощение мат-ла значительно уменьшается. Примером эффективных звукопоглощ.мат-лов являются минераловатные плиты на различных связующих, гипсовые и др. материалы. Для изготовления применяют гранулированную минеральную или стеклянную вату и связующие, основным компонентом которого является крахмал, карбоксилцеллюлоза, бентонит, гидрофобизирующие и антисептирующие добавки. Высокоэффективные звукопоглощающие мат-лы получают из вспученного перлита, вяжущего жидкого стекла или синтетических смол плотностью 250-500 кг/м³. Промышленность выпускает гипсовые литые плиты с ребрами жесткости и перфорацией. Плиты армируются дробленым стекложгутом и поливинилхлоридным шнуром, стеклопором, перлитом. Внутри гипсового экрана приклеена креповая бумага, затем укладывается минераловатная плита обернутая фольгой. Эффективен двухслойный материал, наружным слоем которого является перфорированная плита из гипсокартонного листа, а внутренним, подстилающим слоем-нетканное полотно или фильтрованная бумага. Звукопоглощение мат-лов зависит от их толщины, расположение по отношению к источнику звука и др.Для усиления поглощения звуковой энергии мат-лы дополнительно перфорируют(до 30%), увеличивая этим коэффициент звукопоглощения более чем на 10-12%. Используют пустотелый звукопоглощающий керамический кирпич, имеющий форму акустического резонатора-полости с узкой горловиной. В объеме полости звукопоглощение составляет 0,8. Керамический звукопоглощающий материал является еще и несущим элементом.Звукоизоляционные (прокладочные) мат-лы применяются для звукоизоляции в основном от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично для поглощения воздушного шума. Нормируемыми параметрами звукоизоляции являются индекс изоляции воздушного шума ограждающей конструкции J_В и индекс приведенного уровня ударного шума над перекрытием J_У, которые определяются по табл. СНиП. Звукоизоляционная способность конструкции зависит от ее структуры, размеров, массы, жесткости, внутреннего сопротивления мат-ла прохождению звука, способа опирания и др. В зависимости от структуры делят на акустически однородные(конструкция колеблется как единое целое) и неоднородные(частицы на поверхности конструкции совершают отличные друг от друга перемещения, что возможно в слоистой системе конструкций). Повысить звукоизолирующую способность можно применением слоистой системы с прослойкой, в которой динамический модуль упругости материала должен быть несоизмеримо меньше упругости мат-ла жестких слоев акустически однородной конструкции. Пример акустически неоднородные конструкций являются межквартирные стены, разделенные воздушной прослойкой. Следовательно акустич.неоднородные конструкции должны иметь воздушные промежутки или звукоизоляционные прокладки и не иметь жестких связей между собой. Звукоизоляционные мат-лы характеризуются вязко-упругими св-вами и должны обладать динамическим модулем упругости Е_Д не более 15МПа(песок,доменный шлак,керамзит). Пористо-волокнистые мат-лы из различной ваты мягких, полужестких и жестких видов с Е_Д не более 0,5 МПа имеют нагрузку на звукоизоляционный слой 0,002 МПа, плотность пористо-волокнистых изделий от 75 до 175 кг/м³. Пористо-губчатые должны быть из пенопластов и пористой резины с Е_Д от 1 до 5 МПа. Важнейшим свойством, определяющим эффективность звукоизол.мат-ла, является его жесткость. Она связана с толщиной прослойки и Е_Д. Цементно-стружечные листы в стальном каркасе(жесткий скелет) используются для ограждения внутрипроизводственных помещений. Конструкция звукоизолирующих перегородок- каркас гнутых профилей с обшивкой с двух сторон цементно-стружечными плитами толщиной 10мм. В экранированных звукоизол.перегородках между двумя плитами прокладывается стальной лист толщиной 2мм и шириной 1,8 м. Звукоиз.мат-лы применяются в перекрытиях - в виде сплошных нагруженных или ненагруженных прокладок, полосовых нагруженных и штучных нагруженных прокладок, в стенах и перегородках - в виде сплошной ненагруженной прокладки, в стыках конструкций.

3. Полимерные строительные материалы. Определение, назначение, требования, ве­щественный состав. Виды и свойства используемых полимеров. Пластическими массами называют мат-лы, содержащие в качестве важнейшей составной части высокомолекуляр. соединения - полимеры и обладающие пластичностью на определённом этапе произ-ва, которая полностью или частично теряется после отверждения полимера. Связующим ве-вом в П. являются полимеры -синтетические смолы и каучуки, производные целлюлозы. Связ. ве-во обычно самый дорогой компонент пластмассы. Для получения полимеров исход, матери-ми являются природный газ , «попутный газ»,сопровождающий выходы нефти. Сырьём для П. -каменноугольный дёготь, получаемый при коксовании угля и содержащий фенол и другие компоненты. В произ-ве синтетич. мате-лов - азот, кислород, получаемые из воздуха, вода и др. Наполнители представл. разнообразные неорганические и органич. порошки и волокна. В виде наполнителей слоистых пластмасс широко применяют также бумагу, ткани, древесный шпон и др. листовые материалы. Наполнители значительно уменьшают потребность в дорогом полимере и тем самым намного удешевляют изделия из пластмасс. Улучшают ряд св-в изделий - повышают теплостойкость, а волокна ткани и листовой мат-лы сильно повышают сопротивление растяжению и изгибу, действуя подобно арматуре в железобетоне. Пластификаторы—вещ-ва, добавляемые к полимеру для повышения его высокоэластичности и уменьшения хрупкости. В виде пластифик. могут использоваться некоторые низкомолекулярные высококипящие жидкости. Вводят и другие добавки: 1 .отвердители -ве-ва, являющиеся инициаторами реакции полимеризации, ускоряют процесс отверждения пластмасс. 2.стабилизаторы -способствуют сохранению структуры и свойств пластмасс во времени. Синтетические полимеры делят в зависимости от метода получения на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные поры (полиэтилен,полиизобутилен,полистирол, полиметилметакрилат и т.п.) получают преимущественно методами полимеризации. Полимеризации могут подвергаться только такие мономеры, в молекулах которых содержатся кратные связи (или циклические группировки).3а счёт этих связей (или за счёт раскрытия цикла) у молекул исходного вещества образуются свободные валентности, которыми они соединяются между собой в макромолекулы. Поскольку в процессе полимеризации не отщепляются атомы и атомные группы, химический состав полимера и мономера одинаков. Поликонденсационные полимеры (фенолоальдегидные, мочевиноальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, полиамидный и т.п.) получают методами поликонденсации. При поликонденсации макромолекулы образуются в результате химического взаимодействия между функциональными группами, находящимися в молекулах исходных веществ. Поливинхлорид, полителен, полипропилен. Полимеры по отношению к нагреванию делятся на 2 группы: Термопластичными (термопластами) называют полимеры, способные обратимо размягчаться при нагреве и отвердевать при охлаждении, сохраняя основные свойства. Линейное строение молекул. СН₂=СН₂ , Термореактивными (или реактопластами) называют полимеры, которые, будучи отверждены, не переходят при нагреве в пластичное состояние. Следовательно, термореактивные полимеры при повышении температуры ведут себя подобно древесине:при высокотемпературном нагреве они претерпевают деструкцию и загораются. Свойства пластмасс: малая плотность от 20 до 2200 кг/м³, высокие прочностные характеристики, низкая теплопроводность, (стр. вверх)химическая стойкость, высокая устойчивость к коррозионным воздействиям, способность окрашиваться в различные цвета, малая истираемость некоторых пластмасс, прозрачность пластмасс, технологическая лёгкость обработки (пиление, сверление, фрезерование, строгание, обточка и др.),наличие в стране обширной сырьевой базы для производства полимеров (природные газы, газы нефтепереработки). К негативным свойствам – малая поверхностная твердость, токсичность, низкая теплостойкость, высокий коэффициент термического расширения.

Билет №15.