Контрольная работа по "Материаловедению"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа № 1

по дисциплине

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Вариант №5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2012

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Задача №1.
2.	Задача №2.
3.	Каменное литье. Технология производства, свойства, область применения.
4.	Пластичность глин и способы  ее повышения.
5.	Жидкое стекло: получение, свойства, область применения.
6.	Приведите примеры гидравлических добавок и укажите их назначение.
7.	Процессы, протекающие при  твердении гашеной и негашеной  извести.
8.	Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задача №1

Определить среднюю плотность  древесины при влажности 20%, если при влажности 10% она равна , а коэффициент объемной усушки 0,50.

Решение:

,

где плотность при влажности 20%;

 плотность  при влажности 10%;

 коэффициент  объемной усушки;

 начальная  влажность;

 конечная влажность.

.

 Ответ: плотность древесины при влажности 20% составляет 504.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Задача №2

Кирпич глиняный обыкновенный стандартных размеров марки 125 имеет  массу 3,3 кг и плотность 2,5 г/. Найти пористость кирпича и сделать заключение о допустимости его применения для кладки стен жилых и гражданских зданий.

Решение:

1. Определим среднюю плотность:

,

где m – масса,

V – объем,

.

 

2. Определим пористость:

 

Ответ:

Вывод: Данный кирпич, пористость которого равна 32,4%, допустим в применении для кладки стен жилых и гражданских  зданий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Каменное литье. Технология производства, свойства, область применения.

Каменное  литье – (петрургия), процесс получения литых изделий и материалов из расплавленных горных пород (базальт, диабаз, доломит) или промышленных отходов (шлаки, зола).

Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400…1500˚С) сырьевой шихты. Полученный расплав выливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохождения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. Последняя операция – отжиг – второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.

Свойства  каменного литья. Изделия из каменного литья по своей однородности и техническим свойствам превосходят природные каменные материалы.

Плотность каменного литья 2700…3000 кг/м³; пористость – не более 1…2 %; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопоглащение и высочайшую морозостойкость.

Прочность при сжатии составляет 200…250 МПа, при изгибе – 30… 50 МПа, твердость 6…7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универсальная химическая стойкость.

Область применения. Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействиям: многократному замораживанию – оттаиванию, интенсивному истиранию, воздействию химически агрессивных веществ и т.п. поэтому основными видами литых каменных изделий являются облицовочные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для мельниц, трубы. Диэлектрические свойства каменного литья используются в производстве электроизоляционных изделий.

Каменное литье светлых  тонов применяют как материал для облицовки уникальных зданий и сооружений, а так же для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.

 

 

 

 

 

 

 

4. Пластичность глин и способы ее повышения.

 

Пластичностью глины называют ее свойство во влажном состоянии принимать под влиянием внешнего воздействия желаемую форму без образования разрывов и трещин и сохранять полученную форму при последующей сушке и обжиге.

Она находится в прямой зависимости от физического строения глинистых частиц, которое в свою очередь определяется структурой горной породы, образовавшей глину, и временем переноса водой глиняных частиц.

Поскольку глиняное тесто  представляет собой пластично-вязкую систему, к нему применимо уравнение  Шведова-Бингама. Исходя из этого равнения, предложено пластичность характеризовать  физическим показателем пластичности Ф,, который представляет отношение предельного напряжения сдвига к пластической вязкости .

Ф.

Тело не будет пластичным, если Ф=0. Это возможно в двух случаях: первый – когда система текучая и ; второй – когда тело хрупкое и . Кривые зависимости показателя Ф от влажности глины позволяют установить оптимальную влажность, при которой проявляется наибольшая пластичность.

Техническим показателем  пластичности является число пластичности

.

где значения влажности, соответствующие пределу текучести и пределу раскатывания глиняного жгута, %.

Для производства строительных керамических изделий обычно применяют  умеренно пластичные глины с числом пластичности Пл=7 – 15. Малопластичные глиныс с Пл<7 плохо формуются, а высокопластичные глины с Пл>15 растрескиваются при сушке и требуют отощения.

Связующая способность  глины проявляет в связывании зерен непластичных материалов (песка, шамота, и др.), а так же в образовании при высыхании достаточно прочного изделия – сырца. Связующую способность глиняных строительных растворов используют при кладке печей, труб.

Повышение пластичности глин.

Особое влияние на увеличение пластичности глин имеет включение  минерала монтмориллонита*. Можно искусственно улучшить пластические качества глины  путем ее вымораживания или выветривания. Для этого глину укладывают грядками и оставляют на воздухе на несколько  месяцев. Под воздействием воздуха, дождя или холода (мороза) органические примеси разлагаются, глина приобретает  более тонкое строение и становится пластичной.

*(Название "монтмориллонит" было дано учеными в 1847 году  минералу, найденному во Франции  у местечка Монтмориллон. Минерал  представляет продукт разложения  вулканических пеплов, туфов и  лав и состоит из кремнезема.)

По другому способу  глины вылеживаются в ямах скульптурных мастерских в сыром состоянии. Считается, что при этом способе хранения главную роль играют факторы биологического характера - действие бактерий (в частности, Bacillus Sulphures), легко развивающихся  при температуре 37-38° С. Кроме  того, при вылеживании в глине  происходят процессы физического и  химического характера. Полевые  шпаты и слюда, гидролизуясь, отдают в раствор кремнекислую щелочь. Последняя  также гидролизуется и под  действием углекислоты образует углекислую щелочь и коллоидный раствор  кремневой кислоты. Сернистые соединения железа разлагаются, выделяя сероводород. При газообразовании газы, выделяясь, разрыхляют и перемешивают массу. Вылежанные глины наиболее предпочитаются скульпторами.

Иногда для повышения  пластичности и водоудерживающей способности  глины в нее добавляют растительное масло (до 20% от веса глины). Лучшими  для этой цели считаются сырое  хлопковое или касторовое масло, но применяют и другие несохнущие растительные масла.

По другому способу  для повышения пластических свойств  в глину добавляют до 10% танина, крахмала, декстрина или раствора кальцинированной соды. К ней добавляют  также дубильную кислоту, что  одновременно уменьшает высыхание  и усадку. Существует и старинный  способ повышения пластичности глины  добавлением к ней отвара соломы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Жидкое стекло: получение, свойства, область применения.

 

Растворимое (жидкое) стекло представляет собой щелочной натриевый или калиевый силикат переменного химического состава, выражаемого общей формулой , где R может быть Na или K. Величина n — силикатный модуль, имеющий значение от 2,56 до 3,00, в зависимости от чего меняются основные свойства растворимого стекла.

 Жидкое стекло склеивает  и твердеет  на  воздухе   вследствие  высыхания,  а  также   выделения  аморфного  или  гелеобразного кремнезема  под влиянием  воды  и углекислоты воздуха.  Для ускорения твердения и повышения водостойкости вводят различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий Они ускоряют выделение геля кремневой кислоты.

Получение. Сырьем  для  изготовления растворимого  стекла  служат  чистый  кварцевый  песок,  сода    или сульфат натрия  .  Значительно реже  вторым  компонентом служит поташ . После варки тщательно перемешанной сырьевой смеси в стекловаренных печах  при температуре  1300—1400°С  жидкое  стекло  быстро  охлаждается  на металлических листах. Образуются полупрозрачные, зеленоватого цвета куски силикат-глыбы. Силикат-глыбу растворяют в автоклавах паром под давлением 0,6—0,8 МПа и температуре 150°С, переводя в состояние коллоидного раствора с истинной плотностью 1,40—1,55 г/см  (табл. 9.1). Перед применением жидкого стекла производится дальнейшее разбавление раствора до необходимой консистенции.

Растворимое стекло хранят в закрытой таре, а перевозить его  экономичнее в твердом виде (силикат-глыбы)  с  последующим  растворением  на  стройках  в  передвижных  или стационарных установках.

Свойства. Жидкое стекло имеет такие положительные свойства, как огнеупорность, стойкость, выступает природным антисептиком и, обладая высокой адгезией, является прекрасным связующим компонентом. Эти качества обеспечили его широкое распространение.

Область применения. В строительной отрасли жидкое стекло применяется в виде добавок, присадок и пропиток. С использованием жидкого стекла можно изготовить штукатурки, шпатлевки, пасты и другие материалы. Такие составы обезопасят обработанные поверхности от воздействия влаги и повышенных температур, предотвратят появление коррозии, грибка, плесени. Краски на базе жидкого стекла обладают огнезащитными свойствами, применяются в помещениях массового пребывания людей.

Хорошо известен силикатный канцелярский клей, который создан на основе жидкого стекла. Однако благодаря  высокой адгезии жидкое стекло может  использоваться в качестве универсального клея.  Оно соединяет бумажные, деревянные, стеклянные и металлические  элементы и поверхности. Распространена и гидроизоляция жидким стеклом. Материал, имея склеивающие и антисептические  свойства, прекрасно подходит для  бассейнов, бань, ванн, саун и прочих помещений.

Жидкое стекло используется и в химическом производстве при  изготовлении таких материалов, как  силикагель, силикат свинца, метасиликат  натрия, цеолиты, белая сажа, катализаторы, золи кремнезема.

Натриевое жидкое стекло применяется  даже в создании чистящих и моющих веществ, в частности для покраски и отбеливания тканей. Используется оно как связующее и клеящее  вещество в мыловарении, текстильной  и бумажной промышленности. Литейное производство применяет жидкое стекло в качестве флотационного реагента при работе с цветными и редкими  металлами. В черной металлургии  связующие свойства материала востребованы при создании форм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Приведите примеры гидравлических добавок и укажите их назначение.

 

Гидравлические  добавки – Различные вещества в виде порошка, применяющиеся в качестве примеси к портландцементу или к гашеной извести, чтобы придать последним способность затвердевать под водой, а также чтобы увеличить в вяжущих растворах плотность, упругость и сопротивляемость химическому воздействию кислот и солей и т. п.

В качестве естественных гидравлических добавок применяются вулканические породы (трасы, пеплы, туфы, пемза), осадочные породы (диатомиты, трепелы, опока) и искусственные материалы (кислые гранулированные доменные шлаки, цемянка). Самостоятельно эти добавки отвердевать не могут. Основные гранулированные доменные шлаки способны к самостоятельному твердению.

По составу гидравлические добавки разделяются на три группы:

а) богатые водным кремнеземом,

6) характеризующиеся наличием  стекловатых продуктов и высоким  содержанием глинозема,

в) богатые обожженным глинистым  веществом.

Чаще всего активные минеральные  гидравлические добавки применяются  при изготовлении цемента для  того, чтобы придать ему разнообразные свойства. Рассмотрим примеры использования различных активных минеральных добавок при изготовлении цемента.

В результате использования  разнообразных приемок направленного  структурообразования, сегодня на практике удается получить высококачественный многокомпонентный цементный камень, модифицированный минеральными и химическими добавками, на основе которого могут создаваться самые различные материалы:

• при введении прочных заполнителей - высококачественные бетоны;
• при введении тонкодисперсной газовой фазы и / или особо легких заполнителей - суперлегкие эффективные теплоизоляционные бетоны;
• при введении дисперсных волокнистых наполнителей - фибробетоны повышенной эксплуатационной надежности;
• при введении пигментов, наполнителей и заполнителей из отделочного камня, декоративного стеклобоя и других подобных материалов - архитектурно-декоративные бетоны;
• при использовании отходов промышленности - "экологические" бетоны;
• при использовании полимерных компонентов - полимербетоны и бетонополимеры различного назначения;
• при применении специальных компонентов - специальные бетоны (защитные, электротехнические и другие).