Контрольная работа: Материаловедение и технология конструкционных материалов

Контрольная работа: Материаловедение и технология конструкционных материалов

Министерство образования РФ

Пермский государственный технический университет

Контрольное задание №1

(по курсу «Материаловедение и технология конструкционных материалов»)

Вариант 4

Выполнила студентка

гр. ПГСз-

г.Пермь-2007г.

Содержание:

Задача №1

Задача №2

Морозостойкость и определяющие ее факторы

Какие добавки и для каких целей вводят в глину при изготовлении керамического кирпича (красного)?

Что представляют собой магнезиальные вяжущие вещества? Их отличие от других вяжущих

Виды портландцементов

Состав, свойства и применение кислотоупорного цемента

Список литературы

Задача №1

Определить коэффициент конструктивного качества бетона, если его средняя плотность 2300 кг/м, а предел прочности на сжатие 15,5 МПа.

Решение.

Коэффициент конструктивного качества бетона () равен отношению предела прочности на сжатие () к относительной плотности (d).  

Относительная плотность равна отношению средней плотности бетона к плотности воды:

Ответ: коэффициент конструктивного качества бетона = 6,74.

Задача №2

Определить количество известкового теста по массе и объему, содержащего 60% воды и полученного из 2,5 г извести-кипелки, активность которой 86%. Плотность теста 1420 кг/м.

Решение:

Содержание активной СаО в 2,5г извести – кипелки 2,5*86%=2,15г. Примеси (100%-86%=14%) в реакции не участвуют и при гошении извести останутся в гасильном ящике.

Гашение извести идет по уравнению:

СаО+НО=Са(ОН)

  56 + 18  =  74

Т.е. из 56 весовых частей СаО получается 74 весовых частей извести пушонки. Отсюда пропорция:

56   -  74         г

2,15 - Х

Известковое тесто состоит из 40% извести и 60% воды, что составляет пропорцию:

2,84 – 40%

У  -  100%          г.=0,0071 кг.

Объем известкового теста:

1. Морозостойкость и определяющие ее факторы.

Морозостойкость свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. Морозостойкость материала количественно оценивается маркой по морозостойкости. За марку материала по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают  образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений – трещин, выкрашивания (потеря массы не более 5%). От морозостойкости зависит долговечность строительных материалов в конструкциях, подвергающихся действию атмосферных факторов и воды.

Марка по морозостойкости устанавливается проектом с учетом вида конструкции, условий ее эксплуатации и климата. Климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наиболее холодного месяца и числом циклов попеременного замораживания и оттаивания по данным многолетних метеорологических наблюдений.

Легкие бетоны, кирпич, керамические камни для наружных стен обычно имеют морозостойкость 15, 25, 35. однако бетон, применяемый в строительстве мостов и дорог, должен иметь марку 50, 100 и 200, а гидротехнический бетон – до 500.

Воздействие на бетон попеременного замораживания и оттаивания подобно многократному воздействию повторной растягивающей нагрузки, вызывающей усталость материала.

Испытание морозостойкости материала в лаборатории проводят на образцах установленной формы и размеров (бетонные кубы, кирпич и т.п.). перед испытанием образцы насыщают водой. После этого их замораживают в холодильной камере от -15 до -20С, чтобы вода замерзла в тонких порах. Извлеченные из холодильной камеры образцы оттаивают в воде с температурой 15-20С, которая обеспечивает водонасыщенное состояние образцов.

Для оценки морозостойкости материала применяют физические методы контроля и прежде всего импульсный ультразвуковой метод. С его помощью можно проследить изменение прочности или модуля упругости бетона в процессе циклического замораживания и определить марку бетона по морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания, число которых соответствует допустимому снижению прочности или модуля упругости.

2. Какие добавки и для каких целей вводятся в глину при

изготовлении керамического кирпича (красного)?

- Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся: дегидративная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок.

- Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся: древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль. Эти добавки являются одновременно и отощающими.

- Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. К ним относятся: полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит.

- Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. К ним относятся высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества.

- Специальные добавки. Для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом. Для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (железа, кобальта, хрома, титана и др.)

3. Что представляют собой магнезиальные вяжущие вещества? Их

отличие от других вяжущих.

Магнезиальное вяжущие вещества (каустический магнезит и каустический доломит) –тонкие порошки, главной составной частью  которых является оксид магния. Магнезиальное вяжущее получают умеренным обжигом (при 750-850С) магнезита (реже доломита):

MgCO=MgO+CO.

Магнезиальное вяжущее чаще всего затворяют водным раствором хлорида магния (или других магнезиальных солей). Это ускоряет твердение и значительно повышает прочность, т.к. наряду с гидротацией оксида магния происходит образование гидрохлорида магния . При затворении водой оксид магния гидратируется очень медленно.

В каустическом магнезита содержится оксида магния до 85% по массе и более, тогда как допустимое содержание оксида кальция лимитируется 2-5%.он представляет собой тонкий порошок белого или желтоватого цвета. Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, а конец схватывания – не позднее 6 ч от момента затворения теста. Его истинная плотность 3,15-3,40 г/см, что значительно выше, чем у извести и гипсов, а также выше, чем у портландцемента.

Каустический доломит получается в соответствии с термохимической реакцией разложения: .

Магнезиальное вяжущее относят к воздушным вяжущим веществам. Оно отличается высокой прочностью, достигающей при сжатии 60-100 МПа, хорошо сцепляется с деревом, поэтому его можно применять для изготовления фибролита и магнезиально-опилочных (ксилолитовых) полов – монолитных и плиточных.

Магнезиальные вяжущие вещества характеризуются повышенной прочностью сцепления с каменными и древесными материалами, особенно прочностью на разрыв, например под действием центробежных сил. Поэтому их применяют в абразивном производстве для изготовления жерноточильных кругов, брусьев и др. Главное их назначение в строительстве – изготовление ксилолита для бесшовных полов или фибролита для производства теплоизоляционных изделий и перегородок. Их используют также для растворов при штукатурных работах, на изготовление подоконных плит, лестничных ступеней, кровельных плит и других строительных деталей.

4. Виды портландцементов.

1.   быстротвердеющий и особобыстротвердеющий высокопрочный

портландцементы.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного более быстрым нарастанием прочности: через 3 сутки твердения его прочность на сжатие не менее 25-28 МПа, т.е. более половины его марочной 28-суточной прочности (40 и 50 МПа). Быстротвердеющий портландцемент получают путем тонкого измельчения (с добавкой 3-5 % гипса) алито-алюминатного клинкера: сумма   в клинкере обычно составляет 60-65%; тонкий помол увеличивает реакционную способность цемента. Обращают особое внимание на тщательность подготовки сырьевой смеси, обеспечивая определенный химический состав смеси и ее гомогенность. Клинкер должен быть хорошо обожжен и быстро охлажден. БТЦ - основной вид вяжущего для изготовления сборного железобетона. Применение БТЦ в заводском производстве железобетонных конструкций  позволяет снизить расход цемента в бетоне на 10-15%,ускорить тепловую обработку при меньших энергозатратах, увеличить оборот металлических форм и тем самым сэкономить металл. Сокращение общей продолжительности производственного цикла дает возможность получить больше продукции на том же оборудовании. Быстротвердеющий портландцемент используют также в монолитных немассивных железобетонных конструкциях для ускорения набора прочности, в особенности при зимнем бетонировании. Тонкомолотый БТЦ может быстро портиться под влиянием влаги и воздуха, теряя свою активность. Поэтому его не следует долго хранить.

Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент  (ОБТЦ) марки 600 в возрасте 1 сутки имеет придел прочности при сжатий   20-25 МПа, а в возрасте 3сут - 40 МПа. Столь быстрый рост прочности обусловлен высоким содержанием трехкальциевого силиката (65-68%) при умеренном количестве трехкальциевого алюмината (до 8%) и высокой тонкостью помола (удельная поверхность цемента около 4000). Применение ОБТЦ в высокопрочных бетонах марок М 500-М 600 снижает на 15-20% расход цемента, сокращает время и энергетические затраты на тепловую обработку железобетонных изделий.

Сверхбыстротвердеющий цемент (СБТЦ) отличается от уже описанного БТЦ значительно более высокой ранней прочностью, превышающей через 6 ч после затворения водой 10 МПа. Применение СБТЦ дает возможность через 1-4 ч получать без тепловой обработки прочности бетона, достаточную для распалубки изделий. Для изготовления СБТЦ требуется вводить в сырьевую смесь галогеносодержащие вещества (например, фторид или хлорид кальция) и повышать содержание алюминатов. СБТЦ отличается быстрым схватыванием.

2. Сульфатостойкие портландцементы.

Такие портландцементы изготовляют на основе клинкера нормированного минерального состава и применяют для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, обладающих коррозийной стойкостью при воздействии сред, агрессивных по содержанию в них сульфатов.

По вещественному составу эти цементы подразделяют на следующие виды: сульфатостойкий портландцемент марки 400, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками марок 400 и 500, сульфатостойкий шлакопортландцемент марок 300 и 400, пуццолановый портландцемент марок 300 и 400.

Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости.

Сульфатостойкие шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент применяют для подземных и подводных частей сооружений, подвергающихся сульфатной коррозии.

3. Портландцементы с органическими добавками.

Такие цементы изготовляют, вводя при помоле клинкера на цементном заводе поверхностно-активные добавки в оптимальной дозировке. Поверхностно-активные добавки можно разделить на гидрофилизующие и гидрофобизующие.

К гидрофилизующим добавкам относятся сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ), получаемая из сульфитных щелоков, образующихся при сульфитной варке целлюлозы. СДБ представляет собой в основном кальциевую соль лигносульфоновой кислоты лигносульфонат кальция, который гидрофилизирует частицы цемента, т.е. улучшает их смачивание водой, одновременно ослобляя силы взаимного сцепления между частицами вяжущего. В результате добавка СДБ повышает пластичность цементного теста и подвижность бетонных смесей.

К гидрофобизующим добавкам относят мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, синтетические жирные кислоты и их соли.

Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,25% СДБ (в расчете на сухое вещество). Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения и повышения плотности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона.

Гидрофобный портландцемент изготовляют вводя в мельницу при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта,асидола, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков и других гидрофобизующихдобавок. Эти вещества, адсорбируясь на частицах цемента, понижают его гигроскопичность, поэтому гидрофобный цемент, в отличие от обычного, при хранении даже в очень влажных условиях не портится, т.е. не комкуется и сохраняет свою активность. В связи с этим гидрофобные портландцементы рекомендуется поставлять в районы с высокой влажностью воздуха, а также в тех случаях, когда неизбежно длительное хранение цемента.

При изготовлении бетонных смесей, когда происходит смешивание гидрофобного цемента с заполнителями и водой, целостность адсорбционных пленок на частицах цемента нарушается и он нормально реагирует с водой. Гидрофобизующие вещества, введенные при помоле клинкера, действуют и как пластификаторы, т.е. пластифицируют бетонные смеси. Такие вещества сохраняются в отвердевших материалах, существенно повышая их водо- и морозостойкость и увеличивая сопротивляемость агрессивным воздействиям среды.

4. Портландцемент с минеральными добавками.

Активными минеральными добавками называютприродные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с воздушной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравлическими добавками) содержат диоксид кремния в аморфном, а следовательно, в химически активном состоянии и способны поэтому взаимодействовать с Са(ОН, образуя гидросиликаты кальция.

Активные минеральные добавки могут быть природными (естественными) и искусственными. В качестве природных активных добавок широко используют осадочные горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы – глиежи), а также породы вулканического происхождения (вулканический пепел, туф,пемзу, витрофир, трасс). Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстоохлажденные (гранулированные) доменные шлаки; белитовый (нефелиновый) шлам – отход глиноземного производства, содержащий в своем составе до 80% минерала белита (двукальциевого силиката); зола-унос отход, получаемый при сжигании твердого топлива в пылевидном состоянии и улавливаемый электрофильтрами и другими устройствами. Использование отходов промышленности для выпуска вяжущих веществ имеет большое народно-хозяйственное значение.

Активная добавка химически связывает растворимый в воде гидроксид кальция, выделяющийся при твердении портландцемента, при этом повышается плотность цементного камня, возрастает его сопротивление коррозии. Поэтому активные минеральные добавки применяют для повышения плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов. Некоторые из них используют для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе.

Страницы: 1, 2