Строительное материаловедение

 

Содержание

 

Теоретический вопрос: Гидравлические вяжущие вещества.

Гидравлическая известь..............................................................................................4

Романцемент................................................................................................................6

Портландцемент..........................................................................................................7

Гидравлические вяжущие - специальные.................................................................8

Задача 1...................................................................................................................9

Задача 2...................................................................................................................9

Список использованной литературы.......................................................................10

 

Гидравлические  вяжущие вещества.

Вяжущие гидравлические - самая  многочисленная группа вяжущих. Способны твердеть и сохранять твердость  на воздухе и в воде. К ним  относятся известь гидравлическая, романцемент, портландцемент и некоторые другие материалы, такие как: специальные гидравлические вяжущие вещества на основе портландцемента(пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, алинитовый, цветной), а так же гипсоцементно-пуццолановое вяжущее вещество, кремнийорганический силикатный кислотоупорный цемент и другие цементы.

Гидравлическая  известь

Гидравлическая известь  — продукт умеренного обжига при  температуре 900—1100° C мергелистых известняков, содержащих 6—20% глинистых примесей. При обжиге мергелистых известняков  при разложении углекислого кальция  часть образующейся CaO соединяется  в твердом состоянии с окислами SiO2, Al2O3, Fe2O3, содержащимися в минералах  глин, образуя силикаты 2СаО · SiO2, алюминаты CaO · Al2O3 и ферриты кальция 2СаО · Fe2O3, обладающие способностью твердеть не только на воздухе, но и  в воде.

Так как в гидравлической извести содержится в значительном количестве свободная окись кальция CaO, то она, так же как и воздушная  известь, гасится при действии воды, примем чем больше содержание свободной CaO, тем меньше способность к гидравлическому  твердению. 
Строительную гидравлическую известь выпускают в виде тонкоизмельченного порошка, при просеивании которого остаток частиц на сите № 009 не должен превышать 10%.

Кроме глинистых и песчаных примесей мергелистые известняки обычно содержат до 2—5% углекислого магния и некоторые другие примеси. Для  производства гидравлической извести  необходимо применять мергелистые  известняки с возможно более равномерным распределением глинистых и других включений, так как от этого в значительной степени зависит качество получаемого продукта.

Для характеристики химического  состава сырья, содержащего известняк  и глину, а также готового вяжущего вещества обычно пользуются гидравлическим или основным модулем, который выражается следующим отношением: 
m=СаО/(SiO2 + Al2O3 + Fe2O8) Для гидравлических известей этот модуль колеблется в пределах 1,7—9.

Различают гидравлическую известь  двух видов: слабогидравлическую с  модулем 4,5—9 и сильногидравлическую с модулем 1,7—4,5. Если продукт обжига имеет гидравлический модуль менее 1,7, то его относят к романцементу (т= 1,1 —1,7), если же более 9, то к воздушной  извести. 
Гидравлическая известь, затворенная водой, после предварительного твердения на воздухе продолжает твердеть и в воде, при этом физико-химические процессы воздушного твердения сочетаются с гидравлическими. Гидрат окиси кальция при испарении влаги постепенно кристаллизуется, а под действием углекислого газа подвергается карбонизации.

Гидравлическое твердение  извести происходит в результате гидратации силикатов, алюминатов и  ферритов кальция так же, как в  портландцементе.

К гидравлической извести  предъявляются следующие требования: остаток на сите № 009 не более 10%, предел прочности при сжатии стандартных  образцов-кубов через 28 сут. комбинированного хранения (7 сут. во влажном воздухе  и 21 сут. в воде) не менее 20 кГ/см2. 
Гидравлическую известь применяют в тонкоизмельченном виде для приготовления строительных растворов, предназначенных для сухой или влажной среды, бетонов низких марок и т. д. Гидравлическая известь дает менее пластичные, чем воздушная, растворы, быстрее и равномернее твердеющие по всей толще стены и обладающие большей прочностью.

Романцемент

Романцемент — продукт  тонкого помола обожженных не до спекания чистых и доломитизированных мергелей, содержащих не менее 25% глинистых примесей. Для регулирования свойств в  романцемент вводят до 15% активных минеральных  добавок и до 5% природного двуводного гипса.

Сырьем для производства романцемента служат мергели — природная  смесь углекислого кальция и  глин. Наиболее желательны мергели  с таким сочетанием известняка и  глин, при котором в процессе обжига не до спекания получается продукт, не содержащий свободной окиси кальция. Это мергели с невысоким содержанием  углекислого кальция и гидравлическим Модулем, равным 1,1 —1,7. Производство романцемента заключается в добыче мергеля, его  дроблении на куски требуемого размера, обжиге и последующем помоле обожженного  материала. Обжиг сырья ведут  в основном в шахтных, а иногда и во вращающихся печах при  температуре 1000—1100°С. Помол обожженного  материала в шаровых мельницах  лучше производить совместно  с гипсом и активными минеральными добавками, так как при этом получается более- однородный продукт.

Схватывание и твердение  романцемента основано на гидратации силикатов и алюминатов кальция, аналогичных имеющимся в гидравлической извести и в основном составляющих романцемент. Начало схватывания романцемента должно наступать через 15 мин, а конец  схватывания — не позднее 24 ч  с момента затворения водой.

Романцемент — медленнотвердеющее вяжущее вещество с относительно низкой марочной прочностью. Различают  марки 25, 50 и 100. Марку определяют по значению предела прочности при  сжатии образцов, изготовленных из жесткого раствора состава 1 : 3 (по весу) и испытанных через 28 сут. комбинированного хранения (7 сут. во влажной среде и 21 сут. в воде). Тонкость помола романцемента характеризуется остатком на сите № 02 не более 5%, а на сите № 008 не более 25%.

Применяют романцемент для  штукатурных и кладочных строительных растворов, а также для бетонов  низких марок; может быть использован  в производстве стеновых камней и  мелких блоков, особенно с применением  термообработки паром.

Портландцемент

Портландцемент является основным материалом в современном  промышленном, гражданском, жилищном, сельскохозяйственном, гидротехническом и дорожном строительстве.

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в клинкере силикатов кальция. Спекшаяся сырьевая смесь в виде зерен размером до 40 мм называется клинкером; от качества его зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарастания, долговечность, стойкость  в различных эксплуатационных условиях. 
Для регулирования сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют гипс в количестве не менее 1,5 и не более 3,5% веса цемента в пересчете на ангидрид серной кислоты SO3. Портландцемент можно выпускать без добавок или с активными минеральными добавками в количестве до 15% от веса цемента. Качество клинкера зависит от его химического и минералогического составов.

Известняк, используемый для  производства портландцемента, в основном состоит из двух окислов — CaO и CO2, а глина — из различных минералов, содержащих в основном окислы SiO2, Al2O3, Fe2O3. В процессе обжига сырьевой смеси CO2 удаляется, а оставшиеся окислы CaO, SiO2, Al2O3 и Fe2O3 образуют клинкерные минералы. Химический состав портландцементного клинкера характеризуется следующим процентным содержанием основных окислов:

• окись кальция CaO 63—67
• кремнезем SiO2 21—24
• глинозем Al2O3 4—7
• окись железа Fe2O3 2—5

Повышенное содержание окиси  кальция (при условии обязательного  связывания его в химическое соединение с кислотными окислами) свидетельствует  о повышенной скорости твердения  портландцемента, его высокой прочности  и несколько пониженной водостойкости. Повышенное содержание кремнезема замедляет  сроки твердения цемента в  начальный период при достаточно интенсивном нарастании прочности  в длительные сроки; такие цементы  отличаются повышенной водостойкостью.  
Повышенное содержание Al2O3 способствует ускоренному твердению цемента в первые сроки, но цемент характеризуется пониженной водостойкостью, сульфатостойкостью и морозостойкостью. Окись железа способствует снижению температуры спекания клинкера и повышению стойкости цемента к действию сульфатных вод.

  Гидравлические вяжущие - специальные

К специальным цементам, отличающимся от цементов, изготовленных  на основе портландцементного клинкера, относятся: глиноземистый цемент и  комплексные вяжущие (смешанные  цементы) - расширяющиеся и безусадочный, гипсоцементно-пуццолановые и шлакощелочные  вяжущие вещества, кислотоупорный цемент.

 

Задача 1: Высушенная до постоянной массы керамическая черепица объемом 1,4 дм³ весит 2,4 кг. В насыщенном водой состоянии ее масса 2,65 кг. Истинная плотность черепицы 2,65 г/см³. Рассчитать влажность черепицы, её открытую пористость.

находим влажность  

открытая пористость П_о равняется водопоглощению по объему и равняется

 

 

Задача 2: Образцы древесины размером 2 2 3 см, испытанные на сжатие вдоль волокон имеют разрушающую нагрузку 2200 кгс, при влажности 10 %. Определить предел прочности при сжатии и плотность древесины при данной влажности и при стандартной 12%-ной (масса испытываемого образца 5,2 г).

площадь поперечного сечения  образца 4 см²

объем образца 12 см³

предел плотности при  сжатии

плотность образца при  влажности 10%  

плотность образца при  влажности 12%

 

0,4444

Предел прочности образца  при влажности 12%

 

Список литературы:

1. Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): Учебное пособие. – М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
2. Айрапетов Д.П. Архитектурное материаловедение. – М.: Стройиздат, 1983 г.
3. Лысенко Е.И., Котлярова Л.В., Ткаченко Г.А. Современные отделочные и облицовочные материалы: Учебно-справочное пособие. Ростов н/Дону: «Феникс», 2003. – 448 с.
4. Попов Л.Н., Попов Н.Л. Лабораторные работы по дисциплине «Строительные материалы и изделия»: Учеб. пособие. – М.: ИНФРА-М, 2003. – 219 с.
5. Байер В.Е. Материаловедение для архитекторов, реставраторов, дизайнеров: Учеб. пособие. – М.: ООО «Издательство Астрель», 2004. – 701 с.