Контрольная работа по "Материаловедению"

Следует отметить, что прочность, как и другие свойства ячеистых бетонов, обусловлена структурой, ее пористостью и поэтому находится в прямой зависимости от величины средней плотности. Если же средняя плотность остается постоянной, то тогда важнейшими факторами выступают активность вяжущего вещества и оптимальное содержание компонентов в смеси, так что оптимальной структуре ячеистого бетона всегда соответствует комплекс наиболее благоприятных показателей свойств (закон створа).

Разновидности асфальтовых  бетонов

К разновидностям асфальтобетона относятся теплый и  холодный. Специфическими особенностями  обладают еще две других разновидности  горячего асфальтобетона — литой  и цветной. Более редким в строительстве является дегтебетон.

Теплый  асфальтобетон используют при строительстве дорожных покрытий капитального типа и для устройства нижних слоев в покрытиях.

Для приготовления  теплого асфальтобетона используют вязкие нефтебитумы марок БНД 200/300 и БНД 130/200 или жидкие битумы; известняковый порошок более тонкого помола, чем в горячих смесях; щебень и искусственный песок, получаемые дроблением основных пород, — габбровых или диабазовых; прочные шлаки. Составы теплого асфальтобетона проектируют общим методом, используемым в теории искусственных строительных конгломератов. Температура готовой теплой массы при ее выходе из смесителя должна быть 90—130°С в зависимости от исходной вязкости битума. Допустимые пределы температур массы при ее уплотнении в покрытии: нижний — 50°С при работах в теплую погоду и при марке битума СГ 70/130; верхний — 100°С при работах в холодную погоду и при марке битума СГ 130/200. Уплотнение производят легкими и тяжелыми (12 т) катками; при холодной погоде рекомендуется уплотнять массу сразу же после ее укладки в покрытие, чтобы не остудить массу и не потерять ее удобообрабатываемость. Толщину рыхлого сдоя назначают на 15—20% больше проектной толщины покрытия, что регулируется положением выглаживающей плиты укладчика.

Холодный асфальтобетон (холодный асфальт) содержит жидкий или разжиженный вязкий битум, что позволяет укладывать массу холодного асфальта при температуре окружающего воздуха. Могут использоваться также битумные эмульсии.

Приготовление холодного асфальта осуществляется в горячем и холодном состояниях. При приготовлении массы в горячем состоянии применяют жидкий или разжиженный битум, в холодном — битумную эмульсию. Более распространен в строительстве холодный асфальт на основе жидкого или разжиженного битума. Его применяют для создания верхних слоев дорожных покрытий и при производстве ремонтных работ, в частности, при восстановлении сильно износившихся покрытий. Если холодный асфальт употребляется в строительных работах непосредственно после его изготовления на АБЗ, то укладку массы предпочтительнее производить еще в теплом состоянии. В этом случае раскладка упрощается, слой массы ложится компактнее, а при уплотнении слоя быстрее формируется монолитное покрытие. При работах во влажную погоду используют холодный асфальт, приготовленный на битумной эмульсии.

Отвердевание  монолитного слоя связано не в  малой степени с испарением растворителя из разжиженного вязкого битума или  легких фракций — из жидкого. Поэтому слишком значительная его I уплотненность в первый период эксплуатации дорожного покрытия может принести вред. Рекомендуется не допускать высокой грузонапряженности при движении автотранспорта, так же как нельзя допускать и слишком слабой интенсивности движения транспорта, поскольку окончательное формирование покрытия происходит именно под действием этого движения.

Холодный асфальт  может длительное время оставаться в рыхлом состоянии в складских  условиях (до 8—10 месяцев). Поэтому холодную асфальтобетонную массу обычно приготовляют в зимнее время года с тем, чтобы ее раскладку в покрытие произвести с наступлением весны. Зимняя заготовка массы позволяет работать АБЗ практически в течение полного года, тогда как при производстве только одной горячей массы оборудование завода в зимний период простаивает или работает с низкой производительностью. При чрезмерно длительном хранении рыхлая масса холодного асфальта постепенно слеживается, образуются комочки или даже глыбы. Тогда использовать массу становится затруднительным, требуется предварительное рыхление ее. Однако механическое рыхление ухудшает качество массы вследствие обнажения отдельных частиц, покрытых пленкой битума. Слеживаемость холодного асфальта при длительном хранении уменьшают, добавляя на последней стадии перемешивания массы ССБ, хлорное железо, водный раствор соапстока и некоторые другие специальные вещества (добавки) в количестве до 2—3%. Эти же вещества способствуют лучшему сцеплению битума с поверхностью не полностью просушенного минерального материала.

Холодный асфальт  приготовляют с применением щебня из морозостойких карбонатных пород (известняков, доломитов) и доменных шлаков с пределом прочности при сжатии не менее 80 МПа, а при использовании изверженных и метаморфических пород — не менее 100 МПа. Чтобы покрытие не становилось скользким при его эксплуатации, к известняковому щебню принято добавлять до 30% мелкого (8—10 мм) гранитного или получаемого из других изверженных пород (диабаза, базальта) щебня или искусственного дробленого песка из тех же пород камня. Песок должен быть чистым, однородным, морозостойким, без органических примесей или глинистых частиц, способных набухать в воде. Кроме щебня и песка в состав холодного асфальта входит минеральный (известняковый) порошок для повышения вязкости и клеящей способности разжиженного или жидкого битума. При тонких пленках битума слеживаемость массы меньше и прочность плотного покрытия выше. При выборе вяжущего учитывают, что чем холоднее погодные условия, длительнее срок хранения массы, ниже прочность камня, тем вяжущее вещество должно быть более жидким. Наиболее распространенными вязкостями являются 120—180 с, определяемые по стандартному вискозиметру (при отверстии 5 мм и температуре 60°С). Такая вязкость соответствует маркам СГ 130/200, СГ 70/130 и МГ 130/200, л МГ 70/130. При использовании битумной эмульсии рекомендуется средняя скорость ее распада при содержании в ней вяжущего вещества в пределах 50—60% по массе. В загородных условиях допускается применять дегтевые эмульсии.

Доля вяжущего вещества в составе холодного  асфальта устанавливается проектированием оптимального состава, но обычно находится в пределах 6—8% для песчаного и 5—7% для мелкозернистого. Качество холодного асфальта в покрытиях характеризуется его прочностью при сжатии в сухом и водонасыщенном состояниях при 20°С соответственно 1,5—2,0 и 1,0—1,5 МПа, коэффициентом водоустойчивости не менее 0,6—0,8 и некоторыми другими показателями свойств, указываемыми в ТУ. В целом следует отметить, что эта разновидность асфальтового бетона изготовляется и применяется пока в весьма ограниченных размерах, но покрытия из него несомненно относятся к перспективным.

Литой асфальтовый бетон (литой асфальт) выделяется из других горячих аналогов тем, что все межзерновые поры в нем заполнены асфальтовым вяжущим веществом. При этом отношение Б/П несколько больше, чем в вяжущем веществе обычного (пластичного) асфальтобетона. После укладки массы и ее уплотнения в монолите практически отсутствуют остаточные поры и пустоты, поэтому покрытия из него водонепроницаемые.

Преимущество  литого асфальта состоит в том, что работы по его укладке можно производить при сравнительно низких температурах (до -10°С) воздуха. Не требуется также, как уже отмечалось, продолжительного уплотнения массы катками или трамбования при ямочном ремонте. Достаточно прикатать его легкими (0,5—1,5 т) катками или уплотнить вибробрусом асфальтоукладчика. Преимуществом покрытий из литого асфальта является также их относительно высокая долговечность, износостойкость и шероховатость. Последняя придается покрытию либо распределением по поверхности сухого песка высевок или первых фракций мелкого щебня (5- 8 мм), лучше предварительно очерненных битумом (1—1,2%), и последующей их прикаткой, либо устройством тонкослойного покрытия толщиной 0,8—1,5 см из специально подготовленной смеси. В некоторых странах шероховатость достигают применением катков с рифлеными вальцами. Литой асфальтобетон не лишен, однако, и некоторых недостатков: податливостью к сдвиговым деформациям в жаркое летнее время и склонностью к трещинообразованию от неравномерных тепловых напряжений в период отрицательных температур воздуха. В последние годы эти традиционные недостатки были резко ослаблены за счет привлечения к проектированию оптимальных составов общей методики их расчета, излагаемой в теории ИСК, и устройства покрытий способом вибролитья. В получаемых составах литого асфальта содержится минеральных частиц крупнее 5 мм 50—55%, асфальтовяжущего вещества (Б+П) 20—25% с отношением Б/П, равным 0,46—0,55, причем порошок содержит 100% частиц мельче 0,071 мм. Слой уложенной массы не требует дополнительного уплотнения после вибрационного приглаживания его брусом асфальтоукладчика. С понижением температуры покрытия с 200°С до атмосферной литой асфальт в покрытии отвердевает и пригоден к эксплуатации.

Достоинства покрытий из вибролитых смесей отмечены при их укладке на дорогах высоких категорий, мостах, путепроводах, эстакадах и взлетно-посадочных полосах аэродромов. Строительный сезон по их устройству может быть расширен за счет использования универсальных термосов-миксеров грузоподъемностью от 8,5 до 16 т.

По технологии вибролитья используют подогретые зернистые минеральные  материалы температурой 280—300°С, если порошок поступает холодным; температуру  нагрева их снижают на 12—14%, если порошок в мешалку подается подогретым до температуры 120—140°С. Битум подогревают до температуры 150—170°С. Температура смеси должна быть 190—200°С, если температура воздуха выше -10°С; не ниже 220°С, если температура воздуха +10—15°С. Технические свойства смеси и асфальтобетона: пористость минеральной смеси не более 20%, подвижность смеси при 200°С — не менее 25 мм (определяют с помощью металлического конуса); водонасыщение уплотненных образцов — 1,0% от объема; глубина вдавливания штампа в образцы при температуре 40°С — не более 4 мм.

Цветной асфальтовый бетон состоит из мелкого щебня (5—7 мм), песка, минерального порошка, связующего, пластификатора и пигмента. В качестве вяжущего вещества в нем выступает структурный элемент, слагаемый из связующего и минерального порошка с добавлениями пластификатора и пигмента, поскольку все их частицы практически соизмеримы. В качестве щебня применяют измельченные отходы белого мрамора и известняка. Песок должен быть чистым и светлым, а минеральный порошок — из тонко измельченного белого мрамора. Связующим в цветном асфальте обычно служат кумароновые, глифталевые полимеры, а также полиэтилен, поливинилхлорид, поливинилацетатная эмульсия и др. Из пигментов более цветостойкими являются железный сурик, крон желтый, оксид хрома.

Цветной асфальтобетон применяют  для оформления площадей, скверов, остановок городского транспорта, пешеходных переходов и других объектов города.

Керамические  материалы и изделия

К изделиям и  материалам строительной керамики относятся: стеновые — кирпич керамический рядовой  полнотелый обыкновенный, кирпич керамический рядовой пустотелый, блоки пустотелые, панели из кирпича и другие; фасадные изделия, в том числе кирпич и камни лицевые, керамические плиты и плитки, ковровая керамика; изделия для внутренней облицовки стен: глазурованные плитки и фасонные детали к ним — карнизы, уголки, пояски; плитки для полов; изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни); кровельные изделия — черепица; санитарно-технические изделия — ванны, унитазы, умывальники; дорожные изделия — дорожный кирпич — клинкер; изделия для подземных коммуникаций — канализационные и дренажные трубы; огнеупорные изделия, применяемые для футеровки печей и других тепловых агрегатов; теплоизоляционные материалы — керамзит, аглопорит и др.; химически стойкая керамика — кирпич и плитки для футеровки химической аппаратуры. Высокие качественные показатели керамических изделий и материалов, широкая распространенность сырья и невысокая стоимость этой продукции способствовали большому объему их применения в строительстве. Выпуск керамического кирпича, например, составляет около половины объема производства стеновых материалов. Керамические облицовочные плитки служат основным отделочным материалом для ванн, санитарно-технических узлов и многих других помещений. Производство этих изделий возрастает из года в год, особенно эффективных кирпичей и камней, имеющих повышенную пористость и пустотность.

Стеновые  материалы и изделия. Кирпич и камни керамические изготовляют из глин, а также диатомитов, лессов и промышленных отходов с минеральными, органическими добавками или без них. Их применяют для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и для изготовления стеновых панелей (двух- и трехслойных) и блоков. Кирпич имеет размеры 250x120x65 мм, кирпич утолщенный — 250x120x88 мм, кирпич модульный — 288x138x65/85/, кирпич утолщенный — 250x120x85 мм. Камни выпускают следующих размеров — 250x138x138; 250x250x138; 250x250x120; 250x200x80 мм и др. Расположение пустот, их количество и размеры должны соответствовать стандартам. Кирпич может быть полнотелым или пустотелым, а камни — только пустотелыми.

Количество  и форма пустот очень разнообразны. Поверхность граней нередко изготовляют рифленой, пустоты располагаются перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными.

По средней  плотности в сухом состоянии  кирпич и камни подразделяют на три группы: а) эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшать их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относятся: кирпич со средней плотностью не более 1400 кг/м3 и камни — не более 1450 кг/м3; б) условно-эффективные, улучшающие теплотехнические свойства: кирпич и камни со средней плотностью 1450—1600 кг/м3; в) керамический кирпич со средней плотностью более 1600 кг/м3. Масса кирпичей и камней не должна превышать требуемую стандартами. Кирпич и камни имеют марки по прочности: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75; марки по морозостойкости: Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35, Мрз 50, Мрз 100. Водопоглощение кирпича должно быть не менее 6 и не более 16%. Для кладки малоэтажных домов прочность кирпича может быть сравнительно невысокой — М-100, М-150, так как прочность кладки на 60% зависит от качества (состава) раствора, его прочности (марок).

По точности размеров и внешнему виду они должны удовлетворять требованиям действующего ГОСТа. Недожог и пережог кирпича и камней не допускаются. Недожженный кирпич (алый) имеет недостаточные прочность и морозостойкость, а пережженный (железняк) — повышенные прочность и теплопроводность и искривленную форму. Водопоглощение, по которому судят о пористости, должно быть для полнотелого кирпича не менее 8% по массе, для пустотелых изделий — не менее 16%.

Массу для пустотелого  кирпича и камней обрабатывают более  тщательно, формование желательно производить  на вакуумных прессах со специальными приспособлениями (кернами) для образования отверстий (пустот). Не рекомендуется применять эти изделия для фундаментов, цоколей, стен мокрых помещений. Выпуск пустотелых кирпичей и камней приводит к экономии сырья и топлива, повышению производительности сушилок и печей, уменьшению транспортных расходов.