Строительные материалы (стр. 6 )

Изготовление стальных изделий. Стальные слитки — полуфабри­кат, из которого различными методами получают необходимые изде­лия. В основном применяют обработку стали давлением: металл под действием приложенной силы деформируется, сохраняя приобретен­ную форму. При обработке металла давлением практически нет отхо­дов. Для облегчения обработки сталь часто предварительно нагревают. Различают следующие виды обработки металла давлени­ем: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка. Наиболее распространенный метод обработки — прокатка; им обрабатывается более 70 % получаемой стали.

Плотность стали — 7850 кг/м3, что приблизительно в 3 раза выше плотности каменных материалов (например, обычный тяжелый бе­тон имеет плотность 2400 ±50 кг/м ).

Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее значение определяют по величине работы, необходимой для разрушения образца на маятниковом копре. Удар­ная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элемен­тов и заметно меняется при изменении температуры.

Углеродистые стали — это сплавы, содержащие железо, углерод, марганец и кремний, а также вредные примеси — серу и фосфор, снижающие механические свойства стали (их содержание не должно превышать 0,05...0,06 %). В зависимости от содержания углерода та­кие стали делятся на низко - (до 0,25 % углерода), средне - (0,25...0,6 %) и высокоуглеродистые (> 0,6 %). С увеличением содер­жания углерода уменьшается пластичность и повышается твердость стали; прочность ее также возрастает, но при содержании углерода более 1 % вновь снижается. Повышение прочности и твердости стали объясняется увеличением содержания в стали твердого компонен­та — цементита.

Углеродистые стали по назначению подразделяют на стали общего назначения и инструментальные. Углеродистые стали общего назначения подразделяют на три группы: А, Б и В.

Рекомендуемая литература

1. Основы строительного материаловедения: - М: ИАСВ, 2002

2. Материаловедение в строительстве, под ред. - М.: Издательский центр «Академия», 2006

3. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология). уч. пос.-М.: ИАСВ, 2004

4. Наназашвили, материалы, изделия и конструкции. Справочник. - М.: Высш. шк., 2004

5. Строительное материаловедение - М.: Высш. шк. 2002

Контрольные задания для СРС (тема 3), [33-36,38,41,42]

1. Целесообразность применения металлических конструкций в зданиях и сооружениях по сравнению с железобетонными, деревянными и каменными.

2. Основные виды стальных конструкций и их первичные элементы.

3. Структура производства стальных конструкций в строительстве.

4. Классификация стали по направлениям их использования в различных климатических районах.

5. Причины старения стали и его влияние на свойства сталей, применяемых в строительстве.

6 Назначение термической и термомеханической обработки стали.

Раздел 4 Неорганические вяжущие вещества (2 часа).

Тема 1 Воздушные вяжущие вещества (1 час).

План лекции

1. Общие сведения. Классификация НВВ. Классификация воздушных вяжущих веществ по химическому составу.

2. Сырье для получения и принципы производства гипсовых вяжущих. Виды гипсовых вяжущих в зависимости от температуры тепловой обработки: низкообжиговые и высокообжиговые. Схема твердения, основные свойства и области применения.

3. Известь воздушная: сырьё и принципы производства, виды и области применения. Молотая негашеная известь. Сырьевые материалы, состав, свойства, принципы производства и области применения известково-шлаковых и известково-пуццолановых, магнезиальных вяжущих веществ, жидкого стекла.

Неорганические вяжущие вещества

Вяжущими веществами принято называть такие вещества, которые способны при определенных условиях под влиянием физико-химических процессов переходить из порошкообразного, пластично-вязкого или жидкого состояния в твердое или малопластичное.

Вяжущие вещества подразделяют на две большие группы: минеральные (неорганические) и органические.

Неорганические – известь, цемент, гипсовые вяжущие, жидкое стекло и др. – затворяют водой, реже водными растворами солей.

Органические – битумы, дегти, животный клей, полимеры, которые переводят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях.

Минеральные (неорганические) вяжущие вещества представляют собой искусственные тонкоизмельченные порошки, способные при смешивании с водой (в отдельных случаях с растворами некоторых солей) образовывать пластично-вязкую массу (тесто вяжущего), которая в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное тело.

Неорганические вяжущие вещества в зависимости от их способности твердеть и сохранять прочность в определенной среде делят на воздушные, гидравлические вяжущие вещества. В самостоятельную группу часто выделяют вяжущие вещества автоклавного твердения.

Воздушные вяжущие вещества характеризуются тем, что, будучи смешаны с водой, твердеют и длительно сохраняют прочность лишь в воздушной среде.

Гидравлические вяжущие вещества отличаются тем, что после смешения с водой и предварительного твердения на воздухе способны в последующем твердеть как в воздушной, так и в водной среде.

К кислотостойким вяжущим веществам относится кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент, представляющий собой тонкомолотую смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяемую водным раствором силиката натрия или калия.

В самостоятельную группу часто выделяют вяжущие вещества автоклавного твердения (известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, известково-шлаковые).

Исходными материалами для производства вяжущих веществ служат различные горные породы и некоторые побочные продукты ряда отраслей промышленности (металлургической, энергетической, химической и др.).

В вяжущие вещества, в растворные и бетонные смеси для регулирования, улучшения или придания специальных свойств во многих случаях вводят различные добавки.

Гипсовые вяжущие вещества – это порошкообразные материалы, состоящие из полуводного гипса СаSO4·0,5Н2О и получаемые путем тепловой обработки при температуре в пределах 105-180 °С тонко измельченного природного двуводного гипса СаSO4·2Н2О или гипсосодержащих техногенных отходов (вторичных ресурсов)

Гипсовые вяжущие вещества в зависимости от температуры тепловой обработки сырья разделяют на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Твердение строительного гипса. При затворении полуводного гипса водой образуется пластичное тесто, которое быстро загустевает и переходит в камневидное состояние. Процесс твердения полуводного гипса происходит в результате гидратации полуводного гипса, т, е, присоединения к нему воды и перехода его в двуводный гипс СаSO4·0,5Н2О+1,5Н2О=СаSO4 2Н2О.

Механизм твердения полугидрата можно условно разделить на три этапа.

Согласно теории , процесс твердения можно разделить на три периода. В первый период, начинающийся с момента смешивания гипса с водой, полуводный гипс растворяется. Одновременно он гидратируется, присоединяя 1,5 молекулы воды и превращаясь в двуводный гипс. Так как двуводный гипс значительно менее растворим, чем полуводный, то образовавшийся вначале насыщенный раствор полуводного гипса становится пересыщенным по отношению к двуводному гипсу, и тот выпадает из раствора. Во втором периоде вода взаимодействует с полуводным гипсом с прямым присоединением ее к твердому веществу. Это приводит к возникновению двуводного гипса в виде мельчайших кристаллических частичек и к образованию коллоидной массы — геля. При этом происходит схватывание массы. В третьем периоде коллоидные частички двуводного гипса перекристаллизовываются с образованием более крупных кристаллов, которые срастаются между собой с образованием кристаллических сростков, что сопровождается твердением системы и ростом ее прочности. Однако рассмотренные периоды не протекают в строгой последо­вательности, а налагаются один на другой.

Свойства строительного гипса. Строительный гипс представляет собой порошок белого цвета; плотность его в рыхлом состоянии колеблется в пределах 800— 1100 кг/м3, а в уплотненном —1250—1450 кг/м3 истинная плотность 2,5—2,8 г/см3. Он является быстросхватывающимся и быстро твердеющим вяжущим веществом, к основным свойствам которого относят водопотребность, сроки схватывания, тонкость помола и предел прочности при сжатии и изгибе. Перечисленные свойства определяют по ГОСТ 23789.

Тонкость помола гипсовых вяжущих оценивают по остатку при просеивании пробы массой 50 г, на сите с отверстиями размером 0,2 мм. Тонкость помола определяют в процентах как отношение массы вяжущего, оставшегося на сите, к массе первоначальной пробы.

Стандартная консистенция (нормальная густота) гипсового теста характеризуется диаметром расплыва гипсового теста, вытекающего из полого цилиндра без дна с внутренним диаметром 50 мм и высотой 100 мм (вискозиметра Суттарда), при его поднятии. Диаметр расплыва должен быть (180±5) мм. При этом строго регламентируется время эксперимента – 45 с.

Стандартную консистенцию выражают в процентах как отношение массы воды, необходимой для получения гипсового теста указанной удобоукладываемости, к массе гипсового вяжущего в граммах.

Для получения теста нормальной густоты необходимо 35—80 % воды по массе гипса.

Гипсовое тесто стандартной консистенции в дальнейшем используют для определения сроков схватывания и предела прочности гипсовых вяжущих.

Сроки схватывания гипсового теста определяют на приборе Вика по глубине погружения иглы в гипсовое тесто.

Начало схватывания определяют промежутком времени с момента затворения водой до момента, когда свободно опущенная игла при погружении в тесто не дойдет до поверхности пластинки на 1-2 мм, а конец схватывания – когда игла погружается на глубину не более 1 мм. Сроки схватывания – в минутах.

Прочность гипса характеризуется пределом прочности при сжатии образцов-балочек размером 40х40х160 мм из гипсового теста нормальной густоты, испы­танных через 2 ч после изготовления.

По пределу прочности при сжатии установлено 12 марок гипса: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.