Класифікація композиційних матеріалів

КМ класифікують за рядом ознак:

• за формою зміцнювального компонента (волокнисті, дисперсно-зміцнені, шаруваті). Волокна можуть бути безперервними і дискретними;

• за видом матеріалу матриці (металеві, керамічні, полімерні, вуглецеві);

• за схемою армування (для волокнистих матеріалів) - з одноосьовим, двохосьовим, трьохосьовим, багато осьовим армуванням;

• за видом матеріалу зміцнювача (металеві частинки, металеві волокна і шари, вуглецеві, борні, скляні, органічні, керамічні волокна). Залежно від технології введення армувальних волокон у матрицю застосовують різні форми армувальних елементів - нитки,

джгути, стрічки, тканини.

У КМ на основі полімерних матриць як полімер використовують епоксидні, фенольні, поліуретанові, поліамідні смоли. Ці смоли мають низьку густину, невисоку температуру полімеризації, високу міцність і жорсткість, достатню адгезійну міцність з основними видами армувальних волокон, гарні технологічні властивості.

Як матеріали зміцнювачів застосовують високоміцні і високо жорсткі (з високим модулем пружності Е) волокна всіх перелічених вище типів залежно від умов роботи виробу. Ними можуть бути тонкий дріт, спеціально виготовлені волокна, вуса. Діаметр волокон змінюється від одиниць до декількох десятків мікрометрів.

У КМ з металевою матрицею основним матеріалом для матриць є сплави на основі Аl, Мg, Ті, іноді нікелеві сплави. Як зміцнювач використовують вуглецеві волокна, нитки з карбіду кремнію, оксиди алюмінію, бору, тонкі дроти металів.

У КМ керамічного типу матрицею служать оксиди, нітриди, карбіди, інтерметаліди.

[Ред.] Властивості та використання км

Властивості КМ залежать від матеріалу матриці і зміцнювача, кількісного їх співвідношення, форми зміцнювача, для волокнистих КМ - від схеми армування і довжини волокон.

Матриця зв'язує композицію, придає їй форму. Від властивос¬тей матриці залежать технологічні режими одержання КМ і такі важливі характеристики, як робоча температура, густина, питома міцність.

Портландцеме́нт (рос. портландцемент; англ. portland cement; нім. Portlandzement m) – гідравлічна в’яжуча суміш, високоякісний цемент, який використовується для цементування свердловин. Одержують подрібненням суміші клінкера, гіпсу і активних добавок.

З метою надання  портландцементу спеціальних властивостей, розширивши тим самим його застосування в будівництві, змінюють ступінь подрібнювання, коректують використовувана сировина, вводять спеціальні добавки. Так, регулюючи тонкість помелу, впливають на швидкість твердіння активність, тепловиділення. Введення мінеральних і органічних добавок дозволяє спрямовано змінювати властивості в'яжучого, заощаджувати витрату клінкера і т.д. За речовинним складом і міцністю при стиску (на 28 добу) цементи загальнобудівельного  призначення  поділяють  на  такі  типи  і  марки (ГОСТ 310.4, ДСТУ Б В 2.7. - 46-96): Тип І – портландцемент (містить від 0 до 5% мінеральних добавок), марки М 300, М 400, М 500, М 600. Тип ІІ – портландцемент із мінеральними добавками (від 6 до 35%) марок М 300,М 400, М 500, М 550, М 600. Тип ІІІ – шлакопортландцемент (від 36 до 80 % доменного гранульованого шлаку), марки М 300, М 550, М 500. Тип ІV – пуцолановий цемент (від 21 до 55% мінеральних добавок, марки М 300, М 400, М 500. Тип V – композиційний цемент (від 36 до 80% мінеральних добавок, причому доменного шлаку – від 18 до 60%, пуцолану – від 10 до 40%), марки М 300, М 400, М 500.

Активні мінеральні добавки (АМД) являють собою речовини, що містять від 70 до 90% кремнезему SiО2. До них відносяться такі осадові породи, як опока, діатоміт, трепел, вулканічний туф, попіл, пемза. Ці добавки одержали назву пуцоланові, беруть участь у реакціях гідратації портландцементу з утворенням продукту взаємодії, що надає визначені властивості цементному каменю. У якості штучних мінеральних добавок до складу цементу вводять паливні шлаки, що являють собою слабко закристалізоване скло. Шлаки володіють високою хімічною активністю, особливо при підвищених температурах. З використанням АМД одержують наступні види цементу: Пуцолановий портландцемент (ППЦ) одержують у результаті часткової заміни клінкера активними мінеральними добавками (діатоміт, трепел, опока), вміст яких повинно бути не менше 20% і не більше 30%. Бетони на основі пуцоланового цементу внаслідок вмісту АМД, стійкі до вилужування, сульфатостійкі й застосовуються для  будівництва підвідних і підземних частин спорудження, що постійно знаходяться у вологих умовах. На повітрі  бетон на ППЦ дає більшу усадку, знижує свою міцність, має низьку морозостійкість, у нормальних умовах твердіє повільно, тому не рекомендується для зимового бетонування. Щлакопортландцемент (ШПЦ) (ДСТУ Б В 2.7.- 46-96) одержують введенням на стадії помелу клінкера гранульованого доменного шлаку в кількості понад 20%. Цей вид цементу, як і пуцолановий, володіє підвищеної водо- і сульфатостійкістю, зниженою інтенсивністю твердіння, але специфіка складу шлаку визначає і його властивості. Так, хімічна активність шлаку в ШПЦ при підвищенні температури широко використовується при виготовленні збірного залізобетону, що піддається термовологісній обробці з метою прискорення твердіння.  Шлак термостійкий, тому ШПЦ застосовують для  виробництва  жаростійких  бетонів, що  працюють  при  температурі  до 700оС. Гіпсоцементнопуцоланове в'яжуче (ГЦПВ) одержують змішуванням напівводяного гіпсу (50-75 %), портландцементу (15-25%) і АМД 10-25%). Роль АМД у ГЦПВ полягає в забезпеченні стабільності затверділого в'яжучого. Портландцемент не рекомендується змішувати з гіпсом для запобігання нестійкості матеріалу, деформації і його руйнуванню. АМД немовби послабляє внутрішні напруження в камені ГЦПВ і забезпечує стійкість у часі. Застосовують у заводському виробництві санітарно-технічних кабін, стінових панелей та ін. Швидкотверднучий портландцемент (ШТЦ) – портландцемент з АМД, що характеризується інтенсивним набором міцності в початкові терміни твердіння. Вже в тридобовому віці цементний камінь має більше половини своєї марочної міцності. Зазначена особливість ПЦ-Б забезпечується вмістом у клінкері 3СаОAl2О3 + 3СаОSiО2 звичайно не менше 60-65%, підвищеною тонкістю помелу до питомої поверхні 3500 – 4000 см2/м. Різновидністю БТЦ є особливо швидкотвердіючий і надшвидкотвердучий  цементи.  Останній  дає  ранню  міцність  вже  у  віці 1-4 години, достатню для розпалубки виробу. Ці види цементів застосовують для зведення споруджень з монолітного бетону, при авральних і зимових бетонних роботах, при ремонтних і відновлювальних роботах, де потрібне швидке наростання міцності.

8

4. Композиційні матеріали на основі мінеральних в'яжучих

4.1. Бетони

Загальні відомості про бетони, їх класифікація. Матеріали для важкого бетону. Основні властивості бетонної суміші й бетону.

Проектування складу бетону. Приготування, транспортування та укладання бетонної суміші. Твердіння бетону. Контроль якості. Спеціальні види важких бетонів. Легкі бетони на пористих заповнювачах. Ніздрюваті бетони - пінобетон й газобетон. Приготування, основні властивості й використання ніздрюватих бетонів. Економічна ефективність використання легких бетонів.

Силікатний бетон. Основи технології приготування, властивості, використання.

Гіпсобетон: склад, властивості та використання.

Асфальтобетон: склад, приготування й використання.

Полімербетон: склад, властивості та використання.

4.2. Залізобетон

Загальні відомості про залізобетон як композиційний матеріал. Вимоги до вихідних матеріалів, арматури, бетону. Вироби для житлових і громадських будівель. Використання залізобетону в промислових та інженерних спорудах. Технологія і способи виготовлення залізобетонних виробів. Контроль якості залізобетонних конструкцій.

Основи технології монолітного залізобетону. Методи прискорення твердіння бетону в конструкціях.

4.3. Будівельні розчини

Класифікація будівельних розчинів за видом в'яжучого. Властивості розчинних сумішей і розчинів. Мурувальні й монтажні розчини. Опоряджувальні розчини, вимоги до них. Спеціальні розчини. Приготування та транспортування розчинів.

4.4. Штучні кам 'яні матеріали на основі мінеральних в'яжучих речовин

Азбестоцементні вироби: склад, властивості, використання.

Гіпсові й гіпсобетонні матеріали й вироби. Силікатні матеріали та вироби: властивості й використання. Вироби на основі магнезіальних в'яжучих.

4. 5. Композиційні матеріали на основі органічних в 'яжучих

Покрівельні й гідроізоляційні матеріали, мастики. Герметики. Основні вимоги до цих матеріалів та їх використання. Види будівельних полімерних матеріалів, вимоги до них та основи виробництва.

Призначення лакофарбових матеріалів. Вихідні матеріали для приготування зв'язуючих речовин. Пігменти, їх призначення та вимоги до них. Лаки, емалеві фарби. Кодові позначення лакофарбових матеріалів