Лабораторная работа по строительным материалам

Содержание:

1. Стекло и изделия стекла. 2-12
2. Изготовление бетонных изделии:

2-1) дозирование и перемешивание материалов; 13-14

2-2) укладка и уплотнение бетонной смеси; 15-16

2-3) твердение бетона в различных условиях; 16-19

2-4) химические добавки и ускорители твердения; 19-22

2-5) понятие о железобетоне; 23

2-6) основные приемы технологических процессов изготовления сборных, сборно-монолитных железобетонных конструкции. 24-25

3. Основные компоненты красочных составов: пигменты, их виды, основные требования к ним; роль связующих веществ и пигментов составе красочных материалов. 26-28
4. Литература 29

1. Стекло и изделия  из стекла

Общая характеристика стекла.

Стекло, твёрдый аморфный материал, полученный в процессе  переохлаждения расплава. Для стекла  характерна обратимость перехода из  жидкого состояния в метастабильное, неустойчивое стеклообразное  состояние.  При  определённых температурных условиях кристаллизуется.

Стекло не плавится при  нагревании подобно кристаллическим  телам, а размягчается, последовательно  переходя  из твёрдого  состояния  в  пластическое, а затем в жидкое. По агрегатному состоянию стекло  занимает промежуточное   положение   между   жидким и кристаллическим  веществами. Упругие  свойства делают  стекло  сходным с твёрдыми кристаллическими телами, а отсутствие   кристаллографической симметрии (и связанная с этим изотропность) приближает к жидким. Склонность к образованию стекла характерна для многих веществ (селен, сера,  силикаты, бораты и др.). Стеклом  называют  также  отдельные  группы  изделий  из  стекла, например строительное стекло, тарное стекло, химико-лабораторное  стекло и др. Изделия из стекла могут  быть прозрачными или непрозрачными, бесцветными  или окрашенными, люминесцировать под воздействием,  например,  ультрафиолетового и  g-излучения,  пропускать  или поглощать ультрафиолетовые лучи и т.д. Наибольшее     распространение получило  неорганическое  стекло, характеризующееся  высокими  механическими  тепловыми,  химическими  и   др. свойствами.  Основная масса   неорганического   стекла   выпускается   для строительства (главным образом листовое) и для изготовления тары.  Эти  виды продукции получают преимущественно из  стекла  на  основе двуокиси  кремния (силикатное стекло); применение находят также и др. кислородные (оксидные)стекла, в состав которых входят окислы  фосфора,  алюминия,  бора  и т.д.  К бескислородным   неорганическим стеклам  относятся стекла   на   основе халькогенидов мышьяка (As2S3), сурьмы (Sb2Se3) и т.д., галогенидов бериллия (BeFz) и т.д. По назначению различают:   строительное  стекло (оконное, узорчатое, стеклянные  блоки  и т.д.),  тарное  стекло,  стекло  техническое (кварцевое стекло, светотехническое  стекло,  стеклянное  волокно и т.д.), сортовое стекло и т.д. Вырабатываются  стекла,  защищающие  от  ионизирующих излучений, стекла индикаторов проникающей радиации, фотохромные стекла с переменным  светопропусканием, стекло, применяемое в  качестве   лазерных материалов,  увиолевое  стекло,  пеностекло,  растворимое   стекло и  др.

Растворимое стекло, содержащее около 75% 3102, 24% Na2O  и  др.  компоненты, образует с водой  клейкую  жидкость  (жидкое  стекло);  используется   как уплотняющее  средство,  например,  для   изготовления   силикатных   красок, конторского клея, в качестве диспергаторов и моющих  средств,  для  пропитки тканей, бумаги и пр. Физико-химические свойства стекла.  Свойства  стекла  зависят  от  сочетания входящих в их состав компонентов. Наиболее характерное  свойство  стекла   — прозрачность  (светопрозрачность  оконного  стекла  83—90%,  а   оптического стекла — до 99,95%). Стекло типично хрупкое тело,  весьма  чувствительное  к механическим воздействиям, особенно ударным, однако сопротивление  сжатию  у стекла такое же, как у чугуна. Для  повышения  прочности  стекло  подвергают упрочнению  (закалка,  ионный  обмен,  при  котором  на  поверхности  стекла происходит  замена  ионов,  например  натрия,  на  ионы  лития  или   калия, химическая и  термохимическая  обработка  и  др.),  что  ослабляет  действие поверхностных микротрещин (трещины Гриффитса),  возникающих  на поверхности стекла в результате воздействия  окружающей  среды  (температура,  влажность и пр.)  и  являющихся  концентраторами  напряжений,  и  позволяет повысить прочность стекла в 4—50  раз. Обычно  для устранения влияния  микротрещин применяют стравливание или  сжатие  поверхностного  слоя.  При  стравливании дефектный  слой  растворяется  плавиковой  кислотой,   а   на   обнажившийся бездефектный слой наносится защитная  плёнка,  например  из  полимеров.  При закалке поверхностный слой сжимается,  что  препятствует  раскрытию  трещин. Плотность  стекла  2200—8000  кг/м3,  твёрдость  по  минералогической  шкале 4,5—7,5, микротвёрдость 4—10 Гн/м2, модуль  упругости 50—85  Гн/м2.  Предел прочности стекла при сжатии равен 0,5—2 Гн/м2, при изгибе 30—90  Гн/м2,  при ударном  изгибе  1,5—2  Гн/м2.  Теплоёмкость  стекла  0,3—1  кДж/кг   -   К, термостойкость 80°— 1000 °С, температурный коэффициент расширения  (0,56—12) 109  1/К.  Коэффициент теплопроводности   стекла  мало   зависит   от   его химического состава и  равен  0,7—1,3  Вт/(м.  К).  Коэффициент  преломления 1,4—2,2, электрическая проводимость 10-8—10-18 Ом -1.  см1,  диэлектрическая проницаемость 3,8—16.

Технология стекла. Производство  стекла  состоит  из  следующих  процессов: подготовки сырьевых компонентов, получения шихты, варки  стекла,  охлаждения стекломассы,  формования  изделий,  их  отжига  и  обработки   (термической, химической, механической). К главным  компонентам  относят  стеклообразующие вещества (природные,  например  SiO2,  и  искусственные,  например  Na2CO3), содержащие  основные  (щелочные  и  щёлочноземельные)  и  кислотные  окислы. Главный компонент  большинства  промышленных  стекол  —  кремнезём  (кремния

двуокись), содержание которого в стекле составляет от 40 до 80% (по  массе), а в кварцевых и  кварцоидных  от  96  до  100%.  В  стекловарении  обычно  в качестве  источника  кремнезёма  используют  кварцевые   стекольные   пески, которые  в  случае  необходимости  обогащают.  Сырьём,   содержащим   борный ангидрид, являются борная кислота, бура и др. Глинозём вводится  с  полевыми шпатами, нефелином и т.д.; щелочные окислы  —  с  кальцинированной  содой  и поташом;   щёлочноземельные   окислы   —   с   мелом,    доломитом    и т.п. Вспомогательные компоненты — соединения, придающие  то  или  иное  свойство, например окраску,  ускоряющие процесс варки  и т.д. Например, соединения марганца,  кобальта,  хрома,  никеля  используются  как  красители,   церия, неодима, празеодима, мышьяка, сурьмы —  как обесцвечиватели  и  окислители, фтора, фосфора, олова, циркония  —  как глушители (вещества,  вызывающие интенсивное светорассеяние); в качестве  осветлителей  применяют хлорид натрия, сульфат и нитрат аммония и др. Все  компоненты  перед  варкой просеиваются,  сушатся,  при  необходимости  измельчаются,  смешиваются до полностью  однородной   порошкообразной   шихты,  которая   подаётся в стекловаренную печь. Процесс стекловарения условно  разделяют  на  несколько стадий: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизацию  и охлаждение   («студку»).   При   нагревании   шихты    вначале    испаряется

гигроскопическая и химически  связанная вода. На  стадии  силикатообразования происходит термическое разложение компонентов, реакции в  твёрдой  и  жидкой фазе с образованием силикатов, которые вначале представляют собой  спекшийся конгломерат, включающий и  не  вступившие  в  реакцию  компоненты.  По  мере повышения температуры отдельные силикаты плавятся  и,  растворяясь,  друг  в друге, образуют непрозрачный  расплав,  содержащий  значительное  количество газов и частицы компонентов шихты.  Стадия  силикатообразования  завершается

при 1100—1200 °С. На стадии стеклообразования  растворяются остатки шихты,  и удаляется  пена  —  расплав  становится  прозрачным;  стадия  совмещается  с конечным этапом силикатообразования и протекает  при  температуре  1150—1200 °С. Собственно стеклообразованием называют  процесс  растворения  остаточных зёрен  кварца  в  силикатном  расплаве,   в   результате   чего   образуется относительно  однородная   стекломасса.   В   обычных силикатных стеклах содержится около 25% кремнезёма, химически не связанного в силикаты  (только такое  стекло  оказывается  пригодным  по  своей  химической  стойкости  для практического  использования).   Стеклообразование   протекает   значительно медленнее, чем силикатообразование, оно составляет  около  90%  от  времени, затраченного  на  провар  шихты  и   около   30%   от   общей   длительности

стекловарения.  Обычная  стекольная  шихта  содержит  около  18%   химически связанных газов (СО2, SO2, O2 и др.). В процессе провара шихты  эти  газы  в основном удаляются, однако часть их остаётся в стекломассе, образуя  крупные и  мелкие  пузыри.  На  стадии  осветления  при  длительной   выдержке   при температуре  1500—1600  °С  уменьшается  степень  перенасыщения  стекломассы газами,  в  результате  чего  пузырьки больших  размеров   поднимаются   на поверхность  стекломассы,  а  малые  растворяются  в  ней.   Для   ускорения осветления в шихту вводят  осветлители,  снижающие поверхностное  натяжение стекломассы; стекломасса перемешивается специальными огнеупорными  мешалками или  через  неё  пропускают  сжатый  воздух  или  др.  газ.  Одновременно  с осветлением  идёт  гомогенизация  —  усреднение  стекломассы по составу. Неоднородность стекломассы   обычно   образуется в результате плохого перемешивания компонентов шихты, высокой  вязкости расплава, замедленности диффузионных процессов.   Гомогенизации способствуют выделяющиеся из стекломассы газовые пузыри, которые перемешивают  неоднородные  микроучастки и облегчают взаимную диффузию, выравнивая  концентрацию  расплава.  Наиболее интенсивно гомогенизация осуществляется при механическом   перемешивании (наибольшее   распространение эта операция получила в   производстве оптического стекла). Последняя стадия   стекловарения   —   охлаждение стекломассы  («студка»)  до  вязкости,  необходимой  для формования,   что соответствует температуре 700—1000°С. Главное требование при студке»  — непрерывное медленное снижение температуры без изменения состава и  давления газовой среды; при нарушении установившегося равновесия газов образуется  т. н. вторичная мошка (мелкие  пузыри).  Производство каждого  типа  стекла  определяется технологической  нормалью. Формование  изделий  из  стекломассы осуществляется  механическим  способом (прокаткой,   прессованием,   прессовыдуванием,   выдуванием   и т.д.)    на стеклоформующих машинах. После  формования  изделия  подвергают  термической обработке (отжигу). В результате отжига (выдержки изделий  при  температуре, близкой  к  температуре  размягчения  стекла)  и   последующего   медленного охлаждения происходит  релаксация  напряжений,  появляющихся  в  стекле  при быстром  охлаждении.  В  результате  т.  н.  закалки  в   стекле   возникают остаточные   напряжения,   обеспечивающие   его   повышенную    механическую

прочность, термостойкость и специфический (безопасный)  характер  разрушения в сравнении с обычным стеклом (закалённые стекла  применяют  для  остекления автомобилей, вагонов и т.п. целей).

            Виды стекла.

Строительное стекло, изделия  из стекла, применяемые для остекления  световых проёмов, устройства прозрачных и  полупрозрачных  перегородок,  облицовки  и отделки стен, лестниц и др. частей зданий. К  строительному  стеклу  относят также тепло- и  звукоизоляционные  материалы  (пеностекло  и  стекловата)  и стеклянные трубы.  Строительное  стекло  подразделяют  на  листовое  оконное стекло,   полированное,   витринное,   армированное,   узорчатое,   цветное, профилированное,  стеклоблоки,  стеклопакеты,  марблит,   коврово-мозаичное, увиолевое стекло, стемалит и некоторые др. виды.

Оконное строительное стекло вырабатывается в виде  плоских  листов  размером от 400 Х 400 до 1600 Х 2200 мм и толщиной от 2 до 6 мм, плотность  2470—2500 кг/м2 средняя прочность  при  симметричном  изгибе  40Мн/м2  (400  кгс/см2), светопропускание 84—87%.

Полированное   строительное   стекло   обладает   минимальными   оптическими искажениями,  применяется  для  остекления  витрин  и  оконных   проёмов   в общественных зданиях, для зеркал и т.д. Из полированного закалённого  стекла толщиной 10—20 мм изготовляют стеклянные  полотна  для  дверей  размером  от 2200 Х 700 до 2600 Х 1040 мм.

Узорчатое строительное стекло имеет с одной  стороны  рифлёную  поверхность, предназначается для рассеяния света. Размеры его от 400  Х  400  до  1200  Х 1800 мм при толщине 3—6,5 мм. Узорчатое строительное стекло  с матовым или «морозным» рисунком используют для остекления лестничных клеток,  внутренних перегородок.

Цветное строительное стекло  может  быть  окрашенным  по  всей  толщине  или состоять из 2 слоев — основного бесцветного и  тонкого  цветного:  применяют для витражей, декорирования мебели, остекления зданий.

Профилированное строительное стекло —  стекло  с  профилем  швеллерного  или коробчатого  типа  (стекор).  Применяется  как  стеновой  материал  (гаражи, киоски,  автобусные  остановки  и т.д.),  толщина  6  мм,   светопропускание 0,6—0,75%.

Марблит — прокатанное  глушенное цветное строительное  стекло  для  облицовки стен внутренних помещений промышленных и общественных зданий.

Стеклянные трубы применяются  в качестве трубопроводов на заводах  химической и пищевой промышленности и в сельском хозяйстве; характеризуются  повышенной коррозионной стойкостью в сравнении с металлическими. Потери на  трение  при протекании жидкости в стеклянных трубах на 22% ниже, чем у  новых  чугунных, и на 6,5% ниже,  чем  у  новых  стальных.  Стеклянные  трубы  выпускаются  свнутренним диаметром от 38 до 200 мм.