Плотность каменного образца. Пористость горной породы. Способы формования железобетонных изделий

В качестве органических заполнителей применяются: измельченная древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки хвойных (ель, сосна, пихта) и лиственных (береза, осина, бук, тополь) пород, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и измельченная рисовая солома.

Для улучшения свойств арболитовой смеси и арболита могут вводиться некоторые химические добавки:

ускоряющие твердение;

регулирующие пористость арболитовой смеси и арболита;

повышающие защитные свойства арболита к стали (ингибиторы коррозии стали);

повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства;

регулирующие одновременно различные свойства арболитовой смеси и арболита (полифункционального действия).

Задание 14

Перечислите достоинства и недостатки древесины как строительного материала. Укажите степень снижения качества ее от отдельных пороков.

Древесина представляет собой материал растительного происхождения, что в значительной мере определяет преимущества и недостатки этого материала, резко отличающегося от всех других (камни, металл).

Широкое распространение древесных растений обусловливают легкость добывания и дешевизну древесины.

Большим достоинством древесины является ее возобновляемость.

Древесина обладает высокой прочностью при небольшом весе, что дает ей существенное преимущество перед другими материалами. По коэфициентам качества древесина выдерживает сравнение с металлами, а иногда даже превосходит их. Однако древесина, в отличие от металлов, не обладает текучестью (пластические деформации весьма малы); в то же время она хорошо сопротивляется ударным и вибрационным нагрузкам.

Своеобразным свойством древесины, особенно ценным в горном деле, является ее способность «предупреждать» (треском) о скором разрушении.

Древесина обладает гигроскопичностью (способностью поглощать влагу из окружающего воздуха), что влечет за собой увеличение ее веса и размеров, а также снижение прочности; при высыхании же древесины вес и размеры ее уменьшаются, а прочность возрастает.

Следствием изменения размеров могут быть формоизменяемость (коробление) и растрескивание. Эти явления представляют отрицательные особенности древесины, однако в некоторых случаях разбухание используется как положительное свойство (тара под жидкие товары, деревянные трубы и т. п.).

Пористое строение древесины придает ей высокие теплоизоляционные свойства, вследствие чего деревянные стены зданий могут быть в 2, 5 раза тоньше кирпичных.

Ничтожное расширение от тепла позволяет при возведении протяженных сооружений отказаться от температурных швов, обязательных при других материалах (металл, железобетон).

Древесина хорошо сопротивляется действию кислот и газов. Поэтому для перекрытия помещений химических производств, паровозных депо, вокзальных перронов рекомендуется применение деревянных конструкций, так как металлы быстро разъедаются выделяемыми парами и газами.

Древесина способна гореть, что обусловливает ее легкую возгораемость. Однако при пожарах деревянные конструкции, в отличие от металлических, рушатся не сразу.

Как вещество органического состава, древесина может служить пищей для низших организмов (грибы), откуда проистекает ее способность загнивать при определенных условиях и подвергаться поражению насекомыми (червоточина).

Весьма ценными особенностями древесины, широко используемыми в практике, являются ее способность склеиваться и возможность быстрого соединения деталей из древесины гвоздями (гвоздимость). К крупным преимуществам древесины относится то, что она допускает перестройки и применение сборно-разборных конструкций, удобных для транспорта и монтажа. Легкость обработки и соединения гвоздями делает возможным ускоренную обработку сырья и широкую механизацию при производстве элементов конструкций, что уменьшает сроки строительства и стоимость сооружений. Так называемая «сезонность» для древесины не имеет значения: деревянные конструкции можно изготовлять и собирать в любое время года, что имеет исключительное значение для бесперебойного строительства.

Пороками древесины называют изменения ее внешнего вида, нарушение целостности тканей и клеточных оболочек, правильности ее строения и повреждения, понижающие качество древесины и ограничивающие возможности ее применения.

Дефекты -- пороки древесины механического происхождения, возникающие в ней в процессе заготовки, транспортирования, сортировки и механической обработки.

Согласно ГОСТ 2140-81 все пороки разделены на девять групп:

v -- сучки;

v -- трещины;

v -- пороки формы ствола;

v -- пороки строения древесины;

v -- химические окраски;

v -- грибные поражения;

v -- биологические повреждения;

v -- инородные включения, механические повреждения и пороки обработки;

v -- покоробленности.

Сучки -- распространенный и неизбежный порок древесины, которые представляют собой основания ветвей, заключенные в древесину ствола. Сучки ухудшают внешний вид древесины, нарушают однородность и целостность строения, вызывают искривления волокон и годичных слоев, затрудняют механическую обработку, снижают прочность древесины при растяжении вдоль волокон и изгибе, указывают на наличие в древесине скрытой внутренней гнили.

Трещины - возникают в растущем дереве и увеличиваются в срубленной древесине в процессе ее высыхания. Все разновидности трещин нарушают целостность лесоматериалов и снижают их механическую прочность.

Пороки формы ствола выражаются в различных отклонениях от нормальной формы ствола и формируются в период роста дерева. К ним относят сбежистость, закомелистость, наросты, кривизну, овальность.

Сбежистость и закомелистость затрудняют применение лесоматериалов по назначению, увеличивают количество отходов при их распиливании и лущении, раскрое пиломатериалов, обуславливают появление радиального наклона волокон.

Наросты и кривизна затрудняют применение лесоматериалов по назначению и осложняют их переработку.

К порокам строения древесины относят наклон волокон, крень, свилеватость и др.

Наклон волокон затрудняет механическую обработку древесины, понижает способность к загибу, а также прочность пиломатериалов при растяжении вдоль волокон и изгибе.

Крень повышает твердость древесины и ее прочность при сжатии и статическом изгибе; снижает прочность при растяжении; увеличивает усушку вдоль волокон; уменьшает водопоглощение древесины.

Тяговая древесина повышает прочность древесины при растяжении вдоль волокон и статическом изгибе, повышает усушку во всех направлениях, что способствует появлению коробления и трещин, затрудняет обработку, приводя к образованию ворсистости и мшистости поверхности.

Свилеватость -- снижает прочность древесины при растяжении, сжатии и изгибе, повышает прочность при раскалывании и скалывании в продольном направлении, затрудняет фрезерование древесины.

Завиток снижает прочность древесины при сжатии и растяжении вдоль волокон, а также ударную вязкость при изгибе.

Смоляной кармашек снижает прочность древесины. Вытекающая из смоляных кармашков смола портит поверхность изделий и препятствует их лицевой отделке и склеиванию.

Прорость -- нарушает целостность древесины и сопровождается искривлением прилегающих годичных слоев.

Засмолок не влияет на механические свойства, однако заметно снижает ударную вязкость при изгибе, уменьшает водопроницаемость, затрудняет лицевую отделку и склеивание.

Ложное ядро -- этот порок портит внешний вид, отличается плохой проницаемостью, прочностью при растяжении вдоль волокон и хрупкостью.

Водослой -- является причиной растрескивания снижает ударную вязкость и сопровождается гнилью.

Химические окраски -- продубина, дубильные потеки, желтизна, которые не влияют на физико-механические свойства древесины, а при интенсивной окраске ухудшают внешний вид материалов.

Грибные поражения в древесине возникают при развитии в ней грибов. Механические свойства древесины, пораженной гнилью, резко ухудшаются, способность сопротивляться нагрузкам полностью утрачивается, ухудшается внешний вид. Плотность такой древесины снижается в 2--2, 5 раза, водопроницаемость увеличивается. В зависимости от размеров поражения древесины гнилью ее сортность снижается вплоть до полной непригодности. Гнилая древесина при высыхании резко коробится.

Биологические поражения - повреждение древесины насекомыми.

Червоточина в зависимости от глубины проникновения может быть поверхностной (не влияет на механические свойства), неглубокой и глубокой (нарушают целостность древесины и снижают механические свойства). Червоточины способствуют проникновению грибов и развитию гнили.



Задание 15

Перечислите виды строительных растворов, опишите методы определения качества и применяемые приборы.

Строительный раствор - искусственный каменный материал полученный в результате затвердения растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, улучшающих свойства смеси и растворов. Крупный заполнитель отсутствует, так как раствор применяют в виде тонких слоев (шов каменной кладки, штукатурка).

Схема 1 ? Классификация строительных растворов

Для изготовления строительных растворов чаще используют неорганические вяжущие вещества (цементы, воздушную известь и строительный гипс).

Строительные растворы разделяют в зависимости от вида вяжущего вещества, величины плотности и назначения схема 1.

Растворы для каменной кладки. Составы кладочных растворов и вид исходного вяжущего зависят от характера конструкций и условий их эксплуатации. Строительные кладочные растворы изготовляют трех видов: цементные, цементно-известковые и известковые:

ь цементные растворы применяют для подземной кладки и кладки ниже гидроизоляционного слоя, когда грунт насыщен водой, т. е. в тех случаях, когда необходимо получить раствор высокой прочности и водостойкости.

ь цементно-известковые растворы ? смесь цемента, известкового теста, песка и воды. Они обладают хорошей удобоукладываемостью, прочностью и морозостойкостью. Цементно-известковые растворы применяют для возведения подземных и надземных частей зданий.

ь известковые растворы обладают высокой пластичностью и удобоукладываемостью, хорошо сцепляются с поверхностью, имеют малую усадку. Они долговечны, но являются медленнотвердеющими. Применяют для конструкций, работающих в надземных частях зданий, испытывающих небольшое напряжение.

Отделочные растворы.

Различают отделочные растворы -- обычные и декоративные.

§ отделочные растворы приготовляют на цементах, цементно-известковых, известковых, известково-гипсовых вяжущих. Эти растворы применяют для наружных и внутренних штукатурок.

§ декоративные цветные растворы используют для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, для отделки фасадов зданий и элементов городского благоустройства, а также для штукатурок внутри общественных зданий.

Монтажные растворы для заполнения горизонтальных швов при монтаже стен из легкобетонных панелей должны иметь марку не ниже 50, а для панелей из тяжелого бетона - не ниже 100.

Специальные растворы:

o растворы для заполнения швов между элементами сборных железобетонных конструкций приготовляют на портландцементе и кварцевом песке подвижностью 7...8 см.

o гидроизоляционные растворы приготовляют на цементах повышенных марок (400 и выше) и кварцевом песке или искусственно полученном песке из плотных горных пород.

o тампонажные растворы применяют для тампонирования нефтяных скважин. Они должны обладать высокими однородностью, водостойкостью, подвижностью; сроками схватывания; достаточной водоотдачей под давлением, стойкостью в агрессивной среде.

o акустические растворы применяют в качестве звукопоглощающей штукатурки для снижения уровня шумов.

o инъекционные цементные растворы ? цементно-песчаные растворы или цементное тесто, применяемое для заполнения каналов в предварительно напряженных конструкциях и уплотнения бетона.

o рентгенозащитный раствор приготовляют на баритовом песке (ВаSO₄), применяя портландцемент. В него вводят добавки, содержащие легкие элементы: литий, бор и др. Применяют для штукатурки стен и потолков рентгеновских кабинетов.

Методы определения показателей качества растворов.

Определение подвижности, плотности растворной смеси и прочности на сжатие раствора является обязательной для всех видов раствора. Другие свойства раствора определяют в случаях, предусмотренных проектом или правилами производства работ.

Определение подвижности растворной смеси.

Подвижность растворной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса.

Для проведения испытаний применяют: прибор для определения подвижности (чертеж 1); стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; кельму.

Эталонный конус прибора изготавливают из листовой стали или из пластмассы со стальным наконечником. Угол при вершине должен быть 30° ± 30'. Масса эталонного конуса со штангой должна быть (300 ± 2) г.



Чертеж 1 ? Прибор для определения подвижности растворной смеси

1 - штатив; 2 - шкала; 3 - эталонный конус; 4 - штанга; 5 - держатели; 6 - направляющие; 7 - сосуд для растворной смеси; 8 - стопорный винт.

Глубину погружения конуса оценивают по результатам двух испытаний на разных пробах растворной смеси одного замеса как среднее арифметическое значение из них и округляют.

Определение плотности растворной смеси.

Плотность растворной смеси характеризуется отношением массы уплотненной растворной смеси к ее объему и выражается в г/см³.

Для проведения испытаний применяют: стальной цилиндрический сосуд емкостью 1000⁺² мл (чертеж 2); весы лабораторные по ГОСТ 24104-88; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; стальную линейку 400 мм по ГОСТ 427-75.

Чертеж 2 ? Стальной цилиндрический сосуд



Плотность растворной смеси определяют как среднее арифметическое значение результатов двух определений плотности «смеси из одной пробы, отличающихся не более чем на 5% от меньшего значения.

Определение расслаиваемости растворной смеси.

Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерам 150х150х150 мм.

Для проведения испытаний применяют: формы стальные размерами 150х150х150 мм по ГОСТ 22685-89; лабораторную виброплощадку типа 435А; весы лабораторные по ГОСТ 24104-88; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397-87; сито с ячейками 0, 14 мм; противень; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм.

Определение водоудерживающей способности растворной смеси.

Водоудерживающую способность определяют путем испытания слоя растворной смеси толщиной 12 мм, уложенного на промокательную бумагу.

Для проведения испытаний применяют: листы промокательной бумаги размером 150ґ150 мм по ТУ 13-7308001-758-88; прокладки из марлевой ткани размером 250ґ350 мм по ГОСТ 11109-90; металлическое кольцо внутренним диаметром 100 мм, высотой 12 мм и толщиной стенки 5 мм; стеклянную пластинку размером 150х150 мм, толщиной 5 мм; весы лабораторные по ГОСТ 24104-88; прибор для определения водоудерживающей способности растворной смеси (чертеж 3).



Чертеж 3 ? Схема прибора для определения водоудерживающей способности растворной смеси 1 - металлическое кольцо с раствором; 2 - 10 слоев промокательной бумаги; 3 - стеклянная пластина; 4 - слой марлевой ткани

Определение прочности раствора на сжатие

Прочность раствора на сжатие должна определяться на образцах-кубах размерами 70, 7х70, 7х70, 7 мм в возрасте, установленном в стандарте или технических условиях на данный вид раствора. На каждый срок испытания изготавливают три образца.

Для проведения испытаний применяют: разъемные стальные формы с поддоном и без поддона по ГОСТ 22685-89; пресс гидравлический по ГОСТ 28840-90; штангенциркули по ГОСТ 166-89; стержень стальной диаметром 12 мм, длиной 300 мм; патель (чертеж 4).



Чертеж 4 ? Шпатель для уплотнения растворной смеси

Достигнутое в процессе испытания образца максимальное усилие принимают за величину разрушающей нагрузки. Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний трех образцов.

Определение средней плотности раствора.

Плотность раствора определяют испытанием образцов-кубов с ребром 70, 7 мм, изготовленных из растворной смеси рабочего состава, либо пластин размером 50ґ50 мм, взятых из швов конструкций. Толщина пластин должна соответствовать толщине шва. Образцы изготавливают и испытывают сериями. Серия должна состоять из трех образцов.

Для проведения испытания применяют: весы технические по ГОСТ 24104-88; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397-87; штангенциркуль по ГОСТ 166-89; стальные линейки по ГОСТ 427-75; эксикатор по ГОСТ 25336-82; хлористый кальций безводный по ГОСТ 450-77 или серную кислоту плотностью 1, 84 г/см³ по ГОСТ 2184-77; парафин по ГОСТ 23683-89.

Плотность раствора определяют испытанием образцов в состоянии естественной влажности пли нормированном влажностном состоянии: сухом, воздушно-сухом, нормальном, водонасыщенном.

Плотность раствора серии образцов вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытания всех образцов серии.

Определение влажности раствора.

Влажность раствора определяют испытанием образцов или проб, полученных дроблением образцов после их испытания на прочность или извлеченных из готовых изделий или конструкций.

Для проведения испытаний применяют: весы лабораторные по ГОСТ 24104-88; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397-87; эксикатор по ГОСТ 25336-82; противни; хлористый кальций по ГОСТ 450-77.

Влажность раствора серии образцов определяют как среднее арифметическое результатов определения влажности образцов раствора.

Определение водопоглощения раствора.

Водопоглощение раствора определяют испытанием образцов.

Для проведения испытаний применяют: весы лабораторные по ГОСТ 24104-88; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397-87; емкость для насыщения образцов водой; проволочную щетку или абразивный камень.

Образцы помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм.

Образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной. Образцы взвешивают через каждые 24 ч водопоглощения на обычных или гидростатических весах с погрешностью не более 0, 1 %. Испытание проводят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0, 1 %.

Водопоглощение раствора серий образцов определяют как среднее арифметическое значение результатов испытаний образцов в серии.

Определение морозостойкости раствора.

Морозостойкость строительного раствора определяют только в случаях, оговоренных в проекте. Растворы марок 4; 10 и растворы, приготовленные на воздушных вяжущих, на морозостойкость не испытывают.

Раствор на морозостойкость испытывают путем многократного попеременного замораживания образцов-кубов с ребром 70, 7 мм в состоянии насыщения водой при температуре минус 15-20 °С и оттаивания их в воде при температуре 15-20 °С.

Для проведения испытания готовят 6 образцов-кубов, из которых 3 образца подвергают замораживанию, а остальные 3 образца являются контрольными.

За марку раствора по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое при испытании выдерживают образцы.

Для проведения испытаний применяют: камеру морозильную с принудительной вентиляцией и автоматическим регулированием температуры в пределах минус 15-20 °С; емкость для насыщения образцов водой с прибором, обеспечивающим поддержание температуры воды в сосуде в пределах плюс 15-20 °С; формы для изготовления образцов по ГОСТ 22685-89.

Задание 16

Составить технологическую схему производства легкого бетона на пористых заполнителях.

Легкими бетонами называют все виды бетонов, имеющие среднюю плотность в воздушно-сухом состоянии от 200 до 2000 кг/м3. Главные требования, предъявляемые к легкому бетону, -- заданная средняя плотность, необходимая прочность к определенному сроку твердения и долговечность (стойкость). Характерными особенностями легкого бетона являются его пониженные средняя плотность и теплопроводность.

Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют отличия от обычных тяжелых бетонов, обусловленные особенностями пористых заполнителей. Последние имеют меньшую плотность, небольшую прочность, обладают сильно развитой и шероховатой поверхностью. Эти качества заполнителя влияют как на свойства легкобетонных смесей, так и на свойства бетона.

Плотность и прочность легкого бетона зависят от насыпной плотности и зернового состава заполнителя, расхода вяжущего и воды, а также от метода уплотнения легкобетонной смеси. По качеству пористого заполнителя можно судить, какая прочность легкого бетона может быть получена.

Особенностью легких бетонов является то, что их прочность зависит не только от качества цемента, но и его количества. С увеличением расхода цемента растут прочность и плотность бетона. Это связано с тем, что с увеличением количества цементного теста легкобетонные смеси лучше уплотняются, а также возрастает содержание в бетоне цементного камня.

Теплоизоляционные свойства легких бетонов зависят от степени их пористости и характера пор. В легком бетоне тепло передается через твердый остов и через воздушные пространства, заполняющие поры, а также в результате конвекционного движения воздуха в замкнутом объеме. Поэтому чем меньше объем пор, тем меньше подвижность воздуха в бетоне и лучшими теплоизолирующими свойствами обладает бетон.

Легкие бетоны в силу своей высокой пористости менее морозостойки, чем тяжелые, но достаточно морозостойки для применения в стеновых и других конструкциях зданий и сооружений. Хорошую морозостойкость легких бетонов можно получить, применяя искусственные пористые заполнители, обладающие низким водопоглощением; путем поризации цементного камня, а также введением гидрофобизующих добавок.

Легкие бетоны ввиду универсальности свойств применимы в различных строительных элементах зданий и сооружений Так, из легких бетонов, обладающих низкой теплопроводностью, изготовляют панели для стен и перекрытий отапливаемых зданий; из напряженного армированного бетона выполняют пролетные строения мостов, фермы, плиты для проезжей части мостов, а так же строят плавучие средства.

Основные технологические процессы и оборудование при производстве легкого бетона на пористых заполнителях.

Технология производства легких бетонов на пористых заполнителях незначительно отличается от технологии изготовления обычных тяжелых бетонов. Для получения бетона высокого качества пористые заполнители хранят в крытых складах раздельно по фракциям в условиях, исключающих увлажнение. Для предупреждения засорения и смешивания фракций склады заполнителей оборудуют сортировочными установками. Смеси фракций пористых заполнителей склонны к расслоению, что вызывает недопустимые колебания гранулометрического состава заполнителей в бетонной смеси.

Транспортирование пористых заполнителей производят способами, исключающими их разрушение, увлажнение и перемешивание. При транспортировании заполнителей со склада к месту дозирования применяют ленточные конвейеры, элеваторы, скиповые устройства. Вспученный перлитовый песок транспортируют и дозируют для предотвращения пылевыделения пневмотранспортом.

При весовом дозировании пористых заполнителей могут быть колебания свойств бетонов за счет изменения объемной концентрации заполнителя. В производстве легких бетонов распространено объемно-весовое дозирование заполнителей. С помощью объемно-весовых дозаторов крупный заполнитель дозируют по объему с точностью ± 3 % с одновременным фиксированием его массы. Мелкий заполнитель и цемент дозируют по массе с точностью + 2 %.

При изменении плотности крупного заполнителя с помощью таблиц изменяют количество, а при необходимости и вид мелкого заполнителя.

Легкие бетонные смеси приготавливают в смесителях принудительного действия, где предотвращается расслоение компонентов. Смесители сначала загружают крупным, затем мелким заполнителем и цементом. Вода подается в течение всего времени загрузки. Время перемешивания зависит от емкости смесителя, числа оборотов, подвижности и плотности смеси.

Для легких бетонных смесей, так же как и тяжелых, основным способом уплотнения является вибрирование. В бетоне на пористых заполнителях при избытке растворной части при вибрировании возможно всплывание крупного заполнителя. С увеличением продолжительности вибрирования расслоение возрастает особенно при применении подвижных смесей. Снизить расслоение легких бетонных смесей можно, уменьшая крупность и улучшая гранулометрию заполнителей. Эффективно применение пригруза.

Изделия из легких бетонов часто подвергают тепловлажностной обработке в среде насыщенного пара. Для легких бетонов эффективным методом ускорения твердения является беспаровой прогрев в среде пониженной влажности, который обеспечивает снижение влажности легких бетонов и не приводит к понижению его конечной прочности.



Список использованной литературы

1. Комар А.Г.Строительные материалы и изделия: Учеб. для инж.-экон. спец. строит, вузов. -- 5-е изд., перераб. и доп. -- М.: Высш. шк„ 1988. -- 527 с.: ил.

2. Корчагина О.А., Однолько В.Г.Материаловедение. Бетоны и строительные растворы: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. 80 с.

Список электронных ресурсов

1. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/122.htm

2. http://www.pandia.ru/text/77/21/36071.php

3. http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru

...