Контрольная работа по дисциплине: «Строительные материалы и изделия»

Некоторые активные минеральные добавки, например обожженная глина, содержат довольно много  активного глинозема, который при  взаимодействии с гидратом окиси  кальция образует в процессе твердения  значительное количество гидроалюмината кальция, способствующего образованию  дополнительного количества гидросульфоалюмината кальция при сульфатной коррозии. Поэтому пуццолановый цемент на основе обожженной глины в течение длительного  времени рекомендовали лишь для  сооружений, подверженных воздействию  пресных вод.

Однако  работы И. С. Канцепольского показали, что если каолинитовые и полиминеральные  глины обжигать при температуре  перехода аморфного глинозема в  кристаллическое состояние (900-1000 °C), то при таком обжиге глинозем теряет свою химическую активность, а кремнезем  в определенной степени сохраняет  ее. Таким образом, обожженные глины  повышают сульфатостойкость цемента. Сульфатостойкий цемент получается в этом случае при повышенных дозировках высокообожженных глин (30% и выше). На этой основе в Средней Азии выпускается  глиеж-цемент, стойкий как в пресных, так и в минерализованных водах. Растворимого глинозема в глиеже должно быть не более 3%.

При взаимодействии с водой и гидратом окиси кальция, образующегося при  твердении цемента, отдельные зерна  измельченной добавки увеличиваются  в объеме (набухают). Это вызывает уплотнение раствора или бетона. Уплотнение увеличивает также водо- и солестойкость  пуццоланового цемента, так как  затрудняет проникновение агрессивных  вод внутрь бетонного массива  и препятствует разрушению бетона. Поэтому при определении активности минеральной добавки необходимо устанавливать степень ее набухания  в известковой воде.

Объемный  вес пуццоланового (трепельного) цемента  в рыхлом состоянии 800-1000 кг/м³, а в уплотненном 1200-1600 кг/м³. Удельный вес его - 2,7-2,9. Следовательно, как объемный, так и удельный вес пуццоланового цемента ниже, чем у цемента. Поэтому выход теста из пуццоланового цемента больше, чем из цемента. При одном и том же весовом количестве вяжущего вещества из пуццоланового цемента получается более плотный и водонепроницаемый бетон, так как объем этого количества пуццоланового цемента больше объема цемента.

Пуццолановый  цемент твердеет медленнее, чем цемент. При стандартных испытаниях в  трамбованных образцах из раствора жесткой  консистенции впервые сроки он обладает меньшей прочностью, чем цемент, из которого он изготовлен. Однако в  дальнейшем пуццолановый цемент догоняет и даже перегоняет его порочности, причем чем активнее добавка, тем  в более короткий срок это происходит.

Более высокая конечная прочность пуццоланового  цемента объясняется тем, что  общее количество гидросиликата  кальция, образующегося в пуццолановом цементе, больше, чем в цементе. Медленное  нарастание прочности пуццоланового  цемента впервые сроки вызывается тем, что вводимая добавка как  бы разбавляет цементный раствор, уменьшает  количество чистого цемента. Однако, как только значительное количество активного кремнезема добавки вступит  во взаимодействие с выделяющимся гидратом окиси кальция, твердение значительно  ускоряется и прочность растворов  из пуццоланового цемента становится такой же, как и у растворов  из цемента. Поэтому растворы и бетоны на пуццолановом цементе должны находиться во влажной среде более продолжительное  время, чем изделия из цемента.

Замедление  твердения вызывается также большей  водопотребностью пуццолановых цементов, особенно изготовляемых на основе трепелов и диатомитов. Введение активных минеральных  добавок увеличивает количество воды, необходимое для получения  цементного теста нормальной густоты  примерно с 25 до 30-40% и выше. Соответственно повышается и нормальная густота  раствора с песком 1:3. При использовании  в качестве добавок трасса или  туфа водопотребность пуццоланового  цемента несколько меньше, но все  же превышает водопотре6ность цемента.

Повышенный  расход воды и ряд других причин вызывают необходимость увеличивать  расход пуццоланового цемента на 1м3 бетона на 15-20% по сравнению с цементом той же марки. Вид используемой добавки  влияет на свойства пуццоланового цемента. Поэтому, чтобы иметь более точное представление о свойствах данного  вяжущего, вместо обобщенного названия «пуццолановый цемент» целесообразнее применять частные названия: трепельный цемент, трассовый и т. д.

Не  повышает водопотребности бетонной смеси добавка золы уноса, которую  можно вводить в состав, как  цемента, так и бетонной смеси. Замена золой части цемента позволяет  уменьшить его расход, практически  не ухудшая качества бетона.

При испытании стандартных трамбованных образцов из растворов жесткой консистенции отставание пуццоланового цемента  по прочности наблюдается лишь в  течение очень краткого времени, так как сказывается высокая  уплотняющая способность гидравлических добавок и больший выход цементного теста.

При испытании в образцах из растворов  пластичной консистенции, т. е. в условиях, более близких к практическим, скорость нарастания прочности пуццоланового  цемента замедляется больше и  в большинстве случаев даже в  отдаленные сроки она не достигает  прочности цемента.

Твердение пуццоланового цемента можно  ускорить, применяя ряд мероприятий, в частности используя более  активные добавки, клинкер с повышенным содержанием трехкальцииевого силиката и трехкальциевого алюмината, которые  весьма быстро гидратируются. Ускоряют твердение также более тонкий помол пуццоланового цемента, увеличение в известных пределах дозировки  гипса, а также добавка хлористого кальция.

Марки пуццоланового цемента по ГОСТ 970-61: 300, 400, 500 и 600. Они соответствуют пределу  прочности при сжатии через 28 суток  образцов из раствора жесткой консистенции в кг/см². Намечаемый к введению ГОСТ 10178-62 предусматривает марки 200, 250, 300, 400 и 450 при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции. Предел прочности при изгибе должен быть соответственно не менее: 35, 40, 50, 60 и 65 кг/см².

При твердении пуцоланового цемента  вследствие более медленного течения  этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении цемента. Однако снижение тепловыделения не пропорционально  содержанию добавки (оно меньше), что  объясняется ускорением гидратации цементных зерен.

Стандарт  предусматривает такие же сроки  схватывания для пуццоланового  цемента, как и для цемента: начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец не позднее 12 ч. Пуццолановый цемент должен обнаруживать равномерность изменения объема при испытании кипячением и в  парах воды.

Водоотделение пуццолановых цементов меньше, чем  у цемента, при твердых добавках (трасс, туф и др.) оно мало отличается от водоотделения цемента. Усадка и  набухание пуццоланового цемента, при твердении на воздухе и  в воде, более высокие, чем у  цемента, причем наибольшую усадку и  набухание дают пуццолановые цементы  на основе добавок осадочного происхождения.

Пуццолановый  цемент уступает цементу по воздухостойкости. При достаточно длительном твердении  во влажных условиях в первые сроки  он не обнаруживает обычно при дальнейшем твердении на воздухе снижения прочности. Однако прирост прочности в этом случае значительно меньше, чем при  хранении в воде.

Применять пуццолановый цемент при пониженных температурах нецелесообразно, так  как при этом сильно замедляется  и без того медленное твердение  этого цемента. Наоборот повышенная температура в сочетании с  влажной средой дает благоприятные  результаты. Поэтому ускорение твердения  пуццоланового цемента путем  водотепловой обработки дает относительно больший эффект, чем для цемента. Пуццолановый цемент обнаруживает меньшую  морозостойкость чем цемент.

Прочность пуццоланового цемента при длительном хранении (на складах) понижается быстрее, чем прочность цемента вследствие большей гигроскопичности активных минеральных добавок. Они поглощают  влагу из воздуха, а это вызывает гидратацию некоторой части пуццоланового  цемента.

Для повышения сульфатостойкости пуццолановый цемент изготовляют из клинкера с  пониженным содержанием трехкальциевого  алюмината (не более 8%.). Такой продукт   носит название сульфатостойкого пуццоланового цемента. Содержание С₃S в нем не должно превышать 50%.

Пуццолановый  цемент применяют для подводных  и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся действию пресных и сульфатных вод. Его  можно использовать и для конструкций, а также строительных растворов, находящихся в условиях повышенной влажности. Его применяют также  для внутримассивного бетона гидротехнических сооружений. Вследствие пониженной морозо- и воздухостойкости этот цемент не рекомендуется использовать в наземных бетонных и железобетонных конструкциях в условиях воздушного твердения. Наблюдающееся  при этом быстрое высыхание может  приостановить твердение и вызвать  значительную усадку цемента. Не рекомендуется  также применять пуццолановый цемент для тех частей сооружений, которые  находятся на переменном уровне воды в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и  оттаивания.

4. Что представляют собой фибролитовые плиты, каковы их свойства и для каких целей их применяют?

При мокром способе древесную  шерсть для фибролита окунают  в ванну с водным раствором  цемента и минерализатора с последующим  удалением излишнего раствора на виброгрохоте. Этот способ требует  постоянного перемешивания цементного раствора во избежание его расслоения, введения в формовочную массу  большого количества воды, что отрицательно сказывается на качестве плит. Кроме  того, цемент часто отверждается в  ванне, что приводит к существенным его потерям и требует дополнительных затрат труда по очистке ванны.

Наибольшее распространение  получил сухой способ производства фибролита, включающий подготовку сырья, получение древесной шерсти, приготовление  формовочной смеси, формование плит прессованием и их тепловую обработку.

1. подготовка сырья для  производства фибролита.

Подготовка сырья для  фибролита заключается в следующем. Поступающую на завод древесину  окоривают и отправляют на выдержку, чтобы устранить вредное воздействие "цементных ядов". Древесину  выдерживают на открытом воздухе  не менее 4...6 весенне-летних месяцев. В  этот период под действием солнечных  лучей и тепла происходит окисление  экстрактивных веществ и перевод  простейших водорастворимых Сахаров  и гемицеллюлозы древесины в  менее растворимые формы. После  выдержки древесину распиливают  на чураки, удаляют гниль и другие пороки, затем чураки подают к древесношерстным станкам. Используемые для получения  древесной шерсти станки имеют рабочий  орган, работающий лажности 20... 22 % для  уменьшения отрицательного воздействия  водорастворимых веществ на цемент и улучшения условий минерализации  шерсти (чем суше древесная шерсть, тем глубже раствор минерализатора проникает в поры и капилляры  древесины, тем эффективнее минерализация). 

2. минерализация древесной  шерсти для производства фибролита.

Минерализацию древесной  шерсти для фибролита осуществляют путем ее окунания или обрызгивания 3...4 %-ным водным раствором хлористого кальция или жидкого стекла. Для  этого применяют различные устройства: шерстетрясы, конвейеры с перфорированной  лентой, барабанные смесители. На шерстетрясах из древесной шерсти отсеивается  мелочь и стряхивается излишек раствора минерализатора. Влажность минерализованной шерсти составляет 140...160 %. Если в качестве вяжущего применяют белитовый цемент, содержащий незначительное количество C₃S, то обработка древесной шерсти минерализатором не нужна. 

3. приготовление формовочной  смеси для производства фибролита.

При приготовлении формовочной  смеси для фибролита учитывают  соотношение между древесной  шерстью и цементом, которое зависит  от марки выпускаемых плит и вида древесной шерсти. Для каждого  вида древесной шерсти существует рациональный расход цемента, соответствующий оптимальной  толщине слоя цементного камня на поверхности ее элементов. Дальнейшее увеличение расхода цемента не приводит к эффективному росту прочности  цементного фибролита, а лишь повышает его среднюю плотность. Уменьшение расхода цемента ухудшает скрепление лент древесной шерсти, снижает био- и огнестойкость готовых изделий. Средние значения расхода древесной  шерсти, м³, и цемента, кг, следующие: для марки 300 — 0,4 и 190, для марки 400 — 0,55 и 240, для марки 500 — 0,82 и 270. Влажность смеси для получения плит хорошего качества должна поддерживаться в пределах 45...50 %.

Смешивают компоненты формовочной  массы для фибролита в смесителях принудительного действия либо в  смесителях свободного падения (гравитационных), обеспечивающих перемешивание шерсти без уплотнения и навивания ее на вал. 

4. формование плит фибролита.

При формовании плит фибролита  приготовленная формовочная масса  загрузочным конвейером, оборудованным  специальным валковым разделителем и разрыхляющим устройством, распределяется по формам и разравнивается валками  или вручную. Формы устанавливают  на многополочный пресс в виде пакета, при этом одновременно прессуют 15...20 плит. Для прессования применяют  механические, пневматические или гидравлические прессы. Удельное давление при прессовании  теплоизоляционных плит составляет 0,06...0,1 МПа; более тяжелые плиты  прессуют при удельном давлении 0,25...0,4 МПа.

После достижения заданной степени уплотнения массы фибролита  формы сжимают струбцинами (фиксируют  толщину уплотненной массы) с  целью исключения упругого последействия  лент древесной шерсти. В таком  обжатом состоянии формы с  уплотненной массой подают на тепловую обработку.