🗊Презентация Строительные материалы

Строительные материалы Лекции

Общие технические свойства строительных материалов Общие технические свойства строительных материалов Выделяют 2 группы общих технических свойств: Физические свойства – выражают способность материала реагировать на воздействие физических факторов – гравитационных, тепловых, водной среды, акустических, электрических. Характеризуют состояние материала, а так же отношение материала к действию физических факторов. К физическим свойствам относятся: Истинная плотность – масса единицы объема в абсолютно плотном состоянии. p =

Средняя плотность – масса единицы объема (сухого) материала в естественном состоянии, учитывая поры. Средняя плотность – масса единицы объема (сухого) материала в естественном состоянии, учитывая поры. p 0 = Насыпная плотность – масса единицы объема сухого рыхлого материала в свободном насыпном состоянии. p н = Относительная плотность – характеризует содержание в материале твердого вещества. d= *100%

Пористость – характеризует содержание пор в материале. Пористость – характеризует содержание пор в материале. Общая: Побщ = 100%; Открытая: Поткр = 100% Закрытая (замкнутая) – объем закрытых пор. Пзакр.= Побщ – Поткр Пустотность: отличается от пор и характеризует только рыхлые материалы. Полости между зернами насыпного материала и образуют пустоты. V пуст=(1- )100%

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах воду. а) по массе Вм = 100% б) по объему Воб = 100% Гигроскопичность- способность материала поглощать (пары) влаги из окружающей среды ( из атмосферы). Капиллярное всасывание – свойство капиллярно –пористых тел поглощать влагу при соприкосновении с ней. Водостойкость – способность материала не снижать прочность сверх установленного предела при его насыщении водой. Кр =

Влажность – характеризует содержание воды в материале. Влажность – характеризует содержание воды в материале. W= 100% Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Водонепроницаемость - обратно, характеризуется максимальным давлением при котором вода не просачивается, или временем выдержки под давлением (для гидроизоляционных материалов) Кф= Паро- (газо) – проницаемость – то же, что и водопроницаемость по отношению к газовой среде. Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать попеременное замораживание и оттаивание.

Температурное расширение – способность материала изменять размеры вследствие нагревания. Характеризуется КЛТР (м\град) – на какую долю первоначальной длины расширился материал при повышении температуры. Температурное расширение – способность материала изменять размеры вследствие нагревания. Характеризуется КЛТР (м\град) – на какую долю первоначальной длины расширился материал при повышении температуры. Теплоемкость – способность материала поглощать и аккумулировать теплоту при нагревании. Характеризуется удельной теплоемкостью- количеством теплоты необходимым для нагрева 1 кг материала на 1 градус цельсия. Теплопроводность – способность материала проводить через свою толщу тепловой поток, возникающий под влиянием разности температур на поверхностях. Характеризуется коэффициентом теплопроводности λ ()

Огнеупорность – способность материала сопротивляться длительному воздействию высоких температур не деформируясь. Оценивается в оС, в зависимости от температуры. Огнеупорность – способность материала сопротивляться длительному воздействию высоких температур не деформируясь. Оценивается в оС, в зависимости от температуры. Легкоплавкие – ниже 1350 оС Тугоплавкие от 1350 до 1580 оС Огнеупорные выше 1580 оС Огнестойкость – способность материала выдерживать кратковременное действие высоких температур, сохраняя свое функциональное назначение. Оценивается в часах, т.е. в течении какого времени будет сопротивляться действию огня при пожаре.

2) Механические свойства: 2) Механические свойства: Прочность – способность материала сопротивляться разрушению от внутренних напряжений, возникающих под действием внешних сил и др. факторов. Прочность оценивается чаще всего по пределу прочности – предельное внутреннее напряжение, вызвавшее разрушение. Прочность при сжатии: Rсж= Прочность при изгибе: Rизг=

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Оценивается шкалой Мооса. Тальк – легко чертится ногтем Гипс – чертится ногтем Кальцит – легко стальным ножем Флюорит (плавиковый шпат) – стальным ножом под небольшим нажимом. Аппатит - стальным ножом под большим нажимом. Ортоклаз – царапает стекло. Кварц Топаз легко царапают стекло корунд

Истираемость – способность материала сопротивляться действующим на него нагрузкам, которые вызывают постепенное его разрушение с поверхности путем удаления мелких частиц или тонких слоев. Оценивается по потере массы с единицы поверхности. Истираемость – способность материала сопротивляться действующим на него нагрузкам, которые вызывают постепенное его разрушение с поверхности путем удаления мелких частиц или тонких слоев. Оценивается по потере массы с единицы поверхности. И = (г\см2) Ударная стойкость или прочность при ударе – способность материала сопротивляться ударным нагрузкам. Оценивается количеством ударов или высотой сброса груза. Сопротивление износу – способность материала сопротивляться одновременно истираемости и удару.

Природные каменные материалы Природные каменные материалы Минеральные массы земной коры, которые в своем естественном состоянии обладают необходимыми строительными свойствами, а для использования их в строительной отрасли необходима соответствующая обработка. Горная порода –природный минеральный агрегат, конкретного состава и строения, образовавшийся в земной коре в результате геологических процессов. Различают : Мономинеральные горные породы (мрамор) Полиминеральные, образованные двумя или несколькими минералами .

Минерал – это всякое однородное по составу, строению и свойствам тело, находящееся в земной коре и представляющее собой продукт природных физико-химических процессов. Минерал – это всякое однородное по составу, строению и свойствам тело, находящееся в земной коре и представляющее собой продукт природных физико-химических процессов. Минерал удовлетворяет требованиям: Однородности (гомогенности) – по химическому составу Происхождению – в земной коре, а не искусственно в лаборатории. Свойства минералов Блеск (матовый, перламутровый, стеклянный) Характер излома Твердость Химический состав сплошность

Классификация горных пород по происхождению. Классификация горных пород по происхождению. Магматические –образовавшиеся в результате застывания магмы на разной глубине в земной коре. Изверженные или первичные А) массивные – глубинные (интрузивные), образованные в результате застывания магмы в полостях литосферы. Медленное остывание, медленный рост кристаллов, зернисто кристаллическая структура. Следовательно высокая плотность, прочность, низкое водопоглощение. Массивные излившиеся (эффузивные) – образованные в результате застывания магмы на поверхности земли. Быстрое остывание, скрыто кристаллическая структура. Следовательно более хрупки и менее долговечны.

Б) обломочные (вулканические) – рыхлые пемза и пепел – образованные в результате выделения газов при быстром застывании лав или выброшенные при извержении вулкана. Б) обломочные (вулканические) – рыхлые пемза и пепел – образованные в результате выделения газов при быстром застывании лав или выброшенные при извержении вулкана. Сцементированные – вулканический туф – образованные в результате срастания, цементирования, твердых продуктов извержения. Природным цементом являются глинистые или кремниевые соединения. Осадочные горные породы – образованные в результате выветривания и разрушения различных горных пород. Механического происхождения – рыхлые и обломочные горные породы (гравий, песок). Сцементированные – рыхлые породы сцементированные природным веществом (песчаники).

Химического происхождения – карбонатные породы, доломитовые породы, гипс. Химического происхождения – карбонатные породы, доломитовые породы, гипс. Органогенные – зоогенные (мел, известняк ракушечник). Фитогенные - диатомиты, образованные из диатомитовых водорослей и опаловых скелетов. Трепел, опока – состоящие из опала или халцедона. Метаморфические – образованные преобразованием горных пород, происходящих в недрах земной коры под влиянием высоких температур и давлений. В таких условиях происходит перекристаллизация минералов без плавления. Гнейсы – в результате метаморфизма гранитов. Кварциты – в результате перекристаллизации песчаников. Мрамор- перекристаллизованный известняк.

Породообразующие минералы магматических горных пород. Породообразующие минералы магматических горных пород. Состоят в основном из четырех основных групп 1-я группа – кварца. SiO2 (диоксид кварца, кристаллический кремнезем). Содержится в горных породах до 12%. В горных пород кварц обычно не прозрачен Самый распространенный минерал, обладающий Высокой прочностью на сжатие до 2000 Мпа; Высокой твердостью Тв-7 Высокой кислотостойкостью Высокой температурой плавления Химически инертен

2-я группа – полевые шпаты – самые распространенные минералы магматических горных пород. Занимают до 60%. 2-я группа – полевые шпаты – самые распространенные минералы магматических горных пород. Занимают до 60%. Полевые шпаты по химическому со­ставу — алюмосиликаты калия, натрия, кальция. Ортоклаз- K 2OAl 2O 36SiO2 между двумя плоскостями спайности у него образуется прямой угол, и его название означает прямораскалывающийся. Твердость Тв-6 Плагиоклазы в природе существуют в виде многочисленных разновидностей: аль­бит — алюмосиликат натрия Na2O Al 2O 36SiO2 анортит — алюмосили­кат кальция CaO Al 2O 32SiO2

Имеют угол спайности 86 градусов Имеют угол спайности 86 градусов Прочность при сжатии 120-170 Мпа Легко выветриваются преимущественно в каолины К2ОАl2O36SiO2 +CO2+4H2O = K2CO3+Аl2O32SiO22Н2О + 4 SiO2 3- я группа - слюды (алюмосиликаты) – встречаются в гранитах и некоторых других магматических горных породах. Разновидности: Биотит — черная или бурого цвета железисто-магнезиальная слюда. Преобладают окиси железа и магния. - Имеет совершенную спайность в одном направле­нии, легко расщепляется на тончайшие упругие пластинки.

Имеет небольшую твердость Тв (2—3) Имеет небольшую твердость Тв (2—3) Мусковит — белая слюда встречается в маг­матических и метаморфических породах. Преобладает окись калия. Имеет совершенную спайность в одном направлении, благо­даря чему легко расщепляется на тонкие и прозрачные упругие лис­точки. Имеет низкую твердость относительно стоек химически и при выветривании обычно переходит в россыпи без заметного изменения. Слюды значительно снижают свойства магматических горных пород.

4-я группа – темноокрашенные минералы (железисто – магнезиальные силикаты). Имеют окрас от темно – зеленого до черного цвета. 4-я группа – темноокрашенные минералы (железисто – магнезиальные силикаты). Имеют окрас от темно – зеленого до черного цвета. Разновидности: Пироксены (авгит) и роговая обманка (амфиболы) – изоморфные смеси силикатов Са, Мg, Fe. Обладают: Высокой твердостью Тв 5-6 Высокой истинной плотностью 3-4 г\см3 Высокой прочностью на сжатие 300-400 Мпа Повышенной вязкостью при ударах Придают горным породам высокую прочность и темный цвет. В больших количествах содержаться в таких породах как габбро, диабаз.

Оливины – силикаты железа и магния. Имеют цвет от желтоватого до зеленого. Обладают Оливины – силикаты железа и магния. Имеют цвет от желтоватого до зеленого. Обладают Стеклянным блеском Слабо выветриваются Пириты – серный железистый колчедан. Обладает Высокой твердостью Тв -6-7 Высокой истинной плотностью 4,2-5,2 г\см3 Легко разлагаются влагой и кислородом Отрицательно сказываются на свойствах магматических горных пород.

Строение горных пород Строение горных пород Особенности строения горных пород зависят от условий образования выражаются структурными и текстурными признаками. Структура (строение) – особенность строения горных пород; форма, величина, способ связи и характер выделения отдельно взятых минералов. Эти признаки невооруженным взглядом не могут быть обнаружены, только под микроскопом. По размеру зерен различают: Крупнозернистые – более 5 мм. Среднезернистые – 1-5 мм. Мелкозернистые - 0,5-1 мм.

Текстура (сложение) – характер расположения составных частей горной породы, зрительно – воспринимаемый характер поверхности. Различают: Текстура (сложение) – характер расположения составных частей горной породы, зрительно – воспринимаемый характер поверхности. Различают: Массивную Слоистую Пористую. Для изверженных горных пород характерны: Зернисто - кристаллическая (гранитная ) структура – когда отдельные минералы (зерна) приблизительно равны по величине. Магма медленно остывает, что способствует ее полной кристаллизации. Текстура у таких горных пород массивная.

Преимущества зернисто – кристаллической структуры: Преимущества зернисто – кристаллической структуры: Зернистость (мелкозернистая) – выше прочность Выше стойкость против распада Выше плотность. Порфировая – когда в общей основной массе наблюдаются отдельные кристаллы – зерна вкрапления. Такая структура присуща излившимся горным породам. Кристаллизация происходит в два этапа: 1) Кристаллизуются зерна – образовываясь в магме; 2) Застывание магмы после излияния на поверхность.

Основные виды глубинных горных пород Основные виды глубинных горных пород Граниты – кварц – 20-40% ортоклаз – 40-60% слюды (биотит) 5-20% роговая обманка Обладают следующими свойствами: Прочность при сжатии 120-200 Мпа (более зернистая структура, более высокая прочность). Низкое водопоглащение Высокая морозостойкость Высокое сопротивление истиранию Хорошо поддается механической обработке

Сиениты - не содержит кварца Сиениты - не содержит кварца ортоклаз до 75% темноокрашенные минералы Обладают следующими свойствами: Прочность ниже чем у гранитов из-за отсутствия кварца Меньше твердость Легче полируются Диориты – плагиоклаз до 75% роговая обманка Высокая прочность 180-280 Мпа Хорошо сопротивляется удару.

Габбро – плагиоклаз до 50% Габбро – плагиоклаз до 50% пироксены 50% оливины Высокая прочность 200-280 Мпа Трудно обрабатывается Легко полируется Эффузивные (излившиеся)- Каждой глубинной горной породе соответствует излившаяся, между ними нет различий в химическом составе, но есть различия в структуре. Порфир (из гранита) – свойства близки к гранитам, но более хрупкие, так как в них содержится стекловидная масса.

Трахит (из сиенита) - более пористый, следовательно менее прочный, быстро истирается, не полируется. Трахит (из сиенита) - более пористый, следовательно менее прочный, быстро истирается, не полируется. Андезит (из диорита) – обладает высокой прочностью, пористостью, кислотостойкостью. Диабаз и базальт (из габбро) - высокая прочность, плотность, более хрупкие, хорошо полируются. Обломочные (вулканические горные породы) - Пористые продукты остывания магмы. Пемза (вулканическое стекло) – в результате быстрого остывания магмы. Вулканический песок и пепел - лава в раздробленном виде. Вулканический туф – в результате цементации пемзы и вулканического песка.

Минералы осадочных горных пород Минералы осадочных горных пород 1-я группа – кварца. Кварц присутствует в осадочных породах не только в кристаллическом состоянии, но и в аморфном виде, часто в соединении с водой. SiO2n H2O. Разновидности: Халцедон – небольшое количество химически связанной воды 1-5%, иногда с примесями железа и аллюминия. Цвет темный, бурый, зеленый Твердость Тв -6 Опал – 2-14% химически связанной воды, с примесями железа и аллюминия. Цвет молочно – белый Твердость Тв -6

2-я группа – глинистые минералы- гидроалюмосиликаты. 2-я группа – глинистые минералы- гидроалюмосиликаты. Разновидности: Каолинит – разновидность глины Аl2O32SiO22Н2О – результат выветривания полевых шпатов. Цвет белый Твердость Тв -1 Кристаллы имеют форму пластинок, при затворении водой образуют пластичное тесто. Монтморилонит – разновидность глин – бентонитовые глины (жирные глины). 3-я группа – соли угольной кислоты Кальцит – СаСО3 - цвет белый, в зависимости от примесей, сероватый, бурый

Твердость Тв-3 Твердость Тв-3 Имеет разнообразное сложение – зернистый или плотный. Определить легко – при взаимодействии с соляной кислотой «вскипает» Магнезит (МgСО3) и доломит (СаМgСО3) Твердость Тв -3,5-4 С соляной кислотой реагирует плохо. 4-я группа – Сульфаты – соли серной кислоты Гипс – СаSО42Н2О – двуводный сульфат кальция Твердость Тв -2 Ангидрит СаSО4 – безводный сульфат кальция в природе встречается редко, так как присоединяя воду переходит в гипс.

3-я группа – карбонаты – соли угольной кислоты. Разовидности: 3-я группа – карбонаты – соли угольной кислоты. Разовидности: Кальцит – СаСО3 - по сложению – зернистый или плотный Цвет белый, в зависимости от содержания примесей –сероватый, голубой, бурый. Твердость Тв-3. Магнезит и доломит МgСО3, СаМgСО3 - Твердость Тв-4 4-я группа – сульфаты – соли серной кислоты. Разновидности: Гипс – СаSO42Н2О Ангидрит СаSO4

Структура осадочных горных пород Структура осадочных горных пород Зернисто – кристаллическая (мраморовидная) – в зависимости от среднего размера зерна, различимого невооруженным взглядом или под микроскопом различают: Мелкозернистую Среднезернистую Крупнозернистую Грубозернистую Плотная – зерна трудно различимы под микроскопом. Обломочная – (кластическая) – когда явно выступает сложение горных пород из обломков отдельных минералов или других горных пород, связанных тем или иным естественным цементом.

Песчаники – сцементированные зерна песка. Песчаники – сцементированные зерна песка. Конгломераты – сцементированный крупные округлые куски. Брекчии – сцементированный остроугольные куски. - Туфообразная и пенистая. Разновидности осадочных горных пород. Рыхлые и обломочные горные породы – образованные преимущественно из изверженных горных в результате выветривания. По размеру зерна делятся на: Глины Пыль Песок Гравий валуны

По минеральному составу пески в природе делятся на: По минеральному составу пески в природе делятся на: Кварцевые Полевошпатные Известняковые и доломитовые Вулканические По условиям образования и месту нахождения пески делятся на: Речные Морские и озерные Горные и овражные дюнные

Гравий и щебень по месту образования т нахождения делится на: Гравий и щебень по месту образования т нахождения делится на: Речной Озерный Морской Ледниковых отложений 2. Цементированные обломочные горные породы – песчаники и кварциты – в зависимости от вида цементирующего вещества делятся на: Кремнистые Глинистые Известковые гипсовые

3. Осадочные горные породы химического и органического происхождения. 3. Осадочные горные породы химического и органического происхождения. Химические – образовались в результате осаждения растворенного в воде вещества (гипс, карбонаты). Органогенные – в образовании играли роль растительные и животные микроорганизмы. Зоогенные горные породы- известняк – ракушечник, сложены раковинами различных морских беспозвоночных. Фитогенные – диатомит, скопление скелетов диатомитовых водорослей. Разновидности известняков СаСО3 Состав: кальцит глина кремнезем железо

Мраморовидный известняк – состоит из кристаллов зерен кальцита и цементирующего вещества в малых количествах. Мраморовидный известняк – состоит из кристаллов зерен кальцита и цементирующего вещества в малых количествах. Цвет: в зависимости от примесей хорошо полируется Плотный (обыкновенный известняк) – мелкие зерна кальцита, связанные с природным цементным веществом. Известковый туф- пористый известняк, образованный в результате осаждения углекислой кальциевой соли из горячих растворов. Известняк – ракушечник, пористая порода из раковин и моллюсков. Мергель и доломит

Разновидности метаморфических горных пород Разновидности метаморфических горных пород Гнейс – по минералогическому составу из гранита. (кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка) Структура – полнокристаллическая крупно и средне – зернистая. Текстура – сланцеватая Технические свойства – ниже чем у гранита. Кварцит – перекристализовавшийся песчаник. Обладает высокой прочностью, морозостойкостью, огнеупорностью, но низкой истираемостью. Мрамор – образуется из плотного известняка. Хорошо полируется. Сланцы – из глинистых пород, раскалываются по плоскостям.

Добыча и обработка каменных материалов Добыча и обработка каменных материалов Добыча каменных материалов производится в карьерах. Подготовка карьера к разработке производится в следующей последовательности: Планирование местности, отвод грунтовых вод Вскрышные работы Удаление выветрившихся горных пород Отделение монолитов от массива Разделка монолита на глыбы нужных размеров По виду обработки природные каменные материалы можно разделить на: Грубообработанные (бутовый камень, щебень, гравий и песок)

2. Штучный камень и блоки правильной формы (стеновые) 2. Штучный камень и блоки правильной формы (стеновые) 3. Плиты с различной обработанной поверхностью 4. Профилированные детали (ступени, декоративные изделия) 5. Изделия для дорожного строительства. Используя ударную или абразивную обработку природному камню придают различную фактуру. Ударная обработка – заключается в окалывании поверхности камня при помощи камнетесного инструмента. Получают следующую фактуру: Скальную – наличие бугров и впадин – естественная при расколе горных пород. Рифленую – с правильным чередованием гребней и впадин.

Бороздчатую – с параллельными прерывистыми бороздками Бороздчатую – с параллельными прерывистыми бороздками Точечно – шероховатую – с точечными углублениями. Абразивная обработка – распиливание, фрезерование, шлифование, полирование. Основные виды фактур, получаемые при абразивной обработке. Пиленая – с тонкими штрихами и бороздками. Шлифованная - равномерно шероховатую. Лощеная – гладкая, матовая с выявленным рисунком камня. Зеркальная – гладкая с зеркальным блеском.

Строительная керамика Строительная керамика Керамическими – называют искусственные изделия, которые получают в результате обработки преимущественно глинистого сырья, путем приготовления формовочной массы, ее формованием и последующей термической обработкой. Классификация керамических изделий По структуре и свойствам черепка: Грубая керамика – характеризуется неровностями, шероховатостью, в изломе поверхность с видимыми включениями. а) Плотная – водопоглощение В<5%, по массе - глазурованная (кислотоупорные изделия); Не глазурованная (плитка для пола) б) Пористая- водопоглощение В>5%: глазурованная, не глазурованная

2) По назначению 2) По назначению а) стеновые изделия (кирпич и камни) б) кровельная керамика (черепица) в) для облицовки поверхностей (стен, пола) г) санитарно – техническая керамика д) дорожная керамика (клинкерный кирпич) е) кислотоупорная керамика (кирпич, плитка, трубы) ж) огнеупоры (канализационные и дренажные трубы) з) заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит)

Сырье для производства изделий строительной керамики Сырье для производства изделий строительной керамики Глина – продукт разложения и выветривания полевых шпатов и некоторых других горных пород. К2ОАl2O36SiO2 +CO2+4H2O = K2CO3 (поташ) + Аl2O32SiO2 (метакаолинит) + 4 SiO2 (аморфный кремнезем). Глина – тонкообломочные, землистые мягкие горные породы, способные при затворении водой образовывать, пластичное легко формуемое тесто, которое после высыхания сохраняет приданную ему форму, а после обжига образует твердое камневидное тело. В состав глины входят: глинистая часть, не глинистая часть (кварц, слюды, карбонаты)

Отощающие добавки – вводятся для снижения усадки (воздушной и огневой). Кварц, шамот, трепел, диатомит. Отощающие добавки – вводятся для снижения усадки (воздушной и огневой). Кварц, шамот, трепел, диатомит. Уплотняющие добавки – вводятся для снижения пористости в процессе обжига – плавни (полевой шпат, железистая руда). Снижают температуру спекания. Порообразующие добавки – вводят для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Выгорающие вещества – (древесные опилки, уголь, золы) Вещества выделяющие газ при высоких температурах (доломиты, мел, карбонаты) Пластифицирующие добавки – высокопластичные глины, бентониты и ПАВ.

Классификация глин Классификация глин По минеральному составу: Полиминеральные Мономинеральные 2) По гранулометрическому составу Глинистые частицы < 0,005 мм Пыль 0,15 мм…..0,005 мм Песок 0,15 мм……2,0 мм 3) По содержанию глин Тяжелые (>60%), глины (30-60%), тяжелые суглинки (20-30%), средние суглинки (15-20%), легкие суглинки (10-15%), песок (<5%)

4) По химическому составу, определяющему содержание глинистых оксидов SiO2 (40…80%), Аl2O3 (10-35%), Fe2O3 (5-8%), CaO +MgO (до 25%), К2О +Na2O (4-7%) 4) По химическому составу, определяющему содержание глинистых оксидов SiO2 (40…80%), Аl2O3 (10-35%), Fe2O3 (5-8%), CaO +MgO (до 25%), К2О +Na2O (4-7%) 5) По вещественному составу, в зависимости от содержания примесей: соединения железа, карбонаты, сульфаты, органические соединения, растворимые соли. Технические свойства глин Пластичность – способность глиняного теста принимать под влиянием внешнего воздействия, придаваемую ему форму без нарушения сплошности с сохранением приданной формы после снятия нагрузки, сушки и обжига. Высокопластичные, умеренопластичные, малопластичные.

Водопотребность – количество воды, необходимое для получения пластичного теста. Часто по водопотребности определяют пластичность глин. Водопотребность – количество воды, необходимое для получения пластичного теста. Часто по водопотребности определяют пластичность глин. Высокопластичные – воды >28% Умеренопластичные – 20-28% Малоппластичные < 20% Связующая способность – способность связывать зерна не пластичных материалов, по высыхании образовывая сырец (относительно прочное изделие). Усадка – изменение линейных размеров изделий по мере удаления воды из них. Воздушная усадка – (усушка) – изменение размеров в процессе сушки. Чем пластичнее глины, тем выше воздушная усадка. Составляет 10-15%

Огневая усадка – изменение (уменьшение) линейных размеров в процессе обжига, составляет 2-6%. Огневая усадка – изменение (уменьшение) линейных размеров в процессе обжига, составляет 2-6%. Спекаемость – плавление – способность уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок. Зависит от содержания примесей – полевой шпат, карбонаты снижают температуру плавления. Железная руда, доломиты снижают температуру спекания. Огнеупорность- характеристика плавкости в интервале температуры плавления. Цвет после обжига – зависит от содержания примесей, которые придают черепку окраску.

Термическая обработка глин (сушка, обжиг)- Термическая обработка глин (сушка, обжиг)- осуществляется с целью создания в изделии свойств, необходимых для функционального назначения изделия, либо для дальнейшей обработки. Сушка – удаление физически связанной воды при температуре 100-150 оС. Сушка производится с целью предотвращения усадки и растрескивания при обжиге. Обжиг: а) удаление органических веществ (выгорание) – 300-500 оС. б) дегидратация – удаление связанной воды из глинистых минералов, декарбонизация – разложение карбонатов и других соединений под воздействием температуры: Аl2O32SiO22Н2О = Аl2O32SiO2 + 2Н2О Температура 450-650 оС

в) Рекристализация оксидов – при температуре 600-850 оС в) Рекристализация оксидов – при температуре 600-850 оС При температуре 700-800 оС наблюдается аномальное расширение, появляется стекловидная фаза в обожженой глине. г) Декарбонизация карбонатов и разложение метакаолина. Аl2O32SiO2= Аl2O3+ 2SiO2 СаСО3 = СаО + СО2 д) Образование муллита 3Аl2O32SiO2 - главная кристаллическая фаза керамической системы. Муллит придает керамическим изделиям прочность, водостойкость, термостойкость (температура от 850 оС ). е) При температуре >1050 оС происходит жидкофазовое спекание, т. е. образуется расплав, который цементирует кристаллы муллита и упрочняет структуру.

Жидкофазовое спекание Жидкофазовое спекание

Бетоны. Классификация бетонов. Бетоны. Классификация бетонов. Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого и крупного заполнителя, химических добавок в определенных пропорциях. Классификация бетонов по плотности - Особо тяжелые – плотность более 2500 Тяжелые – плотность 1800-2500 Легкие – плотность 600-1800 Особо легкие – плотность менее 600

По виду вяжущего: По виду вяжущего: Цементные бетоны – с применением различных видов портландцемента. Силикатные бетоны – автоклавного твердения с применением известкового вяжущего и тонкомолотого кремнеземистого компонента. Гипсовые бетоны – с применением гипсовых и гипсоцементнопуццолановых вяжущих. Шлакощелочные – с применением шлакощелочных вяжущих. Полимербетоны – с применением различных видов полимерных связующих (эпоксидные, полиэфирные, акриловые смолы) Полимерцементные – с применением вяжущего и полимерного вещества.

Состав тяжелого бетона. Роль и свойства основных компонентов бетона. Состав тяжелого бетона. Роль и свойства основных компонентов бетона. Заполнители – занимают в бетоне до 80% объема и оказывают влияние на его основные свойства: увеличивают прочность – за счет жесткого скелета; снижают деформации ползучести при длительном действии нагрузки; снижают усадку бетона; повышают долговечность; снижают себестоимость бетона; Снижают плотность (пористые заполнители).

Крупный заполнитель - зернистый материал, полученный путем дробления различных горных пород (гранит, известняк, доломит) или гравий с размером зерен более 5 мм. Крупный заполнитель - зернистый материал, полученный путем дробления различных горных пород (гранит, известняк, доломит) или гравий с размером зерен более 5 мм. Мелкий заполнитель – зернистый материал природный или искусственный (различные виды песков). Требования к заполнителям Зерновой состав – содержание в заполнителе зерен разной крупности, определяемый путем просеивания пробы через набор стандартных сит. Различают рядовой - содержащий зерна различных размеров, и фракционированный – зерна разделены на отдельные фракции. Зерновой состав заполнителей может быть непрерывным и прерывистым. Должен обладать наименьшей пустотностью.

Прочность – определяется не только прочностью горной породы, но крупностью зерен заполнителя. Оценивается по показателю дробимости. Прочность – определяется не только прочностью горной породы, но крупностью зерен заполнителя. Оценивается по показателю дробимости. Rз>1,5-2Rб. Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы – ограничивают в стандартах в зависимость от вида бетона и требований к нему. Отрицательно влияют на структуру бетона и следовательно снижают его свойства (прочность, долговечность) Содержание пылевидных и глиностых частиц – ограничивают в стандартах до 3%. Снижают прочность бетона, долговечность, увеличивают расход цемента, ухудшают сцепление цементного камня с заполнителем. Содержание органических примесей - не допустимо в природных заполнителях.

Вяжущие вещества – тонкомолотые порошкообразные материалы, которые при взаимодействии с водой образуют цементное тесто обволакивающее зерна заполнителя и заполняющее пустоты, впоследствии твердеющее с образованием цементного камня. Вяжущие вещества – тонкомолотые порошкообразные материалы, которые при взаимодействии с водой образуют цементное тесто обволакивающее зерна заполнителя и заполняющее пустоты, впоследствии твердеющее с образованием цементного камня. Химические добавки – вводятся для регулирования свойствами бетонной смеси и бетона и управлением технологией бетона. Классификация химических добавок по основному эффекту действия: Регулирующие свойства бетонных смесей; -пластифицирующие – увеличивающие подвижность бетонной смеси; - стабилизирующие - предупреждающие расслоение бетонной смеси;

- водоудерживающие – уменьшающие водоотделение бетонной смеси. - водоудерживающие – уменьшающие водоотделение бетонной смеси. 2) Регулирующие схватывание бетонной смеси и твердение бетона: - Ускоряющие или замедляющие схватывание и твердение; Обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах (противоморозные). 3) Регулирующие плотность и пористость бетона. воздухововлекающие; уплотняющие; 4) Регулирующие деформации бетона (расширяющие) 5) Повышающие защитные свойства бетона к стали (ингибиторы коррозии) 6) Стабилизаторы – повышающие стойкость бетонных смесей против расслоения 7) Придающие бетону специальные свойства (повышающие стойкость агрессивных средах и т.д)

Минеральные добавки – порошки различной минеральной природы, получаемые из природного или техногенного сырья (золы, молотые шлаки или горные породы, микрокремнезем и т.д.). Выполняют следующие функции: Минеральные добавки – порошки различной минеральной природы, получаемые из природного или техногенного сырья (золы, молотые шлаки или горные породы, микрокремнезем и т.д.). Выполняют следующие функции: - Заполняют пустоты между зернами заполнителя (уплотняют структуру) Снижают расход цемента Увеличивают прочность (микрокремнезем) Снижают водоотделение и расслоение бетонной смеси в литых и самоуплотняющихся смесях. Вода – применяется водопроводная и питьевая вода. При использовании другой воды необходимо проводить исследования по содержанию в ней сульфатов и солей.

Бетонная смесь Бетонная смесь Сложная многокомпонентная смесь, полученная в результате тщательного перемешивания точно отдозированных компонентов (заполнителей, вяжущего вещества, воды, различных видов химических и минеральных добавок). Структура бетонной смеси – создается за счет действия сил молекулярного сцепления между частицами, окаймленными тонкими пленками воды. Пленки придают смеси свойство пластичности. Реалогические свойства бетонной смеси: Вязкость (текучесть) – поведение структурированных систем при приложении внешних сил. Для бетонных смесей характерно свойство тиксотропии – способность смеси под действием внешних сил изменять свои реалогические свойства, а после прекращения воздействий восстанавливать.

Седиментация – перераспределение твердых частиц по объему бетонной смеси. (расслоение). Седиментация – перераспределение твердых частиц по объему бетонной смеси. (расслоение). Технологические свойства бетонной смеси: Удобоукладываемость - характеристика смеси, при которой ее консистенция соответствует условиям укладки. В зависимости от удобоукладываемости смеси делятся на: Жесткие – удобоукладываемость определяется в секундах По методу Вебе По методу Красного По методу Скрамтаева Подвижные – удобоукладываемость определяется в сантиметрах По осадке конуса

Метод Вебе Метод Вебе

Метод Красного Метод Красного

По расплыву конуса. По расплыву конуса.

Конус Абрамса Конус Абрамса

- Плотность – бетонной смеси - Плотность – бетонной смеси Расслаиваемость бетонной смеси (водоотделение) Сохраняемость свойств бетонной смеси во времени Температура бетонной смеси. Свойства бетонной смеси зависят от: Свойств применяемого вяжущего вещества Дисперсности составляющих бетона Ведения различных ПАВ и минеральных добавок Водоцементного соотношения Соотношения твердой и пластичной фаз Соотношения крупного и мелкого заполнителя

Алгоритм подбора состава бетона Алгоритм подбора состава бетона Включает в себя несколько этапов: Назначение требований к бетону исходя из вида и особенностей службы и изготовления конструкций. Выбор материалов для бетона и получение необходимых данных характеризующих их свойства. Определение и расчет предварительного состава бетона Экспериментальная проверка состава в пробных замесах Корректировка состава при несоответствии полученных характеристик Контроль за бетонированием Корректировка состава в процессе производства при колебаниях свойств основных компонентов.

Основы технологии тяжелого бетона. Основы технологии тяжелого бетона. Основные этапы производства тяжелого бетона: 1). Дозирование основных компонентов бетонной смеси – необходимо соблюдение следующих требований. Точность дозирования Влажность заполнителей 2) Перемешивание бетонной смеси – необходимо соблюдение следующих требований Получение однородной смеси Правильный выбор смесителя Время перемешивания Контроль технологических характеристик бетонной смеси

3) Формование изделий и конструкций из бетонной смеси – необходимо соблюдение следующих требований. 3) Формование изделий и конструкций из бетонной смеси – необходимо соблюдение следующих требований. Выбор способа формования в зависимости от удобоукладываемости смеси. Способы формования: - литье - вибрирование - прессование - вибропрессование - центрифугирование Соблюдение геометрических размеров форм или опалубки. Соблюдение защитного слоя арматуры Соблюдение правильности установки арматурного каркаса.

4) Твердение бетона – необходимо соблюдение следующих требований. 4) Твердение бетона – необходимо соблюдение следующих требований. Обеспечение влажностного ухода за бетоном Обеспечение положительных температур Обеспечение режимов ухода за бетоном при тепловлажностной обработке.

Свойства тяжелого бетона Свойства тяжелого бетона Плотность – важнейшее свойство тяжелого бетона, которая определяет его прочность, непроницаемость, долговечность. Плотность зависит от: - водоцементного соотношения - содержания заполнителя в бетоне вида и свойств применяемого цемента Содержания минеральных добавок Содержания ПАВ Качества уплотнения смеси

Проницаемость – водонепроницаемость – способность бетона сопротивляться воздействию увлажнения, и агрессивных сред. Характеризуется маркой по водонепроницаемости W 2,4,6,8,10,12,14,16,20 Проницаемость – водонепроницаемость – способность бетона сопротивляться воздействию увлажнения, и агрессивных сред. Характеризуется маркой по водонепроницаемости W 2,4,6,8,10,12,14,16,20 Водонепроницаемость зависит от; Пористости – характера пор. Однородности бетона Соблюдения влажностного режима при твердении Соблюдения режимов уплотнения Водоцементного отношения Наличия ПАВ Гидроизоляции конструкции

Морозостойкость – способность бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание. Характеризуется маркой по морозостойкости F. Морозостойкость – способность бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание. Характеризуется маркой по морозостойкости F. Морозостойкость зависит от: Плотности бетона Водоцементного отношения Вида и свойств цемента Наличия в структуре специально созданных замкнутых резервных пор диаметром не более 0,025см.

Прочность – способность бетона сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или других факторов. Прочность – способность бетона сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или других факторов. Материалы в сооружениях могут испытывать различные внутренние напряжения: сжатие, растяжение, изгиб. Характеризуются классом бетона по прочности на сжатие В, на растяжение при изгибе Вtb , по прочности на осевое растяжение Вt , в проектном возрасте. Прочность зависит от: Водоцементного отношения Состава бетонной смеси Способа уплотнения бетонной смеси Ухода за твердеющим бетоном Однородности бетонной смеси

Деформативные свойства бетона. Деформативные свойства бетона. Условно можно разделить на: Деформации бетонной смеси (первоначальная усадка), возникающие в результате седиментации, которые зависят от: - Объема бетонной конструкции - Реалогических свойств бетонной смеси - Водоцементного отношения - Процента армирования

Деформации бетона – деформации возникающие: 1) Под действием физико – химических процессов, протекающих в цементном камне, при твердении - усадка. 2) Под действием механических нагрузок: кратковременного и длительного действия – ползучесть. 3) Температурные деформации. Усадка – изменение объема цементного камня, возникающего в процессе твердения.

Виды усадки цементного камня: Виды усадки цементного камня: 1) Контракционная –усадка вызванная, тем, что объем новообразований цементного камня всегда меньше объема, занимаемого веществами вступающими в химическую реакцию. Контракционная усадка развивается в период интенсивного протекания реакций между цементом и водой. При контракционной усадке: - Не изменяются размеры образца - Происходит изменение в поровой структуре - Не происходит растрескивание материала.

2) Влажностная – усадка вызванная изменением распределения, перемещением и испарением влаги в образовавшейся в скелете цементного камня. Занимает ведущую роль в суммарной усадке цементного камня. 2) Влажностная – усадка вызванная изменением распределения, перемещением и испарением влаги в образовавшейся в скелете цементного камня. Занимает ведущую роль в суммарной усадке цементного камня. Зависит : От состава и свойств используемых материалов От содержания и вида заполнителей От соблюдения режима твердения 3) Карбонизационная – вызывается карбонизаций гидроксида кальция и развивается с поверхности бетона в глубину. Так как влажностная и карбонизационная усадки происходят в затвердевшем материале, то неизбежно возникновение трещин в бетоне или вдоль напрягаемой арматуры.

Способы борьбы с усадкой Способы борьбы с усадкой - Применение цементов с меньшим содержание алюминатов - Уменьшение водоцементного отношения - Снижение расхода цемента в бетоне - Применение заполнителей с прерывистым гранулометрическим составом - Дополнительное армирование конструкций - Применение дисперсной арматуры - В некоторых случаях использование безусадочных, расширяющихся и напрягающих цементов.

Деформации ползучести – способность бетона деформироваться во времени при длительном действии постоянной нагрузки. Наиболее заметно развиваются в первые сроки приложения нагрузки и постепенно затухают. Деформации ползучести – способность бетона деформироваться во времени при длительном действии постоянной нагрузки. Наиболее заметно развиваются в первые сроки приложения нагрузки и постепенно затухают. Деформации ползучести зависят от: - вид цемента и его расход Вид и крупность заполнителя, соотношение между крупным и мелким заполнителем Степень гидратации цемента к моменту проложения нагрузки Водоцементное отношение Температура и влажность окружающей среды и самого бетона