Строительное материаловедение

Міністерство  освіти України

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут  заочного та дистанційного навчання 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсова робота

З навчальної дисципліни

”БУДІВЕЛЬНЕ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Виконав студент 2-го курсу

Спеціальності 6.060101

Гайдай  Володимир Леонідович

Залікова  книжка № 090326 
 
 
 
 
 
 

Київ 2011

ЗМІСТ

1. ОБҐРУНТУВАТИ МЕЖІ, В ЯКИХ МОЖЕ ЗМІНЮВАТИСЯ КОЕФІЦІЄНТ РОЗМ’ЯКШЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ. НАВЕСТИ ПРИКЛАД БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ СТІЙКИХ І НЕ СТІЙКИХ ДО ДІЇ ВОДИ.

2. ДАТИ ХАРАКТЕРИСТИКУ МАГНЕЗІАЛЬНИМ В’ЯЖУЧИМ РЕЧОВИНАМ ТА НАВЕСТИ ПРИКЛАДИ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ

3. СПОСОБИ ВИГОТОВЛЕННЯ  КЕРАМІЧНОЇ ЦЕГЛИ  ЇХ ПЕРЕВАГИ ТА  НЕДОЛІКИ

4. ДАТИ ПОРІВНЯЛЬНУ  ОЦІНКУ ВЛАСТИВОСТЕЙ  І ВИКОРИСТАННЯ  ПУЦОЛАНОВОГО І  ЗВИЧАЙНОГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТІВ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.ОБГРУНТУВАТИ МЕЖІ, В ЯКИХ МОЖЕ ЗМІНЮВАТИСЯ КОЕФІЦІЄНТ РОЗМ’ЯКШЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ. НАВЕСТИ ПРИКЛАД БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ СТІЙКИХ І НЕ СТІЙКИХ ДО ДІЇ ВОДИ.

 Водостійкість - це здатність матеріалу зберігати фізико-механічні властивості у насиченому водою стані, характеризується коефіцієнтом розм'якшення К_р

( або  водостійкості). Цей показник визначається  відношенням міцності насиченого  водою матеріалу Rн до його міцності в сухому стані Rc:

   Водостійкими  вважаються будівельні матеріали з коефіцієнтом розм'якшення понад 0,8. Це означає, що кам'яні природні та штучні матеріали з Кр<0,8 не можна застосовувати в місцях із підвищеною вологістю.

   Деякі матеріали при зволоженні втрачають  міцність і деформуються (цегла- сирець має Кр=0); такі, наприклад, як скло, сталь не змінюють міцності (Кр=1), цементний бетон може навіть підвищувати її.

2. ДАТИ ХАРАКТЕРИСТИКУ МАГНЕЗІАЛЬНИМ В’ЯЖУЧИМ РЕЧОВИНАМ ТА НАВЕСТИ ПРИКЛАДИ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ 

Магнезіальні  в'яжучі речовини - каустичний магнезит і каустичний доломіт - це дисперсні порошки, головною складовою частиною яких є оксид магнію. Особливістю цих в'яжучих речовин є те, що вони замішуються не водою, а водними розчинами солей. Магнезіальні цементи, відомі як цементи Сореля, не потребують вологих умов твердіння, забезпечують високу вогнестійкість, низьку теплопровідність, підвищені зносостійкість та міцність утвореного штучного каменю.

    Як  сировину для магнезіальних в'яжучих найчастіше використовують магнезит МgС0₃ (іноді доломіт МgС0₃ • СаС0₃).

    Виготовлення магнезіальних в'яжучих речовин складається із попереднього подрібнення сировини, випалювання та помелу.

    Магнезит  випалюють при температурі 750...850°С до повного розкладання МgС0₃ на оксиди:

МgС0₃ = Мg0 + С0₂.

    При підвищенні температури випалювання  спостерігається зростання кристалів та їхня рекристалізація, що обумовлює зменшення активності Мg0 та швидкості його гідратації. Випалювання при температурі 1400°С сприяє утворенню намертво випаленого магнезиту, який використовується в металургійній промисловості для виготовлення вогнетривів.

    Розкладання доломітів в інтервалі температур 700...900°С проходить у дві стадії: на першій стадії вірогідно утворюється  каустичний магнезит, що складається з Мg0 та СаС0₃:

СаС0₃ • МgС0₃ = СаС0₃ + Мg0 + С0₂,

    а на другій стадії:

СаС0₃ = СаО + С0₂.

    Швидкість дисоціації доломіту значно менша за швидкість дисоціації кальциту СаСОз та магнезиту МgС0₃, що обумовлено більш складною перебудовою

кристалічної  гратки.

    Залежно від температури випалювання  доломіту можна одержати: при температурі приблизно 750°С - каустичний доломіт, що складається з Мg0 та СаС0₃; при 800...850°С - доломітовий цемент, що складається з МgО, СаО та СаСОз; при 900...1000°С - доломітове вапно, що складається із Мg0 та СаО; при 1400...1500°С - металургійний доломіт, що випалюється до спікання.

    Магнезіальні  в'яжучі речовини замішують водним розчином хлориду магнію МgС1₂ • 6Н₂0 (густиною 1,08...1,25 г/см³) або інших магнезіальних солей, наприклад, сульфату магнію МgS0₄-7Н₂0 (густиною 1,10...1,15 г/см³). При підвищенні концентрації розчинів уповільнюються процеси тужавіння та твердіння, але зростає кінцева міцність; в разі використання розчинів з густиною більше 1,30 г/см³ має місце поява тріщин та утворення висолів.

    Застосування  водних розчинів солей магнію сприяє прискоренню твердіння та підвищенню міцності магнезіальних в'яжучих, оскільки поряд із гідратацією оксиду магнію та утворенням бруситу Мg(ОН)₂, відбувається процес синтезу гідрохлориду магнію МgС1₂ • ЗМg(ОН)₂ • 7Н₂0, який кристалізується у вигляді волокон і підвищує міцність матеріалу при згині.

    При гідратації випаленого магнезиту в  присутності МgS0₄ утворюється кристалогідрат МgS0₄ • 5Мg(ОН)₂ • ЗН₂0, який при температурі вище 50°С переходить в МgS0₄ • ЗМg(ОН)₂ • 8Н₂0.

    Каустичний  магнезит — в'яжуча речовина швидкого твердіння, яка має початок тужавлення не раніше 20 хв, кінець - не пізніше 6 год.

    Каустичний  доломіт відрізняється уповільненими строками тужавлення: початок через 3...10 год, кінець — не раніше 8...20 год.

    Магнезіальні  в'яжучі речовини характеризуються високою міцністю при стиску, що досягає 60... 100 МПа. В початкові строки темп зростання міцності досить високий: на 1 добу міцність бетонів і будівельних розчинів становить 30...50%, а на 7 добу - 60...90% від максимально можливої. Після 28 діб приріст міцності майже відсутній. Ці вяжучі є стійкими до дії мастил, лаків, фарб, органічних розчинників, лугів та солей, в тому числі сульфатів, а також відрізняються бактерицидними властивостями.

    Магнезіальні  в'яжучі речовини характеризуються високою адгезією не тільки до мінеральних, але й органічних заповнювачів. Вони утворюють якісні розчини в суміші зі стружкою, тирсою та іншими відходами деревообробної промисловості, що обумовлено відносно низьким значенням рН магнезіального цементу при його твердінні та високою щільністю штучного каменю, що утворюється.

Оскільки каустичний магнезит та каустичний доломіт - це повітряні в'яжучі, то у воді та на вологому повітрі їхня міцність різко зменшується.

    Магнезіальний цемент використовують найчастіше разом з органічними заповнювачами. Такі вироби відрізняються підвищеною ударною в'язкістю, добре оброблюються, є жаростійкими, мають звукоізоляційні властивості. Типовими прикладами таких матеріалів є ксилоліт (заповнювач - деревна тирса) та фіброліт (заповнювач - довговолокниста деревна маса).

На основі магнезіальних  в'яжучих речовин виготовляють також теплоізоляційні піно і газоматеріали. Ці в'яжучі речовини можна застосовувати при проведенні штукатурних робіт, використовуючи як заповнювач кварцовий пісок. 

3. СПОСОБИ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМІЧНОЇ ЦЕГЛИ ЇХ ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ

   Незважаючи  на широкий асортимент керамічних виробів, різноманітність їхніх форм, фізико-механічних властивостей та видів сировинних матеріалів, основні етапи виготовлення таких виробів спільні: добування сировинних матеріалів, підготовка керамічної маси (шихти), формування виробів (сирцю), сушіння, випалювання, обробка та пакування.

  Сировину  видобувають на кар'єрах відкритим  способом - екскаваторами, д кар'єру  до заводу сировину перевозять автосамоскидами, вагонетками чи конвеєрами. Заводи керамічних виробів будують поблизу місця видобутку сировини, причому кар'єр є складовою частиною заводу.

  Зазвичай  глина з кар'єру непридатна для  формування виробів. Тому попередньо необхідно  приготувати керамічну (робочу) масу. Метою цього процесу є видобування природної структури сировини, видалення шкідливих домішок, забезпечення рівномірного змішування всіх компонентів до одержання однорідної маси, придатної для формування.

    Обробка глинистої сировини може бути природною (використання атмосферних процесів - зволоження і висихання, заморожування і відтавання, вивітрювання), механічною (рихлення, подрібнення з видаленням каміння, дозування з добавками, тонке подрібнення) та комбінованою, з фізико-хімічною обробкою (парозволоженням, вакуумуванням), введенням спеціальних добавок (пластифікуючих, спіснювальних, вигоряючих) та вилежуванням обробленої маси у шихто- запасниках чи механізованих силосах.

    Природний спосіб обробки сировини вимагає  багато часу, великих площ і не забезпечує повного видалення кам'янистих включень. Механічний спосіб є більш ефективним. Для одержання легкоукладальної гомогенної маси він передбачає використання різного технологічного обладнання залежно від властивостей сировини і виду виробів: для грубого помелу глинистої сировини - дезінтеграторі вальці, для видалення каміння - гвинтові вальці, для подрібнення - дробарки валкові, зубчасті, дискозубчасті, глинорізки (стругачі); для підготовки добавок - дробарки щокові, молоткові, комбіновані; для тонкого подрібнення глинистої сировини - бігуни сухого чи мокрого помелу; для помелу сухої глини, шамоту, дегідратованої глини - кульові млини; для просіювання подрібнених мате- ріалів - сито-бурат, інерційні грохоти тощо.

    Переробку сировинної маси та формування виробів залежно від властивостей вихідної сировини й виду виробів, що виготовляються, виконують пластичним, напівсухим або шлікерним (мокрим) способами.

    Пластичне формування застосовують тоді, коли глиниста сировина волога пухка, добре розмокає у воді, утворюючи однорідну масу. Для цього використовують легкоплавкі середньо та помірнопластичні глини, що містять 40...50% піску.

    Основною  умовою застосування пластичного способу  є використання в'язких мас, в  яких сили внутрішнього зчеплення (когезія) переважають над силам] зчеплення з поверхнею формувального обладнання (адгезія).

    Найчастіше  методом пластичного формування виготовляють керамічну цег- лу і  камені, черепицю, труби і деякі  види керамічних плиток.

    Застосовуючи  пластичний спосіб формування виробів (рис. 3.2), глину подрібнюють на вальцях грубого і тонкого помелу. Для ефективнішого подрібнення її ще піддають переробці в бігунах. Після подрібнення глину подають у глинозмішувач, де вона перемішується з добавками до однорідної пластичної маси й зволожується до вологості 20...25%. Такий спосіб передбачає формування виробів на стрічкових пресах, які можуть бути вакуумними (рис. 3.3) і безвакуумними.

За допомогою  вакуумування з керамічної маси видаляється  повітря, що призводить до збільшення щільності (на 6...8%) і міцності (у 1,5 рази) сирцю міцність випалених виробів збільшується на 30...40%, середня густина – на 3...4%, а водопоглинання зменшується на 10... 15%. Доцільно вакуумування проводити з парозволоженням маси для запобігання утворенню тріщин при сушінні відформованих виробів.

   У стрічковому пресі (рис. 3.3) керамічна  маса продавлюється гвинтовим конвеєром (8) крізь решітку (7) у вакуумну камеру (6), де розбивається ножем (5), і за допомогою  гвинтового вала (1) подається у конусну  головку (2) преса, де остаточно ущільнюється і продавлюється крізь формувальну частину преса — мундштук (3). При формуванні звичайної цегли мундштук має прямокутний переріз, а при виготовленні порожнистих виробів мундштук обладнують кернами, які надають порожнинам певного профілю (круглого, прямокутного, квадратного). Для формування черепиці використовують фасонні вставки у вигляді вузької щілини, а для керамічних труб - кільцеві.

    З мундштука преса виходить під  тиском 1,0... 1,5 МПа безперервна керамічна  маса певного профілю, яку розрізують автоматичним пристроєм на сирцеві вироби потрібного розміру (з урахуванням наступної усадки при сушінні і випалюванні).