Контрольная работа по дисциплине "Строительство"

1 Появление новых строительных материалов в середине XIX века

1.1 Портландцемент 1824 год

Портландцемент (англ. Portland cement) — гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах.

Название получил по имени острова Портленд (Portland) в Англии, так как по цвету похож на добываемый там природный камень.

Основой портландцемента являются силикаты (алит и белит).

Процесс производства

Портландцемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙SiO2 и 2СаО∙SiO2 70-80 %).

Самые распространённые методы производства портландцемента так называемые «сухой» и «мокрый». Всё зависит от того, каким способом смешивается сырьевая смесь — в виде водных растворов или в виде сухих смесей.

При измельчении клинкера вводят добавки: 1,5…3,5 % гипса СaSO4∙2H2O (в перерасчёте на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок — для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Сырьём для производства портландцемента служат смеси, состоящие из 75…78 % известняка (мела, ракушечника, известнякового туфа, мрамора) и 22…25 % глин (глинистых сланцев, суглинков), либо известняковые мергели, использование которых упрощает технологию. Для получения требуемого химического состава сырья используют корректирующие добавки: пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы.

При мокром способе производства уменьшается расход электроэнергии на измельчение сырьевых материалов, облегчается транспортирование и перемешивание сырьевой смеси, выше гомогенность шлама и качество цемента, однако расход топлива на обжиг и сушку составляет на 30-40 % больше чем при сухом способе.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1 470°C в течение 2…4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь мокрого способа условно можно поделить на зоны:

сушки (температура материала 100…200 °C — здесь происходит частичное испарение воды);

подогрева (200…650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3∙2SiO2∙2H2O → Al2O3∙2SiO2 + 2H2O; далее при температурах 600…1 000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.

декарбонизации (900…1 200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО + СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твердофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;

экзотермических реакций (1 200…1 350 °C) завершется процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4 основных минералов клинкера;

спекания (1 300→1 470→1 300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО образует минерал АЛИТ (С3S);

охлаждения (1 300…1 000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

Узнать данный вид цемента можно по внешнему виду — это зеленовато-серый порошок. Как и все цементы, если к нему добавить воду, он при высыхании принимает камнеобразное состояние и не имеет существенных отличий по своему составу и физико-химическим свойствам от обычного цемента.

 

1.2 Линолеум

Линолеум (лат. linum — лён, полотно + oleum — масло), плотное гибкое водонепроницаемое искусственное полотно, полимерный рулонный материал для покрытия полов и стен.

Известно, что методом промасливания ткани викинги придавали парусам своих драккаров дополнительную прочность и защиту от воды и соли. 1627 год отмечен появлением производства «промасленного полотна», которое можно считать дальним предком линолеума. Примерно через сто лет зафиксировано его применение в качестве напольного покрытия. Натан Смит запатентовал этот материал в 1763 году с таким описанием: «… на ткани находится покрывающая её масса из смеси смолы, живицы, испанского коричневого красителя, пчелиного воска и льняного масла, которая наносится в горячем состоянии».

В 1843 году впервые упоминается использование природного каучука и добавление молотой пробки при производстве полотна. Так появился камптуликон (греч. кампто — гнуть, сгибать). Камптуликон был уже прямым предшественником линолеума. Материал быстро обрёл популярность, но 10 июня 1846 года Р. У. Томсоном запатентована первая в мире автомобильная шина, что вскоре вызвало скачок цен на каучук, который применялся для производства камптуликона. Производители стали искать замену подорожавшему сырью; заменителем каучука стали льняное масло и льняная олифа (позднее её заменил линоксин).

19 декабря 1863 года англичанин Фредерик Уолтон получил патент № 209/1860 на производство линолеума. Это был тот же камптуликон, но в его ингредиентах не было каучука. Позднее шотландец Майкл Нэйн (англ. Michael Nairn) значительно усовершенствовал технологию производства этого напольного покрытия.

Промышленное производство линолеума впервые начато компанией «Walton, Taylor and Co.» в 1864 г. в городе Стайнес, близ Лондона. Первоначально линолеум получали на тканевой (джутовой) основе из растительных масел(льняного, подсолнечного, тунгового), пробковой муки и др.) — так называемый глифталевый линолеум.

В начале XX века Российская империя была одним из основных производителей линолеума. В Одессе и Риге находились крупнейшие фабрики Европы. После Октябрьской революции Россия утратила позиции мирового лидера в производстве напольных покрытий.

Из-за дефицитности сырья (растительного масла) глифталевый линолеум с 1950-х годов уступил место поливинилхлоридному линолеуму. В СССР и других странах в этот период были закрыты практически все производства линолеума из природного сырья. Поливинилхлоридное напольное покрытие уже не является линолеумом, поскольку его ингредиенты не имеют ничего общего с теми, которые запатентовал Уолтон, однако новый материал сохранил старое название.

Нефтяной кризис 1973 года, поднявший цены на нефть (и, как следствие, на поливинилхлорид), вынудил производителей вновь обратить внимание на природное сырьё. Этому же способствовали экологическое движение по всему миру и растущая экологическая грамотность населения. На начало 2000-х годов мировой объём производства натурального линолеума составил более 40 млн м²/год.

Современная технология производства линолеума такова: льняное масло окисляется, и формируется специальная смесь, называемая линолеумным цементом (англ. linoleum cement). Смесь охлаждается и смешивается с сосновой смолой и древесной крошкой, и тогда формируются листы линолеума.

Крупнейшие мировые производители натурального линолеума — Forbo (60 % производства), DLW и Tarkett.

В строительстве наиболее широко используются натуральный и поливинилхлоридный.

Натуральный линолеум — самый старый и самый экологичный отделочный материал из всех линолеумов; имеет высокую износостойкость, низкую горючесть, прочность, устойчивость к истиранию, антистатичность, хорошее сопротивление щелочам и кислотам и сравнительно большой срок службы. В сухих и тёплых помещениях не выгорает, не стирается, не крошится, не издаёт сильных запахов, не теряет первоначального цвета, сохраняя яркость до 20 лет. Имеет самую высокую стоимость среди всех линолеумов, весьма жёсткий и хрупкий на холоде, подвержен воздействию микроорганизмов и плесени (гниению). Натуральный линолеум может быть безосновным или быть изготовлен на основе натуральных тканых или нетканых материалов (например, джутовое, конопляное или льняное волокно). В состав натурального линолеума входят такие натуральные компоненты, как: льняное масло, хвойная смола, древесная мука, известковый порошок и натуральные красители.

Линолеум выпускается в виде рулонов длиной от 6 до 45 м, шириной от 0,5 до 5 м при толщине от 1,5 до 5 мм (специальные линолеумы для укладки в производственных, складских, общественных или спортивных сооружениях имеют толщину до 8—9 мм). Линолеум укладывается или наклеивается на ровное сухое основание с помощью полимерных мастик или специальных клеев. В сборном домостроении применяется линолеум на тепло- и звукоизолирующей основе, поэтому его можно настилать непосредственно на бетонное основание.

 

1.3 Железобетон

Железобето́н — строительный композиционный материал, состоящий из бетона и стали. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений.

В 1802 г. при строительстве Царскосельского дворца российские зодчие использовали металлические стержни для армирования перекрытия, выполненного из известкового бетона. В 1829 г. английский инженер Фокс реализовал армированное металлом бетонное перекрытие. В 1849 г. во Франции Ламбо построил лодку из армоцемента. В 1854 г. Уилкинсон в Англии получил патент на огнестойкое железобетонное перекрытие. В 1861 г. во Франции Куанье опубликовал книгу о 10-летнем опыте применения железобетона. Он же в 1864 г. построил церковь из железобетона. В 1865 г. Уилкинсон построил дом из железобетона. И только в 1867 г. Монье, которого часто считают "автором" железобетона, получил патент на кадки из армоцемента. В 1868 г. Монье построил железобетонный бассейн, а с 1873 по 1885 гг. получил патенты на железобетонный мост, железобетонные шпалы, железобетонные перекрытия, балки, своды и железобетонные трубы. В 1877 г. первая книга по железобетону опубликована Т. Хайэтом в США. С 1884 по 1887 гг. в Москве осуществлялось применение железобетона при устройстве плоских перекрытий, сводов, резервуаров. В это же время проводились испытания конструкций, были реализованы железобетонные перекрытия по металлическим балкам. В 1886 г. в США П. Джексон подал заявку на патент на использование преднапряжения арматуры при строительстве мостов. В 1888 г. патент на преднапряжение получен в Германии В. Дерингом, в 1896 г. в Австрии И. Манделем, в 1905-07 гг. в Норвегии И. Лундом, в 1906 г. в Германии М. Кененом. В 1886 г. в Германии (фирма Вайс) под руководством проф. Баушингера проведены испытания плит и сводов. В 1886-87 гг. М. Кенен в Германии разрабатывает способ расчёта железобетонных конструкций. В 1891 г. в России проф. Н. А. Белелюбский проводит широкомасштабные исследования железобетонных плит, балок, мостов. В этом же году выходит книга инж. Д.Ф. Жаринцева «Слово о бетонных постройках», а в 1893 г. – «Железобетонные сооружения». С 1892 по 1899 г. во Франции Ф. Геннебиком реализовано более 300 проектов с применением железобетона. В 1895 г. на 2 съезде зодчих в России выступает А. Ф. Лолейт, создавший впоследствии основные положения современной теории железобетона. В 1899 г. инженерный совет министерства официально разрешает применять железобетон в России. Первые нормы по проектированию и применению железобетонных конструкций появились в 1904 г. в Германии и Швеции, в 1906 г. во Франции, в 1908 г. в России. Развитие теории железобетона в России в первой половине 20 в. связано с именами А. Ф. Лолейта, А. А. Гвоздева, В. В. Михайлова, М. С. Боришанского, А. П. Васильева, В. И. Мурашева, П. Л. Пастернака, Я. В. Столярова, О. Я. Берга и др.

В XX веке железобетон является наиболее распространённым материалом в строительстве (см. Пьетро Нерви).

Церковь Спаса Нерукотворного Образа в Клязьме является первой в России железобетонной церковью.

 

2 Циклопическая кладка

Циклопи́ческая кла́дка — конструкция, состоящая из больших тёсаных каменных глыб без связующего раствора; древние греки приписывали их циклопам(киклопам). Устойчивость всего сооружения достигается только силой тяжести каменных глыб. Относятся большей частью к бронзовому веку.

Циклопическая кладка является одной из тайн древности, она может находиться в любом уголке планеты, но чаще всего встречается на территории Средиземноморья, Армянского нагорья (более распространённое название «Циклопический замок»), а также в Крыму. Один из наиболее известных примеров так называемые «Львиные ворота» в Микенах, сооружённые в XIV—XIII вв. до н. э.

Циклопическая кладка в наше время.

В настоящее время циклопической называют кладку, при изготовлении которой необработанные камни укладываются в толстый слой раствора.

 

3 Аннотация к книге "Архитектура зданий. Учебник"

Автор: Вильчик Надежда Петровна

Редактор: Штейман Б. И.

Издательство: ИНФРА-М, 2011 г.

Серия: Среднее профессиональное образование

Приведены общие сведения о зданиях. Рассмотрены конструкции и типы гражданских зданий, даны понятия о проектировании гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий, а также зданий в условиях реконструкции.

Соответствует государственному образовательному стандарту среднего профессионального образования по специальности 270103 (2902) "Строительство и эксплуатация зданий и сооружений". 2-е издание, переработанное и дополненное.