Учет свойств строительных материалов при проведении строительных работ

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Учет свойств строительных материалов при проведении строительных работ

Учет свойств строительных материалов при проведении строительных работ

32

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра

“Строительного производства”

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1, 2, 3

ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Учет свойств строительных материалов при проведении строительных работ

Гомель 2009 г

Оглавление

• Контрольное задание №1
• 1. Свойства материалов: теплопроводность, сопротивление теплопередаче, теплоемкость
• 2. Природные каменные материалы для фундаментов и стен
• 3. Минералогический состав портландцементного клинкера. Влияние его на свойства портландцемента
• 4. Растворы для каменных кладок
• Задача 1
• Задача 2
• Контрольное задание № 2
• 1. Удобоукладываемость и жизнеспособность бетонных смесей. Влияние различных факторов на эти свойства
• 2. Бетоны для защиты от радиации, декоративные, жаростойкие, фибробетон. Состав, свойства и применение в строительстве
• 3. Гипсовые и гипсоволокнистые панели. Состав, технология изготовления, свойства и применение
• Задача №1
• Контрольное задание № 3
• 1. Кровельные керамические материалы, дренажные и канализационные трубы, лёгкие заполнители для бетона. Состав, технология изготовления и применение в строительстве
• 2. Защита древесины от возгорания
• 3. Полимеразационные смолы. Применение их для изготовления строительных материалов
• 4. Классификация лакокрасочных материалов по виду, химическому составу и назначению
• Задача №1
• Задача №2
• Контрольное задание №1

Теплопроводность - способность материалов проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал. Теплопроводность зависит от коэффициента теплопроводности л, Вт/(м ·С), который равен количеству тепла Q, Дж, проходящего через материал толщиной д = 1м , площадью S = 1 м2 за время ф = 1 ч при разности температур между поверхностями t1 - t2 = 1 С;

л = Q д /[S(t1 - t2) ф].

Теплопроводность материалов зависит от их средней плотности, химического состава, структуры, характера пор, влажности.

Наиболее существенное влияние на теплопроводность оказывает средняя плотность материалов. При известной средней плотности, пользуясь нижеприведенной формулой, можно ориентировочно вычислить коэффициент теплопроводности л, Вт/(м ·С) материала в воздушно-сухом состоянии:

л = 1,163 · (v 0,0196 + 0,22 с2с - 0,14).

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объяс-няется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м ·С) , а воздуха 0,023 Вт/(м ·С), т.е. превышает его в 25 раз.

Сопротивление теплопередаче - величина обратная коэфициенту теплопередачи представляющему собой мощность теплового потока , проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м2 поверхности стенки за 1ч при разнице температур между средами 1?С.

Термическое сопротивление Rт, (м2·К)/Вт, отдельных слоев ограждения определяют по формуле:

Rт = д/л,

Где д - толщина отделоного слоя многослойного ограждения, м;

л - коэффициент теплопроводности материала, принимаемый по СНиП.

Теплоемкость - способность материалов поглощать тепло при нагревании. Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кг ·С), которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материала массой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t2 - t1 = 1 С;

с = Q/[m (t2-t1)].

Удельная теплоемкость каменных материалов составляет 755 - 925, лесных 2420 - 2750 Дж/(кг ·С). Наибольшая теплоемкость имеет вода - 4900 Дж/(кг ·С).

Теплоемкость учитывается при расчете теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева материалов в зимний период.

Основным составляющим портландцемента является клинкер. От его качества в первую очередь зависят свойства цемента. Химический состав клинкера характеризу-ется содержанием основных оксидов в следующих количествах, %:

Оксид кальция CaO (63-67); кремнезем SiO2 (19-24); глинозем Al2O3 (4-7); оксид железа Fe2O3 (2-6); оксид магния MgO (0,5-5,0); сернистый ангидрид SO3 (0,3-1,0); оксиды щелочных металлов Na2O + K2O (0,4-1,0); оксид хрома и оксид титана TiO2 + Cr2O3 (0,2-0,5); фосфорный ангидрид P2O5 (0,1-0,3).

Перечисленные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция. Силикаты преимущественно в виде кристаллов между которыми размещается промежуточное вещество, состоящее из алюминатов и алюмоферритов кальция в кристаллическом и аморфном виде.

Относительное содержание этих минералов в % составляет: трехкальциевый силикат (алит) 3CaO•SiO2 (C3S) - 45-60; двухкальциевый силикат (белит) 2CaO•SiO2 (C2S) - 15-35; трехкальциевый алюминат 3CaO•Al2O3 (C3A) - 4-14; четырехкальциевый алюмоферрит (целит) 4CaO•Al2O3•Fe2O3 (C4AF) - 10-18.

Кроме перечисленных в клинкере имеется небольшое количество других минералов - алюминатов, алюмоферритов и ферритов кальция, а также оксида кальция CaO в количестве 0,5-1,0% и оксида магния MgO - до 5% в свободном состоянии, щелочных оксидов Na2O и K2O - до 1%.

Свойства портландцементов оценивают по минеральному составу клинкера. Портландцементы с высоким содержанием в клинкере минерала C3S и умеренным содержанием минерала C3A быстро твердеют, такой состав характерен для быстротвердеющих портландцементов. Цементы с повышенным содержанием в клинкере минералов C2S и C4AF твердеют медленно и мало выделяют тепла. Это низкотермичные портландцементы.

Повышенное содержание в клинкере минерала C3A позволяет получить быстросхватывающиеся и твердеющие в ранние сроки цементы. Однако они имеют пониженную морозостойкость и сульфатостойкость.

2) Сопротивление теплопередачи стены выполненной из керамического полнотелого кирпича будет равно:

R0 = 0,133 + (0,01/0,93 +0,51/0,7 +0,01/0,81) + 0 + 0,043 = 0,928 ((м · С)/Вт).

Вывод: Сопротивление теплопередаче стены выполненной из ячеистого бетона в 2,5 раза выше сопротивления стены из керамического полнотелого кирпича, следовательно, ячеистый бетон - более эффективный теплоизоляционный материал для наружных стен здания.

Решение:

Расчет ориентировочного состава раствора.

1. Определяем расход цемента на 1м3 песка по массе Qц, в кг и объему Vц, в м3 :

Qц = Rц Qц / Rц.ф. · 1000 =14:40,0 · 1000 = 350 кг;

Vц = Qц / с н.ц.= 350/1200 = 0,2917 м3 .

2. Определяем ориентировочный расход воды В, кг:

В = 0,5(Qв + Qд) = 0,5 (350 + 0) = 175 кг.

3. Определяем расход песка Qп, кг:

Qп = 1 · 1420 = 1420 кг.

В результате произведенных расчетов получим следующий ориентировочный состав раствора, в килограммах на 1 м3 песка:

Цемент…………….350

Вода……………….175

Песок……………..1420

Всего 1975

Рассчитываем необходимое количество добавки поташа:

По условию добавка поташа составляет 10% от массы цемента. Это составит:

350 · 0,1 = 35 кг. Поташ вводим в виде водного раствора примерно 20 % концентрации с содержанием безводного вещества 0,238 кг в 1 л раствора. Плотность такого раствора при температуре 20 С составляет 1,190 г/см3.

Расход добавки поташа в виде 20% -ного водного раствора равен

35:0,238 = 147,06 л, или 147,06 · 1,190 =175 кг

Расход воды для приготовления растворной смеси с добавкой поташа составит Вд = 175-175=0 кг, расход песка 1420 - 35 =1385 кг.

В результате добавки 20% раствора поташа в раствор получим следующий расход материалов в килограммах на 1 м3 раствора:

Цемент…………………..350

Песок…………………...1385

Водный раствор поташа

20% концентрации……...175

Определяем расход материалов кг, на замес растворомешалки вместимостью 0,375 м3 :

Цемент………………….350 · 0,375 = 131

Песок…………………..1385 · 0,375 = 519

Раствор поташа…………175 · 0,375 = 66.

Стеклянные волокна изготавливаются из щелочестойкого стекла. Они имеют диаметр несколько десятков микрон,длинну 20-50 мм и обладают прочностью на растяжение 1500-3000 МПа. Их вводят в количестве 1-4% от объема бетона.

Полимерные волокна имеют прочность на растяжение 60-100 МПа. Они стойки в агрессивных средах.

Фибры повышают ударную вязкость бетона, уменьшают истираемость, повыша-ют прочность при растяжении, препятствуют раскрытию трещин. Разрушение бетона происходит постепенно. Надежность конструкций повышается. Дисперстное армирование наиболее эффективно в мелкозернистых бетонах, в особых случаях эксплуатации.и Имеется опыт его применения для бетонирования оголовков свай.

Формование паналей выполняется на прокатной установке, основными элементами которой являются две резиновые ленты - верхняя и нижняя, движущиеся в одном направлении с одинаковой скоростью. На нижнюю ленту укладывают деревяные каркасы и затем подают бетонную смесь. Проходя в щель между прокатными (калибрующими) валками, масса прессуется, и панель получается заданной толщины. Валки не соприкасаются с гипсобетоном, они находатся под нижней и над верхней лентами конвейера. Твердение происходит на конвейере. Цикл изготовления панели длится 15-20 мин.

Процесс изготовления панелей в кассетах - периодический, что снижает их эффектикность по сравнению с прокатным. Общий цикл изготовления изделия составляет 1ч.

Гипсоволокнистые панелиизготавливают из строительного гипса в количестве 85-95%, волокнистых составляющих - 6-15% и жидкого стекла - 0,25- 2%. Волокнистая масса создаёт арматурный каркас. Её получают расчеплением бумажной макулатуры, соломы и других органических материалов в тонкие волокна. Жидкое стекло является приклеивающей добавкой. Формуют гипсоволокнистые панели на вакуум-формующих агрегатах. Отливку изделий выполняют на сетке с последующим удалением воды вакуумированием.

Гипсоволокнистые панели имеют среднюю плотность 500-1000 кг/м3 и предел прочности при изгибе 2,5 - 9 МПа. Для повышения прочности гипсовое вяжущее подвергают старению. Его выдерживают длительное время на воздухе или в течение 10 мин обрабатывают водяным паром низкого давления, в результате чего его прочность повышается на 30%. Отформованные панели сушат 20-26ч в тунельной сушилке с температурой на входе 110-130 С. Хранят панели на складах и строительных площадках в вертикальном положении, защищенными от увлажнения.

В результате проведенных расчетов получим следующий ориентировочный состав бетона, кг/м3:

Цемент………….385

Вода…………….213

Песок…………....445

Щебень………1167

Итого 2210

Корректировка состава бетона с учетом введения пластифицирующей добавки ГКЖ-10

При 0,15 % расходе количество сухого вещества добавки на 1м3 бетонной смеси составит:

Дсух. = 370 ? 0,15 / 100 = 0,555 кг.

ГКЖ-10 рекомендуется вводить в виде раствора 7% концентрации плотностью 1,043 г/см3.

Тогда количество раствора ГКЖ-10 составит:

Др = 370 ? 0,15 / 7 = 7,93 кг

Др = 370 ? 0,15 / 7 ? 1,043 = 7,60 л

Введение пластифицирующей добавки ГКЖ-10 даёт возможность уменьшить на 4% расход цемента и на 7,5% расход воды. Тогда расход материалов в килограммах при постоянном отношении песка к щебню будет следующий:

Цемента - 385 - 385 ? 0,04 = 370

Воды - 213 - 213 ? 0,075 = 197

Песок - 445 + 31 ? 0,4 = 457

Щебень - 1167 + 31 ? 0,6 = 1186

При 0,15 % расходе количество сухого вещества добавки на 1 м3 бетонной смеси составит:

Дсух. = 370 ? 0,15 / 100 = 0,555 кг.

ГКЖ-10 рекомендуется вводить в виде раствора 7% концентрации плотностью 1,043 г/см3.

Тогда количество раствора ГКЖ-10 составит:

Др = 370 ? 0,15 / 7 = 7,93 кг

Др = 370 ? 0,15 / 7 ? 1,043 = 7,60 л

Недостающее количество воды, за вычетом воды в рабочем растворе добавки составит:

197 - 7,93 ? 1,043(1 - 0,01 ? 7) = 189,31 кг

Корректировка состава бетона с учетом влажных заполнителей:

Количество воды в щебне составит: 1186 ? 0,03 = 35,58 кг.

Количество воды в песке

457 ? 0,02 = 9,14 кг.

С учетом полученных данных находим необходимое количество воды для бетона:

В = 189,31 - 35,58 - 9,14 = 144,59 кг.

Расход щебня составит:

Щ = 1186 + 35,58 = 1221,58 кг.

Расход песка

П = 457 + 9,14 = 466,14 кг.

Определение расхода материалов на замес бетономешалки.

По условию бетономешалка имеет вместимость барабана 1 м3, тогда расход материалов на один замес бетономешалки составит:

Цемента - 370 кг

Воды - 144,6 кг

Песок - 466,1 кг

Щебень - 1121,6 кг

Раствор ГЖК-10 7% концентрации 7,93 кг.

К легким заполнителям относят керамзитовый гравий и песок, аглопоритовый щебень и песок.

- керамзитовый гравий представляет собой исскуственный пористый материал, полйчаемый обжигом вспучивающихся силикатных горных пород. Он имеет окатанную шаровидную или эллипсоидную форму. В зависимости от размеров зерен подразделяется на фракции: 5-10, 10-20 и 20-40 мм или смесь двух смежных фракций 5-20 мм. По насыпной плотности имеет марки 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 и 800, по прочности при сдавливании в стальном цилиндре - П25, П35, П50, П75, П100, П120, П150, П200, П250, П300 и П350 с пределом прочности от 0,6 до 8 МПа и более, должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания о оттаивания.

Сырьем для керамзитового гравия служат легкоплавкие глинистые породы, способные при обжиге вспучиваться. Это глины, суглинки, глинистые сланцы, трепелы, диатомиты и др. Вспучиваемость сырья определяется эффилентом, который выражается отношением объема вспученной массы к объему абсолютно сухого сырца, он должен быть не более 2. Вспучивание происходит при обжиге глинистого сырья при температуре 1050-1250?С в результате выделения: химически связанной воды из глинистых минералов и слюд; СО2 - в результате сгорания органических примесей и диссоциации карбонатов; О2 - из-за диссоциации Fе2О3; SО2 и SО3 - из сульфатов.

Для повышения качества керамзита вводят различные добавки: лигносульфанаты, древесные опилки, уголь, торф и др. Переработка сырья и формрвание гранул выполняется сухим и пластичеким способами. По пластическому, наиболее распространенному способу, переработанная и увлажненная до 18-26% глина поступает в ленточный пресс, снабженный перфорированной плитой. Выдавленные через отверстия жгуты разрезаются на брикеты, равные их диаметру. Формование гранул может также выполняться на дырчатых вальцах, где глинистая масса захватывается и продавливается через отверстия внутри цилиндра. Обжигают керамзитовый гравий во вращающихся печах.

- Керамзитовый песок имеет размер зерен от 0,16 до 5 мм, марки по насыпной плотности 500, 600, 700, 800, 900 и 1000. Изготавливают его дроблением керамзитового гравия. На 1 м3 песка расходуется 1,8-2 м3 гравия. Эта технология не экономична : стоимость песка в два раза превышает стоимость гравия.

Наиболее совершенной является технология обжига песка в печах кипящего слоя, когда теплоноситель продувается через слой гранул, в результате чего они выходят из спокойного состояния и переходят в состояние непрерывного движения.

- Керамический щебень и песок (аглонорит) представляет собой исскуственный пористый материал, получаемый из легкоплавких глин на агломерационных установках с последующим дроблением.

По крупности зерен аглопорит подразделяется на щебень фракций 5-10, 10-20 и 20-40 мм и песок фракций 0,16-2,5; 1,2-2,5 и 2,5-5 мм.

По насыпной плотности щебень имеет марки 400, 500, 600, 700, 800 и 900, песок - 600,700, 800, 1000 и 1100. По прочности щебень подразделяется на марки от П25 до П350. Морозостойкость - не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Сырьем для изготовленияаглопорита служат малопластичные слабовспучивающиеся глины, суглинки идр., в качестве дбавок - уголь, шлак, опилки, лигносульфанаты технические. Гранулы формуются из подготовленной сырьевой массы продавливанием через перфорированную решетку ленточного пресса или же при помощи дырчатых вальцов,затем они поступают на агломерционную машину, где происходит спекание гранул у крупные пористые конгломераты на решетке за счет принудительного просасывания воздуха через шихту. Максимальная температура обжига составляет 1400-1600?С. Затем происходит дробление и рассеивание на фракции. Керамзитовый и аглопоритовый щебень применяют для изготовления легких бетонов, они могут использоваться в качестве теплоизоляционных материалов.

Лакокрасочные материалы классифицируются по виду, химическому составу и назначению. К основным видам лакокрасоыных материалов относят лаки, эмали, краски, грунтовки и шпаклевки.

Лак - раствор пленкоаброзующих веществ в органических растворителях или воде, образующий после высыхания твердую однородную пленку. Лак применяемый для изготовления товарных лаков и эмалей, называается полуфабрикатным.

Эмаль - смесь лака с пигментом или лака с пигментом и заполлнителем, образующая после высыхания непрозрачную пленку с различным блеском и фактурой поверхности.

Краска - смесь пленкообразующегот вещества с пигментом или с пигментом и заполнителем, образующая после высыхания однородную непрозрачную пленку.

Грунтовка - смесь пленкообразующего вещества с пигментом, образующая после высыхания однородную пленку с хорошим сцеплениемс окрашиваемой поверхностью и верхним покровным слоем.

Шпатлевка - пастообразующая масса, состоящая из смеси пленкообразующего вещества, пигмента и наполнителя, и предназначенная для заполнения неровностей и сглаживания окрашиваемой поверхности.

По химическому составу лакокрасочные материалы подразделяются в зависимости от вида пленкообразующего вещества. По назначению в зависимости от условий эксплуатации лакокрасочные материалы подразделяются на следующие группы, имеющие цифровые обозначеения: 1 - атмосферостойкие, 2 - ограниченно атмосферостойкие, 3 - консервационные, 4 - водостойкие, 5 - специальные-светящиеся, протовообрастающие, терморегулирующие и др., 6 - маслобензостойкие, 7 - химическистойкие, 8 - термостойкие, 9 - электроизоляционные.

Решение:

1. Предел прочности образцов древесины имеющих влажность W меньше предела гигроскопичности 30%, w , МПа будем определять через формулу приведения к пределу прочности при стандартной 12-% влажности 12 ,МПа:

12 = w [1 + (W - 12)], => w = 12 / [1 + (W - 12)]

где - поправочный коэффициент, учитывающий изменение прочности древесины при изменении ее влажности на 1%, = 0,04; W - влажность образца, %.

20 = 46 / [1 + 0,04(20 - 12)] = 34,85 (МПа)

25 = 46 / [1 + 0,04(25 - 12)] = 30,26(МПа)

2. При влажности, равной или большей предела гигроскопичности (более 30%)предел прочности вычисляем по формуле:

w = 12 · К12.

где w - предел прочности образца при сжатии с влажностью W, МПа; К12 - коэффициент пересчета при влажности 30 %, равный 0,45 для сосны.

30 = 46 · 0,45 = 11,5 (МПа)

35 = 46 · 0,45 = 11,5 (МПа)

40 = 46 · 0,45= 11,5 (МПа)

По расчитанным данным строим графичекую зависимость мужду прочностью и влажностью древесины:

Вычисление укрывитости будем производить по следующим формулам:

На красочный состав молярной консистенции Vкр, г/м2

на сухой пигмент Vп, г/см2:

где, m1 - m -масса израсходованной краски, г; F - площадь окрашенной поверхности, см2; д - содержание олифы в краске, %; 10000 - число для перевода г/см2 в г/м2.

Vкр = 4 / 250 ? 10000 = 160 (г/м2) ,

Vп = 4 / [(100 - 40) ? 100? 250 ]? 10000 = 0,027 (г/см2) ,