Основы строительства и инженерное оборудование

Бетоны – искусственные каменные материалы, получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Бетон со стальной арматурой называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не только сжатию, но и изгибу и растяжению.

Строительные растворы — искусственные каменные материалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые со временем переходят из тестообразного в камневидное состояние. Строительные растворы в отличие от бетонов не содержат крупный заполнитель и укладываются тонкими слоями обычно на пористое основание и без интенсивного механического воздействия. По ряду структурных особенностей и свойств строительные растворы близки к мелкозернистым бетонам. Сравнительно невысокая прочность позволяет при производстве растворов успешно использовать местные вяжущие вещества и разнообразные промышленные отходы (золошлаковые, известе- и гипсо-содержащие продукты и др.).

В строительстве применяют в  основном известковые, гипсовые, цементные  и смешанные (цементно-известковые, цементно-глиняные) растворы. Цементы  применяют в качестве вяжущих  для растворов марок не ниже М25 и эксплуатируемых при высокой  влажности. Тяжелые растворы имеют  среднюю плотность более 1500, а  легкие менее 1500 кг/м3. Для легких растворов  в качестве заполнителей используют природные или искусственные  пористые пески.

Искусственные необжиговые  каменные материалы – получают на основе неорганических вяжущих и различных заполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия, асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны.

Полимерные материалы  и изделия – группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластических нетермоактивных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.

Древесные материалы - целиком или преимущественно состоят из древесины, под которой понимают освобожденную от коры ткань волокон, содержащихся в стволе дерева.

В строительстве древесину широко применяют в виде пиломатериалов, фанеры, столярных изделий, клееных  конструкций, сборных деревянных домов, изделий из отходов деревообработки  и лесопиления.

Древесные материалы отличает ряд  положительных особенностей: сравнительно высокая механическая прочность  при небольшой средней плотности, легкая обрабатываемость, упругость, малая  теплопроводность, значительная стойкость  к переменному замораживанию  и оттаиванию и некоторым другим агрессивным воздействиям.

К факторам, ограничивающим применение древесных материалов в строительстве, относятся их гигроскопичность, подверженность в переменно-влажностных условиях к загниванию, короблению, разбуханию и растрескиванию, неоднородность физико-механических свойств в различных направлениях (анизотропность, возгораемость).

Металлические материалы. Наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые. Стальной прокат применяют для возведения каркасов промышленных и гражданских зданий, мостов, для изготовления арматурной стали для железобетона, кровельной стали, труб, а также различных металлических изделий, гвоздей, болтов, заклепок.  
Из чугуна отливают колонны, трубы и фасонные детали к ним, отопительные радиаторы, архитектурно-художественные изделия. Сплавы металлов широко используют в качестве конструкционных и отделочных материалов.

Металлы — типичные кристаллические  вещества, свойства которых обусловлены  особенностями их кристаллической  структуры. Для каждого металла  характерна определенная кристаллическая  решетка. Сцепление между элементами кристаллической решетки металлов является результатом действия физико-химических сил, из которых наиболее существенны  силы между положительно заряженными  ионами, слагающими решетку, и окружающими  их свободными электронами (металлическая  связь). Теоретическая прочность  металлов весьма велика и равна, например, для железа примерно 104 МПа. В реальных металлах, однако, прочность оказывается во много раз ниже теоретической, что объясняется дефектами слагающих их кристаллов — микротрещинами, различными включениями и в особенности дислокациями — дефектами кристаллической решетки, вблизи которых нарушается правильное расположение атомных плоскостей.

Если металл находится под внешним  напряжением, на расположенные в  его кристаллах дислокации действует  определенная сила, под действием которой дислокации перемещаются, и металл пластически деформируется.

Свойства металлов в значительной степени обусловлены особенностями  их кристаллизации, идущей при переходе их из жидкого состояния в твердое. Крупнозернистые металлы имеют  более низкое сопротивление удару. Чем мельче зерна, тем прочнее  и пластичнее металл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Очистка сточных вод предприятий.

       

         2.1. Введение

Вода - ценнейший природный  ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость  ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского  хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых  условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения  водой.

Потребности в воде огромны  и ежегодно возрастают. Ежегодный  расход воды на земном шаре по всем видам  водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже  сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности  промышленности и сельского хозяйства  в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе  определяются такие направления  рационального использования водных ресурсов: более полное использование  и расширенное воспроизводство  ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов, и свести к минимуму потребление свежей воды.  
 
      

  2.2. Источники загрязнения внутренних водоемов

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств  воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или  могут создать неудобства, делая  воду данных водоемов опасной для  использования, нанося ущерб народному  хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных  и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и  биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС. Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т. д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т. д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные  воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят  на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т. ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся  сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых  заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т. д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические  заводы, предприятия органического  синтеза, коксохимические и др. В  стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается  главным образом в окислительных  процессах, вследствие которых уменьшается  содержание в воде кислорода, увеличивается  биохимическая потребность в  нем, ухудшаются органолептические  показатели воды.

Нефть и нефтепродукты  на современном этапе являются основными  загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая  в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или  эмульгированные в воде. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное  натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды.

Довольно вредным загрязнителем  промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При  этом резко снижаются биологические  процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический  запах карболки.

На жизнь населения  водоемов пагубно влияют сточные  воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна  и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины  и коры выделяются в воду различные  дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест. Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные  бессточные бассейны и специальные  резервуары. Рост населения, расширение старых и возникновение новых  городов значительно увеличили  поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными  бактериями и гельминтами. В еще  большей степени загрязняют водоемы  моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят  широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние  на биологический и физический режим  водоемов. В результате снижается  способность вод к насыщению  кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами  и минеральными удобрениями, которые  попадают с полей вместе со струями  дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что  инсектициды, содержащиеся в воде в  виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом. В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясо - молочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения  в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и  шерстомойных предприятий.

Нагретые сточные воды тепловых ЭС и других производств причиняют “тепловое загрязнение”, которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде меньше кислорода, резко изменяется термический режим, что отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды”. Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота. 
 
         2.3. Методы очистки сточных вод