Строительные материалы

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

 

 

Дисциплина: «Материаловедение»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель	Петров Петр Петрович
Выполнил (а) студент	Иванов Иван Иванович
Группа, курс
Дата сдачи	2013г.
Оценка по защите	_______________________________ (подпись преподавателя)

 

 

2013 г.

1. Что такое тяжелый бетон, как его изготавливают и от чего зависит его прочность?

 

 

Тяжелый бетон, общее название бетонов с объемной массой от 1800 кг/м³ до 2500 кг/м³, в которых обычно крупным заполнителем служит каменный щебень, а мелким — природные пески. В качестве вяжущего используют портландцемент, а также расширяющийся, глиноземистый цемент и др.

Тяжелый бетон, применяемый  для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций и  деталей промышленных, жилых и  общественных зданий и сооружений, должен приобретать определенную прочность  в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке  и экономичной. При использовании  в незащищенных от внешней среды  конструкциях к бетону предъявляются  требования повышенной плотности, морозостойкости  и коррозиестойкости. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении составляющие его материалы отвечают определенным требованиям.

 

Материалы, подходящие для приготовления тяжелого бетона:

 

• Для приготовления тяжелых бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации. Портландцемент должен быть свежим, не слежавшимся. Если есть комки, цемент просеивают через сито с размерами ячеек 5 мм. Если марка цемента выше той, которая рекомендуется для данного бетона, то надо разбавить высокоактивный цемент тонкомолотой активной добавкой, чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента.

 

• Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бетона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показатель рН не менее 4, содержащую не более 5600 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л . He допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки. Морскую и другую воду, содержащую минеральные соли, можно применять, если общее количество солей в ней не превышает 2%.

 

• Мелким заполнителем в тяжелом бетоне служит природный и дробленый песок, состоящий из зерен размером от 0,14 до 5 мм и имеющий объемную насыпную массу более 1200 кг/м³.Применяют для изготовления бетона крупные пески (с модулем крупности М_к более 2,5) «средние по крупности пески (М_к = 2—2,5). Мелкие пески (М_К=1,5—2) следует обогащать, применяя укрупняющую добавку — крупный природный или дробленый песок. Содержание в песке мелких зерен размером менее 0,14 мм не должно быть больше 10% (по массе), в этом   количестве   самых мелких частиц, определяемых отмучиванием (глина, пыль, ил), допускаеч ся до 3% в природном, и до 5% в дробленом песках.

 

• Крупный заполнитель состоит из зерен размером от 5 до 70 мм. Щебень, гравий и щебень, получаемый дроблением крупного гравия, должны применяться в виде фракций (в мм): 5—10, 10—20, 20—40, 40—70. При изготовлении бетонной смеси фракции дозируют в соотношениях, необходимых для получения минимальной пустотности заполнителя, что позволяет снижать расход вяжущего при сохранении заданных свойств бетона. Содержание зерен лещадных, игловатых ограничивается 15%. Нельзя применять заполнитель, в котором глина находится и виде пленки, обволакивающей зерна заполнителя, или в виде комьев (в количестве более 0,25%). Заполнитель очищают от примеси глины и пыли промывкой. Кроме того, годятся битый кирпич, куски старого бетона, битое стекло, старые гвозди, обрубки стального прутка. Нельзя применять лом цветных металлов.

 

К добавкам для бетонов  относятся неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах  направленно регулируются свойства бетонных смесей и бетонов либо бетонам  придаются специальные свойства. В основу классификации добавок  для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки  для бетонов делят на следующие  группы:

 

1. Регулирующие реологические свойства бетонных смесей (пластифицирующие, увеличивающие подвижность бетонных смесей; стабилизирующие, предупреждающие расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие водоотделение).
2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов (замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т. е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах).
3. Добавки, регулирующие пористость бетонной смеси и бетона (воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие)
4. Добавки, придающие бетону специальные свойства:

- гидро-фобизующие, уменьшающие смачивание,

- повышающие противорадиационную защиту,

- жаростойкость;

- антикоррозионные, т. е. увеличивающие стойкость в агрессивных средах;

- ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали;

- добавки, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.

5. Добавки полифункционального действия, одновременно регулирующие различные свойства бетонных смесей и бетонов:

- пластифицирующе-воздухововлекающие;

- пластифицирующие, повышающие прочность бетона,

- газообразующе-пластифицирующие.

6. Минеральные порошки — заменители цемента. К этой группе относятся

тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5...20% (золы, молотые шлаки, отходы камнедробления и др., придающие бетону специальные свойства (жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.)).

 

У тяжелого бетона более  благоприятные показатели поверхностного износа, что важно для цементно-бетонных дорог и полов промышленных зданий. У него хорошие защитные свойства против радиоактивных излучений, поэтому он широко применяется в конструкциях биологической защиты атомных реакторов.

Главный недостаток тяжелого бетона — большая объемная масса и, следовательно, невысокий коэффициент конструктивного качества. Кроме того, он весьма теплопроводен. Его коэффициент теплопроводности около 1,18 Вт/(м-К), т. е. в 2—3 раза выше, чем у легких бетонов, поэтому в наружных стенах и покрытиях зданий его применяют совместно с теплоизоляцией.

Прочность тяжелого бетона зависит от активности цемента, цементно-водного  отношения, срока и условий твердения.

 

 

2. В каких сечениях изучается макроструктура древесины? Объясните основные элементы торцевого сечения.

 

Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое  невооруженным глазом или через  лупу, микроструктурой - видимое под  микроскопом. Обычно изучают три  основных разреза ствола: поперечный (торцовый), радиальный, проходящий через  ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола.

При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через  лупу можно различить следующие  основные его части: сердцевину, кору, камбий и древесину.

Сердцевина  состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Сердцевина совместно с древесной  тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта  часть ствола дерева легко загнивает  и имеет малую прочность.

Кора  состоит из кожицы или корки, пробковой  ткани и луба. Корка или кожица и пробковая ткань защищают дерево от вредных влияний среды и  механических повреждений, проводит питательные  вещества, от кроны в ствол и  корни.

Под лубяным слоем у растущего  дерева располагается тонкий кольцевой  слой живых клеток - камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает  в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем  объеме - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью.

Поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе  состоит из ряда концентрических  так называемых годичных колец, располагающихся  вокруг сердцевины. Каждое годичное кольцо состоит из двух слоев: ранней (весенней) древесины, образовавшейся весной или  в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется к  концу лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелко волостных клеток с толстыми стенками.

В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается и она становится более прочной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других - спелой древесиной. Часть более молодой древесины ствола ближе к коре, в которой еще имеются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, малопрочна, обладает большей усушкой и склонностью к короблению.

Породы, у которых ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей  влажностью, называют ядровыми (сосна, лиственница, дуб, кедр и др.). Породы, у которых центральная часть  ствола отличается от заболони только меньшей влажностью, называют спелодревесными: (ель, пихта, бук, липа).

Древесные породы, у которых нельзя заметить значительного различия между центральной и наружной частями древесины ствола, носят название заболонные породы: (береза, клен, ольха, осина).

В древесине  всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения  влаги и питательных веществ  в поперечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под  микроскопом. Древесина легко раскалывается  по сердцевинным лучам, по ним же она  растрескивается при высыхании.

 

 

3. В каком виде находится влага в древесине? Удаление какой влаги связано с разрушением клетчатки?

 

Влага содержится в древесине  в двух состояниях: в связанном и свободном.

Связанная (гигроскопическая) влага находится в толще клеточных стенок и удерживается физико-химическими связями. Изменение количества содержания связанной влаги сопровождается изменением большинства свойств древесины.

Свободная влага содержится в полостях клеток и межклеточном пространстве. Она удерживается только механическими связями. Свободная влага удаляется из древесины значительно легче и оказывает меньшее влияние на изменение свойств древесины, чем связанная. Например, удаление свободной влаги не сопровождается деформациями и появлением трещин в древесине. Содержание свободной влаги в древесине может колебаться в широких пределах свыше 30%.

 

Удаление из древесины  связанной влаги способствует разрушению клетчатки.

Изменение влажности древесины  от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых  зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и  направления волокон. Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1 %, в радиальном направлении — 3...6 %, а в тангенциальном — 7...12 %. Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может  вызвать  ее коробление и растрескивание. Боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев, а наибольшему короблению подвержены доски, выполненные из древесины, расположенной ближе к поверхности бревна, и широкие доски.