Контрольная работа по "Строительным материалам"

Битумные (асфальтовые) лаки представляют собой растворы битумов  в органических растворителях. Такие  лаки образуют пленки черного цвета, обладают высокими антикоррозионными  свойствами, атмосферо- и химической стойкостью. Для улучшения свойств  битумного лака, снижение его хрупкости  при отрицательных температурах в него часто вводят высыхающие растительные масла. Битумные лаки применяют для  покрытия металлических конструкций  и изделий санитарного – технического оборудования.

Спиртовые лаки и политуры состоят из синтетических полимеров, растворенных в спирте или смеси  спирта с другими летучими растворителями. В отличие от лаков  политуры имеют  в своем составе значительно  больше растворителя. Лаки и политуры применяют для отделки изделий  из дерева, стекла и металлов.

Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) представляют собой растворы нитроцеллюлозы совместно с пластификаторами в  органических растворителях. Эти лаки быстро отвердевают, образуя блестящую  поверхность пленки коричневого  цвета. Их применяют для лакирования  мебели и различных изделий из древесины. Нитролаки огнеопасны и  при высыхании выделяют вредные  пары растворителя. При производстве работ следует тщательно соблюдать  установленные правила охраны труда.

Силиконовые кремнийорганические  лаки получают на основе кремнийорганических  полимеров, часто модифицированных другими высокомолекулярными веществами. Они отличаются повышенной температурной  устойчивостью и способностью выдерживать  кратковременное воздействие высоких  температур (до 500 °С). Их применяют обычно для окраски дымовых труб, печей  и других сооружений, испытывающих при эксплуатации повышенные температуры.

Раствор резольного фенолоформальдегидного полимера (бакелитовый лак) широко применяют  для защиты сооружений от коррозии.

Перхлорвиниловые лаки –  водостойки и их используют в основном для наружных малярных работ. Их выпускают  в виде дисперсии полимера в растворителе. Для получения защитного лакокрасочного покрытия наносят 8-10 слоев. 

3. Отжиг  и нормализация стали.

Металлами называют простые  вещества, которые при обычных  условиях твердые (только ртуть находиться в жидком состоянии) и отличаются характерным металлическим блеском  и непрозрачностью, ковкостью и  свариваемостью, тягучестью, электропроводностью  и теплопроводностью, высокой истинной плотностью, как правило, большей  единицы. Металлы с плотностью меньше 5 г/см³ условно называют легкими. Большинство же  металлов имеют истинную плотность больше 5 и их именуют тяжелыми. Весьма легкими являются калий с плотностью 0,86, самым тяжелым – осмий с плотностью 22,5. Для всех металлов (а их 76 из 106 химических элементов системы  Д.И.Менделеева) характерна способность их атомов сравнительно легко отщеплять внешние (валентные) электроны и переходить в положительно заряженные ионы (катионы). Это своеобразие металлов проявляется в их физических и химических свойствах.

В строительстве используют не чистые металлы, а их сплавы. Они  отличаются от  металлов температурой плавления, теплопроводностью, электропроводностью, твердостью и другими свойствами, что связано с затруднениями  в перемещении свободных электронов в сплавах вследствие присутствия  в их среде примесей. Так, например, если твердость железа в условных единицах равна 50-80, то при введении в железо углерода с получением железоуглеродистого  сплава, именуемого чугуном, твердость  повышается до 230-410, при сплаве железа с углеродом и хромом в виде инструментальной стали твердость  составляет 450-700. В сплавах могут  улучшаться и другие ценные для практики свойства, поэтому в строительстве  в основном используют черные сплавы – стали и чугуны, из цветных  – алюминий и сплавы на его основе.

  Сталь содержит углерода  до 2%.  Сталь пластична, упруга  и обладает высокими технологическими  свойствами (способностью обрабатываться). В зависимости от назначения  различают, стали конструкционные,  содержащие 0,02…0,85% углерода, и инструментальные  – 0,65…1,4%. Конструкционные стали,  применяемые для строительных конструкций и арматуры железобетона, а также в машиностроении, обладают хорошей пластичностью, низкой хрупкостью. Повышение же углерода в инструментальных сталях придает им  высокую твердость и хрупкость. В зависимости от способа получения стали разделяют на мартеновские, конвертерные и электростали.  По химическому составу в зависимости от входящих в сплав химических элементов стали бывают углеродистые и легированные.

Целью термической обработки  стали является изменение ее структуры  и свойств. При термической обработке  сталь нагревают обычно до температур, при которых образуется  аустенит, и охлаждают. При этом происходят фазовые превращения, переход менее  устойчивой структуры, полученной предшествующей обработкой, в более устойчивую и  равновесную.

При нагревании выше 727°С образуются зародыши кристаллов аустенита и  его мелкие зерна. При повышении  температуры или продолжении  выдержки при данной температуре  зерна аустенита растут. При охлаждении размеры зерен не уменьшаются. Аустенит находиться в метастабильном состоянии, и в нем происходят превращения, он  распадается с образованием более стабильных структур; при распаде  в области повышенных температур образуется структура из  феррита  и цементита.

При температурной обработке  значительно изменяются свойства стали, причем наибольшее значение имеет изменение  механических свойств.

В зависимости от требований к стальным полуфабрикатам (отливки, поковкам, прокату и др.) и изделиям применяют следующие основные виды термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.

Отжигом называют термическую  обработку стали, получившей неустойчивое состояние в предыдущей обработке, путем нагревания выше линии Ас₃ или  Ас₁ и медленного охлаждения вместе с печью, что приводит ее в более устойчивое состояние.

При нагревании стали выше линии Ас₃ происходит полная ее перекристаллизация с образованием аустенита, а при медленном охлаждении аустенит распадается и превращается в перлитовые структуры.

Отжиг стали проводят для  устранения некоторых дефектов ее предыдущей горячей обработки (литья, ковки  и др.) или для подготовки ее структуры  к следующим операциям (закалке, обработке резанием и др.). Часто  отжиг является окончательной термической  операцией. Различают отжиг 1-го и 2-го рода.

Отжиг 1-го рода проводят с  целью снятия остаточных напряжений и искажения кристаллической  решетки, уменьшения неоднородности стали, полученных в результате предшествующей обработки. Он осуществляется при температурах ниже или выше фазовых превращений (6650-1200°С). Ему подвергаются стальные отливки, детали, обработанные резанием, сварные изделия, холоднодеформированную сталь и др.

При отжиге 2-го рода сталь  нагревают до температуры выше линии  Ас₃ или  Ас₁ , выдерживают при данных температурах и медленно охлаждают. При этом в стали фазовые превращения – перекристаллизация, в результате которых структура практически становиться близкой к равновесной. При фазовой перекристаллизации происходит измельчение зерен, снимаются внутренние напряжения, уменьшается структурная неоднородность, что и обусловливает повышение пластичности и вязкости. После отжига сталь имеет низкую прочность и твердость, что облегчает обработку резанием среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали. Отжигу 2-го рода подвергают отливки, поковки и прокат для повышения пластичности и вязкости.

Отжиг 2-го рода является в  производстве обычно промежуточной  операцией, а для многих крупных  отливок – окончательной термической  обработкой.

Нормализацию (нормализационный отжиг) доэвтектоидных сталей производят нагреванием на 50°С выше Ас₃ , а заэвтектоидных – на 50°С выше Асm, недолго выдерживают при этих температурах для прогрева стали и завершения фазовых превращений и охлаждают на воздухе. Происходит полная фазовая перекристаллизация и устраняется крупнозернистая структура, полученная сталью при литье, прокате, ковке или штамповке, в результате чего улучшаются ее свойства. При быстром охлаждении на воздухе аустенит распадается при более низких температурах, чем при медленном охлаждении стали вместе с печью при отжиге, что приводит к образованию более дисперсной ферритно-цементитной структуры и на 10-15% повышает прочность и твердость среднеуглеродистой высокоуглеродистой стали по сравнению с отжигом. Нормализация экономнее отжига, так как сталь охлаждается за пределами печи.

4. Как  осуществляется беспаровой прогрев  бетона?

Процесс твердения бетона значительно превышает по длительности все остальные операции по изготовлению бетонных и железобетонных изделий. Тепловая и тепловлажностная обработка, позволяющая во много раз ускорить процесс твердения бетона,— это  необходимый процесс заводского производства бетонных и железобетонных изделий. Включение такой обработки  в технологический процесс изготовления изделий дает возможность значительно  увеличить оборачиваемость форм, повысить коэффициент использования  производственных площадей цеха и сократить  длительность общего цикла производства.

В заводской практике применяют  тепловую или тепловлажностную обработку  бетонных и железобетонных изделий  и конструкций следующих видов: 
- пропаривание в камерах при нормальном атмосферном давлении пара или паровоздушной смеси и температуре среды 60...100°С (тепловлажностная обработка); 
- нагрев в закрытых формах при контактной передаче теплоты бетону от различных источников через ограждающие поверхности формы (в паровых рубашках); 
- прогрев бетона индукционными токами в электромагнитном поле (индукционных камерах твердения);

-  предварительный нагрев  паром или электрическим током  бетонной смеси непосредственно  перед укладкой в формы с  последующим выдерживанием отформованных  изделий в течение нескольких  часов в термосных условиях  или с короткой тепловой их  обработкой.

Хотя сроки твердения  бетона в изделиях при тепловой или  тепловлажностной обработке существенно  сокращаются по сравнению с твердением в обычных температурных условиях, они все еще намного превышают  длительность остальных операций по изготовлению изделий. Чтобы интенсифицировать производственный процесс, в первую очередь сокращают длительность тепловой обработки, сочетая ее с другими методами ускорения твердения. К ним относятся использование быстротвердеющих высокомарочных цементов, умеренно жестких и жестких бетонных смесей, а также пластифицирующих добавок и ускорителей твердения бетона. Оптимальное сочетание этих средств с эффективными методами тепловой обработки позволяет сократить ее до 8…5 ч.

В практике широкое распространение  получил метод термоса и электрообогрева. Метод термоса обеспечивает в  зимних условиях частичное твердение  цементных растворов и бетонов  за счет их применения в теплом состоянии. Для этого материалы, которые  входят в состав растворов и бетонов, предварительно подогревают. Некоторая  часть тепла в последующем  дополнительно выделяется цементом в процессе гидратации и твердения. Метод позволяет на первоначальной стадии процесса получить необходимую  монтажную прочность конструкций  и изделий (до 30...50% марочной прочности). Затем раствор или бетон постепенно охлаждается и замерзает. Процессы твердения замедляются и иногда приостанавливаются до потепления наружного  воздуха, после чего восстанавливаются  и раствор или бетон достигает  полной марочной прочности.

Электродный прогрев бетона бывает нескольких видов. Для прохождения  тока используют пластинчатые полосовые  или стержневые электроды.

Чаще всего бетон подогревают  металлическими стержневыми электродами, которые закладывают в него параллельными  рядами. Соседние или противостоящие электроды соединяют с проводами  разных фаз переменного электротока пониженного (51...106 В) или повышенного (120...220 В) напряжения. При этом между электродами образуется электрическое поле, где электрическая энергия превращается в тепловую, прогревающую бетон.

Электроток включают через 1,5...2 ч  после укладки бетона, имеющего температуру  не ниже 5°С. Повышение или понижение  температуры прогреваемого бетона регулируют изменением напряжения тока или отключением части электродов. В некоторых случаях роль электродов выполняет арматура железобетонных конструкций, по которой пропускают электроток. Электродный способ прогрева бетона имеет ряд существенных недостатков. Главные из них: отрицательное влияние арматуры и металлических форм на равномерность прогрева, отсутствие эффективных способов электроизоляции бортов форм и арматуры, простых и надежных способов подведения электротока к бетону и т. п.

Предварительный электроразогрев  готовой бетонной смеси проводят в бункерах, бадьях или ящиках с  помощью погружаемых трехпластинчатых электродов в смесь (рис. 5).

Рис. 5. Бункер с пластинчатыми электродами для разогрева готовой бетонной смеси: 1 - пластинчатый электрод,

2 - отбойный брус,

3 - петля для подъема  бункера, 

4 - корпус бункера из  листовой стали, 

5 - токоподводящие устройства,

6 - трубы, приваренные  по контуру к пластинчатым  электродам,

7- вибратор,

8 - крепление защитного  заземления,

9 - затвор для выгрузки  бетонной смеси, 

10 - порожек, 

11 - листовая резина  для электроизоляции днища бункера.

Бетонную смесь подогревают  до температуры 60...80°С, что должно ускорить твердение бетона на морозе, повысить прочность и качество. Готовая  бетонная смесь при значительных затратах электроэнергии (40...60 кВт ·  ч/м³) разогревается до требуемой температуры за 5...20 мин. Горячую бетонную смесь быстро укладывают, а затем выдерживают термосным способом. Без дальнейшего дополнительного обогрева бетон приобретает прочность около 50% марочной.