Контрольная по "Строительным материалам"

Історично вважалося, що передача теплової енергії пов'язана з перетіканням теплорода від одного тіла до іншого. Однак більш пізні досліди, зокрема, нагрівання гарматних стволів при свердлінні, спростували реальність існування теплорода як самостійного виду матерії. Відповідно, в даний час вважається, що явище теплопровідності обумовлено прагненням зайняти стан ближче до термодинамічної рівноваги, що виражається у вирівнюванні температури.

Теплопровідністю називають також кількісну характеристику теплообміну, коефіцієнт теплопровідності, який виражається в Вт/(м * К) і позначається?. Коефіцієнт може бути як позитивною так і негативною величиною.

Процес теплопровідності математично  можна виразити законом Фур'є, який також називається основним законом  теплопровідності. 
Згідно з цим законом щільність теплового потоку, переданого при теплопровідності, пропорційна градієнту температури:

Q = -? * GradT,

де Q - вектор напрямку теплового потоку

? - Коефіцієнт теплопровідності,

gradT - направляючий вектор температури,  що показує напрямок найшвидшого  збільшення.

Згідно агрегатним станом речовини (твердому, рідкого, газоподібного) процес передачі тепла відбувається по-різному, тому різні речовини мають різний коефіцієнт теплопровідності.

У сталому режимі щільність  потоку енергії, що передається за допомогою  теплопровідності, пропорційна градієнту температури:

Де - Вектор щільності теплового потоку - кількість енергії, що проходить в одиницю часу через одиницю площі, перпендикулярної кожній осі

 - Коефіцієнт теплопровідності (іноді званий просто теплопровідністю)

T - Температура. Мінус в правій частині показує, що тепловий потік спрямований протилежно вектору grad T (тобто в бік якнайшвидшого убування температури).

Цей вислів відомий як закон теплопровідності Фур'є.

У інтегральної формі це ж вираз запишеться так (якщо мова йде про стаціонарне потоці тепла  від однієї грані паралелепіпеда до іншої):

Де P - Повна потужність теплових втрат, S - Площа перерізу паралелепіпеда, Δ T - Перепад температур граней, h - Довжина паралелепіпеда, тобто відстань між гранями.

Коефіцієнт теплопровідності вимірюється в Вт / (м K). Коефіцієнт теплопровідності абсолютного вакууму дорівнює нулю. Найкращими провідниками теплової енергії є гази, найбільший коефіцієнт теплопровідності у гелію (0,152) і водню (0,1815).

Найгіршими провідниками є метали, найвищою теплопровідністю володіє срібло (430). Максимальна  теплопровідність рідин ? = 0,7 Вт/м * К досягається при температурі 120, при подальшому збільшенні температури? зменшується.

Відхилення від закону Фур'є можуть з'явитися при дуже великих значеннях grad T (наприклад, в сильних ударних хвилях), при низьких температурах (для рідкого гелію Не II) і при високих температурах порядку десятки і сотні тисяч градусів, коли в газах перенесення енергії здійснюється не лише в результаті міжатомних зіткнень, але в основному за рахунок випромінювання (промениста Т.).

У розріджених газах, коли l порівняно з відстанню L між стінками, що обмежують об'єм газу, молекули частіше стикаються із стінками, чим між собою. При цьому порушується умова застосовності закону Фур'є і само поняття локальної температури газу втрачає сенс. В цьому випадку розглядають не процес Т. в газі, а теплообмін між тілами, що знаходяться в газовому середовищі.

Теплопровідність - лише один з типів  теплообміну, існує також конвекція  і теплове випромінювання. Іноді  відбувається змішаний теплообмін, наприклад, конвективний теплообмін - це перенесення  теплоти спільно теплопровідністю і конвекцією.

 

 

3. Охарактеризуйте гіпсові в’яжучі речовини (їх види, властивості, вимоги Держстандарту, особливості застосування)

 

Гіпсові в'яжучі речовини – складаються  головним чином з напівводяного  гіпсу чи ангідриду.

В основу класифікації гіпсових в'яжучих покладена температура теплової обробки.

Сировиною для виробництва  гіпсових в’яжучих речовин є природній  гіпсовий камінь CaSO₄·2Н₂О та природній ангідрит CaSO₄. Будівельний гіпс отримують шляхом теплової обробки гіпсового каменю при 110 – 180 єС та дрібним розмелюванням. Такий гіпс при розмішуванні з водою протягом 4 – 30 хв. твердне. Твердіння гіпсу можна пришвидшити за рахунок нагрівання до 65 С^о. Для сповільнення твердіння до складу гіпсу вводять певні реагенти. Застосовується будівельний гіпс для виробництва гіпсових та гіпсобетонних будівельних виробів для внутрішнього застосування, а також для виробництва гіпсоцементнопуцоланових в’яжучих речовини.

При нагріванні природного гіпсу під тиском 0,2 – 0,3 МПа з  наступним сушінням при 160 – 180 С^о отримують модифікований високоміцний гіпс.

Шляхом обпалювання природного гіпсу при температурі 600 – 700 С^о з додаванням каталізаторів (вапно, доменний шлак та ін.) отримують ангідритовий цемент. Тверднути такий цемент починає через півгодини і продовжується процес твердіння до 24 годин. Випускається ангідритовий цемент марок М50, 100, 150 та 200.

Різновидністю ангідритових цементів є високообпалюваний гіпс, який обпалюється при температурі 800 – 1000 С^о. Такий гіпс має більш високу морозостійкість і водостійкість, меншу тепло- і звукопровідність. Застосовується для будівельних розчинів, мозаїчної підлоги та виготовлення штучного мармуру.

Низько випалювальні гіпсові в'яжучі виготовляють тепловою обробкою природного гіпсу при температурі 110-180 С^о. При зазначеному температурному режимі відбувається дегідратація сировини з одержанням напівгідрату СаSО4 • 0,5 Н2О:

СаSО4•2Н2О СаSО4•0,5Н2О + 1,5Н2О.

До низько випалювальних гіпсових в'яжучих відносять будівельний, високоміцний і формувальний гіпс.

Будівельний гіпс складається в  основному з кристалів – модифікації

СаSО4•0,5Н2О, містить частки сировини, що не розклалася, і незначну кількість CaSО4. Його одержують у варочних чи казанових печах. Міцність при стиску складає 10-12 МПа.

Високоміцний гіпс одержують термічною  обробкою високосортного гіпсового  каменю в герметичних апаратах під  тиском пари. Зазначена технологія дозволяє одержати більш активну  α-модифікацію напівводяного сульфату кальцію СаSО4 • 0,5Н2О, тому міцність високоміцного гіпсу при стиску 15-25 МПа.

Формувальний гіпс застосовується для виготовлення форм у керамічній і фарфоро-фаянсової промисловості, містить незначну кількість домішок, в основному складається з  модифікації напівгідрату.

Високовипалювальні гіпсові в'яжучі (естрих-гіпс) одержують шляхом випалу гіпсового каменю при високих  температурах 600-900оС.

При вказаній температурній обробці  сировини відбувається повна дегідратація з утворенням ангідриту СаSО4:

СаSО4 • 2Н2О   СаSО4 + 2Н2О.

Високовипалювальний гіпс, на відміну  від будівельного, повільно схоплюється  і твердіє, але його водостійкість  і міцність при стиску вище (10-20 МПа).

Технічні характеристики гіпсових в'яжучих оцінюються визначенням тонкості помелу, водопотреби, строків тужавлення, міцності при згині й стиску, водостійкості.

Істинна щільність гіпсових в'яжучих – 2,6...2,75 г/см3;

Насипна щільність – 800...1100 кг/м3;

Водопотреба визначається кількістю  води, потрібної для приготування тіста стандартної консистенції (діаметр розпливу 180±5 мм).

Для отримання тіста нормальної густоти з - модифікації СаSО4•0,5Н2О потрібно 50...70% води, а з α-модифікаціі СаSО4•0,5Н2О - 30...40%.

Строки тужавлення. За строками тужавлення гіпсові в'яжучі поділяють на три групи: А – швидко-твердучі (з початком тужавлення не раніше 2 хв. і кінцем не пізніше -15 хв.), Б – нормально-твердучі (з початком тужавлення не раніше 6 хв. і кінцем – не пізніше 30 хв.), В – повільно-твердучі (початок тужавлення не раніше 20 хв.).

Міцнісні показники гіпсових визначають випробуванням зразків балочок  розмірами 40x40x160 мм з гіпсового тіста  стандартної консистенції через 2 години після виготовлення.

Для гіпсових в'яжучих встановлено 12 марок за міцністю при стиску (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25, де цифра означає нормовану  межу міцності при стиску.

Маркування гіпсу здійснюється з урахуванням його міцності, строків  тужавлення та тонкості помелу, наприклад  гіпсова в'яжуча речовина з позначкою  Г-5-А-ІІ ДСТУ Б В 2.7-82-99 відповідає марці  Г-5, є швидкотвердючою і характеризується середньою тонкістю помелу.

Водостійкість гіпсових виробів є  невисокою: коефіцієнт розм’якшення становить 0,35...0,4.

Гіпсові в’яжучі застосовують для  виготовлення гіпсобетонних виробів(перегородкові  панелі), сухої штукатурки, штукатурних  розчинів, гіпсоцементнопуццоланових  в'яжучих (ГЦПВ) а також для виробництва  ГКЛ( гіпсокартонніх листів).

 

 

 

 

 

4. Що таке гарячий асфальтовий бетон і як його виготовляють

 

Властивості асфальтового бетону на значною мірою змінюються залежно  з його температури. При нормальної температурі може бути упругопластичним, при підвищених — вязкопластичним, а при знижених температурах тендітним, тому при підвищених температурах на асфальтобетонному, покритті можуть утворюватися зрушення і напливи, а при негативних — тріщини, вибої, викрашування тощо. п. Для асфальтового бетону, укладуємого  в покриття міських вулиць та магістралей, особливе значення мають механічні  стійкі властивості.

Міцність асфальтового бетону характеризується межею міцності стискуванні стандартних  циліндричних зразків при заданої  температурі випробування. Визначення краю міцності при стискуванні асфальтового бетону виробляють на циліндричних зразках  розмірами по діаметру і висоті 50,5 чи 71,4 мм залежно від крупності наповнювача при температурах 20 З повагою та 50 З. Межа міцності асфальтового бетону при стисканні невеликий. При температурі 20° З він лише близько 2,45—2,94МН/м2 (25—30кГ/см2). Із зниженням температури опір стиску різко зростає, і з підвищенням, навпаки, падає, сягаючи 0,98—1,17МН/м2 (10—12кГ/см2) при 50° З. Крім показників прочностних властивостей асфальтового бетону при стискуванні важливою характеристикою є опір його розтягуючи зусиллям. У зв'язку з цим циліндричні зразки часто відчувають на стиснення, володіючи їхніми на плиті преса по котра утворює. За такої розташуванні зразків у процесі стискування асфальтовий бетон відчуває розтягують зусилля. Характерною ознакою асфальтового бетону є його спроможність добре опиратися ударним впливам.

Асфальтовий бетон в покритті може деформуватися (хвилі й тріщини) як при недостатньою міцності на стиснення, розтягнення чи зрушення, а й унаслідок  малої пластичності на морозі чи надмірної  пластичності при підвищених температурах. Тому необхідно вкладати в покриття асфальтобетонну масу оптимальної структури, яка виключає підвищену пластичність бетону (при заданої міцності) і забезпечує підвищену здатність його до упруго еластичним деформаціям. До механічних властивостей асфальтового бетону належить і його зносостійкість.

Зносостійкість асфальтового бетону характеризується втратою у своїй  матеріалу із першого поверхні стирання зразка. Втрата визначається за різницею маси зразка до і після стирання. Більше високу зносостійкість виявляють зразки з мінеральними матеріалами (щебінь і пісок) з міцних твердих порід. Асфальтовий бетон гарячої укладання у його експлуатацію у. умовах руху міського транспорту зношується не більше 0,2—1,5 мм на рік.

Водостійкість асфальтового бетону характеризується величиною набрякання і коефіцієнтом водостійкості, що визначається як ставлення краю міцності при стисканні за нормальної температури 20°. З зразків, випробуваних водонасиченому і сухому станах. Коефіцієнт водостійкості (коефіцієнт розм'якання) для асфальтового бетону належного якості може бути щонайменше 0,9.Водостойкость залежить головним чином природи й мінералогічного складу складових матеріалів. Вода, будучи полярною рідиною, добре зволожуючій гідрофільних поверхні мінеральних зерен, знімати з нього плівку бітуму і тим самим знижувати водостійкості асфальтового бетону; навпаки, асфальтові бетони з мінеральними матеріалами, мають гідрофобні властивості, т. е. які мають великим енергетичним спорідненістю з бітумом, досить водостійкі.

Технічні властивості асфальтового бетону, які у будівництві, регламентуються  відповідними вимогами Державного загальносоюзного стандарту (ГОСТ) і технічними умовами (ТУ). Гарячі і холодні дорожні  і аеродромні асфальтобетонні суміші для щільного асфальтобетону поділяють залежно від в них вмісту щебеню чи піску на типи А, Б, У, Р.

Гарячі і холодні дорожні  і аеродромні асфальтобетоні суміші для верхнього шару покриттів поділяють залежно від міцності щебеню і забезпечення якості мінерального порошку на дві марки — I і II. Показники фізико-механічних властивостей і структури асфальтобетонних сумішей, застосовуваних гарячому чи теплом стані покриттях автошляхів, міських вулиць та площ, автошляхів промислових підприємств, аеродромів, повинні відповідати вимогам ГОСТ 9128—67.