Контрольная работа по дисциплине "Материаловедение"

Долговечность бетона обусловлена его способностью сопротивляться комплексному воздействию механических нагрузок, изменению температуры и влажности, действию различных растворов солей, газов, совместному воздействию замораживания и оттаивания в присутствии растворов солей.

Долговечность бетона обычно определяется показателями морозостойкости, выносливости - способности сопротивляться многократному воздействию переменных нагрузок, измеряемой количеством нагружения, которые выдержал бетон до разрушения, а также длительностью действия статической нагрузки до разрушения бетона. Долговечность бетона уменьшается при одновременном воздействии нескольких факторов.

 

110. Основные технические свойства строительных растворов.

Строительный раствор — это составленная согласно расчету смесь из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, способная затвердевать и; склеивать каменные материалы или формировать защитные слои строительных конструкций. Строительные растворы укладывают тонкими слоями (1 ... 2 см), не применяя механического уплотнения. При укладке растворных смесей на пористое основание (кирпич, легкие камни из пористых горных пород и др.) происходит отсос воды из растворной смеси, что сказывается на свойствах раствора. Эти особенности растворов необходимо учитывать при выборе материалов и назначении составов.

Строительные растворы классифицируют по назначению, средней плотности и виду вяжущего. По назначению различают кладочные, отделочные и специальные растворы.

Кладочные растворы применяют для скрепления элементов при кладке фундаментов, стен, столбов, сводов из кирпича или природного камня, а также при монтаже крупноблочных и крупнопанельных элементов.

Отделочные растворы служат для оштукатуривания поверхностей конструкций, устройства выравнивающих слоев, декоративной отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и блоков, фасадов и интерьеров зданий.

Специальные растворы — инъекционные, жаростойкие, кислотостойкие, рентгенозащитные, акустические — применяют в случаях, когда к конструкциям предъявляют особые требования.

По средней плотности растворы подразделяют на тяжелые (рт > 1500кг/м3) и легкие (рт < 1500 кг/м3). По виду вяжущего различают растворы цементные, известковые, гипсовые и смешанные (цементно-глиняные, известково-гипсовые, цементно-известковые и др.). Для приготовления цементных и смешанных (цементно-известковых) растворов применяют специальные цементы.

Цемент для строительных растворов имеет марку 200 и применяют его при температуре не ниже 10 С.

При отсутствии цементов для строительных растворов применяют обычный портландцемент или шлакопортландцемент марок 300 и 400, но при этом необходимо вводить в раствор пластифицирующие добавки, что дает возможность снизить расход цемента. Пластифицирующие добавки позволяют сохранить удобоукладываемость растворных смесей при укладке на пористое основание без перерасхода цемента.

Пластифицирующие добавки подразделяют ни неорганические дисперсные добавки, состоящие из мелких частиц с большой удельной площадью поверхности, хорошо удерживающие воду (известь, глина), и органические пластифицирующие и воздухововлекающие добавки (омыленный древесный пек, ЛСТ, СНВ и др.).

Дозировка неорганических пластифицирующих добавок находится в пределах 30 ... 20 %, а органических - 0,5 ... 0,2 % массы цемента.

Органические поверхностно-активные пластифицирующие и воздухововлекающие добавки улучшают и технические характеристики затвердевших растворов: сокращают водопоглощение и усадку, повышают морозостойкость.

Наряду с цементом для изготовления растворов используют воздушную и гидравлическую известь, гипсовые и гипсоцементнопуццолановые вяжущие.

Для приготовления строительных растворов применяют природные пески — кварцевые, полевошпатовые, а также искусственные дробленые — из плотных и пористых горных пород и искусственных материалов (керамзитовые, перлитовые и др.).

Пористые пески используют для приготовления легких растворов. Максимально допустимый размер зерен песка для подготовительного и основного слоев штукатурки 2,5 мм, а для отделочного слоя -1,2 мм. Для растворов марки 100 и выше пески должны удовлетворять тем же требованиям в отношении содержания вредных примесей, что и пески для изготовления бетона. Для растворов марки 50 и ниже содержание пылевидных частиц допускается до 20 % по массе.

В растворы, применяемые для зимней кладки и штукатурки, добавляют противоморозные добавки (поташ, нитрит натрия, нитрат кальция с мочевиной), понижающие температуру замерзания растворной смеси.

Свойства строительных растворов характеризуют показателями удобоукладываемости растворной смеси, прочностью и морозостойкостью затвердевшего раствора.

Удобоукладываемость — это свойство растворной смеси легко распределяться тонким однородным слоем на пористом основании и не расслаиваться при хранении и транспортировании. Удобоукладываемость зависит от подвижности и водоудерживающей способности смеси.

Подвижность растворных смесей характеризуется глубиной погружения металлического эталонного конуса массой 309 г. Подвижность выбирают с учетом назначения раствора и способа производства. Например, растворы, перекачиваемые по трубопроводам, должны иметь глубину погружения конуса до 14 см, растворы для кирпичной кладки - 1 ... Зсм.

Водоудерживающая способность характеризует свойство растворной смеси удерживать в своем составе достаточное для твердения вяжущего количество воды в условиях интенсивного ее отсоса пористым основанием. Водоудерживающую способность оценивают по количеству воды, отсасываемой из пробы растворной смеси промокательной бумагой. Водоудерживающую способность увеличивают путем введения в растворную смесь неорганических дисперсных добавок и органических пластификаторов. Смесь с хорошей водоудерживающей способностью при укладке на пористое основание отдает излишнюю воду, постепенно при этом раствор становится плотнее и прочнее, приобретает хорошее сцепление с основанием.

Растворы  с недостаточной водоудерживающей способностью подвергаются расслоению, что нарушает однородность смеси и снижает прочность.

Необходимая удобоукладываемость достигается при правильном выборе соотношения между составляющими материалами и надлежащем зерновом составе песка.

Тесто вяжущего должно заполнять пустоты в песке и покрывать тонким слоем его зерна. Удобоукладываемая растворная смесь хорошо заполняет все неровности и трещины на поверхности кирпича (камня), что увеличивает площадь контакта между раствором и кирпичом, а следовательно, и долговечность наружных стен.

Прочность строительных растворов при сжатии определяют на образцах-кубах с длиной ребра 7,07 см, а на растяжение при изгибе — на балочках размерами 4x4x16 см.

Контрольные образцы изготовляют в формах без дна, которые устанавливают на водоотсасывающее основание - кирпич. Водопоглощение кирпича должно быть в пределах 10... 15% . по массе, влажность не более 2 %. Условия хранения образцов до момента испытания (28 сут) должны соответствовать условиям будущей эксплуатации раствора. По пределу прочности при сжатии строительные растворы подразделяют на следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200.

Растворы марок 4 и 10 изготавливают на основе извести или местных вяжущих (известково-шлаковые, известково-пуциолановые) .

Прочность цементного раствора при отсутствии отсоса воды определяется теми же факторами, что и прочность бетона. Зависимость предела прочности раствора при сжатии R28 от активности цемента Rц и цементно-водного отношения определяется формулой Н. А. Попова

R28 = 0,4Rц (Ц/В - 0,3).

Прочность раствора, уложенного на пористое основание, целесообразно выразить в зависимости от расхода вяжущего вещества, а не от Ц/В, так как после отсоса воды основанием в растворе остается примерно одинаковое содержание воды:

R28 = KRц (Ц – 0,05) +4,

где Ц - расход цемента, т/м3 песка; К - коэффициент (для крупного песка К= -2,2, (для песка средней крупности  К=1,8, для мелкого песка К=1,4).

Приведенная формула Н. А. Попова применена для цементно-известковых растворов.

Прочность смешанных растворов зависит от количества введенной в раствор извести или глины. Оптимальная добавка известкового или глиняного теста соответствует максимуму на кривых прочности для растворных смесей разного состава — от "жирных" состава 1 :3 до "тощих" состава 1 :9 (рис. 6.3) .

 На основании опытных данных, обобщенных в виде формул и графиков, составлена таблица для определения состава растворов различных марок (табл. 6.1) .

При использовании органических пластификаторов указанные в табл. 6.1 составы корректируют в сторону уменьшения содержания вяжущего. Однако в растворе любого состава должно содержаться такое количество вяжущего, которое обеспечивает получение удобоукладываемой смеси и затвердевшего раствора необходимой плотности, прочности и морозостойкости. Поэтому в цементно-известковых растворах для надземных конструкций минимальный расход вяжущего на 1 м3 песка установлен 75 кг, а в растворах для подземных конструкций -100 кг.

В зимних условиях используют раствор с маркой на одну-две ступени выше, чем летом. Температура кладочного раствора в момент укладки должна быть не менее 15°С при температуре наружного воздуха -11 ... —20 °С и не менее 20°С при температуре воздуха ниже -20 °С. Вид и состав кладочных растворов зависит от расчетных напряжений и условий эксплуатации. Кладку надземных конструкций, работающих при небольших напряжениях, выполняют на растворах, содержащих местные вяжущие вещества: известково-шлаковое, известково-пуццолановое, известь.

В растворах для кладки фундаментов, подвергаемых воздействию сульфатных вод, применяют сульфатостойкие цементы. Подвижность растворной смеси (глубина погружения конуса, см) выбирают с учетом назначения раствора (табл. 6.2).

Отделочные растворы подразделяют на штукатурные и декоративные. К штукатурным относятся известковые, цементные, цементно-известковые и известково-гипсовые.

Известковые растворы применяют для оштукатуривания внутренних стен, перегородок, перекрытий в помещениях с относительной влажностью воздуха меньше 60 %, а также наружных стен, не подвергающихся систематическому увлажнению. Известковые растворы медленно твердеют и долго просыхают.

Цементно-известковые и цементные растворы применяют для оштукатуривания цоколей, карнизов, парапетов, наружных стен.

Известково-гипсовые растворы применяют для оштукатуривания внутренних деревянных и каменных стен, потолков. Они быстро твердеют и имеют прочное сцепление с основанием.

Декоративные растворы используют при заводской отделке лицевых поверхностей стеновых панелей. Применяют декоративные составы — полимерцементные, цементно-перхлорвиниловые. Декоративные растворы должны в течение всего периода эксплуатации сохранить первоначальный цвет, текстуру, обладать морозо-, свето- и водостойкостью. Для наружных поверхностей зданий вяжущими для декоративных растворов служат белый и цветные цементы, полимерцементы. Для отделки интерьеров применяют известь, гипс, цементно-перхлорвиниловое вяжущее. В декоративных растворах применяют свето-, щелоче- и кислостойкие пигменты (оксид хрома, железный сурик, графит и др.).

Заполнителями декоративных растворов являются промытые пески или каменная крошка, керамическая, стеклянная или разноцветная пластмассовая крошка с размером частиц 2 ... 5 мм.

К специальным растворам относятся: инъекционные цементные, используемые для заполнения каналов в предварительно напряженных конструкциях (марка раствора должна быть не ниже 300 с использованием портландцемента марок 400 и 500); тампонажные, применяемые для гидроизоляции скважин, шахтных стволов и тоннелей путем закрытия трещин и пустот в горных породах и заполнения закрепленного пространства (для этих растворов применяют тампонажный и сульфатостойкий портландцементы); рентгенозащитные, приготавливаемые на портландцементе или шлакопортландцементе с использованием баритового песка (Ва8О4) с максимальной крупностью 1,25 мм; акустические, предназначенные для звукопоглощающей штукатурки, заполнителями этих растворов являются однофракционные пески крупностью 5 ... 3 мм из пористых материалов (вспученного перлита, керамзита, пемзы). Средняя плотность раствора 600 . . . 1200 кг/м3. Зерновой состав песка и количество вяжущего в растворе должны обеспечивать открытую его пористость.

Строительные растворы готовят, как правило, на автоматизированных растворных заводах и узлах и доставляют на объекты строительства в специально оборудованных автоцистернах с автоматической разгрузкой или в автомобилях-самосвалах.

При значительном удалении строительного объекта от завода используют сухие растворные смеси, которые затворяют водой на месте производства работ. Сухие смеси должны иметь влажность не менее 1 % по массе и доставляться в упаковке, исключающей возможность увлажнения.