ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Контрольная работа
по дисциплине:
«Строительные материалы»
Самара 2008 г.
Вопросы
Отделочные материалы на основе минерального вяжущего
Микроструктура, состав гипсовых вяжущих, их влияние на эксплуатационные свойства материалов на основе гипсовых вяжущих?
Рыхлые сыпучие материалы, используемые в качестве легких заполнителей для бетонов и теплоизоляционных засыпок
Стеновые материалы. Показатели их качества, технологические приемы повышения их эффективности
Разновидности красочных составов и их применение?
Алюминиевые сплавы, их применение в строительстве (плюсы и минусы по сравнению со сталью)
Различия между водопоглащающими и водопроницающими. Для каких материалов по условиям эксплуатации данные свойства являются определяющими
1. Отделочные материалы на основе минерального вяжущего
Отделка поверхностей интерьеров, фасадов зданий и сооружений производится с применением различных штукатурных растворов. Растворы состоят из смеси одного или двух вяжущих материалов, заполнителей, добавок, пигментов и воды. Затвердевая, растворы превращаются в твердую камневидную массу.
Растворы, применяемые в штукатурных работах, бывают различной подвижности, что в основном зависит от того, для какого штукатурного слоя они используются.
Качество раствора обеспечивается различными факторами. Свежеприготовленные растворы должны быть удобоукладываемыми, иметь хорошую подвижность, пластичность и водоудерживающую способность, хорошую прилипаемость (адгезию) к поверхности, должны быстро твердеть, иметь нужную густоту, не давать большой усадки, не растрескиваться.
Удобоукладываемость – свойство раствора легко наноситься и распределяться по поверхности, хорошо заполняя при этом все неровности. Эти свойства присущи жирным пластичным растворам (глиняным, известковым, смешанным). Жесткие цементные растворы не обладают такими свойствами.
Водоудерживающая способность – это свойство раствора, нанесенного на пористое основание, медленно отдавать воду.
Пластичность – это свойство раствора принимать и сохранять форму, приданную ему с помощью инструмента.
Для получения удобоукладываемого пластичного раствора необходимо, чтобы все пустоты между зернами заполнителя (песка) были раздвинуты тестом из вяжущего с некоторым избытком. Пустоты между песчинками занимают в среднем 35% всего объема песка. Вяжущего для приготовления раствора должно быть на 10–20% больше, чем пустот. Практика показывает, что если смешать 4 части крупнозернистого и одну часть мелкозернистого, то получится состав с наименьшим количеством пустот. Получается оптимальная (компактная) упаковка вяжущего и песка, причем вяжущее заполняет пустоты между пескчинками. Для получения растворов хорошего качества следует правильно рассчитать подбор состава раствора.
Жидкие растворы применяют для обрызга, полужидкие для накрывки, полугустые для грунта и густые для толстых налетов штукатурки. Увеличивая количество воды в растворе, переходим от густых к жидким растворам.
Увеличивая в растворе вяжущее, повышается его пластичность и удобоукладываемость.
Для подготовительных слоев штукатурки растворы подразделяются на извествовые, известково-гипсовые, цементно-известковые, цементные. Известковые растворы состоят из известкового теста и песка. Количество песка зависит от качества применяемой извести. Составы растворов: 1:1; 1:1,5; 1:2; 1:2,5; 1:3; 1:3,5 и 1:4 (известковое тесто: песок). Растворы с избытком извести растрескиваются. Растворы с избытком песка не растрескиваются, но имеют пониженную прочность. Прочность раствора характеризуется маркой. Марка раствора – это предел прочности при сжатии (Мпа) стандартных образцов – кубов с ребрами размером 70,7 мм, которые изготовляют из рабочей растворной смеси и испытывают после 28-суточного твердения. Известковые растворы изготавливают марок 4 и 10.
Известково-гипсовые растворы состоят из известкового раствора с добавлением гипса (на 1 объемную часть известкового раствора берут от 0,25 до 1 объемной части гипса).
Цементно-известковые растворы состоят из цемента, известкового теста и песка. Составы растворов: 1:1:6; 1:1:9; 1:1:11; 1:2:8; 1:3:12 и 1:3:15 (цемент: известковое тесто: песок).
Цементные растворы состоят из цемента, песка и воды. Составы растворов: 1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5; 1:6 (цемент: песок). Состав раствора для подготовительных слоев подбирают в лаборатории, так как его прочность играет большую роль при обработке нанесенной декоративной накрывки. Если декоративную штукатурку предполагается обрабатывать ударными инструментами (бучардой, троянкой), подготовительный слой должен быть прочнее накрывки. В противном случае от ударов инструмента подготовительный слой будет отходить, отваливаться от поверхности, а зерна крошки будут вминаться в него. Для обработки декоративной штукатурки циклями, терками и другими неударными инструментами подготовительный слой может быть равен по прочности накрывочному. Эти растворы должны быть такими, чтобы выполненное из них основание было прочным, одинаково пористым и обеспечивало прочное сцепление наносимого декоративного слоя. Для того, чтобы обеспечить необходимую прочность подготовительных слоев, составные части раствора подбирают в зависимости от применяемой марки вяжущего.
Таблица 1. Зависимость марки раствора от марки вяжущего
|
Вяжущее |
Раствор |
||||
| 100 | 75 | 50 | 25 | 10 | |
|
Цементно-известковые |
|||||
| 200 | - | - | 1:0,1:2,5 | 1:0,5:5 | 1:1,7:12 |
| 300 | - | 1:0,2:3 | 1:0,4:4,5 | 1:0,2:9 | - |
| 400 | 1:0,2:4 | 1:0,3:4 | 1:0,7:6 | 1:1,7:12 | - |
| 500 | 1:0,3:5 | 1:0,5:5 | 1:1:7 | - | |
| 600 | - | 1:0,4:4,5 | 1:0,7:8 | - | |
|
Цементные |
|||||
| 300 | - | 1:3 | 1:4,5 | - | - |
| 400 | 1:3 | 1:4 | 1:6 | - | - |
| 500 | 1:4 | 1:5 | - | - | - |
| 600 | 1:4,5 | 1:6 | - | - | - |
Если накрывочный слой будет тонким, то подготовительный слой во избежание просвечивания делают цветным, применяя пигменты того же цвета, которым окрашивают декоративный раствор. Приготовленный штукатурный раствор должен обладать удобоукладываемостью, т.е. он должен расстилаться под воздействием инструмента тонким плотным слоем, заполнять все неровности и хорошо примыкать к основанию. Удобоукладываемость характеризуется подвижностью раствора.
Подвижностью раствора называется его способность растекаться под действием силы тяжести. Она характеризуется величиной погружения в раствор стандартного конуса.
Таблица 2. Подвижность раствора (см) для различных слоев штукатурки
| Слой | Механизированное нанесение | Слой | Ручное нанесение | Механизированное нанесение | Ручное нанесение |
| Обрызг | 9–14 | 8–12 | Накрывка: | ||
| Грунт | 7–8 | 7–8 | С гипсом | 9–12 | 9–12 |
| Без гипса | 8–12 | 8–10 |
Материалы для декоративных слоев штукатурки приготавливают в виде сухих смесей. Обычно сухие смеси готовят на растворных заводах, где материалы проверяют в лаборатории, отвешивают в определенных соотношениях и перемешивают. На объекте сухие смеси затворяют водой или известковым молоком. Смесь сухих материалов можно хранить несколько дней в закрытых складах или ларях, предохраняя их от влаги. Иногда сухие смеси приготавливают на рабочих местах. Целесообразно в смесях применять песок или крошку различной крупности. Это дает возможность получить более плотный раствор и снизить расход вяжущих. Для окрашивания растворов используют сухие краски или пигменты в количестве не более 15% от массы взятых вяжущих.
Каждый материал для приготовления сухих смесей должен быть однородным по составу, поэтому перед дозированием его перемешивают. Компоненты смеси отмеривают весовым или объемным дозатором. Когда применяют объемные дозаторы (ведра, ковши, банки), насыпать в них материалы надо с одинаковой высоты. В противном случае дозы могут оказаться разной массы, так как материал, насыпаемой с большой высоты, лучше уплотняется и больше весит. Смеси перемешивают до полной однородности.
2. Микроструктура, состав гипсовых вяжущих, их влияние на эксплуатационные свойства материалов на основе гипсовых вяжущих
Гипсовые вяжущие материалы – воздушные вещества, получаемые из гипсового камня или ангидрита. По своим технико-экономическим показателям они относятся к эффективным строительным материалам, что обусловлено огромными запасами природного сырья, относительно низким расходом топлива при их получении, короткими сроками схватывания и твердения. Весь технологический цикл изготовления изделий на основе гипсовых вяжущих веществ можно осуществлять в заводских условиях.
Подготовка сырья заключается в его тонком измельчении либо в грубом дроблении до размеров щебня или более крупных кусков (до 70–300 мм), что зависит от типа аппарата для последующей тепловой обработки. Основной операцией является обжиг сырья с целью частичной или полной его дегидратации. Он может быть низко- и высокотемпературным.
При низкотемпературной тепловой обработке сырья в аппаратах, сообщающихся с атмосферой (например, в открытых варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных печах и др.), в которых температура поддерживается на уровне 110–1800С, продукт обжига становится полуводным гипсом CaSO4•0,5H2O. Эта разновидность продукта обжига называется гипсом β–модификации и при измельчении его в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое строительным гипсом.
При низкотемпературной тепловой обработке сырья в герметически закрытых аппаратах (пропарниках, автоклавах и др.), в которых температура поддерживается на уровне 95–1000С, а давление пара – повышенное, равное 0,15–0,3 МПа (в автоклавах до 0,6 МПа), продукт после частичной дегидратации также становится полугидратом CaSO4•0,5H2O, но другой, α–модификации (хорошо просушенного и охлажденного полугидрата). При измельчении в тончайший порошок образуется вяжущее вещество, называемое высокопрочным гипсом. Тот же эффект получается при тепловой обработке (кипячении) сырья в водных растворах некоторых солей, например хлористых кальции и магнии.
Различие между обеими модификациями низкотемпературного гипса состоит преимущественно в размере и характере кристаллов: кристаллы α – модификации – крупные в виде длинных прозрачных игл или призматические, которые формировались в условиях капельножидкой водной среды, кристаллы β–модификации – мелкие с нечетко выраженными гранями. Если первые кристалл полностью обезвоживаются при температурах 200–2100С, то вторые достигают этого уже при температурах 170–1800С. В обоих случаях обезвоживания не наблюдается видимых изменений в кристаллических структурах. Обезвоженные полугидраты имеют ту же кристаллическую решетку, что и полугидрат. Для производства высокопрочного гипса требуется сырье (камень) первого сорта.
Качественные характеристики получаемых двух видов гипса не одинаковы по ряду показателей. Строительный гипс – порошок белого цвета плотностью 2,2–2,5 г/см3. Его средняя плотность в рыхлом состоянии 800–1100 и в уплотненном – 1250–1450 кг/м3. Он обладает высокой водопотребностью: для получения теста нормальной густоты необходимо 50–70% воды по массе, а удобоукладываемое тесто в производственных условиях требует до 60–80% воды от массы вяжущего вещества. По срокам схватывания гипс различают: быстросхватывающийся (начало через 2 мин., конец – не позднее 15 мин.), нормально-схватывающийся (начало через 6 мин., конец – не позднее 30 мин.), медленносхватывающийся (начало – не ранее 20 мин., окончание схватывания не нормировано). По пределу прочности при сжатии через 1,5 ч. после изготовления образцов имеется 12 марок – от Г 1 до Г 25 (цифры обозначают минимально допустимый предел, МПа). Эта разновидность гипса имеет низкую водостойкость, при увлажнении он склонен к ползучести. При более тонком помоле продукта обжига из β-полугидрата сульфата кальция получают гипс формовочный, при использовании сырья повышенной чистоты – медицинский гипс.
Высокопрочный гипс имеет плотность 2,72–2,75г/см3, а его средняя плотность – в тех же пределах, что и гипса строительного. Водопотребность для нормальной густоты теста – около 40–45%, т.е. более низкая, что вызвано его пониженной удельной поверхностью и повышенной крупностью кристаллов. Он обладает повышенной прочностью при сжатии (свыше 25–30 МПа), но не водостоек и имеет тенденцию к ползучести во влажном состоянии (1–3% влаги). Прочность при растяжении в 6–8 раз меньше, чем при сжатии образцов в сухом состоянии. В последние годы в нашей стране были проведены исследования по расширению сырьевой базы за счет снижения содержания требований к содержанию двугидрата кальция (вплоть до 3 го сорта) за счет улучшенной технологии со снижением до минимума остаточного и вторичного двугидрата и переводом их в β-модификацию гипса. Получается улучшенный высокопрочный гипс для изготовления гипсобетона, растворов, арболита и других изделий.
Строительный и формовочный гипс с успехом используют при производстве перегородочных панелей, сухой штукатурки, гипсолитных деталей, вентиляционных коробов, огнезащитных и звукопоглощающих изделий и др.
при температурах 450–7500С растворимый ангидрит переходит в нерастворимый, вследствие чего тесто из порошкообразного ангидрита и воды практически не твердеет. На его базе основано производство ангидритового цемента – продукта обжига природного двуводного гипса при температуре 600–7000С с последующим тонким помолом с добавлением минеральных веществ. К таким добавкам относятся смесь сульфата и бисусьфата натрия с медным купоросом, известь (2–5%), основной доменный шлак (10–15%) и др. В присутствии указанных добавок ангидрит взаимодействует с водой и приобретает способность схватываться и твердеть. Предел прочности при сжатии у ангидритового цемента составляет 10–20 МПа, начало схватывания наступает не ранее 30 мин., конец – не позднее 24 ч.
Гипс высокообжиговый (экстрих-гипс) получают при обжиге гипсового сырья до температур 800–9500С, когда продукт обжига вновь приобретает свойства схватываться и твердеть без каких-либо добавочных веществ. Эта «добавка» возникает в обжигаемом сырье вследствие термической диссоциации сернокислого кальция (2CaSO4→2CaO+2SO2+O2) в виде свободного оксида кальция. Тонко измельченный порошок и является высокообжиговым гипсом (эстрих-гипсом). Начало схватывания теста из эстрих-гипса наступает не ранее 2 ч., но его можно ускорить добавками, например NHSO4; предел прочности при сжатии составляет 10–20 МПа, а водостойкость несколько выше, чем у низкотемпературных гипсовых вяжущих и ангидритового цемента. Его применяют для изготовления декоративных и отделочных материалов, например, искусственного мрамора, штукатурных растворов, устройства бесшовных полов и подготовки оснований под линолеум и др.
В целях улучшения качества эстрих-гипса рекомендуется применять сырье с содержанием до 5–7% доломитов и известняков и до 7–10% глинистых примесей. Тогда возникает некоторое количество силикатов, алюминатов и ферритов кальция, повышающих водостойкость готового продукта обжига. Но ее можно повысить и введением гидрофобных добавок или минеральные – шлака, извести, портландцемента и др.
3. Рыхлые сыпучие материалы, используемые в качестве легких заполнителей для бетонов и теплоизоляционных засыпок
Для изготовления легких бетонов используют быстротвердеющий и обычный портландцементы, шлакопортландцемент и в основном неорганические пористые заполнители, хотя для получения теплоизоляционных и некоторых конструкционно-теплоизоляционных бетонов применяют и органические заполнители: древесную дробленку, дробленку из стеблей хлопчатника, костры, подвспененные гранулы пенополистирола (отиропорбетон) и др.
Неорганические пористые заполнители отличаются большим разнообразием, их подразделяют на природные и исскуственные.
Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева пористых горных пород (пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника и др.).
Искусственные пористые заполнители являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвальные металлургические шлаки и др.).
Керамзитовый гравий изготавливают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Это легкий и прочный заполнитель. Его объемная насыпная масса колеблется от 250 до 800 кг/м3. В изломе гранула керамзита имеет структуру застывшей пены. Спекшаяся оболочка, покрывающая гранулу, придает ей высокую прочность.
Керамзитовый песок (зерна до 5 мм) получают при производстве керамзитового гравия (правда, в небольших количествах), а так же по методу кипящего слоя обжигом сырья во взвешенном состоянии. Кроме того, его можно получать дроблением некондиционного продукта – зерен гравия размером более 40 мм и сваров.
Шлаковую пемзу изготавливают на металлургических заводах путем быстрого охлаждения расплава металлургических (обычно доменных) шлаков, приводящего к вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и фракционируют, получая пористый щебень.
Гранулированный металлургический шлак получают в виде крупного песка с пористыми зернами размером 5–7 мм, иногда до 10 мм в результате быстрого охлаждения расплава металлургических шлаков.
Вспученный перлит изготавливают путем обжига вулканических стеклообразных пород (перлитов, обсидианов), которые содержат небольшое количество воды. При температуре 950–12000С вода выделяется и перлит увеличивается в объеме в 10–20 раз.
Вспученный перлит применяют для получения легких бетонов и теплоизоляционных изделий.
Вспученный вермикулит – пористый сыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Этот заполнитель используют для изготовления теплоизоляционных легких бетонов.
Топливные отходы (топливные шлаки и золы) образуются в качестве побочного продукта при сжигании антрацита, каменного угля, бурого угля и других видов твердого топлива. На основе зол выпускают зольный и глинозольный гравий.
Аглопорит получают при обжиге глиносодержащего сырья с добавкой 8–10% топлива на решетках агломерационных машин. Каменный уголь выгорает, а частицы сырья спекаются. Производство аглопорита выгодно, когда для его изготовления применяют местные виды сырья: легкоплавкие глинистые и лёссовые породы, а также отходы промышленности – золы, топливные шлаки и углесодержащие шахтные породы. Аглопорит выпускают в виде пористого песка и щебня.
Шунгизит изготовляют обжигом шунгитовых сланцевых пород.
Наивыгоднейшее сочетание показателей объемной массы, теплопроводности, прочности и расхода цемента для легких бетонов получают при наибольшем «насыщении» бетона пористым заполнителем, что возможно лишь при компактном размещении зерен заполнителя в объеме бетона. Тогда в бетоне будет меньше цементного камня, являющегося самой тяжелой частью легкого бетона, и снизится его теплопроводность.
Наибольшее насыщение бетона пористым заполнителем возможно только при правильном подборе зернового состава смеси мелкого и крупного пористых заполнителей, а также при использовании ряда технологических факторов (интенсивного уплотнения, пластифицирующих добавок и др.).
Ячеистое стекло – блоки и плиты, получаемые из измельченного в порошок стекла (стеклянного боя, эрклеза) в смеси с газообразователем (известняком, антрацитом) и при обжиге 900–10000С. Марки по средней плотности 200 и 300; теплопроводность при температуре 250С – 0,09 – 0,10 Вт/(м•К), предел прочности при сжатии 0,5–3,0 МПа. Плиты имеют пористость до 80–140 мм. Их применяют в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций зданий (вкладыши в стеновых панелях). Они поглощают не только теплоту, но и звуковые волны.
Ячеистые бетоны и силикаты применяют в качестве теплоизоляционных материалов и изделий при средней плотности ниже 400 кг/м3. По виду примененного порообразователя и вяжущего вещества их называют газобетонами, газосиликатами, пенобетонами, пеносиликатами. Эти бетоны могут быть со смешанным порообразователем и тогда их называют пеногазобетонами, пеногазосиликатами, керамзитобетонами и т.п. Из ячеистых бетонов обычно изготовляют плиты длиной до 1000 мм, шириной 400, 500, 600 мм, толщиной 80–240 мм. Их марки по средней плотности 350 и 400 кг/м3, а предел прочности при сжатии для изделий первой категории качества не менее 0,7–1 МПа и ≥ 0,8–1 МПа для изделий высшей категории качества; теплопроводность в сухом состоянии при температуре 250С составляет 0,093–0,104 Вт/(м•К) и менее.
Плиты из ячеистых бетонов применяют для теплоизоляции стен и перекрытий, укрытия поверхностей заводского оборудования и трубопроводов (пластичные бетоны и растворы).
Асбестовые и асбестосодержащие теплоизоляционные материалы представлены асбестовой бумагой, картоном, шнурами разного диаметра и пр., плитами, скорлупами, сегментами и др., мастичными изоляциями с применением порошков.
Штучные асбестоцементные теплоизоляционные изделия изготовляют из смеси распушенного асбеста V и VI и сортов цемента не ниже марки 300 с помощью прессования и сушки. Допускается частично заменять асбест минеральной ватой, а цемент – известково-трепельным вяжущим веществом. Изделия в виде плит (1000х500х30 мм), скорлуп (длиной 500 мм при толщине 30–40 мм) и сегментов (длинной 500 мм при толщине 50–80 мм) вырабатывают по средней марок 400 и 450, прочностью при изгибе соответственно 0,2 и 0,25 МПа и теплопроводностью 0,08–0,09 Вт/(м•К). Используют для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 4500С.
Из древесных заполнителей более перспективными являются отходы деревообработки. Древесные заполнители получают главным образом из отходов хвойных пород (ели, пихты, сосны и др.) и реже из отходов лиственных пород (осины, березы, бука и др.). Их подвергают предварительной подготовке с целью освобождения от загрязняющих примесей и получения частиц нужной формы (дробленка, стружки или древесная шерсть) и размеров. Кусковые отходы древесины перерабатывают в два этапа. Первичную переработку производят с помощью рубильных машин, в результате чего получают технологическую щепу в виде ромбовидных кусков с размерами по длине волокон древесины 10–40 мм. Щепа не пригодна для изготовления ИСК, так как является слишком крупной, и изделия с ней имеют большую пористость и низкую прочность. При вторичной переработке на молотковых мельницах (дробилках) и стружечных станках технологическую щепу превращают в дробленку и стружку. Кроме специально приготовленной стружки применяют также стружку и опилки от столярного и мебельного производства.
Для древесностружечных плит, плит фибролита, теплоизоляционного материала используют стружку лиственных и хвойных пород. При изготовлении изделий с применением цемента стружки минерализуют раствором соли. Опилки в зависимости от характера распиловки разделяют на два основных вида – опилки от поперечной и продольной распиловки. При поперечной распиловки получаются более мелкие частицы с волокнистым строением. При продольной распиловке получают опилки кубовидной формы разных размеров – от крупных частиц (7 мм) до пылевидных.
Средняя плотность древесины колеблется в широких пределах – от 380 до 1100 кг/м3. Пористость зависит от различных факторов – от крупности частиц, степени уплотнения и др.
Древесные заполнители обладают значительным водопоглощением. Вода поглощается оболочками клеток древесины и капиллярами, т.е. полостями клеток, межклеточными пустотами, а также сосудами.
Древесный заполнитель обладает также гигроскопичностью, причем при поглощении влаги древесина набухает, что сопровождается давлением разбухания. Набухание происходит при поглощении влаги оболочками клеток, которые при этом увеличиваются в объеме, тогда как поглощение влаги капиллярами древесины набухания не вызывает.
При высыхании древесного наполнителя происходит уменьшение его объема (усушка). Это связано с испарением влаги из клеточных оболочек; при удалении ее из капилляров усушки не происходит.
Частицы древесного заполнителя обладают упругостью, которая отрицательно влияет на эффект прессования изделий, поэтому заполнитель длительно увлажняют горячей водой. В результате частицы древесины размягчаются, становятся менее упругими и легче сжимаются при прессовании.
4. Стеновые материалы. Показатели их качества, технологические приемы повышения их эффективности
Стеновые материалы классифицируются по виду изделий, назначению, виду применяемого сырья, способу изготовления, средней плотности, теплопроводности, прочности при сжатии и другим признакам.
По виду изделий: кирпич одинарный 250Ч120Ч65 мм и утолщенный 250Ч120Ч88 мм; стеновые камни полномерные 390Ч190Ч188, 490Ч240Ч188, 380Ч190Ч288 мм; дополнительные (трехчетвертинки 292Ч190Ч188, 367Ч240Ч188, 292Ч190Ч298 мм); половинки 195Ч190Ч188, 245Ч240Ч188, 195Ч190Ч288 мм; мелкие блоки (массой до 40 кг); крупные блоки (массой до 3 т. и толщиной 40…60 см); панели (однослойные толщиной 20…40 см); многослойные (толщиной 15…30 см). длина панелей 6,3; 1,5; 0,75 м; высота кратна 0,6 и обычно составляет 1,2 и 1,8 м.
По назначению: наружные и внутренние стены, перегородки.
По виду применяемого сырья: минеральные (кирпич, газобетонные изделия и др.); органические (стеновые изделия из арболита, древесно- и лигноминеральные камни).
По способу изготовления: получаемые методом литья, пластического формования; методом полусухого прессования, вибрирования, выпиливания из горных пород, сборки стеновых конструкций.
По способу твердения: безобжиговые, подразделяющиеся на материалы, твердеющие в нормальных условиях, при повышенной температуре, при повышенных температуре и давлении (бетоны на пористых заполнителях, ячеистые бетоны? Силикатный кирпич и др.); обжиговые: кирпич и камни керамические.
По величине средней плотности: особо легкие – величина средней плотности – до 600; легкие – 600…1300; облегченные – 1300…1600 кг/м3.
По теплопроводности: низкой теплопроводности с величиной теплопроводности до 0,06; средней – до 0,018; высокой – более 0,21 Вт/(м∙0С).
По прочности на сжатие (марка): каменные стеновые материалы высокой, средней и низкой прочности (таблица 1).
По способу возведения: сборные, монолитные и сборно-монолитные.
По конструкции: однослойные и многослойные.
По характеру выполнения статической нагрузки: несущие, самонесущие, ненесущие.
По огнестойкости: несгораемые (не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются); трудносгораемые (воспламеняются, тлеют, продолжают гореть при наличии пламени); сгораемые (воспламеняются, тлеют и горят после удаления огня).
Таблица 1. Марка стеновых каменных материалов
| Изделия | Марка (прочность на сжатие, кг/м2) | ||
| Высокая | Средняя | Низкая | |
| Керамический кирпич полнотелый | 300, 250, 200 | 150, 125 | 100 75 |
| Кирпич и камни керамические, силикатные пустотелые | 250, 200, 150 | 125, 100 | 75 |
| Камни и блоки мелкие бетонные | 250, 200, 150,100 | 75, 50 | 35, 25 |
|
Блоки мелкие: из ячеистого бетона из горных пород |
200, 150, 100 400, 300, 250 |
75, 50 150, 125, 100, 75 |
35, 25 50, 35, 25, 10 |
Наружные несущие стены – наиболее сложная конструкция издания. Они подвергаются многочисленными и разнообразным силовым и природным воздействиями.
Выполняя несколько основных функций: теплоизоляционную, звукоизоляционную, несущую, стена должна отвечать требованиям по долговечности, огнестойкости, обеспечивать благоприятный температурный режим, обладать декоративными качествами, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий. Одновременно она должна удовлетворять общетехническим требованиям минимальной материалоемкости, а также экономическим условиям.
При оценке стеновых конструкций особое внимание уделяется проблеме долговечности. Преимуществом однослойной стены является определенность в отношении ее долговечности. Долговечность многослойной стены с эффективным утеплителем будет лимитироваться долговечностью утеплителя, которая значительно меньше, чем у конструкционного материала. Повышение срока эксплуатационной надежности (долговечности) теплоизоляционного материала в структуре стены является залогом увеличения долговечности многослойной многослойной конструкции в целом.
На каждый вид или группу стеновых материалов утверждены государственные стандарты (ГОСТы) или технические условия (ТУ), в которых отражены требования, предъявляемые к материалам, и методы их испытания.
Кирпич и камни керамические должны отвечать требованиям ГОСТ 350–95 «Кирпич и камни керамические. ТУ». Наиболее распространенными являются: кирпич полнотелый и дырчатый размером 250Ч120Ч65 мм; кирпич утолщенный – 250Ч120Ч88 мм; камни керамические – 250Ч120Ч138 мм.
Стеновые панели. По конструктивному решению различают панели:
– однослойные из легких бетонов;
– трехслойные, изготовляемые из тяжелого или легкого бетона с внутренним теплоизоляционным слоем;
– многослойные с применением утеплителей и защитным декоративным экраном.
Строительно-эксплуатационные свойства стеновых материалов и изделий.
Средняя плотность ρm, кг/м3, – физическая величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты:
ρm = me/V,
где me, V – масса и объем материала в сухом состоянии.
Величина средней плотности изменяется в зависимости от пористости и влажности материала и используется для расчета его пористости, теплопроводности, теплоемкости, прочности, а также для расчетов складов, грузоподъемных и транспортных операций. Для стеновых изделий желательна наименьшая величина средней плотности при требуемой прочности. Показатель средней плотности составляет: для изделий стеновой керамики – 1400…1600; легких бетонов на пористых заполнителях – 950…1400; поризованной керамики и ячеистых бетонов – 400..800; древесно- и лигноминеральных изделий – 1000…1400 кг/м3.
Для сыпучих материалов (вспученный перлит и вермикулит, керамит, аглопорит, топливный шлак и др.), применяемых для теплоизоляционных засыпок, величина насыпной плотности составляет 250…800 кг/м3.
Пористость П, %, – степень заполнения объема материала порами:
П = (1 – ρm/ρ) 100,
где ρ, ρm – соответственно истинная и средняя плотность, кг/м3 (т/м3).
Величина общей пористости для распространенных стеновых материалов составляет: силикатного кирпича – 10…15, керамического кирпича – 25…35, легких бетонов – 55…85%. Для стеновых материалов, с позиции обеспечения теплоизоляционных свойств, рекомендуют замкнутые мелкие поры, равномерно распределенные по всему объему материала. От характера пор также зависит морозостойкость изделий, желательно наличие пор с сообщающимися резервными микропорами.
Пустотность Пу, %, – степень заполнения объема материала технологическими пустотами. Пустоты (воздушные прослойки) в структуре стеновых изделий создаются как технологическими, так и конструкторскими способами. Объем пустот в пустотелом керамическом кирпиче колеблется в пределах 13…33%, керамических камнях – 25…40%, силикатном кирпиче – 20…40%, стеновых камнях – 25…30%, крупнопористом бетоне – 40…60%.
Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала зависит как от самого материала (пористость, гигроскопичность), так и от окружающей среды (влажность воздуха, наличие контакта с водой). Для стеновых материалов показатель отпускной влажности составляет: для пено – газобетона – 15…35; арболита – 20.35; керамзитобетона – 15…18; древесноминеральных блоков – 7…8%.
Гигроскопичность – свойство пористых материалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха. Гигроскопическая влажность составляет: для древесины – 12…18, ячеистых бетонов – до 20%, арболита – 10…15, керамических стеновых материалов – 5…7%.
Капиллярное увлажнение – способность материалов поглощать влагу в результате подъема ее по капиллярам. Возможность увлажнения за счет капиллярного всасывания необходимо учитывать при эксплуатации стеновых изделий, особенно в цокольной части зданий. Капиллярное увлажнение уменьшают или предотвращают устройством гидроизоляционного слоя между фундаментом и стеновой конструкцией, а также гидрофобизацией последней.
Влагоотдача – свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху. Характеризуется количеством воды, теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60%, и температуре 200С.
Газобетонные стеновые изделия активно поглощают влагу и плохо отдают, в то время как арболитовые изделия быстро высыхают.
Водостойкость – свойство материала в условиях полного водонасыщения сохранять свои прочностные качества.
Морозостойкость – свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения, значительного снижения прочности и потери массы.
По морозостойкости стеновые материалы имеют марки F15, F25, F35, F50. Минимально допустимая марка для рядовых стеновых материалов F15, для лицевых – F25. Цифра обозначает количество циклов попеременного замораживания (4 ч) и оттаивания (4 ч). Один цикл равен 8 ч.
Паро- и газопроницаемость – свойство материала пропускать через свою толщу водяной пар или газы (воздух) при возникновении разности давлений на его противоположных поверхностях.
Коэффициент газопроницаемости составляет: для цементно-песчаной штукатурки – 0.02; керамического кирпича – 0,35; высокопористых материалов – 10 кг/(м∙ч∙Па).
Теплопроводность – свойство стенового материала передавать через свою толщу тепловой поток при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Теплопроводность определяется экспериментальным способом (ГОСТ 7076–87) путем регистрации теплового потока, проходящего через материал.
Определение теплопроводности на большом фрагменте стены. Теплопроводность изделий определяют на фрагменте стены, размер которого с учетом растворных швов должен соответствовать по толщине исходя из наличия одного тычкового и одного ложкового рядов кирпичей или камней для изделий с горизонтальным расположением пустот.
Кладку фрагмента стены с однорядной цепной перевязкой на сложном растворе марки 50, средней плотности 188 кг/м3, состав 1:0,9:8 (цемент: известь: песок) по объему, на портландцементе марки 400, с осадкой конуса для полнотелых изделий 12…13 см, для пустотелых – 9 см.
Кладку фрагмента из укрупненных изделий со сквозными пустотами размером более 20 мм. Выполняют с заполнением пустот эффективным утеплителем (пористые заполнители, пенополистирол, пенобетон и др.) или по технологии, исключающей заполнение пустот кладочным раствором.
Определение теплопроводности на малом фрагменте стены. По методике научно-исследовательского института строительной физики допускается определять теплопроводность изделий на малом фрагменте стены, состоящем из 12 кирпичей или камней.
Показатель теплопроводности составляет: для кирпича керамического полнотелого – 0,8; пустотелого – 0,55; кирпича силикатного – 0,82; ячеистых бетонов при средней плотности 600 кг/м3 – 0,25; легкого бетона на пористых заполнителях при средней плотности 1200 кг/м3 – 0,44; древесно- и лигноминеральных камней – 0,4…0,5; древесины – 0,2 Вт/(м∙0С).
Теплопроводность эффективных теплоизоляционных материалов составляет 0,33…0,1 Вт/(м∙0С).
Теплоемкость – свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла и выделять его при охлаждении.
Теплоемкость материала учитывают при расчетах теплоустойчивости стен в отапливаемых зданиях. Для этих целей желательно применение материалов с более высоким показателем теплоемкости.
Прочности – способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения. Предел прочности измеряется в паскалях (Па) или мега паскалях (МПа).
Пределы прочности стеновых материалов при сжатии и изгибе определяют по ГОСТ 8462–85. Прочность при сжатии некоторых стеновых материалов, по которой устанавливается их марка, составляет: для керамического и силикатного кирпича – 7,5…30; керамзитобетона – 7,5…15; ячеистого бетона – 2,5…7,0; древесины вдоль волокон – 30…65; арболита – 2,5…3,5; древесно- и лигноминеральных камней – 2,5…7,5 МПа.
Долговечность – срок службы строительного изделия до потери 50% величины показателей его основных свойств, определяется совокупностью таких характеристик, как химическая, биологическая, климатическая стойкость, невосприимчивость к ультрафиолетовому облучению и др. Долговечность определяется периодом времени (годы) надежной эксплуатации строительных конструкций.
5. Разновидности красочных составов и их применение
Красочные вещества в зависимости от связующего компонента разделяют на масляные краски; лаки; эмалевые и эмульсионные краски; полимерные, полимерцементные и водоразбавляемые красочные вещества.
Масляные красочные вещества представляют собой суспензии пигментов, иногда с наполнителями, в олифе. Их получают путем тщательного перетирания пигментов в натуральной или искусственной олифе на специальных краскотерочных машинах. Промышленность вырабатывает масляные краски двух типов: густотертые, требующие перед употреблением разбавления олифой, и готовые к употреблению.
Масляные краски на олифах из растительных масел применяют для наружной и внутренней окраски по металлу, дереву и просохшей штукатурке.
Лаками называют растворы синтетических или природных смол, битумов и других пленкообразующих веществ в летучих растворителях. После нанесения на обрабатываемую поверхность тонкого слоя лака растворитель испаряется, в результате чего образуется твердая, блестящая, часто прозрачная пленка. Кроме двух основных компонентов лаки содержат еще различные добавки – пластификатор, отвердитель и др., улучшающие свойства лакового покрытия.
В зависимости от пленкообразующих веществ и растворителей лаки разделяют на следующие виды.
Масляно-смоляные лаки – растворы алкидных или других синтетических полимеров (смол), модифицированные высыхающими маслами. Они широко применяются для наружной и внутренней отделки по дереву (мебель, деревянные полы и др.).
Смоляные лаки – растворы некоторых синтетических полимеров (смол) в органических растворителях. Значительное распространение в строительстве получили лаки на основе мочевиноформальдегидного полимера применяют и для покрытия паркетных и дощатых полов, для отделки древесноволокнистых и древесностружечных плит.
Битумные (асфальтовые) лаки представляют собой растворы битумов в органических растворителях. Такие лаки образуют пленки черного цвета, обладают высокими антикоррозионными свойствами, атмосферо- и химической стойкостью. Битумные лаки применяют для покрытия металлических конструкций и изделий санитарно-технического оборудования.
Спиртовые лаки и политуры состоят из синтетических полимеров, растворенных в спирте или смеси спирта с другими летучими растворителями. Лаки и политуры применяют для отделки изделий из дерева, стекла и металлов.
Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) представляют собой растворы нитроцеллюлозы совместно с пластификатором в органических растворителях. Их применяют для лакирования мебели и различных изделий из древесины. Нитролаки огнеопасны и при высыхании выделяют вредные пары растворителя.
Силиконовые кремнийорганические лаки получают на основе кремнийорганических полимеров, часто модифицированных другими высокомолекулярными веществами. Их применяют обычно для окраски дымовых труб, печей и других сооружений, испытывающих при эксплуатации повышенные температуры.
Раствор резольного фенолоформальдегидного полимера (бакелитовый лак) широко применяют для защиты сооружений от коррозии.
Эмалевыми красками (эмалями) называют красочные вещества, получаемые путем тщательного смешения лака с пигментом. В качестве пигментов для эмалевых красок используют цинковые или титановые белила, кроны различного колера, ультрамарин, железный сурик и некоторые органические пигменты. Эти эмали выпускают различного колера и используют для декоративных покрытий.
Строительные эмали на глифталевой основе используют для внутренних отделочных работ по дереву и штукатурке. Нитроглифталевые эмали применяют для внутренней и наружной покраски.
Перхлорвиниловые лаки и эмалевые краски – водостойки и их испытывают в виде дисперсии полимера в растворители.
Эпоксидные эмали получают на основе эпоксидного полимера и органических растворителей (ацетона, толуола и др.). применяют для защиты металлических конструкций.
Водо-известковые краски приготовляют с использованием воздушной или гидравлической извести и щелочестойких пигментов. Известковые красочные составы применяют главным образом для окраски кирпичных стен, штукатурок, бетонных поверхностей и внутренней отделки некоторых промышленных зданий и сооружений.
Цементные краски являются более атмосфероустойчивыми (по сравнению с известковыми). В их состав входят белый портландцемент, известь-пушонка, щелочестойкий пигмент и некоторые другие компоненты, например хлористый кальций, стеарат кальция и гидрофобизирующие добавки, повышающие водостойкость краски. Применяют для отделки фасадов зданий и стен внутренних помещений (бетонных, кирпичных, оштукатуренных) с повышенным влажностным режимом эксплуатации.
Клеевые краски представляют собой суспензии пигмента и наполнителей (мел) в водной коллоидном растворе малярного клея. Они не водостойки и поэтому их применяют для окраски стен и потолков сухих помещений. Их используют для окраски наружных оштукатуренных стен и отделки внутри помещений.
Силикатные краски представляют собой смеси из растворимого калиевого стекла, щелочестойких пигментов и наполнителей (мела, талька, диатомита, трепела и др.). Силикатными красками окрашивают деревянные конструкции и изделия для защиты древесины от возгорания.
6. Алюминиевые сплавы, их применение в строительстве (плюсы и минусы по сравнению со сталью)
Из группы цветных металлов наибольшее распространение получили алюминий и его сплавы. Как и железо, он является металлом, добываемым из недр земли в виде соответствующих руд, поступающих на переработку. Алюминий – серебристо-белый металл с температурой плавления 660,40С, плотностью 2,7 г/см3, пределом прочности 127 МПа, твердостью 245 МПа. По распространенности в земной коре он занимает первое место среди металлов и третье (после кислорода и кремния) среди всех элементов, а именно – содержание алюминия в земной коре составляет 8,45% мас., тогда как содержание железа 4,85% мас. Он химически весьма активен и поэтому всегда в природе находится только в виде соединений. Свыше 200 минералов в земной коре содержат в своем составе алюминий. Почти половина из них – алюмосиликаты, в особенности полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры, а также нефелин, цеолиты, слюды и другие минералы. Кроме того, алюмосиликаты содержатся во вторичных породах, образовавшихся вследствие выветривания первичных с переходом их в каолинит Al2O3∙2SiO2∙2H2O, боксит Al2O3∙2H2O. одной из важных алюминиевых руд является алунит. Важнейшие соединения алюминиевых руд: криолит Na3AlF6, боксит и латерит.
Получают алюминий из чистого оксида алюминия, выделяемого из обезвоженных прокаливанием бокситов и других руд. Для этого оксид алюминия (иногда называемый глиноземом) подвергают электролизу в расплавленном состоянии и при высокой температуре (около 10000С) и большой силе тока. Для понижения температуры плавления добавляют минерал криолит и получают криолитоглиноземный расплав. В результате: 2Al2O3 = 4Al (на катоде) + 3O2 (на аноде).
Алюминиевые сплавы применяют в различных отраслях промышленности, а также в промышленном и гражданском строительстве, в том числе при возведении подъемно-транспортных сооружений, мостов, сборных домов, труб, профилей любого сечения, для изготовления оконных и дверных алюминиевых блоков, фасадов зданий, витражей, защитных рольставень, карнизов и т.д.
Прочность стали выше чем у алюминия.
Плотность стали высока, 7,8 г/см3.
Не коррозионно стойкие, за исключением лигированных.
Низкая удельная прочность.
7. Различия между водопоглощающими и водопроницающими материалами. Для каких материалов по условиям эксплуатации данные свойства являются определяющими
Отношение материала к статическим или циклическим воздействиям воды или пара характеризуется величинами водопоглощаемости, гигроскопичности, водопроницаемости, паропроницаемости, водостойкости. Эти важные физические свойства учитывают при работе материалов в условиях воздействия водно-паровой среды.
Водопоглощаемость – способность материала впитывать и удерживать воду. Процесс впитывания воды в поры называется водопоглощением и в лабораторных условиях проходит при нормальном атмосферном давлении. Образец постепенно погружают в воду или полного водопоглощения достигают кипячением его в воде, если температура 1000С не влияет на состав и структура материала. Выдерживают образцы в оде в течение определенного срока или до постоянной массы.
Величина водопоглощаемости определяется по массе: B=(М2-М1)∙100/М1, %, или по объему: В0=(М2-М1)∙100/υ, где М1 – масса до водопоглощения; М2 – масса после водопоглощения; υ – объем образца. Водопоглощаемость меньше пористости, так как не все поры заполняются водой и удерживают ее.
Сходная величина водонасыщаемости определяется после насыщения материала (образца) водой под давлением 0,2–0,3 МПа или 0,1 МПа при условии, что в порах был предварительно создан вакуум с помощью специального вакуум-насоса. Водонасыщаемость всегда больше водопоглощаемости, так как при принудительном пропитывании под давлением заполняются не только крупные, но и тонкие поры и капилляры, недоступные воде при обычном процессе водопоглощения.
Водопроницаемость – способность материала пропускать через себя воду под давлением. Характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшее в течении 1 ч через 1 см2 поверхности материала при заданном давлении воды. Иногда она также характеризуется периодом времени, по истечении которого появляются первые признаки просачивания воды под определенным давлением через образец испытуемого материала.
Абсолютно плотные материалы, т.е. такие, у которых значения объемной массы и плотности совпадают, например стекло, битум, сталь, водонепроницаемы. Достаточно плотные материалы, отличающиеся мелкий пористость, в толстых слоях практически тоже водонепроницаемы вследствие крайне медленной диффузии воды (например, бетон при специально подобранном его составе).
Список использованной литературы
И.А. Рыбьев. / «Строительные материалы» / Москва «Высшая школа» 2003 г.
В.Ф. Завадский, А.Ф. Косач, П.П. Дерябин. / «Стеновые материалы и изделия», учебное пособие. / Омск, Издательство СибАДИ 2005 г.
Г.И. Горчаков. / «Строительные материалы» / Москва «Высшая школа» 1982 г.
А.А. Ивлиев, А.А. Кальгин, О.М. Скок. / «Отделочные строительные работы», учебник. / Москва 1999 г.
В.Г. Микульский. / «Строительные материалы»