Контрольная работа по «Строительные материалы»

 

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКРЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХЕТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине «Строительные материалы»

 

Вариант №3

 

 

 

 

Выполнила: студентка 2 курса

ЗФО специальности 

ПГС шифр11СБ021

Никифорова Алёна Алексеевна

Проверил: преподаватель

_________________________

Ф.И.О.

 

 

 

 

 

 

 

 

Тюмень, 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ
1.	ЗАДАЧА……….…………………………………………………….	3
2.	ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ….……………………………………….	4
2.1	Привести минералогический состав портландцемента. Влияние минерального состава на свойства………………………………..	4
2.2	Марки строительных растворов по прочности, морозостойкости……………………………………………………	8
2.3	Сырьевые материалы  для производства бетона…………………	10
2.4	Преднапряженные железобетонные конструкции. Изложить особенности производства и виды конструкций…………………	16
2.5	Классификация металлов, применяемых в строительстве……...	23
3.	СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………...	26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЗАДАЧА

По результатам ситового анализа песка получены следующие  результаты: остаток на сите 2,5 – 10г; 1,25 – 200г; 0,63 – 350г; 0,315 – 360г; 0,16 – 70г; поддон – 10г. Рассчитать модуль крупности, определить рациональную область применения.

 

РЕШЕНИЕ.

1. Находим частные остатки в %:

а 2,5 = (10г/1000г)*100 = 1%

а 1,25 = 20%

а 0,63 = 35%

а 0,315 = 36%

а 0,16 = 7%

Пыль - 1%

2. Находим полные остатки А:

А 2,5 = а 2,5 = 1%

А 1,25 = а 2,5 + а 1,25 = 1+20 = 21%

А 0,63 = а 1,25 + а 0,63 = 21 + 35 = 56%

А 0,315 = а 0,63 + а 0,315 = 56 + 36 = 92%

А 0,16 = а 0,315 + а 0,16 = 92 + 7 = 99%

3. Определяем модуль крупности:

Мк = (А 2,5 + А 1,25 + А 0,63 + А 0,315 + А 0,16) /100 = (1+21+56+ 92+99 )/100 = 269/100 = 2,69

 

ОТВЕТ.

По значениям Мк=2,69 и малому остатку на сите 0,63 (56%) испытываемый песок относится к крупному (из классификации песков по зерновому составу).

Песок пригоден для приготовления  бетона. Количество пыли (1%) не превышает  допустимого значения (10%).

 

 

2. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

2.1 Привести минералогический состав портландцемента. Влияние минерального состава на свойства.

 

Портландцемент — основное вяжущее, применяемое в современном  строительстве для изготовления монолитных и сборных железобетонных конструкций.

Понятие о производстве портландцемента.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое в результате тонкого измельчения  клинкера с небольшой добавкой гипса. Клинкер представляет собой материал в виде окатанных зерен размером 3...20 мм, получаемый путем обжига до спекания (при температуре 1450 С) сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины. Добавку (З...6%) гипса вводят для регулирования сроков схватывания портландцемента.

Портландцемент — важнейший  представитель строительных цементов. Строительные цементы — это собирательное  название группы гидравлических вяжущих, главной составной частью которых  являются силикаты и алюминаты кальция. Среди этих вяжущих выделяют цементы  на основе портландцементного клинкера (портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент) и цементы на основе глиноземистого клинкера (глиноземистый, высокоглиноземистый и гипсоглиноземистый).

Сырьевыми материалами для  изготовления портландцементного клинкера являются карбонатные и глинистые  горные породы. Главное химическое соединение карбонатных пород (известняка, мела) — карбонат кальция СаСО3. Глинистые породы (в основном глины) содержат различные алюмосиликаты типа А12О3·Si02 и -Н20. Для получения клинкера исходные сырьевые материалы берут примерно в соотношении 3:1, т.е. на 1 мас.ч. глины должно приходиться 3 мас.ч. известняка. Известна горная порода — мергель, представляющая собой природную тесную смесь известняка и глины именно в таком соотношении. Там, где есть запасы мергеля, цементные заводы пользуются этим сырьем.

Производство портландцемента  включает в себя следующие технологические  операции: приготовление сырьевой смеси, обжиг этой смеси и получение  клинкера, помол клинкера с добавкой гипса.

Приготовление сырьевой смеси  заключается в получении однородной тонкоизмельченной смеси известняка и глины. Эту операцию осуществляют сухим или мокрым способом. При  сухом способе подвергают совместному  измельчению сухие материалы, из которых удаляют свободную влагу  до остаточной влажности не более 1...2 %. Сухой способ особенно выгоден, если влажность сырья небольшая.

Мокрый способ производства клинкера применяют при значительной влажности материалов. Для этого  мягкие, распускающиеся в воде сырьевые материалы — мел, глину измельчают и перемешивают в водной среде. Влажность  получаемой суспензии настолько  велика, что образуется текучая масса, называемая сырьевым шламом. Основной недостаток мокрого способа подготовки сырья состоит в том, что воду, содержащуюся в шламе, затем приходится удалять испарением (в цементной печи), что связано с излишними затратами топлива и энергии — в 1,5...2 раза больше, чем при сухом способе. Поэтому вновь строящиеся и проектируемые цементные заводы в нашей стране рассчитаны на изготовление цемента по сухому способу как более экономичному. Такая же тенденция наблюдается и во всех промышленно развитых странах мира.

Обжиг сырьевой смеси —  наиболее энергоемкая и ответственная  операция, в результате которой образуется клинкер. Обжиг проводят во вращающихся  печах, которые представляют собой  огромные цилиндрические барабаны диаметром  до 5 м и длиной до 230 м. Угол наклона  продольной оси барабана печи к горизонту 3...4°. Благодаря этому сырьевая смесь, загруженная в верхнюю часть  печи, при медленном вращении барабана постепенно перемещается к нижнему, выходному концу. В печь загружают  исходную сырьевую смесь, а выгружают  из нее цементный клинкер. Образование  клинкера сопровождается рядом сложных  физических и химических процессов.

При выходе из вращающейся печи клинкер, состоящий из прочных камневидных окатанных гранул ("горошка"), интенсивно охлаждают воздухом с температуры 1000 до 100...200°С в холодильниках. После этого его выдерживают на складе 1...2 недели.

Помол клинкера с добавкой гипса — заключительная технологическая  операция. В результате получают тонкозернистый порошок темно-серого или зеленовато-серого цвета, который и называют портландцементом.

Полученный в результате помола портландцемент хранят в больших  железобетонных банках — силосах, вмещающих  до 10 тыс. т цемента. Здесь он постепенно охлаждается, а остатки содержащегося  в нем свободного оксида кальция, взаимодействуя с влагой воздуха, гасятся. Это значительно улучшает технологические свойства цемента. Из силосов цемент отгружают потребителям в вагонах-цементовозах, автоцементовозах, крытых железнодорожных вагонах. Часть цемента упаковывают в пяти- или шестислойные бумажные мешки.

Схватывание и твердение  портландцемента.

Вяжущие свойства портландцемента  обусловлены особенностями химических соединений, входящих в состав клинкера. Химический состав портландцементного клинкера характеризуется коэффициентом насыщения кремнезема известью (КН) и модулями, силикатным (п) и глиноземным (р), численное значение которых позволяет производственнику ориентироваться в особенностях технологии производства клинкера. Они определяют свойства, необходимые для получения специального портландцемента на его основе. Силикатный модуль обычно находится в пределах 1,7—3,5, а глиноземный — 1—3. При обжиге до спекания эти вещества, соединяясь в различных соотношениях, образуют силикаты и алюминаты кальция, которые входят в состав клинкера в виде минералов кристаллической структуры. Некоторая их часть образует стекловидную фазу.

К основным минералам клинкера относятся алит и белит (силикаты кальция), а также трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция (алюминаты кальция). Каждый из них можно синтезировать отдельно, что дает возможность сопоставлять свойства минералов.

Суммарное содержание этих минералов — силикатов кальция  составляет в клинкере портландцемента  около 75 %. Поэтому его называют иногда силикатным цементом в отличие от алюминатных цементов, например глиноземистого, в клинкерной части которых преобладают  не силикаты, а алюминаты кальция.

Трехкалъциевого алюмината содержится в клинкере 4..: 12%. Отличается чрезвычайно быстрым схватыванием и твердением, но дает небольшую прочность.

Четырехкальциевого алюмоферрита содержится в клинкере 10...20%. По скорости гидратации он уступает алиту, но превосходит белит, прочность же его незначительна.

По этим характеристикам  можно составить представление  о том, как влияет количественное соотношение между минералами в  клинкере на свойства цемента. Так, для  получения быстротвердеющего цемента  надо увеличить содержание в клинкере наиболее быстротвердеющих соединений. Такой цемент одновременно обладает и большим тепловыделением. Свойство быстрого твердения используют при производстве сборного железобетона на заводах, где важно сократить длительность технологического цикла. Бетон, изготовленный на цементе с высоким содержанием C3S и С3А, можно употреблять для работ в зимнее время: из-за большого тепловыделения цемента конструкция медленно остывает даже на морозе, и бетон набирает достаточно высокую прочность.

При бетонировании массивных  конструкций важно предотвратить  излишний саморазогрев бетона, который может вызвать его растрескивание. В этом случае применяют цемент с низким тепловыделением, т.е. относительно малым содержанием C3S и С3А.

Для получения морозостойких  бетонов ограничивают в клинкере содержание С3А. Кроме того, нормируют минеральный состав клинкера, чтобы  повышать  стойкость  цементов  против  химической  коррозии. Помимо указанных основных соединений в клинкере присутствует свободный кристаллический оксид магния (минерал периклаз), а также оксиды калия и натрия. Высокое содержание периклаза (более 5 %), особенно в виде крупных кристаллов, представляет большую опасность. При взаимодействии с водой он увеличивается в объеме. Если эта реакция происходит в затвердевшем цементном камне, то возникают большие внутренние напряжения, что приводит к растрескиванию бетона. Содержащиеся в клинкере щелочные оксиды К20 и Na20 опасны в том случае, когда в каменных заполнителях бетона (песке и гравии) есть опаловидный кремнезем. Этот аморфный минерал взаимодействует со щелочами уже при нормальной температуре, причем объем продуктов реакции увеличивается, что также может вызвать растрескивание бетона. Для исключения этого ограничивают суммарное содержание К20 + Na20 в клинкере (не более 0,6 %).

Минералы цементного клинкера способны энергично взаимодействовать  с водой, образуя гидратные соединения. Клинкерные минералы растворяются в воде в большей или меньшей степени, а продукты гидратации цемента (так называемые новообразования или кристаллогидраты) в воде практически нерастворимы. В противном случае отвердевшие цемент или бетон не были бы водостойкими.

Чтобы замедлить схватывание  цемента, вводят в его состав гипсовый камень, который связывает алюминат кальция. Так продолжается до тех  пор, пока не будет израсходован весь гипс. Лишь после этого начинается интенсивное взаимодействие ЗСаО • А1203 с водой   (но уже без гипса), которое приводит к схватыванию цемента.

Последний из клинкерных минералов  — четырехкальциевый алюмо-феррит C4AF гидролизуется, и образуются гидроалюминат и гидроферрит кальция.

Таким образом, в результате взаимодействия цемента с водой  получаются новые соединения, в состав которых входит химически связанная  вода: гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция, а также гидроксид кальция. Они и обусловливают формирование прочной структуры твердеющего цемента.

 

2.2 Марки строительных растворов по прочности, морозостойкости.

 

Строительный раствор - это  искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя (песка) и добавок, улучшающих свойства смеси и растворов. По своему составу строительный раствор является мелкозернистым бетоном, и для него справедливы закономерности, присущие бетонам. Среди большого разнообразия растворов отдельные виды их имеют много общего. В основу групповой классификации положены следующие ведущие признаки: плотность, вид вяжущего вещества, назначение и физико-механические свойства растворов.