Строительные материалы.

Что такое предварительно напряженный железобетон и каковы его преимущества по сравнению с обычным железобетоном.

В каких трех сечениях изучается строение древесины, и какие основные элементы можно различить в ее торцовом сечении с помощью лупы.

Как изготовляют минеральную вату.

Назовите основные звукоизоляционные материалы.

Чем отличаются строительные растворы от бетонов.

Назовите основные гидроизоляционные материалы, получаемые на основе полимеров и битумополимеров.

1. Что такое предварительно напряженный железобетон и каковы его преимущества по сравнению с обычным железобетоном.

По виду армирования различают сборные железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженным.

Армирование бетона стальными стержнями, сетками и каркасами не предохраняет конструкции, работающие на изгиб или растяжение от образования трещин, так как предельная растяжимость бетона в 5-6 раз меньше, чем стали. Поэтому в обычном железобетоне задолго до разрушения появляются трещины, и возникает опасность коррозии арматуры под воздействием влаги и газов. Это часто не позволяет использовать полностью несущую способность арматуры, делает не рациональным применение арматуры из высокопрочной проволоки.

В предварительно напряженном железобетоне предварительно растягивают, а после изготовления конструкций и затвердения бетона ее освобождают от натяжения. При этом арматура сокращается и вызывает сжатие бетона. В результате предварительная растяжимость бетона в конструкции под действием эксплуатационной нагрузки как бы увеличивается, так как деформация от предварительного сжатия суммируется с деформациями растяжения. Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в бетоне растянутой зоны конструкции, но позволяет сократить расход арматуры, используя высокопрочные сталь и бетон, снизить вес железобетонных конструкций, повысить стойкость к образованию трещин и долговечность.

2. В каких трех сечениях изучается строение древесины, и какие основные элементы можно различить в ее торцовом сечении с помощью лупы.

Древесиной называют освобожденную от коры ткань волокон, которая содержится в стволе дерева. Ствол дерева состоит из клеток, имеющих разное назначение в растущем дереве, а, следовательно, разную форму и величину. Макроструктуру ствола (видимую невооруженным глазом или через лупу) можно рассмотреть на трех основных разрезах: торцевом срезе, тангенциальном и радиальном срезе.

На торцевом срезе видна кора, камбий и древесина. Кора состоит из наружной кожицы, пробкового слоя под ней и внутреннего слоя — луба. Под слоем луба у растущего дерева находится тонкий камбиальный слой, состоящий из живых клеток размножающихся делением. Древесина состоит из вытянутых веретенообразных клеток – ячеек, стенки которых состоят в основном из целлюлозы. Эти пустотелые ячейки образуют волокна, воспринимающие механические нагрузки. Древесина ствола состоит из ряда концентрических годовых колец. В свою очередь каждое годовое кольцо включает внутренний слой ранней (или весенней) древесины и внешний слой поздней (или летний) древесины.

На поперечном разрезе ствола дерева видны сердцевина, ядро и заболонь. Сердцевина – рыхлая первичная ткань, которая состоит из тонкостенных клеток, имеет малую прочность и легко загнивает.

Ядро, или спелая древесина — внутренняя часть ствола дерева, состоящая из омертвевших клеток. Ядро выделяется темным цветом, так как стенки клеток древесины ядра постепенно изменяют свой состав: у хвойных пород они пропитываются смолой, а у лиственных — дубильными веществами. Движение влаги по этим клеткам прекращается, поэтому древесина ядровой части ствола обладает большой прочностью и стойкостью к загниванию по сравнению с древесиной заболони.

Заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающих ядро (или слепую древесину). По живым клеткам заболони растущего дерева перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами. Древесина заболони имеет большую влажность, легко загнивает, вследствие значительной усушки усиливает коробление пиломатериалов.

3. Как изготовляют минеральную вату.

Минеральная вата состоит из тонких стекловидных волокон диаметром 5-15мкм, получаемых из легкоплавких горных пород (мергелей, доломитов, базальта и др.), металлургических и топливных шлаков, золы ТЭС. Расплав обычно получают в вагранке либо в другом печном агрегате. Волокна образуются при воздействии подаваемого под давлением пара или воздуха непрерывно вытекающую из вагранки струю расплава либо путём подачи пара на валки или диск центрифуги. Полученное минеральное волокно собирается в камере волокноосаждения на непрерывно движущейся сетке. В эту камеру вводят органические или минеральные связующие вещества. На основе минеральной ваты выпускают штучные, рулонные, шнуровые изделия и сыпучие (рыхлые, волокнистые) материалы.

4. Назовите основные звукоизоляционные материалы.

Звукоизоляционные материалы применяют в основном для ослабления звука, хотя нередко (например, в междуэтажном перекрытии) эти же материалы помогают изоляции воздушного шума. Звукоизоляционные материалы применяют в виде слоев, полосовых или штучных прокладок. Звукоизоляция перекрытия значительно улучшается при устройстве звукоизоляции по типу «плавающего» пола. Плавающий пол отделяется от несущей конструкции перекрытия и стен прокладками из звукоизоляционного материала, не имея с ними жестких контактов. С помощью упругих прокладок из звукоизоляционных материалов звук изолируют по внутренним стенам и перегородкам. Прокладки устанавливают в местах примыкания и сопряжения ограждающих конструкций и перекрытий.

В основном это пористо-волокнистые, резиновые и резиноподобные материалы с губчатой структурой. Прокладки с губчатой структурой — это упругие материалы с малым модулем упругости, имеющие большую сквозную пористость. Их изготовляют из пористой резины, эластичных полимеров: полиуретановых смол (поролонов), полихлорвинила обычного (ПВХ) и эластичного (ПВХЭ.

Звукоизоляционные двухслойные мягкие покрытия полов значительно улучшают изоляционные свойства перекрытий, в особенности линолеум на подоснове из пенополиуретана или ворсовая нейлоновая ткань на губчатой резине.

Из материалов с волокнистой структурой наибольшее значение имеют минераловатные плиты, изготовляемые из минерального, стеклянного или асбестового волокна.

Стекловолокнистые материалы изготовляют из непрерывного стеклянного волокна, имеющего диаметр 10-30 мкм (стеклянная вата, стекловолокнистые маты и полосы), которые прошиваются или проклеиваются. Из штапельного стеклянного волокна длиной 20-40 см и толщиной 8-20 мкм получают плиты на полимерных связующих. Повышение тонкости стеклянного волокна увеличивает звукоизоляционные свойства материалов.

Минераловатные материалы изготовляют в виде мягких и полужестких плит плотностью 50-150 кг/м3, используя связующее на основе полимеров.

Асбестовые материалы выпускают в виде матов из асбестового волокна с добавкой вяжущего (например, цемента, жидкого стекла). Толщина асбестовых плит 15-400мм, а асбестовых матов до 80 мм. Для звукоизоляции применяют древесноволокнистые плиты плотностью 150-250 кг/м3.

5. Чем отличаются строительные растворы от бетонов.

Строительный раствор — это искусственный материал, полученный в результате растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, улучшающей свойства смеси и растворов. В отличие от бетонов крупный заполнитель отсутствует, так как раствор применяют в виде тонких слоев (швов каменной кладки, штукатурка и т.п.). Одним из важных свойств строительных растворов является хорошее сцепление с основанием.

Бетон — это также искусственный материал, получаемый в результате тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителя, взятых в определенных пропорциях. Бетон — это один из основных строительных материалов. Из него изготовляют сборные конструкции, изделия и монолитные сооружения различной формы и назначения.

Основным назначением строительных растворов является заполнение швов между крупными элементами (панелями, блоками и т.п.) при монтаже зданий и сооружений. А также строительные растворы применяют для каменной кладки стен, фундаментов столбов, сводов и др. Еще одно применение строительных растворов – это штукатурка внутренних стен, потолков фасадов зданий и др. Существуют также специальные растворы: декоративные, гидроизоляционные, тампонажные и другие.

Поэтому можно сказать, что основным отличием строительных растворов от бетонов является их назначение в строительстве, а также отсутствие в составе крупных заполнителей, что позволяет растворной смеси легко укладываться тонким и плотным слоем на пористое основание.

6. Назовите основные гидроизоляционные материалы, получаемые на основе полимеров и битумополимеров.

Гидроизоляционные, в том числе кровельные и герметизирующие материалы и изделия предназначены для изоляции строительных конструкций зданий и сооружений от воздействий агрессивной внешней среды, особенно воды и влажного воздуха.

По виду применяемого связующего вещества кровельные и гидроизоляционные материалы подразделяются на битумные, дегтевые, битумно-дегтевые, битумно-полимерные, полимерные и другие органические водонерастворимые вещества.

Из полимерных материалов для гидроизоляции особенно широкое применение получили пленки, мастики, лаки и краски.

К пленочным относятся рулонные материалы толщиной до 1 мм, получаемые из полимеров путем экструзии, механического, пневмомеханического вытягивания и другими методами. Для гидроизоляции используются в основном полиэтиленовые и поливинилхлоридные пленки. Промышленность выпускает также полиизобутиленовые, полиамидные и другие пленки. Полимерные пленочные материалы отличаются малой массой, химической стойкостью, прочностью, водонепроницаемостью. Полимерные пленки применяются в качестве противофильтрационных экранов плотин, для устройства водонепроницаемых покрытий резервуаров, водохранилищ и оросительных каналов. Пленки применяются также для подземной гидроизоляции зданий и сооружений, противокоррозионной защиты трубопроводов, предотвращения высыхания твердеющего бетона, облицовки опалубки и др. Пленки можно приклеивать мастиками и клеями к бетону, камню, металлу и дереву. Являясь химически стойкими, они защищают эти материалы от агрессивных воздействий.

Гидроизоляционные мастики изготовляют на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Широкое применение получили битумно-полимерные мастики, для которых в качестве полимерного компонента используют различные растворы или водные дисперсии каучуков. Как гидроизоляционные используют полиэтиленобитумную, битумно-фурановые, эпоксидно-каменоугольные и эпоксидно-битумные мастики.

Окрасочные гидроизоляционные составы на основе синтетических полимеров включают хлоркаучуковые, полиизобутиленовые, алкидные, полиуретановые, эпоксидные, силиконовые и т.п. Выбор окрасочных составов должен производится на основе требуемых свойств гидроизоляционного покрытия. Так, хлоркаучуковые составы обладают высокой стойкостью к воздействию кислот и щелочей, но неустойчивы к животным и растительным маслам, жирам.

Бетон на щебне с 7-дневным сроком твердения показал предел прочности при сжатии 20 МПа. Определить активность цемента, если В/Ц=0,4.

Если образец твердел в течении n суток, 3 Ј n Ј28, то прочность бетона при 28-суточном возрасте бетона R28 находят по формуле Б.Г. Скромтаева.

где Rn – прочность бетона после n суток твердения.

Формула И.Боломея, уточненная Б.Г. Скромтаевым выражает основной закон прочности бетона и используется для определения состава бетона по заданным параметрам.

А и А1 коэффициенты, учитывающие качество цемента, песка, и крупного заполнителя.

Из этой формулы можно определить активность цемента.

Ответ . для изготовления бетона использовали цемент марки «300.

Рассчитать расход материалов по массе (количество извести, воды для гашения, песка сухого и влажного) для изготовления 1 000 шт. силикатного кирпича. Плотность силикатного кирпича 1850 кг/м3 при влажности его 6%. Содержание СаО в сухой смеси 8% по массе. Активность извести 90%, песок имеет влажность 5,5.

1) Определим вес 1 000 шт. силикатного кирпича, зная габаритные размеры кирпича 65х120х250 и плотность 1850 кг/м3 при влажности его 6.

2) Вес сухого кирпича можно вычислить из формулы.

В таком случае, при влажности 6% вес сухого кирпича составит.

3) Содержание СаО в сухой смеси 8% по массе, т.е 3403,3 Ч 0,08 = 272,26 кг.

4) Поскольку активность негашеной извести составляет 90%, то для производства 1 000 шт. силикатного кирпича понадобится.

5) Определим расход воды на гашение извести.

Гашение извести идет по уравнению СаО – Н2О = СаОН2, т.е.

на 56 весовых частей СаО необходимо 18 весовых частей Н2О.

х = 302,51 Ч 18. 56 = 97,24 (кг.

6) Определим расход сухого песка.

3403,3 – 302,51- 97,24 = 3003,55 (кг.

7) Расход влажного песка составит.

3003,55 Ч 1,055 = 3168,75 (кг.

Ответ . Для изготовления 1 000 шт. силикатного кирпича понадобится 302,51 кг извести, 97,24 кг воды и 3168,75 кг песка.

1. Горчаков Г.И. Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учебник для вузов.–М. Стройиздат, 1986.

2. Строительные материалы. Учебник для вузов/ под общ. ред. В.Г. Микульского.—М. издательство АСВ, 1996.

3. Воробьев В.А. Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов: Учебное пособие для вузов — М. 1997.

4. Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие/ К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульков. — М: изд. АСВ, 1999.

5. Попов К.Н. Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия: Учебник/ К.Н. Попов.— М. Высшая школа, 2005.

6. Примеры и задачи по строительным материалам: Учебное пособие/ под ред. Шубенкина М.Н. Скротаева Б.Г.

Области применения литых, подвижных и жестких бетонных смесей. Способы зимнего бетонирования. Классификация качественных углеродистых сталей по назначению и их маркировке. Основные технические свойства битумов. Влияние влаги на свойства древесины.

Характеристика основных пород древесины: хвойные, лиственные кольцесосудистые и рассеяннососудистые. Особенности строения и макросруктуры древесных материалов, их физико-механических свойств: плотность, влажность, тепло- и звукопроводность, разбухание.

Строительный раствор - искусственный каменный материал. Классификация строительных растворов. Свойства строительных растворов. Виды и применение строительных растворов. Подбор, приготовление и транспортирование растворов.

Сущность морозостойкости, методы её определения. Область применения пустотелых стеклянных блоков. Получение строительного гипса. Методы испытания бетона в конструкциях без его разрушения. Характеристика акустических изделий акмигран и акминит.

Свойства растворных смесей и растворов. Классификация песков по крупности. Подбор состава растворов. Процесс приготовления растворной смеси. Растворы для каменной кладки и штукатурные растворы. Оштукатуривание стен в помещениях с повышенной влажностью.

Битумы, дегти и материалы на их основе. Термопластичные и термореактивные полимеры. Технология производства асфальтобетона. Схема коллоидно-дисперсного строения битума. Классификация органических вяжущих веществ. Основные недостатки битумов и дегтей.

Характеристика отделочных материалов на основе минерального вяжущего, критерии оценки их качества и выбора для конкретного вида работ. Микроструктура и состав гипсовых вяжущих, влияние на свойства материалов. Пути повышения качества стеновых материалов.

Бетон как композиционный материал, его свойства в зависимости от входящих в состав элементов, разновидности и использование в строительстве. Классификация бетона по уровню водонепроницаемости и жаростойкости, его применение для различных конструкций.

Естественные и искусственные строительные материалы. Материалы из древесины, сохранившие ее природную физическую структуру и химический состав (лесоматериалы), их разделение на обработанные и необработанные. Основные свойства и пороки древесины.

Положительные и отрицательные свойства древесины, стандарты на виды лесопродукции, допустимые пороки, влажность и гигроскопичность, склонность древесины к гниению и возгоранию. Виды керамических изделий по назначению, требования к сырью для производства.

Морозостойкость и определяющие ее факторы. Цели добавок в глину при изготовлении керамического кирпича (красного). Магнезиальные вяжущие вещества и их отличие от других. Виды портландцементов. Состав, свойства и применение кислотоупорного цемента.

Тенденции использования топливных шлаков и зол в отечественном строительном производстве. Состав и технология получения ячеистых бетонов. Разновидности теплоизоляционных материалов, сырье, применяемое для их изготовления. Свойства и область применения.

Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия. Минеральная и стеклянная вата и изделия из них. Пеностекло. Теплоизоляционные материалы из вспученных горных пород и изделия на их основе. Асбестосодержащие теплоизоляционные материалы и изделия.

Сырье и технология изготовления стекла. Каменные и шлаковые литые изделия. Применение пластмассовых изделий в строительстве. Листовое стекло и стеклянные изделия. Сырье и технология изготовления пластмассовых изделий. Виды клея на основе полимеров.

Вяжущие материалы - минеральные и органические вещества, применяемые для изготовления бетонов и строительных растворов. Характеристика их разновидностей – гидравлических вяжущих и специальных; химический и минералогический состав, свойства, применение.

Классификация и основные свойства керамических изделий. Основы производства стекла. Разновидности герметических материалов и цели их применения. Технологическая схема производства многослойных безосновных линолеумов. Область применения растворителей.

Бетон - искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рационально подобранной смеси вяжущего, заполнителя и воды. Описание напряжённых лёгких бетонов и определение их основных характеристик. Возможности эффективного применения смесей.

Схема поперечного сечения полимербитумного рулонного материала. Классификация кровельных материалов. Получение рубероида, пергамина и толя. Характеристика жидких, пастообразных пластично-вязких и твердых упруго-пластичных гидроизоляционных материалов.

Классификация композиционных материалов: на полимерной, металлической и неорганической (керамической) матрице. Состав, строение и свойства композита и прогнозирование его свойств. Основные критерии сочетания компонентов и их экономическая эффективность.

Спокойная, кипящая, полуспокойная сталь. Приклеивающиеся и покровные мастики для рулонных кровельных материалов. Сиккативы - использование в красочных веществах. Производство железобетонных изделий в кассетах. Старение и деструкция полимерных материалов.