ПОНЯТИЕ О КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Общие сведения о композиционных строительных материалах. Состав и строение композитов. Матричные материалы, дисперсно-упрочняющие строительные материалы и волокнисто-армирующие строительные материалы; их свойства и назначение в композитах. Примеры композитов в технологии строительных материалов. Перспективы развития производства и применения композитов в строительстве[16].

Рекомендации по изучению раздела

Композиционные строительные материалы представляют собой гетерофазные системы, образованные объёмным сочетанием химически разнородных компонентов (двух или более) с чёткой границей раздела между ними и с сохранением индивидуальности каждого из них. Один из компонентов, обладающий непрерывностью по всему объёму, является матрицей. Другой компонент – прерывный, разделённый на отдельные частицы или волокна в объёме композиции, называется упрочняющим или армирующим.

Эффективное сочетание строительно-технических свойств в композитах определяется тремя основными параметрами: высокой прочностью армирующих или упрочняющих компонентов, жёсткостью матрицы и прочностью связи на границе раздела непрерывной и прерывной фаз. Соотношение этих параметров характеризует весь комплекс деформативных и механических свойств строительного материала, а также механизм его разрушения. Путём подбора исходных компонентов по качеству, рационального их соотношения в составе, оптимальной технологии направленно формируется строение и проектируемые свойства композита. В композитах разнородные компоненты создают новое качество строительного материала, отличное от свойств исходных материалов (синэнергетический эффект). Их отличают высокие показатели коэффициента конструктивного качества (удельной прочности). Высокие прочностные характеристики обеспечиваются благодаря анизотропному строению. Матричными материалами могут быть металлы и их сплавы, стекло, керамика, неорганические вяжущие, органические полимеры и т.п. Упрочняющими и армирующими компонентами чаще всего являются тонкодисперсные порошкообразные частицы или волокна различной природы. Дисперсно-упрочняющие материалы в технологии строительных композитов (тонкодисперсные частицы мела, известняка, кремнезёма, слюды, углерода, древесной муки и др.) выполняют роль наполнителя в матрице из какого-либо связующего или вяжущего вещества (битума, полимеров, олифы, лаков, неорганического вяжущего и др.). При этом они, выполняя роль структурообразующего компонента, повышают прочность, твёрдость, теплостойкость; уменьшают усадочные деформации; улучшают другие эксплуатационные свойства композита.

При создании волокнистых композитов применяются высокопрочные волокна в виде металлической проволоки, распушённого асбеста, древесного волокна и т.п. Особенность волокнистой композиционной структуры заключается в равномерном распределении волокон в пластичной матрице, которая затем затвердевает. Особый эффект может быть получен при направленной ориентации волокон в плоскости будущего изделия. Высокая прочность армирующих волокон и обеспечение прочной адгезионной связи их с матрицей создают высокие показатели прочности на растяжение и изгиб в композитах. Армирование матрицы в этом случае может быть выполнено отдельными волокнами, нитями, проволоками, жгутами, сетками, лентами, тканями, холстами.

В качестве примеров композиционных строительных материалов можно привести широко известные и применяемые в современном строительстве бетон, железобетон, фибробетон, асбестобетон, ситаллы,стеклопластики, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, битумные мастики и пасты, красочные составы, полимерные материалы. Так, производство композитов в мире стремительно росло ещё в XX веке. Уже в 1977г. в Западной Европе и США было продано композитов по 350 тыс. т., соответственно; а в 1986г. уже 1млн. т., т.е. за 10 лет выпуск продукции увеличился почти в 3 раза. К 2005 г. годовое потребление композитов в этих регионах было на уровне 2,5 – 3млн т.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие материалы называются композитами?

2. Что такое матрица в композитах и какие материалы могут выполнять её роль?

3. Какова роль дисперсно-упрочняющих компонентов в композитах?

4. Приведите примеры дисперсно-упрочняющих материалов.

5. Какова роль армирующих компонентов в композитах?

6. Приведите примеры армирующих материалов.

7. Назовите основные параметры, определяющие эффективное сочетание строительно-технических свойств в композитах.

8. Приведите примеры композиционных материалов, широко применяемых в строительстве.

9. Каковы перспективы развития производства и применения композиционных материалов?

4. Состав, строение и свойства сырья для производства строительных материалов.

Горные породы и техногенные отходы, использующиеся в качестве сырья для производства строительных материалов. Важнейшие породообразующие минералы и их свойства[8].

Магматические горные породы (изверженные), породообразующие минералы. Глубинные (интрузивные) горные породы. Излившиеся (эффузивные ) горные породы.

Осадочные горные породы и их главные породообразующие минералы. Обломочные породы. Хемогенные породы. Органогенные породы.

Метаморфические горные породы, их главные породообразующие минералы. Основные разновидности метаморфических горных пород.

Связь между условиями образования горных пород, их составом, строительными свойствами и областями применения в строительстве.

Техногенные отходы[4].

Рекомендации по изучению раздела

Изучение раздела целесообразно начинать с классификации горных пород по их происхождению – генезису. По этой классификации все горные породы разделены на три группы: магматические (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизменённые). При их изучении следует проследить влияние условий образования на формирование структуры и свойств горных пород. Предварительно необходимо ознакомиться с породообразующими минералами, их характеристиками, химическим составом.

Глубинные (интрузивные) магматические горные породы (гранит, сиенит, диорит, габбро) формировались в недрах литосферы из медленно остывающей магмы. Медленно нарастающая при этом вязкость не препятствовала процессам кристаллизации. Такие породы имеют полнокристаллическое строение и обладают высокими плотностными свойствами и высокой прочностью.

Излившиеся (эффузивные ) магматические горные породы формировались на поверхности литосферы (порфир, базальт, диабаз, андезит), вязкость расплава магмы нарастала в этих условиях быстрее вследствие большого перепада температур, что затрудняло кристаллизацию. Эти горные породы имеют неоднородное скрытокристаллическое строение. При вулканических извержениях, когда магма выбрасывается в атмосферу в раздробленном состоянии, вязкость расплава растёт практически мгновенно, и это не только препятствует его кристаллизации, но и не даёт выхода растворённым в нём газам. Так формируются излившиеся пористые магматические горные породы (вулканические пеплы, пемзы, туфы) с аморфным стеклообразным строением. Они обладают хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, а в размолотом виде проявляют химическую активность.

Осадочные горные породы представляют собой продукты разрушения магматических горных пород в результате их выветривания. В зависимости от условий образования различают механические и органогенные отложения, а также химические осадки. У большинства осадочных горных пород структура рыхлая, землистая, пористая. Кристаллическим строением обладают породы, сформировавшиеся при осаждении из пересыщенных растворов (известняк, гипс, ангидрит, магнезит), но они обладают высокой микропористостью за счёт испарения маточного растворителя (воды).

Метаморфические горные породы представляют собой результат преобразования и видоизменения горных пород под воздействием температуры, давления и химически активных растворов и газов. При этом возможна перекристаллизация исходных материалов, изменение минералогического, а иногда и химического состава. Так образовались гнейсы (метаморфизм гранитов), глинистые и кремнистые сланцы (метаморфизм глин и алевролитов), кварциты (метаморфизм песчаников), мраморы (метаморфизм известняков и доломитов).

При изучении горных пород всех типов выясняют их минералогический состав, характер строения, структуры, показатели важнейших строительно-технических свойств, основные месторождения и области применения в строительстве.

Основными техническими требованиями горных пород в строительстве являются их марки по прочности, морозостойкости, плотности и водостойкости.

Вопросы для самоконтроля

1. Что определяют термины "горная порода", "минерал"?

2. Породообразующие минералы и особенности их свойств.

3. Приведите классификацию горных пород по условиям их образования.

4. Из каких минералов состоят основные магматические горные породы: гранит, габбро, базальт?

5. Как образовались осадочные горные породы?

6. Из каких минералов состоят осадочные горные породы: глины, известняки, диатомиты, мергели?

7. Какие горные породы применяются для производства минеральных вяжущих веществ, керамики, бетонов?

8. В каких условиях образовались метаморфические горные породы? Основные представители этой группы.

9. Основные виды строительных материалов из природного камня.

10. Какие техногенные отходы могут быть использованы для производства строительных материалов?

5. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Особенности применения с древности до наших дней. Обработка природных каменных материалов. Классификация изделий из природных каменных материалов по эксплуатационно-техническим свойствам. Характеристика и применение изделий из природных каменных материалов. Предохранение природных каменных материалов от разрушения. Способы повышения их долговечности при эксплуатации[12].

Рекомендации по изучению раздела

Всё многообразие видов изделий из природных каменных материалов различают по виду обработки, способу изготовления. При использовании ударной и абразивной обработки камню придают различный характер поверхности (фактуры). Для обработки некоторых видов горных пород применяют термический метод. Изделия из природного камня классифицируют по показателям плотности, прочности, морозостойкости, водостойкости, износу, огнестойкости.

В современном строительстве применяют как грубообработанные каменные изделия (бутовый камень, щебень, песок). Так и различной степени обработки изделия: стеновые камни, камни для наружной и специальной облицовки, цокольные и тротуарные плиты, плиты для полов и каменных ступеней, брусчатку, кислотоупорные изделия.

Для продления срока службы природных каменных материалов применяют различные способы повышения их долговечности: конструктивные, химические и физико-химические.

Вопросы для самоконтроля

1. Виды добычи и обработки природных каменных материалов?

2. Какие виды природных каменных материалов применяются в строительстве?

3. Области применения: плотных и пористых природных каменных материалов.

4. Способы защиты природных каменных материалов в зданиях и сооружениях от разрушения.

6. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Классификация керамических материалов и изделий. Сырьё для производства керамических материалов и изделий. Основные свойства глин как сырья для керамической технологии. Добавки к глинам. Глазури и ангобы. Общая схема производства керамических изделий. Понятие о физико-химических процессах, происходящих при сушке и обжиге глин. Структура и общие свойства керамических изделий[2,3,8].

Стеновые материалы, их основные характеристики и свойства. Кирпич керамический рядовой полнотелый, утолщённый, модульный, пористый, пустотелый. Керамические камни. Крупные стеновые блоки и панели из кирпича и керамических камней для индустриального строительства. Технико-экономическая целесообразность применения укрупнённых изделий по сравнению с мелкоразмерными.

Керамические изделия для наружных и внутренних облицовок, кровли и перекрытий. Санитарно-техническая керамика. Керамические канализационные и дренажные трубы. Специальные изделия. Использование отходов в керамическом производстве.

Рекомендации по изучению раздела

Керамическими называют искусственные каменные материалы, изготовляемые из рыхлого минерального сырья путём формования и спекания обжигом при высоких температурах.

Для полного представления о технологии изделий строительной керамики необходимо изучить основные свойства сырья, его минералогический и гранулометрический составы, причины пластичности, поведение при сушке и обжиге, классификацию по степени огнеупорности.

Формуемость керамического сырья обусловлена его пластичностью, способностью в состоянии формовочной влажности под действием внешних усилий принимать форму будущего изделия без образования разрывов и трещин, с сохранением её при последующей сушке и обжиге. Такие свойства проявляются вследствие высокой дисперсности глинистых материалов. При увлажнении тонкие слои адсорбированной воды между чешуйками глинистых частиц обеспечивают связность глинистого теста и, играя роль смазки, облегчающей скольжение частиц друг относительно друга, делают его легко формующимся.

Сушка отформованных изделий необходима для удаления избыточной влаги, которая при обжиге за счёт интенсивного парообразования, привела бы к растрескиванию или разрушению изделий. При сушке вследствие удаления воды глинистые частицы сближаются, что приводит к уменьшению объёма изделий – воздушной усадке.

Керамические материалы и изделия принято классифицировать в зависимости от строения и структуры черепка (тонкая и грубая керамика), от степени спекания (плотная и пористая керамика), от назначения (стеновые, фасадные, для полов и т.д.), от температуры плавления.

Свойства керамических материалов тесно связаны с их назначением и условиями эксплуатации. Например, кирпич используется для возведения стен как конструкционный материал и как теплозащитный, поэтому в нём должны сочетаться высокая прочность и достаточная пористость. Керамические плитки для полов, напротив, должны быть плотными, износостойкими, с малым водопоглощением.

Наряду с кирпичом керамическим рядовым полнотелым, в группу стеновых материалов входят более эффективные материалы: кирпич пустотелый, пористо-пустотелый, лёгкий, пустотелые камни, а также крупноразмерные стеновые блоки и панели заводского изготовления. Эти изделия имеют меньшую плотность и теплопроводность, а некоторые из них имеют большие размеры. Применение эффективных изделий снижает толщину и массу ограждающих конструкций, расход керамических материалов и кладочного раствора, снижает стоимость строительства.

Керамзит применяют в качестве пористого заполнителя в лёгких бетонах, что снижает массу конструкций до 40 %, а стоимость на 20-30 %.

Использование отходов в керамическом производстве.

Изучая этот раздел, необходимо помнить, что керамика, обладая широким диапазоном свойств, относится к искусственным обжиговым каменным материалам и имеют достаточно высокую стоимость. Кроме того, керамические материалы обладают повышенной хрупкостью.

Вопросы для самоконтроля

1. Что используют в качестве сырья для керамического производства?

2. Охарактеризуйте состав и основные свойства глин.

3. Что такое отощающие добавки и для каких целей их применяют в керамической технологии?

4. Общая технологическая схема производства керамики.

5. Показатели каких свойств определяют качество изделий строительной керамики?

6. Основные виды стеновых керамических материалов и их характеристики.

7. Охарактеризуйте керамические изделия для наружной и внутренней облицовки.

8. Что представляют собой глазурь и ангоб?

9. Приведите примеры керамических изделий специального назначения.

10. Из каких глин изготовляют фарфор, полуфарфор, фаянс и как отличаются их свойства?

7. МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ

Стекло и его свойства. Сырьё и основы производства стекла. Свойства стекла и стеклоизделий. Листовое стекло, обычное оконное, витринное, теплопоглощающее, теплоотражающее, армированное, устойчивое к радиоактивному излучению.

Светопрозрачные изделия и конструкции, стеклоблоки, стеклопакеты, стеклопрофилит, трубы и др. Облицовочные изделия из стекла. Изделия из пеностекла. Материалы на основе стекловолокна. Ситаллы, шлакоситаллы, ситаллопласты. Основы их производства, свойства и применение в строительстве.

Изделия из каменных расплавов. Получение, свойства и применение. Использование отходов в производстве плавленых изделий.

Рекомендации по изучению раздела

Этот раздел объединяет строительные материалы, получаемые путём переохлаждения расплавов. Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путём переохлаждения расплава и обладающие, в результате постепенного увеличения вязкости, механическими свойствами твёрдых тел. Для успешного освоения этого раздела курса следует понять, что для стекловидного состояния характерно отсутствие правильной пространственной кристаллической решётки, гомогенность, изотропность свойств, отсутствие определённой температуры плавления. Стеклообразное состояние является менее устойчивым по сравнению с кристаллическим и обладает избыточным запасом внутренней энергии.

Отметим, что эффективность стекла как строительного материала обусловлена благоприятным сочетанием прозрачности, прочности, долговечности, малой тепло- и звукопроводности. Стекло удовлетворяет конструктивным и архитектурным требованиям, легко поддаётся формованию различными способами (вытяжке, прокату, прессованию, литью), а процесс его производства – механизации и автоматизации.

В современном строительстве широко применяют листовое стекло и его разновидности (оконное, витринное, теплопоглощающее, увиолевое, армированное) и изделия из стекла (стеклоблоки, стеклопакеты, стеклопрофилит, облицовочное стекло, трубы).

Перспективна переработка стекла и металлургических шлаков в ситаллы и шлакоситаллы – стеклокристаллические материалы, получаемые путём направленной кристаллизации расплава. Эти материалы, обладая повышенными показателями механических и эксплуатационных свойств, могут сохранять основные свойства стекла, в частности прозрачность. На основе ситаллов получают эффективные изделия для облицовки, антикоррозионной защиты, а также изделия конструктивного назначения. Ситаллопласты, изготовленные на основе фторопластов и ситаллов проявляют высокую износостойкость.

Плавление горных пород (базальтов, диабазов, известняков, доломитов, песков) и шлаков, разливкой расплава в формы с последующей кристаллизацией получают изделия каменного литья, которое по своим техническим свойствам не уступают природным каменным материалам. Одним из положительных моментов при этом следует считать безотходность технологии каменного литья.

Металлургические шлаки широко используются для получения шлаковой пемзы и шлаковой ваты[2,3,8].

Вопросы для самоконтроля

1. Их каких сырьевых материалов изготовляют силикатное стекло?

2. Какими свойствами обладают материалы и изделия, получаемые из силикатных расплавов?

3. Строительные изделия из стекла и области их применения.

4. Какие стёкла называются теплопоглощающими?

5. Что такое ситаллы и шлакоситаллы? Каковы их свойства и области применения?

6. Что собой представляет каменное литьё?

7. Охарактеризуйте материалы и изделия, получаемые на основе шлаковых расплавов.

8. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения о металлах и сплавах. Классификация металлов. Основные требования, предъявляемые к металлическим строительным материалам. Экологические проблемы при производстве металлов и сплавов. Атомно-кристаллическое строение металлов. Основы получения чугуна и стали. Механические свойства металлов. Кристаллизация и фазовый состав железоуглеродистых сплавов. Влияние углерода постоянных примесей на свойства стали. Модифицирование структуры и свойств стали[6,8,15].

Классификация и маркировка сталей. Легированные стали, основные легирующие элементы и их влияние на структуру и свойства сталей. Требования, предъявляемые к строительным сталям, арматурная и проволочная сталь, классы арматурной стали.

Классификация чугунов. Их структура, свойства, назначение и применение в строительстве.

Цветные металлы и сплавы, применяемые в строительстве на основе: алюминия, меди, титана, магния. Особенности свойств.

Рекомендации по изучению раздела

Металлы и сплавы представляют собой поликристаллические тела, состоящие из мелких различно ориентированных кристаллов. В кристаллах атомы расположены закономерно и периодично, образуя дальний порядок, который может быть изображён в виде кристаллической решётки. В реальных металлах вследствие стеснённых условий кристаллизации кристаллы имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зёрнами.

Высокая пластичность металлов обусловлена равномерным распределением электронов по всему объёму кристаллов. В процессе пластической деформации металла, т.е. при смещении отдельных его объёмов относительно других, связь между атомами не нарушаются.

Улучшение эксплуатационных свойств стали происходит при её легировании. Отличие легированных сталей от углеродистых наблюдается в содержании дополнительных (легирующих) элементов, изменяющих свойства сталей. В качестве таких элементов применяются никель, кобальт, медь, кремний, азот, свинец, хром, титан, ванадий, марганец, циркон, ниобий, молибден, вольфрам. Каждый из этих элементов вносит определённый вклад в улучшение свойств сталей.

Чугун содержит углерода больше, чем сталь. Свойства и микроструктура чугуна зависит не только от содержания углерода, но и от того, в каком виде углерод находится: в виде графита (серый чугун) или в виде цементита (белый чугун).

В качестве конструкционных материалов используются сплавы на основе алюминия и меди, отличающихся высоким коэффициентом конструктивного качества (удельной прочностью) и коррозионной стойкостью.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие металлы называются чёрными, в чём принципиальное отличие их отдельных разновидностей?

2. Какими показателями характеризуются свойства металлов и как они определяются?

3. Классификация сталей по химическому составу, назначению, качеству.

4. Разновидности сталей, применяемых в строительстве. Марки и классы сталей.

5. Разновидности чугунов.

6. Состав и свойства цветных металлов, их применение в строительстве.

9. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Вяжущие вещества и их классификация. Неорганические вяжущие , их классификация по способу (условиям) твердения.

Воздушные вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие вещества. Получение, схема твердения, основные свойства и области применения. Повышение водостойкости гипсовых вяжущих веществ. Магнезиальные вяжущие вещества. Жидкое стекло и кислотоупорный цемент. Известь воздушная. Сырьё, принципы производства, твердение и области применения.

Гидравлические вяжущие вещества. Способы придания гидравличности вяжущим веществам. Гидравлическая известь.

Портландцемент. Сырьё и принципы производства портландцемента. Химический и минералогический составы портландцементного клинкера. Свойства минералов. Теория твердения цемента. Зависимость свойств портландцемента от минералогического состава клинкера. Значение тонкости помола. Основные свойства портландцемента и требования к его качеству. Активность и марка цемента. Влияние температуры и влажностных условий среды на твердение портландцемента. Способы ускорения и замедления твердения. Коррозия цементного камня, виды, причины и меры защиты от неё. Области применения портландцемента.

Активные минеральные добавки (АМД), их взаимодействие с известью и цементом. Использование АМД при производстве цементов. Пуццолановый и шлаковый цементы. Области их применения.

Специальные виды портландцемента (быстротвердеющий, сульфатостойкий, белый, цветной, с органическими добавками). Способы придания портландцементу специальных свойств.

Глинозёмистый цемент. Особенности и свойства применения. Расширяющиеся и безусадочные цементы.

Выбор вида цемента для получения различных типов конструкций и сооружений в зависимости от эксплуатационных условий с учётом технико-экономической эффективности[5,8].

Рекомендации по изучению раздела

Неорганические вяжущими веществами называют искусственные порошкообразные материалы, способные, при затворении водой, образовывать пластичное тесто, способное постепенно затвердевать и превращаться в камневидное тело в результате проходящих в нём физико-химических процессов.

Изучение неорганических вяжущих веществ следует начинать с классификации по условиям твердения, в соответствии с которыми эти материалы разделяются на воздушные и гидравлические. Уяснив разновидности, основные свойства и области применения вяжущих веществ, следует перейти к изучению более сложных вопросов, таких, как физико-химические основы производства и твердения, зависимости основных свойств от химико-минералогического состава, коррозионной стойкости.

При изучении процессов твердения вяжущих веществ следует принять за основу обобщённую теорию А.А.Байкова и разобраться в сущности выделенных им трёх условных периодов твердения применительно к каждому вяжущему веществу. По этой теории в первый подготовительный период вяжущее вещество растворяется в воде до образования насыщенного раствора, одновременно начинается химическое взаимодействие минералов вяжущего вещества с водой. Второй период характеризуется развитием процессов гидратации вяжущего вещества с образованием гидратных соединений высокой степени дисперсности, при этом происходит схватывание всей массы теста вяжущего вещества. Этот период называют периодом коллоидации. Далее идут процессы перекристаллизации термически неустойчивых коллоидных частичек гидратных соединений с образованием и ростом более крупных кристаллов, срастающихся между собой. Это сопровождается твердением системы и ростом прочности. Этот третий завершающий период называют периодом кристаллизации.

Следует учитывать, что при изготовлении растворов и бетонов на основе минеральных вяжущих веществ, для обеспечения технологичности, воды берётся значительно больше, чем требуется для реакций гидратации. Избыточная вода при твердении испаряется, образуя капиллярные поры, что оказывает решающее влияние на многие свойства искусственного камня (снижаются прочность, плотность и стойкость, повышается проницаемость и т.п.).

Весьма важным представляется вопрос о правильности выбора вида и марки вяжущего вещества для различных работ, различных типов конструкций и сооружений. Зачастую, имея сведения лишь о прочностных характеристиках вяжущего вещества (по его марке), сразу решают вопрос о его пригодности для производства раствора, бетона или железобетона. Назначению вяжущего вещества должен предшествовать тщательный анализ условий твердения, набора прочности и последующей работы проектируемой конструкции или сооружения. И только после установления целого комплекса требований к виду вяжущего вещества и его свойствам можно сделать правильный выбор, что позволит получить раствор или бетон с проектными показателями плотности, прочности и долговечности. Тщательный подход к выбору вяжущего вещества обеспечит минимальный его расход и высокую технико-экономическую эффективность изготовления и применения конструкций и деталей.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие материалы называют неорганическими вяжущими веществами?

2. Классификация неорганических вяжущих веществ. Области применения каждой группы вяжущих веществ.

3. Что представляют собой низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества?

4. Какие вяжущие вещества называют ангидритовыми? Их свойства и применение.

5. Как получают и где применяют магнезиальные вяжущие вещества?

6. Технология и свойства воздушной извести: комовой негашёной, молотой негашёной, гидратной пушонки?

7. Опишите твердение отдельных разновидностей воздушной строительной извести.

8. Какие материалы применяются в качестве сырья для производства портландцемента?

9. Укажите технологические схемы производства портландцемента.

10. Что представляет собой портландцементный клинкер? Отличительные особенности его минералогического состава.

11. Основные строительно-технические свойства портландцемента.

12. Какими добавками можно регулировать свойства портландцемента?

13. Основные разновидности портландцемента и способы придания им специальных свойств.

14. Что такое АМД и какую роль они играют в пуццолановом портландцементе?

15. Расскажите о шлаковых цементах, их составе, свойствах, особенностях твердения и применения.

16. Укажите виды и причины коррозии цементного камня и меры по защите от неё.

17. Глинозёмистый цемент, его свойства и области применения. Какие вяжущие получают на основе глинозёмистого цемента?

10. ИСКУССТВЕННЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Материалы на основе гипса: плиты и панели для перегородок, гипсовые облицовочные листы.

Материалы на основе извести (силикатные изделия): силикатные бетоны, силикатный кирпич, изделия из пеносиликатных и других ячеистых материалов.

Материалы на основе цемента. Асбоцементные изделия. Сырьевые материалы для производства асбоцементных изделий. Производство асбоцементных изделий. Основные виды асбоцементных изделий: кровельные, стеновые, декоративные, погонажные трубы и специальные.

Рекомендации по изучению раздела

Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих веществ получают необходимую прочность в результате затвердевания вяжущих. Заполнители: кварцевый песок, шлак, пемза, зола, древесные опилки. Армирующие материалы – асбест, древесное волокно, льняные очёсы, бумажная макулатура, стальная арматура, проволока и др.

Быстрое твердение гипса и его высокие формовочные свойства позволяют сократить процесс технологии производства гипсовых изделий, повысить оборачиваемость форм, изготавливать сборные крупноразмерные элементы зданий и снижать стоимость строительства.

Гипсовые изделия при сравнительно малой плотности имеют достаточную прочность, низкую теплопроводность, высокую звукоизоляцию, технологичность (распиливаемость, обрабатываемость сверлением, окрашиваемость).

Недостатки изделий на основе гипса: низкая водостойкость, явление ползучести, вследствие чего они находят применение только в сухих помещениях, защищённых от увлажнения. Для уменьшения ползучести в гипсовую массу вводят добавки молотых доменных шлаков.

Формирование структуры известково-кремнезёмистых изделий, получивших название силикатных, происходит в результате химического взаимодействия гидроксида кальция с кремнезёмистым компонентом в условиях гидротермальной (автоклавной) обработки. Оптимальные значения её параметров: температура 175 - 200°С, давление насыщенного пара 0,8 – 1,5 Мпа. Твердение смеси происходит следующим образом. Пар, впускаемый в автоклав с изделиями, охлаждается и конденсируется вначале на холодной поверхности изделий, а при подъёме давления проникает в мельчайшие поры материала, в воде растворяется Ca(OH)₂, что приводит к образованию гидросиликатов кальция более высокой основности. Кремнезёмистый компонент играет две роли: роль вяжущего компонента и роль заполнителя, предотвращающего появление усадочных трещин в процессе твердения силикатных изделий.

Изучая эту технологию, следует представлять, что, несмотря на ограниченное содержание извести в известково-кремнезёмистых смесях (8 – 10 %), не вся она успевает вступить в реакцию с диоксидом кремния и по этой причине силикатные изделия в первый момент времени после изготовления неводостойки, но с течением времени происходит уплотнение поверхностных слоёв изделий за счёт карбонизации свободной извести на воздухе. На основе этой технологии изготовляют силикатный кирпич, изделия и конструкции из плотного силикатного бетона, а также изделия из ячеистых силикатных бетонов.

Идея упрочнения цементного камня природным (асбестовым) или искусственным (металлическим, стеклянным, базальтовым) волокном реализована в асбоцементных изделиях и в конструкциях из фибробетона. Волокнистый компонент, обладающий высокими прочностными показателями на растяжение, армирует хрупкий цементный камень и даёт возможность получать изделия малой толщины с высокой прочностью, трещиностойкостью и долговечностью[8,11].

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое автоклав и какие процессы происходят при автоклавной обработке?

2. В результате чего образуется прочность силикатного кирпича? Его основные свойства.

3. Что такое пеносиликат и газосиликат?

4. Какие изделия получают на основе гипсового вяжущего, какими свойствами они обладают?

5. Назовите основные свойства асбоцементных изделий.

6. В чём отличие силикатного кирпича от глиняного?

7. Номенклатура изделий автоклавного твердения.

8. Как и почему изменяются водостойкость, плотность и прочность силикатных изделий после автоклавной обработки?

9. Охарактеризуйте основы технологии асбоцементных изделий

10. Области применения фибробетона в строительстве.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ А

После изучения вышеуказанных разделов (1-10) студент выполняет первое контрольное задание (А), состоящее из двух задач и пяти теоретических вопросов. Условия задач и теоретические вопросы переписывают в тетрадь, в которой выполняется контрольное задание.

Вариант 1

Вопросы:

1. Определения, показатели и методы оценки свойств влажности и водопоглощения.

2. Генетическая классификация горных пород.

3. В чём существенное различие технологии производства глиняного кирпича способами пластического и полусухого формования?

4. Охарактеризуйте основные виды изделий из строительного стекла.

5. Магнезиальные вяжущие вещества, их свойства и области применения.

Задачи:

1. Высушенный до постоянной массы обыкновенный глиняный кирпич весит 3,42 кг, а после полного насыщения водой – 3,92 кг. Определить плотность кирпича, водопоглощение по массе, открытую, замкнутую и общую пористость. Плотность вещества 2,68 г/см³.

2. Сколько получится извести-кипелки из 5 т известняка влажностью 5 %, содержащего в виде примеси 2 % песка?

Вариант 2

Вопросы:

1. Как меняются свойства строительных материалов под воздействием атмосферных факторов?

2. Охарактеризуйте горные породы осадочного происхождения, их свойства и назовите области их применения в строительстве.

3. Перечислите и охарактеризуйте разновидности керамического кирпича.

4. Свойства изделий на основе строительного гипса. Какими способами можно повысить их водостойкость?

5. Что является сырьём для производства портландцемента? Преимущества и недостатки различных схем производства портландцемента.

Задачи:

1. Масса сухого образца известняка-ракушечника 300 г. После насыщения образца водой, его масса увеличилась на 90г. Найти пористость, водопоглощение по массе и объёму, теплопроводность в сухом состоянии, если истинная плотность равна 2,7 г/см³, а объём образца составляет 240 см³.

2. Рассчитать количество воды, необходимое для полной гидратации 5т строительного гипса, относительное содержание химически связанной воды в продукте гидратации.

Вариант 3

Вопросы:

1. Как изменяютс