Контрольная работа по "Материаловедению"

Растворы и бетоны на известково-трепельном вяжущем характеризуются  низкой морозостойкостью. Несколько выше морозостойкость известково-пуццолановых вяжущих на основе вулканических добавок.

Известково-пуццолановое вяжущее целесообразно применять  преимущественно для растворов  и бетонов низких марок, в подземных  или подводных сооружениях и для изготовления изделий с применением тепловлажностной обработки. Использовать эти вяжущие в надземных сооружениях можно только при систематическом увлажнении в первые сроки твердения.

Не рекомендуется применять  известково-пуццолановые вяжущие при  пониженных температурах (ниже +10°С без искусственного подогрева), так как при этом сильно замораживается и без того медленно идущий процесс твердения. Не рекомендуется также использовать известково-пуццолановые вяжущие для возведения конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию.

 

 

 

Вопрос 4. Что  представляет собой асфальтобетон; каковы его свойства и область  применения.

Асфальтобетон – искусственный  материал, полученный в результате уплотнения смеси, состоящей из битума, минерального порошка, песка и крупного заполнителя – щебня или гравия. При подборе состава асфальтобетона выбирают марку битума и соотношение вяжущего и тонкомолотой минеральной добавки для обеспечения требуемой прочности асфальтобетона и соответствующей теплостойкости. Общее содержание битума в асфальтобетоне 5 – 6% по массе. В качестве крупного заполнителя чаще всего используют известковый щебень крупностью 10 – 40мм, обладающий хорошим сцеплением с битумом.

Важнейшими  свойствами асфальтобетонных смесей являются: однородность, сегрегируемость (разделимость), удобоукладываемость (подвижность), удобоуплотняемость (формуемость). Регулируя эти свойства, можно рационализировать параметры технологического процесса в направлении обеспечения качества асфальтобетонного покрытия с минимальными энергетическими затратами и себестоимостью работ.

Однородность смесей оценивается коэффициентом вариации показателя предела прочности при сжатии при температуре 50 °С.

Сегрегируемость - свойство смеси сохранять однородность по зерновому составу при отгрузке в накопительный бункер, загрузке в автосамосвалы, перевозке, выгрузке в приемный бункер асфальтоукладчика и укладке.

Удобоукладываемость - свойство смеси легко распределяться слоем с заданной толщиной с помощью асфальтоукладчиков и другого технологического оборудования.

- свойство смеси при  уплотнении быстро формироваться  в монолитный слой требуемой  плотности.

Оценка таких важных технологических свойств, как сегрегируемость, удобоукладываемость и удобоуплотняемость, не предусмотрена требованиями ГОСТ 9128-97 , поскольку отсутствуют апробированные методики и соответствующие им простые и надежные в производственных условиях эксплуатации приборы.

Удобоукладываемость и  удобоуплотняемость смеси достигаются, в частности, при соблюдении температурного режима технологического процесса.

При значительной температурной  неоднородности асфальтобетонной смеси, доставленной к месту укладки  и уплотнения, и отсутствии конкретности в назначении мест замера температуры последняя весьма приближенно характеризует удобоукладываемость и удобоуплотняемость смеси, а для смесей с различными добавками на вспененных битумах не позволяет объективно оценить эти важные технологические свойства.

В практической деятельности при оценке удобоукладываемости и удобоуплотняемости смеси следует руководствоваться следующими положениями.

Необходимая удобоукладываемость  смесей, приготовляемых на вязких битумах, достигается в основном за счет повышения  температуры, снижающей их вязкость. Это свойство смеси зависит от ее структуры, количества битума и качества минерального порошка. Зернистые смеси с применением дробленых минеральных материалов имеют меньшую подвижность, чем смеси с применением гравия и природного песка. Смеси с повышенным содержанием минерального порошка обладают большей жесткостью.

Непросушенный минеральный  порошок понижает подвижность смеси, а избыток битума - ее рыхлость. Такая  смесь слеживается при перевозке, растекается по кузову автосамосвала  и с трудом выгружается.

На удобоукладываемость асфальтобетонной смеси оказывают влияние характер и качество перемешивания: смеси, приготовленные в лопастных мешалках, более технологичны, чем смеси, приготовленные в мешалках со свободным перемешиванием.

Удобоуплотняемость смеси  зависит в основном от тех же факторов, что и удобоукладываемость. Отличие заключается в следующем: увеличение содержания битума на 10-15% выше оптимального улучшает это свойство смеси.

Минералогический состав и пористость минеральных материалов определяют шероховатость и форму зерен, что отражается на внутреннем трении и сцеплении частиц, а следовательно, и на удобоуплотняемости смеси.

Структура и размер пор  влияют на степень всасывания жидких компонентов битума и способствуют повышению вязкости битумных прослоек и вязкого сопротивления смесей при уплотнении. Смеси, приготовленные на шлаковых заполнителях, отличаются меньшей уплотняемостью, чем смеси, приготовленные на щебне из природных горных пород. Асфальтобетонные смеси из пористых известняков более жесткие, нежели из плотных, вследствие значительной диффузии наиболее подвижного компонента (масел из битума).

Достоинство асфальтобетона – высокая механическая прочность, обеспечивающая необходимое сопротивление  для прохождения транспорта, способность  к упругим и пластическим деформациям, ровность и гигиеничность покрытий, легкость очистки.

Асфальтобетон разделяют  на укладываемые в горячем и холодном состоянии.

Для приготовления горячих  асфальтобетонных смесей предварительно высушенные и подогретые до 180 – 200^оС тонкомолотую добавку, песок и щебень загружают в смеситель с расплавленным битумом и перемешивают. Готовые горячие смеси доставляют на автосамосвалах и после укладки укатывают самоходными катками.

Асфальтобетонные смеси, укладываемые в холодном состоянии, готовят на основе жидких битумов. Такие  асфальтобетонные смеси после укладки  затвердевают в течение нескольких дней вследствие испарения летучих составляющих жидких битумов. Стоимость холодных асфальтобетонов значительно ниже, чем асфальтобетонов горячей укладки, однако они менее долговечны.

Асфальтобетон применяют  для покрытий автомобильных дорог, улиц, полов промышленных цехов, складов, хранилищ и подсобных помещений.

 

 

 

Асфальтовый бетон в  процессе работы в дорожных покрытиях  подвергается воздействию комплекса  атмосферных факторов и во времени  изменяет свои свойства. Одной из причин разрушения асфальтобетонных покрытий является старение битума, входящего в состав материала, что связано с потерей им вязкопластических свойств. Это обуславливается испарением масел, входящих в состав битумов. Интенсивность этого процесса зависит от температуры их кипения, величины поверхности испарения и упругости паров, насыщающих пространство.

Вторым важным фактором старения органических вяжущих в  асфальтобетоне является химическое изменение  компонентов битума с образованием новых высокомолекулярных органических соединений. Эти изменения связаны с процессом окисления. Интенсивность этого процесса зависит от величины и совокупности действия многих факторов - теплового воздействия, солнечного света, механических воздействий, действия солей металлов переменной валентности (железа, меди, марганца...) и др

При старении асфальтобетона в слое дорожного покрытия под  воздействием кислорода воздуха, температурных  условий и воды ярко проявляется  четыре основных стадии этого процесса: упрочнение структуры, ее стабилизация, начало развития деструкционных процессов и разрушение. Длительность каждой стадии, определяется многими факторами: технологией приготовления смесей и ее параметрами, происхождением, свойствами и зерновым составом минеральных материалов, характером взаимодействия вяжущего с поверхностью минеральных материалов, режимом технологии уплотнения смесей, интенсивностью движения транспортных средств и степенью их удельного давления на покрытие, климатическими условиями региона и др.

Первая стадия старения асфальтобетона характеризуется его упрочнением, повышением водостойкости и снижением деформативных материала, которые происходят под действием уплотняющих нагрузок от транспортных средств, а также под воздействием погодно-климатических факторов и процессов взаимодействия битума с минеральными материалами (перераспределением активных соединений битума в объеме битумных пленок по их толщине с повышением концентрации высокомолекулярных соединений - асфальтенов на границе с минеральной поверхностью), вызывающих уменьшение количества масел и увеличение количества смол и асфальтенов в асфальтобетоне, а также повышение когезии битума.

Вторая стадия старения наиболее продолжительная и характеризуется  практической неизменностью показателей  прочности асфальтобетона. Однако водо- и морозостойкость этого материал на второй стадии старения снижаются.

Третья и четвертая  стадий старения характеризуются резким снижением прочности асфальтобетона, ростом его водонасыщения, уменьшением  водо- и морозостойкости, которые  могут привести к быстрому, разрушению дорожного покрытия. При этом четкой границы между третьей и четвертой стадиям и не существует. Для предотвращения обвального разрушения дорожного покрытия, вызванного интенсивным старением асфальтобетона, и своевременного назначения ремонтных работ с целью продления его срока службы необходимо периодически (непосредственно после изготовления и на разных стадиях эксплуатации) оценивать и прогнозировать долговечность покрытия.

 

            

 

Вопрос 5. Перечислите  теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы на основе полимеров и укажите их свойства.

 

При строительстве промышленных объектов, гражданских сооружений сопутствующие  коммуникации тепловодоснаб—жения  защищают от воздействия отрицательных  температур с помощью теплоизоляционных материалов различного вида. Разделяют теплоизоляционные материалы на:

1) строительные;

2) полимерные.

 

Строительные теплоизоляционные  материалы по структуре бывают:

1) волокнистые;

2) ячеистые;

3) зернистые.

А в зависимости от исходного сырья:

1) неорганические (пеностекло, легкие бетоны с наполнителями,  минеральная вата);

2) органические (пенопласты, сотопласты, фибролит древесно—волокнистые  и торфяные плиты и др.);

3) полимерные.

По форме и внешнему виду теплоизоляционные материалы  подразделяют на:

1) штучные (плиты, полуцилиндры, блоки, кирпич легковесный и  др.);

2) рулонные и шнуровые (жгуты, маты, шнуры);

3) рыхлые и сыпучие  (стеклянная и минеральная вата, перлитовый песок и др.).

По жесткости теплоизоляционные  материалы подразделяются на:

1) твердые, повышенной  жесткости;

2) жесткие;

3) полужесткие;

4) мягкие.

По теплопроводности они делятся на три класса:

1) А – низкой теплопроводности;

2) Б – средней;

3) В – повышенной.

Основной показатель теплоизоляционных материалов –  коэффициент теплопроводности, который для большинства из них находится в пределах 0,02—0,2 Вт/м? °С.

По возгораемости теплоизоляционные  материалы выпускают:

1) несгораемые;

2) трудносгораемые;

3) сгораемые.

Полимерные теплоизоляционные  материалы подразделяют на:

1) жесткие, с пределом прочности на сжатие 5 сж = 0,15 Мпа;

2) полужесткие;

3) эластичные с 5 сж = 0,01 МПа.

Полимерные теплоизоляционные  материалы строительного назначения прочны, имеют широкий диапазон деформационных характеристик, химически и водостойкие.

 

Для теплоизоляции трубопроводов диаметром 15–25 мм и соответствующей запорной арматуры широко применяется полотно холстопрошивное из отходов стеклянного волокна марки ХПС—Т–5,0 и ХПС—Т–2,5, оно рассчитано на максимальную температуру в +450 °C, имеет среднюю плотность 400–500 кг/м 3, теплопроводность – 0,053 Вт/(м ? °С), рассчитаны на температуры до + 300 °C, трудносгораемое.

Маты из стеклянного  штапельного волокна на синтетическом  связующем марки МТ–35 предназначены  для теплоизоляции трубопроводов  диаметром от 57 до 426 мм, имеют среднюю плотность 60 кг/м 3, теплопроводность 0,047 Вт/(м ? °С), максимальная температура применения +180 °C, трудносгораемые.

Шнур теплоизоляционный  из минеральной ваты марки 200 применяется  для изоляции трубопроводов диаметром  до 108 мм включительно и запорной арматуры соответственно, имеет плотность 220 кг/м 3, теплопроводность 0,056 Вт/(м ? °С), максимальная температура применения от +150 °C до +600 °C, в оболочке из стеклоткани несгораемый, в остальных случаях – трудносгораемый.

В последние годы в России широко применяются теплоизоляционные материалы из стеклянного штапельного волокна URSA. Изделия URSA применяются при строительстве всех типов зданий, для изоляции оборудования и трубопроводов, средств транспорта. Выпускаются в виде рулонов, плит плотностью 13–75 кг/м 3 и матов плотностью 10–25 кг/м 3, толщиной 40—140 мм.