Clasificarea materialelor
Materialele solide sunt în general clasificate în trei grupe principale. Acestea sunt metale, ceramică și polimeri. Această diviziune se bazează în primul rând pe caracteristicile structurii chimice și ale structurii atomice a substanței. Majoritatea materialelor pot fi clasificate destul de clar într-un grup sau altul, deși sunt posibile și cazuri intermediare. În plus, trebuie remarcat faptul că există compozite care combină materiale aparținând două sau trei dintre grupurile enumerate. Mai jos va fi o scurtă descriere a diferitelor tipuri de materiale și a caracteristicilor comparative ale acestora.
Un alt tip de materiale sunt materialele avansate destinate utilizării în domenii de înaltă tehnologie precum semiconductori, materiale biologice, materiale inteligente și substanțe utilizate în nanotehnologie.
METALELE
Materialele aparținând acestui grup includ unul sau mai multe metale (cum ar fi fierul, aluminiul, cuprul, titanul, aurul, nichelul) și adesea și unele elemente nemetalice (cum ar fi carbonul, azotul sau oxigenul) în cantități relativ mici.
Atomii din metale și aliaje sunt aranjați într-o ordine foarte perfectă. În plus, în comparație cu materialele ceramice și polimerice, densitatea metalelor este relativ mare.
În ceea ce privește proprietățile mecanice, toate aceste materiale sunt relativ rigide și durabile. În plus, au o anumită plasticitate (adică capacitatea de a suferi deformări mari fără distrugere) și rezistență la distrugere, ceea ce a asigurat utilizarea lor pe scară largă într-o varietate de structuri.
Materialele metalice conțin mulți electroni delocalizați, adică electroni care nu sunt asociați cu atomi specifici. Prezența unor astfel de electroni explică în mod direct multe proprietăți ale metalelor. De exemplu, metalele sunt conductoare excepțional de bune pentru curent electric si caldura. Sunt impermeabili la lumina vizibila. Suprafețele metalice lustruite strălucesc. În plus, unele metale (cum ar fi fierul, cobaltul și nichelul) au proprietăți magnetice care sunt de dorit pentru aplicațiile lor.
CERAMICĂ
Ceramica este un grup de materiale care ocupă o poziție intermediară între metale și elementele nemetalice. Cum regula generala, clasa ceramicii include oxizi, nitruri și carburi. De exemplu, unele dintre cele mai populare tipuri de ceramică constau din oxid de aluminiu (Al2O3), dioxid de siliciu (SiO2), nitrură de siliciu (Si3N4). În plus, substanțele pe care mulți le numesc materiale ceramice tradiționale includ diverse argile (în special cele folosite la fabricarea porțelanului), precum și betonul și sticla. În ceea ce privește proprietățile mecanice, ceramica este relativ tare și materiale rezistente, comparabil prin aceste caracteristici cu metalele. În plus, tipurile tipice de ceramică sunt foarte dure. Cu toate acestea, ceramica este un material excepțional de fragil (lipsă aproape completă de ductilitate) și are o rezistență slabă la rupere. Toate tipurile tipice de ceramică nu conduc căldura sau electricitatea (adică conductivitatea lor electrică este foarte scăzută).
Ceramica se caracterizează prin rezistență mai mare la temperaturi ridicate și influențe nocive ale mediului. În ceea ce privește proprietățile lor optice, ceramica poate fi transparente, translucide sau complet opace, iar unii oxizi, precum oxidul de fier (Fe2O3), au proprietăți magnetice.
COMPOZITE
Compozitele sunt o combinație de două (sau mai multe) materiale separate aparținând diferitelor clase de substanțe enumerate mai sus, de ex. metale, ceramică și polimeri. Scopul creării compozitelor a fost dorința de a realiza o astfel de combinație de proprietăți ale diferitelor materiale care nu pot fi obținute pentru componente individuale, precum și de a oferi o combinație optimă a caracteristicilor acestora. Se cunosc un număr mare de compozite diferite, care sunt obținute prin combinarea metalelor, ceramicii și polimerilor. Mai mult, unele materiale naturale sunt și compozite, cum ar fi lemnul și osul. Cu toate acestea, majoritatea compozitelor discutate în această carte sunt materiale derivate din materiale sintetice.
Unul dintre cele mai populare și mai cunoscute materiale compozite este fibra de sticlă. Acest material constă din fibre scurte de sticlă încorporate într-o matrice polimerică, de obicei rășină epoxidică sau poliesterică. Fibrele de sticlă au rezistență și rigiditate ridicate, dar sunt fragile. În același timp, matricea polimerică este din plastic, dar rezistența sa este scăzută. Combinația acestor substanțe duce la producerea unui material relativ rigid și de înaltă rezistență, care, totuși, are suficientă ductilitate și flexibilitate.
Un alt exemplu de compozit important din punct de vedere tehnologic este polimerii armați cu fibră de carbon (CFRP). În aceste materiale, fibrele de carbon sunt plasate într-o matrice polimerică. Materialele de acest tip sunt mai rigide și mai durabile în comparație cu fibra de sticlă, dar în același timp mai scumpe. CFRP-urile sunt utilizate în inginerie aerospațială și în echipamente sportive de înaltă calitate, cum ar fi biciclete, crose de golf, rachete de tenis, schiuri și snowboard-uri.
MATERIALE PROGRESIVE
Materialele care sunt destinate utilizării în produse de înaltă tehnologie („high-tech”) sunt uneori definite în mod convențional prin termenul de materiale „progresive”. Prin tehnologie înaltă înțelegem de obicei dispozitive sau produse a căror funcționare se bazează pe utilizarea unor principii moderne complexe. Astfel de produse includ diverse echipamente electronice, în special camere video digitale și audio, playere CD/DVD, computere, sisteme cu fibră optică, precum și sateliți spațiali, produse aerospațiale și de tehnologie pentru rachete.
Materialele avansate sunt în esență substanțele tipice discutate mai sus, dar cu proprietăți îmbunătățite, dar și materiale noi cu caracteristici remarcabile. Aceste materiale pot fi metale, ceramică sau polimeri, dar costul lor este de obicei foarte mare. Materialele avansate includ, de asemenea, semiconductori, biomateriale și ceea ce numim „materiale ale viitorului”. Acestea sunt așa-numitele materiale „inteligente” și produse nanotehnologice, care sunt destinate, de exemplu, fabricării de lasere, circuite integrate, stocare de informații magnetice, afișaje cu cristale lichide și fibre optice.
SEMICONDUCTORI
Semiconductorii, din punct de vedere al proprietăților electrice, ocupă o poziție intermediară între materialele conductoare de electricitate (metale și aliaje metalice) și izolatori (ceramica și polimeri). În plus, caracteristicile electrice ale semiconductorilor sunt extrem de sensibile la prezența unor cantități mici de atomi străini, a căror concentrație trebuie controlată până la zone foarte mici. Crearea materialelor semiconductoare a făcut posibilă dezvoltarea unor sisteme integrate care au revoluționat electronica și tehnologia computerelor (chiar fără a menționa schimbările din viața noastră) în ultimele trei decenii.
BIOMATERIALE
Biomaterialele sunt folosite pentru a crea implanturi pentru corpul uman, care sunt concepute pentru a înlocui organele sau țesuturile bolnave sau distruse. Materialele de acest tip nu trebuie să emită substanțe toxice și trebuie să fie compatibile cu țesuturile umane (adică nu trebuie să provoace reacții de respingere). Toate tipurile de substanțe enumerate - metale, ceramică, polimeri și semiconductori - pot fi utilizate ca biomateriale. Ca exemplu, putem cita unele biomateriale care sunt folosite pentru realizarea articulațiilor artificiale ale șoldului.
MATERIALE VIITORULUI
Materialele „inteligente” (sau inteligente) sunt un grup de noi substanțe dezvoltate artificial care au un impact semnificativ asupra multor tehnologii moderne. Definiția „inteligentă” înseamnă că aceste materiale sunt capabile să sesizeze schimbările din mediu și să răspundă la aceste schimbări într-un mod predeterminat - o calitate inerentă organismelor vii. Conceptul de materiale inteligente a fost extins și la sisteme complexe construite atât din substanțe inteligente, cât și din substanțe tradiționale.
Unele tipuri de senzori (recunoașterea semnalelor de intrare), precum și sistemele executive (activatoare) care joacă rolul de dispozitive de răspuns și adaptive pot fi utilizate ca componente ale materialelor (sau sistemelor) inteligente. Acesta din urmă poate fi folosit pentru a schimba forma, poziția, frecvențele naturale sau caracteristicile mecanice ca răspuns la schimbările de temperatură, intensitatea luminii, intensitatea câmpului electric sau magnetic.
Patru tipuri de materiale sunt utilizate în mod obișnuit ca activatori: aliaje cu memorie de formă, ceramică piezoelectrică, materiale magnetostrictive și fluide electroreologice/electromagnetice.
Aliajele „de memorie” sunt metale care, după deformare, revin la forma lor inițială dacă temperatura se schimbă.
Ceramica piezoelectrică se extinde și se contractă ca răspuns la schimbare câmp electric(sau tensiune); dacă dimensiunile lor se schimbă, aceasta duce la excitarea unui semnal electric. Comportarea materialelor magnetostrictive este similară cu reacția piezoelectricilor, dar numai ca răspuns la o modificare a câmpului magnetic. În cazul fluidelor electro- și magnetoreologice, acestea sunt medii care suferă modificări enorme de vâscozitate ca răspuns la modificările câmpului electric sau magnetic, respectiv.
Materialele/dispozitivele folosite ca senzori pot fi fibre optice, piezoelectrice (inclusiv unii polimeri) și dispozitive microelectromecanice, prescurtate ca MEMS.
Un exemplu de dispozitiv inteligent este un sistem folosit în elicoptere pentru a reduce zgomotul din cabină generat de lamele rotative. Senzorii piezoelectrici încorporați în lame monitorizează stresul și solicitarea; semnalul este transmis de la acești senzori la un actuator, care, folosind un computer, generează „anti-zgomot” care atenuează sunetul de la funcționarea rotoarelor elicopterului.
MATERIALE NANOTEHNOLOGICE
Până de curând, procedura general acceptată de lucru în chimia și fizica materialelor a fost aceea de a studia mai întâi structurile foarte mari și complexe și apoi de a trece la analizarea blocurilor fundamentale mai mici care alcătuiesc aceste structuri. Această abordare a fost numită uneori „de sus în jos”. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiei de microscopie cu scanare, care a făcut posibilă observarea atomilor și moleculelor individuali, a devenit posibilă manipularea atomilor și moleculelor pentru a crea noi structuri și, prin urmare, a obține noi materiale care sunt construite pe baza atomului. elemente de scară (așa-numitul „design de materiale”)”. Aceste abilități de a asambla cu atenție atomii au deschis perspectiva creării de materiale cu proprietăți mecanice, electrice, magnetice și alte proprietăți care ar fi de neatins folosind alte metode. Vom numi această abordare „de jos în sus”, iar studiul proprietăților unor astfel de materiale noi este realizat prin nanotehnologie, unde prefixul „nano” înseamnă că dimensiunile elementelor structurale sunt de ordinul unui nanometru (adică. 10–9 m). De regulă, vorbim de elemente structurale cu dimensiuni mai mici de 100 nm, ceea ce echivalează cu aproximativ 500 de diametre atomice.
Un exemplu de acest tip de material sunt nanotuburi de carbon. În viitor, fără îndoială, vom putea găsi din ce în ce mai multe domenii în care avantajele materialelor nanotehnologice se vor manifesta.
NECESITATEA DE A CREA NOI MATERIALE
Deși s-au înregistrat progrese enorme în domeniul științei materialelor și al tehnologiei de aplicare în ultimii ani, rămâne nevoia de a crea materiale și mai avansate și specializate, precum și de a evalua relațiile dintre producția de astfel de materiale și impactul acestuia. asupra mediului. Este necesar să facem câteva comentarii pe această temă pentru a contura posibilele perspective în acest domeniu.
Dezvoltarea energiei nucleare oferă unele promisiuni pentru viitor, dar rămân numeroase provocări asociate cu dezvoltarea de noi materiale care sunt necesare în toate etapele - de la sistemul de combustibil al reactorului până la depozitarea deșeurilor radioactive.
Costurile mari de energie sunt asociate cu transportul. Reducerea greutății dispozitivelor de transport (mașini, avioane, trenuri etc.), precum și creșterea temperaturii la care funcționează motoarele, vor contribui la un consum mai eficient de energie. Acest lucru necesită crearea de materiale de inginerie de înaltă rezistență, ușoare, precum și de materiale care pot funcționa la temperaturi ridicate.
În plus, există o nevoie recunoscută de noi surse de energie viabile din punct de vedere economic, precum și de o utilizare mai eficientă a surselor existente. Nu există nicio îndoială că materialele cu caracteristicile necesare joacă un rol imens în dezvoltarea acestei zone. De exemplu, a fost demonstrată posibilitatea conversiei directe energie solarăîn curent electric. În prezent, panourile solare sunt dispozitive destul de complexe și costisitoare. Fără îndoială că trebuie create materiale tehnologice noi, relativ ieftine, care să fie mai eficiente în utilizarea energiei solare.
Un alt exemplu foarte atractiv și foarte real în tehnologia de conversie a energiei sunt pilele de combustie cu hidrogen, care au și avantajul de a nu polua mediul. În prezent, utilizarea acestei tehnologii în dispozitivele electronice este abia la început; În viitor, astfel de elemente pot fi folosite ca centrale electrice în mașini. Pentru a crea mai eficient pile de combustibil Sunt necesare materiale noi și sunt necesari noi catalizatori pentru a produce hidrogen.
Pentru a menține calitatea mediului la nivelul necesar, trebuie să monitorizăm compoziția aerului și a apei. Pentru controlul poluării sunt folosite diverse materiale. În plus, este necesară îmbunătățirea metodelor de prelucrare și purificare a materialelor pentru a reduce poluarea mediului, adică. Scopul este de a crea mai puține deșeuri și de a dăuna mai puțin mediului din jurul nostru atunci când extragem minerale. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că producția unor materiale produce substanțe toxice, deci ar trebui să se țină seama de eventualele daune asupra mediului din deversarea unor astfel de deșeuri.
Multe dintre materialele pe care le folosim provin din resurse neregenerabile, de ex. surse care nu pot fi regenerate. Acest lucru se aplică, de exemplu, polimerilor, materia primă primară pentru care este uleiul și unor metale. Aceste resurse de neînlocuit se epuizează treptat. De aici apare necesitatea: 1) descoperirea de noi surse ale acestor resurse; 2) crearea de noi materiale cu proprietăți similare celor existente, dar mai puțin dăunătoare mediului; 3) consolidarea rolului proceselor de reciclare și, în special, dezvoltarea de noi tehnologii care permit reciclarea. Ca o consecință a tuturor acestora, este nevoie de o evaluare economică nu numai a producției, ci și luarea în considerare a factorilor de mediu, așa că devine necesară analizarea întregului ciclu de viață materialul - „de la leagăn la mormânt” - și procesul de producție în ansamblu.
Casting este o metodă de fabricare a unei piese de prelucrat sau a unui produs prin umplerea unei cavități cu o anumită configurație cu metal lichid și apoi solidificarea acesteia.
Turnătorie- baza principală de achiziții pentru toate domeniile ingineriei mecanice. În multe cazuri, turnarea este singura modalitate posibilă de a produce semifabricate de forme complexe: Semifabricatele turnate sunt cele mai ieftine și au adesea o alocație minimă de prelucrare.
Turnare mucegai coajă.
Forma de turnare aici este o carcasă de 6-10 mm grosime, realizată dintr-un material de bază refractar (umplutură) și rășină sintetică ca liant. Principiul obținerii cochiliilor se bazează pe proprietățile materialului liant, care se poate întări ireversibil atunci când este încălzit. Nisipul de cuarț este utilizat pe scară largă ca bază refractară. Materialul de legare este rășini sintetice termorigide fenol-formaldehidă. Turnarea în forme de coajă produce piese turnate cu o precizie sporită și o calitate mai bună a suprafeței decât atunci când turnarea în forme de nisip. Procesul este extrem de productiv și poate fi ușor mecanizat.
Lista literaturii folosite
Bartaşevici A.A.
Știința Materialelor. – Rostov n/d.: Phoenix, 2008.
Vishnevetsky Yu.T.
Știința materialelor pentru colegii tehnice: Manual. – M.: Dashkov and Co., 2008.
Știința materialelor: manual pentru software open source. / Adaskin A.M. si altele Ed. Solomentseva Yu.M. – M.: Mai sus. scoala, 2006.
Știința materialelor: manual pentru software open source. / Ed. Batienko V.T.
– M.: Infra-M, 2006.
Moryakov O.S.
Știința materialelor: manual pentru software open source. – M.: Academia, 2008.
Fundamentele științei materialelor (prelucrarea metalelor): Proc. manual pentru ONG-uri. / Zaplatin V.N. – M.: Academia, 2008.
Introducere
Dragi studenți, începem să studiem cursul „Știința generală a materialelor”. Prelegerile care vor fi susținute în acest semestru vă vor ajuta să înțelegeți esența fizică și chimică a structurii și proprietăților diferitelor materiale. Veți afla de ce materialele naturale și cele create artificial au conductivitate termică, proprietăți mecanice și operaționale diferite, cum aceste proprietăți sunt legate între ele, cum și în ce limite pot fi modificate. În același timp, cu studierea acestor probleme, veți deveni mai profund familiarizat cu proprietățile fizice și chimice ale elementelor, informații despre care sunt conținute în tabelul periodic al D.I. Mendeleev. Aș dori în special să remarc faptul că structura atomilor elementelor chimice determină structura și energia legăturilor chimice pe care le formează, care, la rândul lor, stau la baza întregului complex de proprietăți ale substanțelor și materialelor. Numai bazându-ne pe înțelegerea interacțiunii chimice a atomilor se pot controla procesele care au loc în substanțe și se pot obține caracteristici de performanță specificate.
Cu toate acestea, mai important decât studiul problemelor individuale prezentate în prelegeri este oportunitatea oferită de a combina principiile de bază ale fizicii, chimiei și domeniile științifice aplicate (fizica termică, mecanică) pentru o înțelegere cuprinzătoare a interacțiunii substanțelor și a proprietăților lor. . Prelegerile se concentrează pe principiile fundamentale ale științei materialelor datorită faptului că știința materialelor modernă are ca scop obținerea de materiale cu caracteristici specificate și servește drept bază pentru tehnologiile de înaltă tehnologie ale secolului XXI.Materialnumită substanţă care are necesarul
Știința modernă a materialelor s-a dezvoltat pe deplin ca știință în a doua jumătate a secolului al XX-lea, care a fost asociată cu creșterea rapidă a rolului materialelor în dezvoltarea ingineriei, tehnologiei și construcțiilor. Crearea de materiale fundamental noi, cu proprietăți specificate, și pe baza acestora structurile cele mai complexe, a permis omenirii să obțină succese fără precedent în tehnologia nucleară și spațială, electronică, tehnologia informației, construcții etc., într-un timp scurt. Se poate considera că stiinta materialelor - Aceasta este o secțiune de cunoștințe științifice dedicată proprietăților substanțelor și modificării lor direcționate pentru a obține materiale cu caracteristici de performanță predeterminate. Se bazează pe baza fundamentală a tuturor secțiunilor de fizică, chimie, mecanică și discipline conexe și include bazele teoretice ale tehnologiilor moderne de înaltă tehnologie pentru producția, prelucrarea și utilizarea materialelor. La baza științei materialelor se află cunoștințele despre procesele care au loc în materiale sub influența diverșilor factori, influența acestora asupra complexului de proprietăți ale materialelor și metodele de monitorizare și gestionare a acestora. Prin urmare, știința materialelor și tehnologia materialelor sunt domenii de cunoaștere interdependente.
Cursul de știință a materialelor și tehnologie a materialelor de construcție servește obiective cunoasterea naturii si proprietatilor materialelor, metode de obtinere a materialelor cu caracteristici date pentru utilizarea cat mai eficienta in constructii.
Sarcinile principale studiază cursul:
Să ofere o înțelegere a esenței fizice și chimice a fenomenelor care apar în materiale atunci când sunt expuse la diverși factori în condiții de producție și de funcționare, precum și influența lor asupra proprietăților materialelor;
Stabiliți relația dintre compoziția chimică, structura și proprietățile materialelor;
Studiați fundamentele teoretice și practica implementării diverselor metode de obținere și prelucrare a materialelor care asigură fiabilitate și durabilitate ridicate structuri de construcție;
Să ofere cunoștințe despre principalele grupe de materiale nemetalice, proprietățile acestora și domeniile de aplicare.
Prelegerile acoperă:
Fundamentele interacțiunii atomilor și moleculelor, care fac posibilă explicarea în continuare a influenței compoziției sale chimice și a proceselor de prelucrare vizate asupra proprietăților materialului;
Structura unui solid, defecte ale structurii cristaline și rolul lor în formarea proprietăților materialelor;
Fenomenele de transfer de căldură, masă și sarcină, care formează esența oricărui proces tehnologic;
Fundamente teoretice pentru obținerea structurilor amorfe ale materialelor;
Elemente de mecanică a deformării elastice și plastice și a distrugerii materialului, care stau la baza formării rezistenței și fiabilității materialelor și structurilor moderne de construcție, precum și metodele de testare a acestora;
Deci, sarcina științei materialelor moderne este de a obține materiale cu proprietăți predeterminate. Proprietățile materialelor sunt determinate de compoziția chimică și structura, care sunt rezultatul obținerii materialului și al prelucrării sale ulterioare. Pentru dezvoltarea materialelor și tehnologiilor este necesară cunoașterea fenomenelor și proceselor fizico-chimice care au loc în material în diferitele etape ale producției, prelucrării și exploatării acestuia, predicția, descrierea și controlul acestora. Astfel, cunoașterea teoriei este necesară pentru a crea procese tehnologice controlate, al căror rezultat va fi un material cu valori clar definite ale proprietăților de lucru.
Proprietățile fizico-chimice ale unei substanțe sunt determinate de structura electronică a atomilor ei. Interacțiunile atomilor sunt asociate, în primul rând, cu interacțiunea învelișurilor lor electronice. Prin urmare, atunci când se dezvoltă materiale și procese pentru producerea lor, este necesar să se înțeleagă clar modul în care diferitele elemente chimice donează și acceptă electroni și modul în care modificările stării electronice afectează proprietățile elementelor.
Să ne amintim structura electronică a atomului.
Structura electronică a atomului
În urmă cu aproximativ două mii și jumătate de ani, filozoful grec antic Democrit a exprimat ideea că toate corpurile din jurul nostru constau din particule minuscule invizibile și indivizibile - atomi.
Moleculele sunt asamblate din atomi, ca din cărămizi deosebite: din atomi identici - molecule simplu, substanţe formate din atomi de diferite tipuri – molecule complex substante.
Deja la sfârșitul secolului al XIX-lea, știința a stabilit că atomii - particulele sunt departe de a fi „indivizibili”, așa cum și-a imaginat filosofia antică, dar, la rândul lor, constau din particule și mai mici și, ca să spunem așa, chiar mai simple. În prezent, existența a aproximativ trei sute de particule elementare care alcătuiesc atomii a fost dovedită cu mai mult sau mai puțină certitudine.
Pentru a studia transformările chimice, în majoritatea cazurilor este suficient să indicăm cele trei particule incluse în atom: protoni, electroni șineutroni.
Un proton este o particulă cu o masă luată în mod convențional ca una (1/12 din masa unui atom de carbon) și o unitate de sarcină pozitivă. Masa protonilor – 1,67252 x 10 -27 kg
Un electron este o particulă cu masă practic zero (de 1836 de ori mai mică decât cea a unui proton) și o singură sarcină negativă. Masa electronului este de 9,1091x10 -31 kg.
Un neutron este o particulă cu o masă aproape egală cu masa unui proton, dar fără sarcină (neutru). Masa neutronului este de 1,67474 x 10 -27 kg.
Știința modernă își imaginează atomul ca fiind structurat aproximativ în același mod în care este triplat al nostru. sistem solar: în centrul atomului se află miez(soarele), în jurul căruia electronii se învârt la o distanță relativ mare (ca planetele în jurul soarelui). Acest model „planetar” al atomului, propus în 1911 de Ernest Rutherford și rafinat de postulatele lui Bohr în 1913, și-a păstrat semnificația până în prezent.
Cea mai mare parte a masei atomului este concentrată în nucleu, care constă din protoni și neutroni și ocupă o parte foarte mică din volumul atomului (masa electronilor nu este de obicei luată în considerare în calculele chimice ale maselor atomice și moleculare) .
Numărul de protoni din nucleu determină vedere atom. În total, acum au fost descoperite peste o sută de tipuri de atomi, care sunt prezentate în Tabelul Elementelor sub numere corespunzătoare numărului de protoni din nucleu.
Cel mai simplu atom conține un singur proton în nucleu: acesta este un atom de hidrogen. Un atom de heliu mai complex are deja doi protoni în nucleu, un al treilea (litiu) are trei etc. Un anumit tip de atom se numește element.
2. Structura și proprietățile materialelor de finisare
Structura internă a materialelor
În funcție de starea de agregare și stabilitate, solidele pot avea o structură strict ordonată - cristalină, sau o structură dezordonată, haotică - amorfă.
Natura particulelor situate la nodurile rețelei cristaline și forțele de interacțiune predominante (legături chimice) determină natura rețelei cristaline: atomică cu legături covalente, moleculară cu legături van der Waals și hidrogen, ionică cu legături ionice, metalică. cu legaturi metalice.
Rețea atomică constă din atomi neutri legați între ei prin legături covalente. Substanțele cu legături covalente se caracterizează prin duritate ridicată, refractaritate și insolubilitate în apă și în majoritatea altor solvenți. Exemple de rețele atomice sunt diamantul și grafitul. Energia legăturilor covalente variază de la 600 la 1000 kJ/mol
Rețea moleculară construite din moleculele lor (I 2, Cl 2, CO 2 etc.), legate între ele prin legături intermoleculare sau de hidrogen. Legăturile intermoleculare au o valoare energetică mică, nu mai mult de 10 kJ/mol; Legăturile de hidrogen sunt ceva mai mari (20-80 kJ/mol), prin urmare substanțele cu o rețea moleculară au rezistență scăzută, punct de topire scăzut și volatilitate ridicată. Astfel de substanțe nu conduc curentul. Substanțele cu o rețea moleculară includ materiale organice, gaze nobile și unele substanțe anorganice.
Rețea ionică format din atomi care diferă foarte mult ca electronegativitate. Este caracteristic compușilor metalelor alcaline și alcalino-pământoase cu halogeni. Cristalele ionice pot consta și din ioni poliatomici (de exemplu, fosfați, sulfați etc.). Într-o astfel de rețea, fiecare ion este înconjurat de un anumit număr de contraioni. De exemplu, în rețeaua cristalină NaCl, fiecare ion de sodiu este înconjurat de șase ioni de clor și fiecare ion de clor este înconjurat de șase ioni de sodiu. Datorită nedirecționalității și nesaturației legăturii ionice, cristalul poate fi considerat ca o moleculă gigantică, iar conceptul obișnuit de moleculă aici își pierde sensul. Substanțele cu o rețea ionică se caracterizează printr-un punct de topire ridicat, volatilitate scăzută, rezistență ridicată și energie semnificativă a rețelei cristaline. Aceste proprietăți aduc cristalele ionice mai aproape de cele atomice. Energia de legare a rețelei ionice este aproximativ egală, după unele surse, mai mică decât energia rețelei covalente.
Grilaje metalice formează metale. Există ioni metalici la locurile rețelei, iar electronii de valență sunt delocalizați în întregul cristal. Astfel de cristale pot fi considerate ca o moleculă imensă cu un singur sistem de orbitali moleculari multicentrici. Electronii se află în orbitalii de legătură ai sistemului, iar orbitalii de antilegare formează banda de conducere. Deoarece energia de legare a orbitalilor de legare și antilegare este apropiată, electronii trec cu ușurință în banda de conducție și se deplasează în interiorul cristalului, formând, așa cum ar fi, un gaz de electroni. În tabel 3.1 arată, ca exemplu, energiile de legare pentru cristale cu diferite tipuri comunicatii.
Dispunerea ordonată a particulelor într-un cristal se menține pe distanțe mari, iar în cazul cristalelor formate ideal, pe întregul volum al materialului. Această ordonare a structurii solidelor se numește comanda pe raza lunga.
Acasă > PrelegereInformații generale despre materialele de construcție.
În timpul construcției, exploatării și reparațiilor clădirilor și structurilor, produsele de construcție și structurile din care sunt ridicate sunt supuse diferitelor influențe fizice, mecanice, fizice și tehnologice. Un inginer hidraulic trebuie să selecteze în mod competent materialul, produsul sau structura potrivită care are suficientă rezistență, fiabilitate și durabilitate pentru condiții specifice.
PRELEGERE Nr. 1
Informații generale despre materialele de construcție și proprietățile lor de bază.
Materialele și produsele de construcție utilizate în construcția, reconstrucția și repararea diferitelor clădiri și structuri sunt împărțite în naturale și artificiale, care la rândul lor sunt împărțite în două categorii principale: prima categorie include: cărămidă, beton, ciment, cherestea, etc. sunt utilizate în timpul construcției diferitelor elemente de construcție (pereți, tavane, acoperiri, podele). A doua categorie - scop special: hidroizolatii, izolatii termice, acustice etc. Principalele tipuri de materiale si produse de constructii sunt: piatra naturala materiale de constructie dintre ei; materiale de legare anorganice și organice; materiale forestiere și produse din acestea; hardware. În funcție de scopul, condițiile de construcție și funcționare a clădirilor și structurilor, sunt selectate materiale de construcție adecvate care au anumite calități și proprietăți de protecție împotriva expunerii la diferite medii externe. Ținând cont de aceste caracteristici, orice material de construcție trebuie să aibă anumite proprietăți constructive și tehnice. De exemplu, materialul pentru pereții exteriori ai clădirilor trebuie să aibă cea mai scăzută conductivitate termică, cu o rezistență suficientă pentru a proteja camera de frigul exterior; material pentru structuri de drenaj și drenaj – impermeabil și rezistent la umezire și uscare alternantă; materialul de acoperire a drumului (asfalt, beton) trebuie sa aiba rezistenta suficienta si abraziunea redusa pentru a rezista incarcarilor de la transport La clasificarea materialelor si a produselor, este necesar sa retinem ca acestea trebuie sa aiba bune proprietățiŞi calitati.Proprietate- o caracteristică a unui material care se manifestă în timpul prelucrării, aplicării sau exploatării acestuia. Calitate– un set de proprietăți ale unui material care determină capacitatea acestuia de a satisface anumite cerințe în conformitate cu scopul său. Proprietățile materialelor și produselor de construcție sunt clasificate în trei grupe principale: fizice, mecanice, chimice, tehnologice etc. . LA chimic se referă la capacitatea materialelor de a rezista la acțiunea unui mediu agresiv chimic, determinând în ele reacții de schimb care duc la distrugerea materialelor, o modificare a proprietăților lor originale: solubilitate, rezistență la coroziune, rezistență la putrezire, întărire. Proprietăți fizice: densitatea medie, în vrac, adevărată și relativă; porozitate, umiditate, transfer de umiditate, conductivitate termică. Proprietăți mecanice: limite de rezistență la compresiune, tensiune, încovoiere, forfecare, elasticitate, plasticitate, rigiditate, duritate. Proprietăți tehnologice: lucrabilitate, rezistenta la caldura, topire, viteza de intarire si uscare.
Proprietățile fizice și chimice ale materialelor.
Densitate medieρ 0 masa m unitate de volum V 1 material absolut uscat în stare naturală; se exprimă în g/cm3, kg/l, kg/m3. Densitatea în vrac a materialelor în vracρ n masa m unitate de volum V n material uscat, turnat slab; se exprimă în g/cm3, kg/l, kg/m3. Densitatea adevăratăρ masa m unitate de volum V material într-o stare absolut densă; se exprimă în g/cm3, kg/l, kg/m3. Densitatea relativăρ(%) – gradul de umplere a volumului de material cu materie solidă; se caracterizează prin raportul dintre volumul total al materiei solide Vîn material la întregul volum al materialului V 1 sau raportul dintre densitatea medie a materialului ρ 0 la densitatea sa adevărată ρ: , sau
. PorozitateP
- gradul de umplere a volumului materialului cu pori, goluri, incluziuni gaz-aer: pentru materiale solide: 
, pentru vrac: 
Higroscopicitate- capacitatea unui material de a absorbi umiditatea din mediu și de a o îngroșa în masa materialului. UmiditateW
(%)
– raportul masei de apă din material m V =
m 1
-
m
la masa sa în stare complet uscată m: 
Absorbția apeiÎN
– caracterizează capacitatea unui material, la contactul cu apa, de a-l absorbi și reține în masa sa. Există masă ÎN mși volumetrice ÎN O absorbtia apei. Absorbția de apă în masă(%)
– raportul masei de apă absorbită de material m V la masa materialului în stare complet uscată m: 
Absorbție volumetrică de apă(%)
– raportul dintre volumul de apă absorbit de material m V /
ρ
V
la volumul său în stare saturată de apă V 2
: 
Eliberarea umezelii– capacitatea materialului de a elibera umezeala. Proprietățile mecanice ale materialelor.
Rezistența la compresiuneR – raportul de sarcină de rupere P(N) la aria secțiunii transversale a probei F(cm 2). Depinde de mărimea probei, viteza de aplicare a sarcinii, forma probei și umiditatea. Rezistență la tracțiuneR r - raportul de sarcină de rupere R la aria secțiunii transversale inițiale a probei F. Rezistența la încovoiereR Şi – determinat pe grinzi special realizate. Rigiditate– proprietatea unui material de a produce mici deformari elastice. Duritate– capacitatea unui material (metal, beton, lemn) de a rezista la pătrunderea în el sub sarcina constantă a unei bile de oțel.PRELEGERE Nr. 2
Materiale din piatră naturală.
Clasificarea și principalele tipuri de roci.
Rocile care au proprietățile de construcție necesare sunt folosite ca materiale de piatră naturală în construcții. Conform clasificării geologice, rocile sunt împărțite în trei tipuri: 1) magmatic (primar), 2) sedimentar (secundar)și 3) metamorfic (modificat). 1) Roci magmatice (primare). formată în timpul răcirii magmei topite care se ridică din adâncurile pământului. Structurile și proprietățile rocilor magmatice depind în mare măsură de condițiile de răcire ale magmei și, prin urmare, aceste roci sunt împărțite în adâncŞi turnat. Stânci adânci s-a format în timpul răcirii lente a magmei adânci în scoarța terestră la presiuni mari în straturile supraiacente ale pământului, ceea ce a contribuit la formarea rocilor cu o structură granulo-cristalină densă, densitate mare și medie și rezistență ridicată la compresiune. Aceste roci au o absorbție scăzută de apă și o rezistență ridicată la îngheț. Aceste roci includ granit, sienita, diorit, gabro etc. Roci erupte formată în timpul procesului de atingere a magmei la suprafața pământului cu o răcire relativ rapidă și neuniformă. Cele mai comune roci eruptive sunt porfirul, diabaza, bazalt și rocile vulcanice libere. 2) Roci sedimentare (secundare). format din roci primare (ignee) sub influența schimbărilor de temperatură, radiației solare, acțiunii apei, gazelor atmosferice etc. În acest sens, rocile sedimentare se împart în clastic (liber), chimicŞi organogenic. La clastic Rocile libere includ pietriș, piatră zdrobită, nisip și argilă. Chimic roci sedimentare : calcar, dolomit, gips. Roci organice: rocă calcaroasă, diatomit, cretă. 3) Roci metamorfice (modificate). format din roci magmatice și sedimentare sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate în timpul ridicării și căderii scoarței terestre. Acestea includ șist, marmură și cuarțit.
Clasificarea și principalele tipuri de materiale din piatră naturală.
Materialele și produsele din piatră naturală sunt obținute prin prelucrarea rocilor. Prin modalitatea de primire materialele de piatră sunt împărțite în piatră ruptă (moloz) – extrasă prin mijloace explozive; piatra bruta - obtinuta prin despicare fara prelucrare; zdrobit – obținut prin zdrobire (piatră zdrobită, nisip artificial); piatră sortată (pietriș, pietriș) Materialele de piatră sunt împărțite în funcție de forma lor în pietre de formă neregulată (piatră zdrobită, pietriș) și produse în bucăți cu forma corectă (dale, blocuri). Piatră zdrobită– bucăți de rocă cu unghi ascuțit de dimensiuni cuprinse între 5 și 70 mm, obținute prin zdrobirea mecanică sau naturală a molozului (piatră ruptă) sau a pietrelor naturale. Se folosește ca agregat grosier pentru prepararea amestecurilor de beton și așezarea fundațiilor. Pietriş– bucăți rotunjite de rocă cu dimensiuni cuprinse între 5 și 120 mm, utilizate și pentru prepararea amestecurilor de pietriș artificial-pietriș zdrobit – amestec liber de granule de rocă cu dimensiuni cuprinse între 0,14 și 5 mm. De obicei, se formează ca urmare a intemperiilor rocilor, dar poate fi obținut și artificial - prin zdrobirea pietrișului, a pietrei zdrobite și a bucăților de rocă.PRELEGERE Nr. 3
Lianți hidrotaționali (anorganici).
- Lianti de aer. Lianti hidraulici.
Varul hidraulic este o substanță cu întărire lentă și cu întărire lentă. Este folosit pentru gătit mortare, beton de calitate scăzută, beton ușor, la producerea betonului mixt. Ciment Portland– un liant hidraulic obținut prin măcinarea fină a clincherului și a gipsului dihidrat. Clincher– un produs de ardere înainte de sinterizare (la t>1480°C) al unei compoziții omogene, specifice, dintr-un amestec natural sau de materii prime de calcar sau gips. Materia prima se arde in cuptoare rotative. Cimentul Portland este folosit ca liant la prepararea mortarelor de ciment și a betonului. Ciment Portland de zgură- contine un aditiv hidraulic sub forma de zgura granulata, de furnal sau electrotermofosforic, racit dupa un regim special. Se obține prin măcinarea în comun a clincherului de ciment Portland (până la 3,5%), a zgurii (20...80%) și a pietrei de gips (până la 3,5%). Cimentul de zgură Portland are o creștere lentă a rezistenței în etapele inițiale de întărire, dar ulterior crește rata de creștere a rezistenței. Este sensibil la temperatura mediului ambiant, rezistent la expunerea la ape moi sulfatate și are o rezistență redusă la îngheț. Ciment Portland carbonatat obtinut prin co-macinarea clincherului de ciment cu 30% calcar. Are o generare redusă de căldură în timpul întăririi și o durabilitate crescută.
PRELEZA Nr. 4
Soluții de construcție.
Informații generale.
Mortare Sunt amestecuri cu granulație fină dozate cu grijă, formate dintr-un liant anorganic (ciment, var, gips, argilă), agregat fin (nisip, zgură mărunțită), apă și, dacă este necesar, aditivi (anorganici sau organici). Când sunt proaspăt preparate, pot fi așezate pe bază într-un strat subțire, umplând toate denivelările acestuia. Nu se delaminează, nu se întăresc, nu se întăresc și nu câștigă rezistență, transformându-se într-un material asemănător pietrei. Mortarele sunt folosite pentru zidărie, finisare, reparații și alte lucrări. Se clasifică după densitatea medie: grele cu medii ρ =1500kg/m3, ușor spre mediu ρ <1500кг/м 3 . По назначению: гидроизоляционные, талтопогенные, инъекционные, кладочные, отделочные и др. Растворы приготовленные на одном виде вяжущего вещества, называют простыми, из нескольких вяжущих веществ смешанными (цементно-известковый). Строительные растворы приготовленные на воздушных вяжущих, называют воздушными (глиняные, известковые, гипсовые). Состав растворов выражают двумя (простые 1:4) или тремя (смешанные 1:0,5:4) числами, показывающие объёмное соотношение количества вяжущего и мелкого заполнителя. В смешанных растворах первое число выражает объёмную часть основного вяжущего вещества, второе – объёмную часть дополнительного вяжущего вещества по отношению к основному. В зависимости от количества вяжущего вещества и мелкого заполнителя растворные смеси подразделяют на gras– conţinând o cantitate mare de liant. Normal– cu conținut normal de liant. Slab– conţinând o cantitate relativ mică de liant (plasticitate scăzută). Pentru a pregăti mortare, este mai bine să folosiți nisip cu boabe care au o suprafață aspră. Nisipul protejează soluția de crăpare în timpul întăririi și reduce costul acesteia. Soluții de hidroizolație (impermeabil)– mortare de ciment de compoziție 1:1 – 1:3,5 (de obicei grase), la care se adaugă cerezită, amominat de sodiu, azotat de calciu, clorură ferică și emulsie de bitum. Ceresit– este o masă albă sau galbenă obținută din acid anilin, var și amoniac. Cerezitul umple porii mici, crește densitatea soluției, făcând-o impermeabilă. Pentru fabricarea soluțiilor de hidroizolație se utilizează ciment Portland și ciment Portland rezistent la sulfat. Nisipul este folosit ca agregat fin în soluțiile de hidroizolație. Mortare de zidărie– folosit pentru așezarea pereților de piatră și a structurilor subterane. Sunt ciment-var, ciment-argilă, var și ciment. Soluții de finisare (tencuială).- impartit dupa scop in exterior si interior, dupa amplasarea in tencuiala in pregatire si finisare. Soluții acustice– soluții ușoare cu o bună izolare fonică. Aceste soluții sunt preparate din ciment Portland, ciment de zgură Portland, var, gips și alți lianți, folosind materiale poroase ușoare (piatră ponce, perlit, argilă expandată, zgură) ca umplutură.PRELEGERE Nr. 5
Beton obișnuit cu lianți de hidratare.
- Materiale pentru betonul obișnuit (cald). Proiectarea compoziției amestecului de beton.
Pe lângă reziduurile parțiale, se găsesc reziduuri complete O, care sunt definite ca suma tuturor reziduurilor parțiale în % de pe sitele de deasupra + reziduul parțial de pe această sită:
Pe baza rezultatelor cernerii nisipului, se determină modulul de finețe al acestuia:
Unde O– reziduuri totale pe site, %. În funcție de modulul mărimii particulelor, se distinge nisipul grosier ( M La >2,5
), medie ( M La =2,5…2,0
), mic ( M La =2,0…1,5
), foarte mic ( M La =1,5…1,0
). Prin trasarea curbei de cernere a nisipului pe graficul compoziției de cereale admisibile, se determină adecvarea nisipului pentru fabricarea amestecului de beton. 1 - curba de cernere de laborator pentru nisip si respectiv agregat grosier. Valori grozaveîn alegerea nisipului pentru un amestec de beton, golul său intergranular este important V n (%)
, care este determinată de formula: ρ
n.p.– densitatea în vrac a nisipului, g/cm3; ρ
– densitatea adevărată a nisipului, g/cm3; ÎN nisipuri bune golul intergranular este de 30...38%, în diferite boabe - 40...42%. Agregat grosier. Piatra zdrobită naturală sau artificială sau pietrișul cu granulație de la 5 la 70 mm este utilizată ca agregat grosier pentru amestecul de beton. Pentru a asigura o compoziție optimă a granulelor, agregatul grosier este împărțit în fracții în funcție de cea mai mare dimensiune a granulelor D max.; La D naib=20mm agregatul grosier are două fracții: de la 5 la 10 mm și de la 10 la 20 mm; La D naib=40mm – trei fracții: de la 5 la 10 mm; de la 10 la 20 mm și de la 20 la 40 mm; La D naib=70mm – patru fracții: de la 5 la 10 mm; de la 10 la 20 mm; de la 20 la 40 mm; de la 40 la 70 mm. Raportul de goluri intergranulare a agregatului grosier are o mare influență asupra consumului de ciment la prepararea unui amestec de beton. V p.kr (%),
care se determină cu o precizie de 0,01% folosind formula: ρ
n.kr– densitatea medie în vrac a agregatului grosier. ρ
k.kus– densitatea medie a agregatului grosier într-o bucată. Indicatorul golurilor intergranulare ar trebui să fie minim. Valoarea sa mai mică poate fi obținută prin selectarea compoziției optime a granulelor de agregat grosier. Compoziția granulelor de agregat grosier se determină prin cernerea agregatului grosier uscat cu un set de site cu orificii mărimea 70; 40; 20; 10; 5 mm ținând cont de maximul său D naib si minim D nume dimensiune. Piatră zdrobită- de obicei un material afanat artificial cu boabe brute nerotunjite, obtinut prin zdrobirea pietrelor, pietrisului natural grosier sau pietrelor artificiale. Pentru a determina caracterul adecvat al pietrei zdrobite, este necesar să se cunoască: densitatea reală a rocii, densitatea medie a pietrei zdrobite, densitatea medie în vrac a pietrei zdrobite, golurile intergranulare relative și conținutul de umiditate al pietrei zdrobite. Pietriş– material natural afânat cu granule rotunjite, netede, format în timpul procesului de intemperii fizice a rocilor. Aceleași cerințe se aplică pietrișului ca și pietrei zdrobite. Suplimente. Introducerea de aditivi în ciment, mortar sau amestec de beton este simplu si într-un mod convenabil imbunatatirea calitatii cimentului, pietrei mortarului si betonului. Permițând îmbunătățirea semnificativă nu numai a proprietăților lor, ci și a performanței tehnice și operaționale. Aditivii sunt utilizați în producția de lianți, prepararea mortarelor și amestecurilor de beton. Acestea vă permit să schimbați calitatea amestecului de beton și a betonului în sine; afectând lucrabilitatea, rezistența mecanică, rezistența la îngheț, rezistența la fisuri, rezistența la apă, rezistența la apă, conductibilitatea termică, rezistența la mediu. Principalele proprietăți ale unui amestec de beton includ coeziunea (abilitatea de a-și menține omogenitatea fără a se separa în timpul transportului, descărcarii), omogenitatea, capacitatea de reținere a apei (joacă un rol semnificativ în formarea structurii de beton, dobândirea rezistenței sale, apă rezistență și rezistență la îngheț), lucrabilitate (capacitatea sa de a obține rapid cu o energie minimă utilizând configurația și densitatea necesare, asigurând producerea de beton de înaltă densitate). Amestecul de beton proaspăt preparat trebuie să fie bine amestecat (omogen) și potrivit pentru transportul la locul de instalare, ținând cont conditiile meteo, rezistând în același timp la separarea și delaminarea apei. Sarcina de proiectare și selectare a compoziției unui amestec de beton include alegerea materialele necesare(liant și alte componente) și stabilirea raportului cantitativ optim al acestora. Pe baza acestuia se obține un amestec de beton cu proprietăți tehnologice specificate, precum și cel mai economic și durabil beton care îndeplinește cerințele de proiectare și funcționare cu un consum minim de ciment posibil. În consecință, un amestec de beton din compoziția proiectată trebuie să aibă nedelaminare, lucrabilitatea, coeziunea necesară, iar betonul realizat din acest amestec trebuie să aibă proprietățile cerute: densitate, rezistență, rezistență la îngheț, rezistență la apă. Cel mai simplu mod de a proiecta compoziția unui amestec de beton este de a calcula în volume absolute, care se bazează pe presupunerea că amestecul de beton preparat, așezat și compactat nu ar trebui să aibă goluri. Proiectarea compoziției se realizează folosind recomandările actuale și documente de reglementareîn această secvență: Și coeficientul de curgere a betonului:
Raportul randamentului betonului β ar trebui să fie în intervalul 0,55...0,75. Compoziția proiectată a amestecului de beton este specificată în loturi de probă. De asemenea, verifică mobilitatea amestecului de beton. Dacă mobilitatea amestecului de beton se dovedește a fi mai mare decât este necesar, atunci apă și ciment sunt adăugate la amestec în porții mici, menținând în același timp un raport constant. V/C până când mobilitatea amestecului de beton devine egală cu valoarea specificată. Dacă mobilitatea se dovedește a fi mai mare decât valoarea specificată, atunci i se adaugă nisip și agregat grosier (în porțiuni de 5% din cantitatea inițială), menținând raportul selectat V/C. Pe baza rezultatelor loturilor de testare, se fac ajustări la compoziția proiectată a amestecului de beton, ținând cont de faptul că în condițiile de producție nisipul și agregatul grosier utilizat sunt în stare umedă, iar agregatul grosier are o anumită absorbție și consum de apă ( l Document
Măsurile importante pentru îmbunătățirea în continuare a construcției de gestionare a apei sunt îmbunătățirea calității lucrărilor, maximizarea reducerii timpului și reducerea costurilor de construcție, care este strâns legată de utilizarea rațională a
Materiale de construcție, pietre de construcție și de parament
DocumentSubsolul regiunii Sahalin conține rezerve semnificative de tot felul de materiale de construcție. Rezerve dovedite și resurse previzionate de roci magmatice, metamorfice și sedimentare adecvate pentru utilizare ca
Extinderea utilizării elementelor prefabricate ale clădirilor și structurilor, mecanizarea completă a tuturor proceselor de construcție și instalare și utilizarea organizării fluxului a muncii
DocumentBaza industrializării construcției de instalații agricole este extinderea utilizării elementelor prefabricate ale clădirilor și structurilor, mecanizarea cuprinzătoare a tuturor proceselor de construcție și instalare și utilizarea organizării fluxului de lucru.
Controlul calității materialelor de construcții polimerice prin cromatografie gazoasă folosind adsorbanți modificați cu radiații 05. 23. 05 Materiale și produse de construcție
Rezumat al disertațieiInformații generale despre materialele de construcție.
În timpul construcției, exploatării și reparațiilor clădirilor și structurilor, produsele de construcție și structurile din care sunt ridicate sunt supuse diferitelor influențe fizice, mecanice, fizice și tehnologice. Un inginer hidraulic trebuie să selecteze în mod competent materialul, produsul sau structura potrivită care are suficientă rezistență, fiabilitate și durabilitate pentru condiții specifice.
PRELEGERE Nr. 1
Informații generale despre materialele de construcție și proprietățile lor de bază.
Materialele și produsele de construcție utilizate în construcția, reconstrucția și repararea diferitelor clădiri și structuri sunt împărțite în naturale și artificiale, care la rândul lor sunt împărțite în două categorii principale: prima categorie include: cărămidă, beton, ciment, cherestea, etc. sunt utilizate în timpul construcției diferitelor elemente de construcție (pereți, tavane, acoperiri, podele). A doua categorie este pentru scopuri speciale: hidroizolatii, termoizolatii, acustice etc.
Principalele tipuri de materiale și produse de construcție sunt: materiale de construcție din piatră naturală; materiale de legare anorganice și organice; materiale forestiere și produse din acestea; hardware. În funcție de scopul, condițiile de construcție și funcționare a clădirilor și structurilor, sunt selectate materiale de construcție adecvate care au anumite calități și proprietăți de protecție împotriva expunerii la diferite medii externe. Ținând cont de aceste caracteristici, orice material de construcție trebuie să aibă anumite proprietăți constructive și tehnice. De exemplu, materialul pentru pereții exteriori ai clădirilor trebuie să aibă cea mai scăzută conductivitate termică, cu o rezistență suficientă pentru a proteja camera de frigul exterior; material pentru structuri de drenaj și drenaj – impermeabil și rezistent la umezire și uscare alternantă; materialul de acoperire a drumului (asfalt, beton) trebuie sa aiba rezistenta suficienta si abraziune redusa pentru a rezista incarcarilor de la transport.
La clasificarea materialelor și produselor, este necesar să ne amintim că acestea trebuie să aibă bune proprietățiŞi calitati.
Proprietate- o caracteristică a unui material care se manifestă în timpul prelucrării, aplicării sau exploatării acestuia.
Calitate– un set de proprietăți ale unui material care determină capacitatea acestuia de a satisface anumite cerințe în conformitate cu scopul său.
Proprietățile materialelor și produselor de construcție sunt clasificate în trei grupe principale: fizice, mecanice, chimice, tehnologice etc. .
LA chimic se referă la capacitatea materialelor de a rezista la acțiunea unui mediu agresiv chimic, determinând în ele reacții de schimb care duc la distrugerea materialelor, o modificare a proprietăților lor originale: solubilitate, rezistență la coroziune, rezistență la putrezire, întărire.
Proprietăți fizice: densitatea medie, în vrac, adevărată și relativă; porozitate, umiditate, transfer de umiditate, conductivitate termică.
Proprietăți mecanice: limite de rezistență la compresiune, tensiune, încovoiere, forfecare, elasticitate, plasticitate, rigiditate, duritate.
Proprietăți tehnologice: lucrabilitate, rezistenta la caldura, topire, viteza de intarire si uscare.
Proprietățile fizice și chimice ale materialelor.
Densitate medie ρ 0 masa m unitate de volum V 1 material absolut uscat în stare naturală; se exprimă în g/cm3, kg/l, kg/m3.
Densitatea în vrac a materialelor în vrac ρ n masa m unitate de volum V n material uscat, turnat slab; se exprimă în g/cm3, kg/l, kg/m3.
Densitatea adevărată ρ masa m unitate de volum V material într-o stare absolut densă; se exprimă în g/cm3, kg/l, kg/m3.
Densitatea relativă ρ(%) – gradul de umplere a volumului de material cu materie solidă; se caracterizează prin raportul dintre volumul total al materiei solide Vîn material la întregul volum al materialului V 1 sau raportul dintre densitatea medie a materialului ρ 0 la densitatea sa adevărată ρ: , sau.
Porozitate P - gradul de umplere a volumului materialului cu pori, goluri, incluziuni gaz-aer:
pentru materiale solide: , pentru materiale vrac:
Higroscopicitate- capacitatea unui material de a absorbi umiditatea din mediu și de a o îngroșa în masa materialului.
UmiditateW (%) – raportul masei de apă din material mV= m 1 - m la masa sa în stare complet uscată m:
Absorbția apei ÎN – caracterizează capacitatea unui material, la contactul cu apa, de a-l absorbi și reține în masa sa. Există masă În mși volumetrice V o absorbtia apei.
Absorbția de apă în masă (%) – raportul masei de apă absorbită de material mV la masa materialului în stare complet uscată m:
Absorbție volumetrică de apă (%) – raportul dintre volumul de apă absorbit de material mV/ ρ V la volumul său în stare saturată de apă V 2 :
Eliberarea umezelii– capacitatea materialului de a elibera umezeala.
Proprietățile mecanice ale materialelor.
Rezistența la compresiuneR – raportul de sarcină de rupere P(N) la aria secțiunii transversale a probei F(cm 2). Depinde de mărimea probei, viteza de aplicare a sarcinii, forma probei și umiditatea.
Rezistență la tracțiuneR r - raportul de sarcină de rupere R la aria secțiunii transversale inițiale a probei F.
Rezistența la încovoiereR Şi – determinat pe grinzi special realizate.
Rigiditate– proprietatea unui material de a produce mici deformari elastice.
Duritate– capacitatea unui material (metal, beton, lemn) de a rezista la pătrunderea în el sub sarcina constantă a unei bile de oțel.
PRELEGERE Nr. 2
Materiale din piatră naturală.
Clasificarea și principalele tipuri de roci.
Rocile care au proprietățile de construcție necesare sunt folosite ca materiale de piatră naturală în construcții.
Conform clasificării geologice, rocile sunt împărțite în trei tipuri:
1) magmatic (primar), 2) sedimentar (secundar)și 3) metamorfic (modificat).
1) Roci magmatice (primare). formată în timpul răcirii magmei topite care se ridică din adâncurile pământului. Structurile și proprietățile rocilor magmatice depind în mare măsură de condițiile de răcire ale magmei și, prin urmare, aceste roci sunt împărțite în adâncŞi turnat.
Stânci adânci s-a format în timpul răcirii lente a magmei adânci în scoarța terestră la presiuni mari în straturile supraiacente ale pământului, ceea ce a contribuit la formarea rocilor cu o structură granulo-cristalină densă, densitate mare și medie și rezistență ridicată la compresiune. Aceste roci au o absorbție scăzută de apă și o rezistență ridicată la îngheț. Aceste roci includ granit, sienita, diorit, gabro etc.
Roci erupte formată în timpul procesului de atingere a magmei la suprafața pământului cu o răcire relativ rapidă și neuniformă. Cele mai comune roci eruptive sunt porfirul, diabaza, bazalt și rocile vulcanice libere.
2) Roci sedimentare (secundare). format din roci primare (ignee) sub influența schimbărilor de temperatură, radiației solare, acțiunii apei, gazelor atmosferice etc. În acest sens, rocile sedimentare se împart în clastic (liber), chimicŞi organogenic.
La clastic Rocile libere includ pietriș, piatră zdrobită, nisip și argilă.
Roci sedimentare chimice: calcar, dolomit, gips.
Roci organice: rocă calcaroasă, diatomit, cretă.
3) Roci metamorfice (modificate). format din roci magmatice și sedimentare sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate în timpul ridicării și căderii scoarței terestre. Acestea includ șist, marmură și cuarțit.
Clasificarea și principalele tipuri de materiale din piatră naturală.
Materialele și produsele din piatră naturală sunt obținute prin prelucrarea rocilor.
Prin modalitatea de primire materialele de piatră sunt împărțite în piatră ruptă (moloz) – extrasă prin mijloace explozive; piatra bruta - obtinuta prin despicare fara prelucrare; zdrobit – obținut prin zdrobire (piatră zdrobită, nisip artificial); piatră sortată (pietriș, pietriș).
Materialele de piatră se împart în funcție de forma lor în pietre de formă neregulată (piatră zdrobită, pietriș) și produse în bucăți cu forma corectă (plăci, blocuri).
Piatră zdrobită– bucăți de rocă cu unghi ascuțit de dimensiuni cuprinse între 5 și 70 mm, obținute prin zdrobirea mecanică sau naturală a molozului (piatră ruptă) sau a pietrelor naturale. Se folosește ca agregat grosier pentru prepararea amestecurilor de beton și așezarea fundațiilor.
Pietriş– bucăți rotunjite de rocă cu dimensiuni cuprinse între 5 și 120 mm, folosite și la prepararea amestecurilor de pietriș artificial cu piatră zdrobită.
– un amestec liber de granule de rocă cu dimensiuni cuprinse între 0,14 și 5 mm. De obicei, se formează ca urmare a intemperiilor rocilor, dar poate fi obținut și artificial - prin zdrobirea pietrișului, a pietrei zdrobite și a bucăților de rocă.
PRELEGERE Nr. 3
Lianți hidrotaționali (anorganici).
1. Lianti de aer.
2. Lianti hidraulici.
Lianți hidrotaționali (anorganici). sunt materiale fin măcinate (pulberi) care, amestecate cu apă, formează un aluat de plastic care este capabil să se întărească prin interacțiune chimică cu acesta, câștigând rezistență, în timp ce leagă agregatele introduse în el într-un singur monolit, de obicei materiale de piatră (nisip, pietriș, piatră zdrobită), formând astfel o piatră artificială, cum ar fi gresie, conglomerat.
Lianții de hidratare se împart în aer(întărindu-se şi căpătând putere numai în aer) şi hidraulic(întărire într-un mediu umed, aerisit și sub apă).
Var aer de constructiiCaO – produs de ardere moderată a rocilor carbonatice naturale la 900-1300°C CaCO3 care conțin până la 8% impurități de argilă (calcar, dolomit, cretă etc.). Arderea se efectuează în puțuri și cuptoare rotative. Cuptoarele cu arbore sunt cele mai utilizate. La calcinarea calcarului într-un cuptor cu ax, materialul care se deplasează în puț de sus în jos trece prin trei zone succesive: o zonă de încălzire (uscare a materiilor prime și eliberare de substanțe volatile), o zonă de ardere (descompunerea substanțelor) și o zonă de răcire. În zona de încălzire calcarul este încălzit la 900°C datorită căldurii provenite din zona de ardere din produsele de ardere gazoase. În zona de tragere are loc arderea combustibilului și descompunerea calcarului CaCO3 pe var CaOși dioxid de carbon CO2 la 1000-1200°C. În zona de răcire calcarul ars este răcit la 80-100°C prin mișcarea aerului rece de jos în sus.
Ca urmare a arderii, dioxidul de carbon se pierde complet și se formează cocoloașe, se obține var nestins sub formă de bucăți albe sau gri. Var nestins este un produs din care se obtin diferite tipuri de var aerian de constructii: var nestins macinat, pasta de var.
Varul gazos de construcții de diferite tipuri este utilizat la prepararea mortarelor de zidărie și ipsos, beton de calitate scăzută (lucru în condiții de uscare la aer), producerea de produse de silicat dens (cărămizi, blocuri mari, panouri) și producția de amestecuri. cimenturi.
Structuri hidraulice și de drenaj iar structurile funcționează în condiții de expunere constantă la apă. Aceste condiții severe de funcționare ale structurilor și structurilor necesită utilizarea lianților care au nu numai proprietățile de rezistență necesare, ci și rezistența la apă, rezistența la îngheț și rezistența la coroziune. Lianții hidraulici au aceste proprietăți.
Var hidraulic obtinut prin arderea moderata a marnelor naturale si a calcarelor marnoase la 900-1100°C. Calcarul marnos și marnos folosit pentru producerea varului hidraulic conțin de la 6 până la 25% impurități de argilă și nisip. Proprietățile sale hidraulice sunt caracterizate de modulul hidraulic (sau principal) ( m), reprezentând raportul procentual dintre conținutul de oxizi de calciu și conținutul sumei oxizilor de siliciu, aluminiu și fier:
Varul hidraulic este o substanță cu întărire lentă și cu întărire lentă. Este utilizat pentru prepararea mortarelor, betonului de calitate scăzută, betonului ușor și pentru producerea betonului mixt.
Ciment Portland– un liant hidraulic obținut prin măcinarea fină a clincherului și a gipsului dihidrat. Clincher– un produs de ardere înainte de sinterizare (la t>1480°C) al unei compoziții omogene, specifice, dintr-un amestec natural sau de materii prime de calcar sau gips. Materia prima se arde in cuptoare rotative.
Cimentul Portland este folosit ca liant la prepararea mortarelor de ciment și a betonului.
Ciment Portland de zgură- contine un aditiv hidraulic sub forma de zgura granulata, de furnal sau electrotermofosforic, racit dupa un regim special. Se obține prin măcinarea în comun a clincherului de ciment Portland (până la 3,5%), a zgurii (20...80%) și a pietrei de gips (până la 3,5%). Cimentul de zgură Portland are o creștere lentă a rezistenței în etapele inițiale de întărire, dar ulterior crește rata de creștere a rezistenței. Este sensibil la temperatura mediului ambiant, rezistent la expunerea la ape moi sulfatate și are o rezistență redusă la îngheț.
Ciment Portland carbonatat obtinut prin co-macinarea clincherului de ciment cu 30% calcar. Are o generare redusă de căldură în timpul întăririi și o durabilitate crescută.
PRELEZA Nr. 4
Soluții de construcție.
Informații generale.
Mortare Sunt amestecuri cu granulație fină dozate cu grijă, formate dintr-un liant anorganic (ciment, var, gips, argilă), agregat fin (nisip, zgură mărunțită), apă și, dacă este necesar, aditivi (anorganici sau organici). Când sunt proaspăt preparate, pot fi așezate pe bază într-un strat subțire, umplând toate denivelările acestuia. Nu se delaminează, nu se întăresc, nu se întăresc și nu câștigă rezistență, transformându-se într-un material asemănător pietrei. Mortarele sunt folosite pentru zidărie, finisare, reparații și alte lucrări. Se clasifică după densitatea medie: grele cu medii ρ =1500kg/m3, ușor spre mediu ρ <1500кг/м 3 . По назначению: гидроизоляционные, талтопогенные, инъекционные, кладочные, отделочные и др.
Soluțiile preparate folosind un singur tip de lianți sunt numite soluții simple din mai mulți lianți (ciment-var). Mortarele de construcție preparate cu lianți de aer se numesc mortare de aer (argilă, var, gips). Compoziția soluțiilor este exprimată prin două (simple 1:4) sau trei (mixte 1:0,5:4) numere, care arată raportul volumetric dintre cantitatea de liant și agregatul fin. În soluțiile mixte, primul număr exprimă fracția de volum a liantului principal, al doilea - fracția de volum a liantului suplimentar față de cel principal. În funcție de cantitatea de liant și de agregat fin, amestecurile de mortar se împart în gras– conţinând o cantitate mare de liant. Normal– cu conținut normal de liant. Slab– conţinând o cantitate relativ mică de liant (plasticitate scăzută).
Pentru a pregăti mortare, este mai bine să folosiți nisip cu boabe care au o suprafață aspră. Nisipul protejează soluția de crăpare în timpul întăririi și reduce costul acesteia.
Soluții de hidroizolație (impermeabil)– mortare de ciment de compoziție 1:1 – 1:3,5 (de obicei grase), la care se adaugă cerezită, amominat de sodiu, azotat de calciu, clorură ferică și emulsie de bitum.
Ceresit– este o masă albă sau galbenă obținută din acid anilin, var și amoniac. Cerezitul umple porii mici, crește densitatea soluției, făcând-o impermeabilă.
Pentru fabricarea soluțiilor de hidroizolație se utilizează ciment Portland și ciment Portland rezistent la sulfat. Nisipul este folosit ca agregat fin în soluțiile de hidroizolație.
Mortare de zidărie– folosit pentru așezarea pereților de piatră și a structurilor subterane. Sunt ciment-var, ciment-argilă, var și ciment.
Soluții de finisare (tencuială).- impartit dupa scop in exterior si interior, dupa amplasarea in tencuiala in pregatire si finisare.
Soluții acustice– soluții ușoare cu o bună izolare fonică. Aceste soluții sunt preparate din ciment Portland, ciment de zgură Portland, var, gips și alți lianți, folosind materiale poroase ușoare (piatră ponce, perlit, argilă expandată, zgură) ca umplutură.
PRELEGERE Nr. 5
Beton obișnuit cu lianți de hidratare.
1. Materiale pentru betonul obișnuit (cald).
2. Proiectarea compoziției amestecului de beton.
Beton- un material de piatră artificială obținut ca urmare a întăririi unui amestec de beton, format din lianți de hidratare (agenți de cimentare), umpluturi mici (nisip) și mari (piatră zdrobită, pietriș), apă și, dacă este necesar, aditivi dozați într-un anumit raport.
Ciment. La prepararea unui amestec de beton, tipul de ciment utilizat și gradul acestuia depind de condițiile de funcționare ale viitoarei structuri sau structuri de beton, de scopul acestora și de metodele de realizare a lucrării.
Apă. Pentru a pregăti amestecul de beton, folosiți apă potabilă obișnuită care nu conține impurități nocive care împiedică întărirea pietrei de ciment. Este interzisă folosirea apei de canalizare, a apei industriale sau menajere sau a apei de mlaștină pentru prepararea amestecurilor de beton.
Agregat fin. Nisipul natural sau artificial este folosit ca agregat fin. Dimensiunea granulelor de la 0,14 la 5 mm, densitate reală mai mare ρ >1800kg/m3. Nisipul artificial este produs prin zdrobirea pietrelor dense, grele. La evaluarea calității nisipului, se determină densitatea reală a acestuia, densitatea medie în vrac, golurile intergranulare, conținutul de umiditate, compoziția granulației și modulul de finețe. În plus, ar trebui examinați indicatori suplimentari de calitate ai nisipului - forma boabelor (unghi ascuțit, rotunjime...), rugozitate etc. Cereale sau compoziția granulometrică a nisipului trebuie să îndeplinească cerințele GOST 8736-77. Se determină prin cernerea nisipului uscat printr-un set de site cu orificii de dimensiunea 5,0; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 și 0,14 mm. Ca urmare a cernerii unei probe de nisip prin acest set de site, pe fiecare dintre ele rămâne câte un reziduu, numit privatun i. Se găsește ca raport dintre masa reziduului de pe o sită dată m i la masa întregii probe de nisip m:
Pe lângă reziduurile parțiale, se găsesc reziduuri complete O, care sunt definite ca suma tuturor reziduurilor parțiale în % de pe sitele de deasupra + reziduul parțial de pe această sită:
Pe baza rezultatelor cernerii nisipului, se determină modulul de finețe al acestuia:
Unde O– reziduuri totale pe site, %.
În funcție de modulul mărimii particulelor, se distinge nisipul grosier ( M k >2,5), medie ( M k =2,5...2,0), mic ( M k =2,0...1,5), foarte mic ( M k = 1,5...1,0) .
Prin trasarea curbei de cernere a nisipului pe graficul compoziției de cereale admisibile, se determină adecvarea nisipului pentru fabricarea amestecului de beton.
1 - curba de cernere de laborator pentru nisip si respectiv agregat grosier.
De mare importanță în alegerea nisipului pentru un amestec de beton este golul său intergranular. Vn(%) , care este determinată de formula:
ρ n.p.– densitatea în vrac a nisipului, g/cm3;
ρ – densitatea adevărată a nisipului, g/cm3;
În nisipurile bune, golurile intergranulare sunt de 30...38%, în nisipurile cu granule mixte - 40...42%.
Agregat grosier. Piatra zdrobită naturală sau artificială sau pietrișul cu granulație de la 5 la 70 mm este utilizată ca agregat grosier pentru amestecul de beton.
Pentru a asigura o compoziție optimă a granulelor, agregatul grosier este împărțit în fracții în funcție de cea mai mare dimensiune a granulelor D max.; La D naib=20mm agregatul grosier are două fracții: de la 5 la 10 mm și de la 10 la 20 mm;
La D naib=40mm – trei fracții: de la 5 la 10 mm; de la 10 la 20 mm și de la 20 la 40 mm;
La D naib=70mm – patru fracții: de la 5 la 10 mm; de la 10 la 20 mm; de la 20 la 40 mm; de la 40 la 70 mm. Raportul de goluri intergranulare a agregatului grosier are o mare influență asupra consumului de ciment la prepararea unui amestec de beton. Vp.kr(%), care se determină cu o precizie de 0,01% folosind formula:
ρ n.kr– densitatea medie în vrac a agregatului grosier.
ρ k.kus– densitatea medie a agregatului grosier într-o bucată.
Indicatorul golurilor intergranulare ar trebui să fie minim. Valoarea sa mai mică poate fi obținută prin selectarea compoziției optime a granulelor de agregat grosier.
Compoziția granulelor de agregat grosier se determină prin cernerea agregatului grosier uscat cu un set de site cu orificii mărimea 70; 40; 20; 10; 5 mm ținând cont de maximul său D naib si minim D nume dimensiune.
Piatră zdrobită- de obicei un material afanat artificial cu boabe brute nerotunjite, obtinut prin zdrobirea pietrelor, pietrisului natural grosier sau pietrelor artificiale. Pentru a determina caracterul adecvat al pietrei zdrobite, este necesar să se cunoască: densitatea reală a rocii, densitatea medie a pietrei zdrobite, densitatea medie în vrac a pietrei zdrobite, golurile intergranulare relative și conținutul de umiditate al pietrei zdrobite.
Pietriş– material natural afânat cu granule rotunjite, netede, format în timpul procesului de intemperii fizice a rocilor. Aceleași cerințe se aplică pietrișului ca și pietrei zdrobite.
Suplimente. Adăugarea de aditivi la amestecurile de ciment, mortar sau beton este o modalitate simplă și convenabilă de a îmbunătăți calitatea cimentului, mortarului și betonului. Permițând îmbunătățirea semnificativă nu numai a proprietăților lor, ci și a performanței tehnice și operaționale. Aditivii sunt utilizați în producția de lianți, prepararea mortarelor și amestecurilor de beton. Acestea vă permit să schimbați calitatea amestecului de beton și a betonului în sine; afectând lucrabilitatea, rezistența mecanică, rezistența la îngheț, rezistența la fisuri, rezistența la apă, rezistența la apă, conductibilitatea termică, rezistența la mediu.
Principalele proprietăți ale unui amestec de beton includ coeziunea (abilitatea de a-și menține omogenitatea fără a se separa în timpul transportului, descărcarii), omogenitatea, capacitatea de reținere a apei (joacă un rol semnificativ în formarea structurii de beton, dobândirea rezistenței sale, apă rezistență și rezistență la îngheț), lucrabilitate (capacitatea sa de a obține rapid cu o energie minimă utilizând configurația și densitatea necesare, asigurând producerea de beton de înaltă densitate).
Amestecul de beton proaspăt preparat trebuie să fie bine amestecat (omogen), potrivit pentru transportul la locul de instalare, ținând cont de condițiile meteorologice și, în același timp, să reziste la separarea și separarea apei.
Sarcina de proiectare și selectare a compoziției unui amestec de beton include selectarea materialelor necesare (liant și alte componente) și stabilirea raportului cantitativ optim al acestora. Pe baza acestuia se obține un amestec de beton cu proprietăți tehnologice specificate, precum și cel mai economic și durabil beton care îndeplinește cerințele de proiectare și funcționare cu un consum minim de ciment posibil. În consecință, un amestec de beton din compoziția proiectată trebuie să aibă nedelaminare, lucrabilitatea, coeziunea necesară, iar betonul realizat din acest amestec trebuie să aibă proprietățile cerute: densitate, rezistență, rezistență la îngheț, rezistență la apă.
Cel mai simplu mod de a proiecta compoziția unui amestec de beton este de a calcula în volume absolute, care se bazează pe presupunerea că amestecul de beton preparat, așezat și compactat nu ar trebui să aibă goluri.
Proiectarea compoziției este realizată folosind recomandările actuale și documentele de reglementare în următoarea secvență:
1. Alocat pentru un anumit grad de beton Rb marca rațională de ciment Rts.
2. Determinați raportul apă-ciment V/C, pentru beton obișnuit cu V/C ≥0,4: V/C=ARts/(Rb+0,5ARts) ; Unde Rts – marca de ciment; Rb– marca de beton; O– coeficient luând în considerare calitatea componentelor utilizate.
3. Alocați un consum aproximativ de apă pentru 1 m 3 de amestec de beton. Consumul de apă necesar pentru obținerea unui amestec de beton cu o anumită mobilitate depinde nu numai de tipul și dimensiunea cea mai mare a agregatului, ci și de forma și rugozitatea boabelor.
4. Calculați consumul de ciment (kg la 1 m 3 de beton) folosind raportul găsit V/C iar consumul aproximativ de apă acceptat: ;
5. Consumul de agregate se calculează cu condiția ca suma volumelor absolute ale tuturor materialelor constitutive ale betonului să fie egală cu 1 m 3 de amestec de beton așezat și compactat:
C, V, P, Kr– consum de ciment, apă, nisip, agregat grosier la 1m3 de amestec, kg.
ρ c, ρ în, ρ p, ρ cr– densitatea acestor materiale, kg/m3;
- volumele lor absolute, m3.
Formule pentru determinarea consumului de agregate (kg la 1 m 3 de beton):
agregat grosier:
r– coeficient separarea boabelor de agregat grosier, luată aproximativ (date tabelare)
P cr– golul agregatului grosier.
Ρ n.kr– densitatea în vrac a agregatului grosier.
agregat fin (nisip):
6. Calculați densitatea medie estimată a amestecului de beton:
și coeficientul de curgere a betonului:
Raportul randamentului betonului β ar trebui să fie în intervalul 0,55...0,75.
Compoziția proiectată a amestecului de beton este specificată în loturi de probă. De asemenea, verifică mobilitatea amestecului de beton. Dacă mobilitatea amestecului de beton se dovedește a fi mai mare decât este necesar, atunci apă și ciment sunt adăugate la amestec în porții mici, menținând în același timp un raport constant. V/C până când mobilitatea amestecului de beton devine egală cu valoarea specificată. Dacă mobilitatea se dovedește a fi mai mare decât valoarea specificată, atunci i se adaugă nisip și agregat grosier (în porțiuni de 5% din cantitatea inițială), menținând raportul selectat V/C. Pe baza rezultatelor loturilor de testare, se fac ajustări la compoziția proiectată a amestecului de beton, ținând cont de faptul că în condițiile de producție nisipul și agregatul grosier utilizat sunt în stare umedă, iar agregatul grosier are o anumită absorbție și consum de apă ( l) apa necesara pentru prepararea a 1 m 3 de amestec de beton se specifica cu formula:
ÎN– consum de apă găsită (calculată), l/m 3
P, Kr– consum de nisip si agregat grosier, kg/mc
Wn, Wcr – conținutul de umiditate al nisipului și al agregatelor grosiere, %.
În kr– absorbția de apă a agregatului grosier, %.
PRELEGERE Nr. 6
1. Pregătirea, transportul și așezarea amestecului de beton. Îngrijirea betonului proaspăt așezat și controlul calității.
2. Beton hidraulic.
3. Tipuri speciale de beton.
Amestecurile de beton sunt preparate in statii de beton sau in statii mobile de beton. Calitatea amestecului de beton (omogenitatea) este influențată de calitatea amestecării acestuia în timpul procesului de preparare. Timpul de amestecare este de câteva minute. Se lasa reamestecarea amestecului de beton in 3...5 ore din momentul prepararii acestuia. Cea mai importantă condiție pentru prepararea unui amestec de beton este dozarea atentă a materialelor constitutive. Abaterea dozei este permisă nu mai mult de ±1% din greutate pentru ciment și apă și nu mai mult de ±2% pentru agregate. Amestecul de beton preparat este livrat la locul de așezare folosind special vehicule. Durata transportului amestecului de beton finit la locul de așezare nu trebuie să depășească 1 oră. În prezent, amestecul de beton este așezat mecanic folosind pavele de beton și distribuitoare de beton. Compactarea amestecului de beton în timpul așezării asigură umplerea de înaltă calitate a tuturor golurilor cu amestecul. Cea mai comună metodă de compactare a unui amestec de beton este vibrația. Când un amestec de beton vibrează, frecarea dintre componentele sale scade, fluiditatea crește, amestecul devine un lichid greu vâscos și se compactează sub influența propriei greutăți. În timpul procesului de compactare, aerul este îndepărtat din amestecul de beton, iar betonul capătă o densitate bună. Pentru a îmbunătăți proprietățile de formare a structurii betonului, a crește rezistența acestuia, rezistența la îngheț și rezistența la apă, se utilizează vibrații repetate ale amestecului de beton după 1,5-2 ore. din momentul primei vibraţii.
Pentru a obține beton de înaltă calitate, este necesară îngrijirea adecvată a betonului proaspăt așezat. Nerespectarea betonului proaspăt așezat poate avea ca rezultat beton de calitate scăzută. Principalele măsuri de îngrijire a betonului sunt acoperirea cu pânză de pânză bine umezită, nisip, rumeguș și acoperirea cu un compus filmogen. Acoperirea trebuie făcută nu mai târziu de 30 de minute după compactarea amestecului de beton.
Iarna, există următoarele metode de îngrijire: fără încălzire și cu încălzire artificială. Metodele de non-încălzire includ metodele termos cu aditivi antigel. Încălzirea artificială a betonului se realizează prin încălzire electrică, încălzire cu abur și încălzire cu aer.
Betonul utilizat în construcția de structuri hidraulice și de drenaj, spălat constant sau periodic cu apă, se numește inginerie hidraulică. Betonul hidraulic trebuie să aibă nu numai rezistență și rezistență la îngheț, ci și rezistență la apă și rezistență la apă, ceea ce îi va asigura funcționarea pe termen lung în mediul acvatic.
În funcție de amplasarea în raport cu nivelul apei, betonul hidraulic din clădiri sau structuri se împarte în sub apă– constant în apă; zone de nivel variabil– supuse spălării periodice cu apă; suprafaţă– situat deasupra zonei de nivel variabil. Pe baza suprafeței structurilor, betonul hidraulic este împărțit în masiv și nemasiv și pe baza locației sale în structură - zone exterioare și interioare.
Construcția de bază și proprietățile tehnice ale betonului hidraulic– rezistența la apă, rezistența la îngheț, absorbția de apă, rezistența, rezistența la efectele agresive ale apei, disiparea căldurii, durabilitatea, mobilitatea și rigiditatea amestecului de beton.
Cimentul Portland este folosit ca liant pentru betonul hidraulic. Pentru a îmbunătăți calitatea betonului hidraulic, se recomandă introducerea de aditivi în acesta care pot reduce dilatarea volumetrică, contracția și cererea de apă. Nisipul pentru beton hidraulic se foloseste grosier, mediu si fin natural sau artificial, din roci dure si dese. Pietrișul și roca concasată sunt folosite ca agregate grosiere pentru betonul hidraulic.
Beton foarte greu– folosit pentru structuri speciale de protectie (pentru protectia impotriva influentelor radioactive). Are o densitate medie de peste 2500 kg/m3. Ca materiale de umplutură se folosesc magnetita, limonitul, hidrogenitul, hematitul, baritul, ceea ce determină denumirea betonului - magnetit, limonit, barit,... Lianții din acest beton sunt cimentul Portland, cimentul de zgură Portland și cimentul aluminos.
Beton de drum– utilizat în construcția de autostrăzi, aerodromuri și străzi ale orașului. Pentru prepararea amestecului de beton rutier se folosesc materiale de înaltă calitate. Cimentul Portland plastifiat este folosit ca liant.
Beton uscat– acesta este un amestec uscat de beton, dozat in fabrica din componente uscate (ciment, nisip, agregat grosier...). La locul de așezare, amestecul de beton este amestecat cu apă în betoniere sau direct în autobetoniere.
PRELEGERE Nr. 7
Beton și produse din beton armat în construcții de irigații și drenaj.
Informații generale.
Beton armat- Acesta este un material artificial reprezentând betonul, în interiorul căruia există armătură din oțel. Armătura din oțel absoarbe bine nu numai forțele de compresiune, ci și forțele de tracțiune care apar într-o structură în timpul compresiei, tensiunii și îndoirii excentrice. Structurile din beton armat pot fi monolitice, atunci când betonarea se realizează direct pe șantier, și prefabricate, când structurile sunt fabricate în fabrici.
Betonul prefabricat și produsele din beton armat se clasifică în funcție de tipul de beton: ciment, silicat; structura interioara: solida si goala; după scop: pentru clădiri rezidențiale, publice, industriale, de gospodărire a apei și alte clădiri și structuri.
Structurile, structurile și produsele din beton armat sunt realizate din beton obișnuit de un grad nu mai mic de 200, beton ușor de un grad nu mai mic de 50 și beton dens silicat de un grad nu mai mic de 100. Betonul de gradul 200 este utilizat pentru fabricare. a betonului slab încărcat și a produselor din beton armat care lucrează în principal la compresiune. Clasele de beton 300, 400, 500, 600 sunt utilizate la fabricarea produselor din beton armat cu mari dimensiuni. capacitatea portantă.
Betonul utilizat pentru prepararea produselor din beton și beton armat, structuri și structuri pentru irigare și drenaj trebuie să asigure fiabilitatea și durabilitatea acestora.
Pentru a forma structuri monolitice convenționale (netensionate) din beton armat, precum și produse și structuri prefabricate, plase și cadre sudate, se folosesc plase laminate din armătură de oțel laminată la cald. La fabricarea structurilor și produselor nesolicitate se folosesc sârmă de înaltă rezistență și frânghii de armare. Întărirea este preîntinsă (tensionată). Armatura este tensionata inainte de betonare folosind diverse ancore si cleme. După așezarea, întărirea amestecului de beton și betonul dobândește rezistență, capetele armăturii sunt eliberate (tăiate) și aceasta, încercând să revină la starea inițială, tensionează (comprimă) betonul. La instalarea structurilor solicitate, armătura este plasată în canale speciale și apoi întinsă astfel încât în timpul procesului de întindere, aceste elemente să fie comprimate în structură. După realizarea comprimării necesare a structurii și întinderea armăturii, capetele acesteia sunt ancorate, iar canalele prin care trece armătura sunt sigilate cu rezistență ridicată. mortar de ciment. Când soluția capătă rezistența necesară, capetele armăturii sunt tăiate, drept urmare structura capătă tensiune, ceea ce îi permite să-și mărească capacitatea portantă.
Produse prefabricate din beton.
Conducte de drenaj din beton silicat de sol realizat dintr-un amestec de sol local (nisip, lut nisipos, lut), zgura macinata si o componenta alcalina. Lungimea conductei 333 mm, diametrul interior 50; 70; 100; 150 mm, grosimea peretelui 10; 15; 20 mm. Au o mare capacitate portantă și rezistență la îngheț. Sunt utilizate în construcția uscătoarelor de drenaj închise.
Conducte de drenaj din beton filtrant produs prin presare strat cu strat. Lungimile țevilor sunt 500, 600, 900 mm, diametrele interne 100, 150 și 200 mm, grosimea peretelui este de 25, 30, 40 mm. Sunt destinate instalării de drenaj închis.
Stâlpii de fundație, realizate din beton de gradul 100, sunt folosite ca fundații coloane pentru clădiri din bușteni, panouri și cadru din lemn.
Produse și structuri din beton armat.
Blocuri de fundație pentru tăvi au mărcile F-12-6, F15-9, F18-9, F21-12, unde prima cifră indică lungimea L, al doilea – lățimea ÎN bloc. Sunt realizate din beton hidraulic de cel puțin 200.
Tavi secțiunea transversală parabolică pentru sistemele de irigare au o priză pe o parte și un capăt neted pe cealaltă parte. Sunt produse în lungimi netensionate (LR). L=6000 mm, și lungimea solicitată (OSR). L=grade 8000 mm, respectiv LR-4; LR-6; LR-8; LR-10 și LRN-4; OSR-6; OSR-8; LRN-10, unde numărul indică adâncimea tăvilor H în dm. Tavile sunt realizate din beton hidraulic grad 300.
Sticla si produse din sticla.
Sticlă– o topitură suprarăcită de compoziție complexă dintr-un amestec de silicați și alte substanțe. Produsele din sticla turnata sunt supuse unui tratament termic special - ardere.
Geam Acestea sunt produse în foi de dimensiuni variind de la 250x250 la 1600x2000mm în două grade. După grosime, sticla este împărțită în simplu (2 mm grosime), unu și jumătate (2,5 mm), dublu (3 mm) și îngroșat (4...6 mm).
Sticlă vitrină Sunt produse lustruite si nelustruite sub forma de foi plate sau indoite cu grosimea de 6..12 mm. Este folosit pentru vitrinele și deschiderile magazinelor.
Sticlă foarte reflectantă- aceasta este o sticlă obișnuită, pe suprafața căreia se aplică o peliculă subțire, translucidă, care reflectă lumina, realizată pe bază de oxid de titan. Sticla cu peliculă reflectă până la 40% din lumina care intră, transmisia luminii este de 50...50%. Sticla reduce vizibilitatea din exterior si reduce patrunderea radiatiei solare in incapere.
Sticlă radioprotectivă- Aceasta este o sticlă obișnuită, pe suprafața căreia se aplică o peliculă subțire transparentă. Filmul de ecranare este aplicat pe sticlă în timpul procesului de formare a acesteia pe mașini. Transmiterea luminii nu mai mică de 70%
Sticlă cu fir– fabricat pe linii de productie prin laminare continua cu laminare simultana in interiorul tablei plasă metalică. Această sticlă are o suprafață netedă, modelată și poate fi transparentă sau colorată.
Sticlă care absorb căldură are capacitatea de a absorbi razele infraroșii din spectrul solar. Este destinat vitrajului deschideri de ferestre pentru a reduce pătrunderea radiației solare în interior. Acest sticla transmite razele de lumina vizibila cu nu mai putin de 65%, razele infrarosii cu nu mai mult de 35%.
Tevi de sticla realizate din sticlă transparentă obișnuită prin desen vertical sau orizontal. Lungimea conductei 1000...3000 mm, diametru interior 38-200mm. Conductele pot rezista la presiuni hidraulice de până la 2 MPa.
Sitalls obţinut prin introducerea unei compoziţii speciale de catalizatori de cristalizare în masa de sticlă topită. Produsele se formează dintr-o astfel de topitură, apoi sunt răcite, drept urmare masa topită se transformă în sticlă. În timpul tratamentului termic ulterior al sticlei, are loc cristalizarea completă sau parțială a acesteia - se formează sitolul. Au o rezistență mare, densitate medie scăzută și rezistență ridicată la uzură. Se folosesc pentru placari exterioare sau pereții interiori, producție de țevi, plăci de podea.
Stemalit reprezintă foi de sticlă de diverse texturi, acoperite pe o parte cu cristale ceramice terne de diferite culori. Este fabricat din afisaj nelustruit sau sticla laminata cu o grosime de 6...12mm. Este utilizat pentru placarea exterioară și interioară a clădirilor și fabricarea panourilor de perete.
PRELEGERE Nr. 8
Materiale din piatră artificială fără ardere și produse pe bază de lianți de hidratare.
Materialele și produsele din piatră artificială fără ardere sunt realizate dintr-un amestec de lianți, apă și agregate prin formarea și prelucrarea corespunzătoare. După tipul de liant Acestea sunt împărțite în silicat, zgură de var, silicat gazos, beton gazos, gips, beton de gips, azbociment etc.
În funcție de condițiile de întărire– sunt împărțite în produse care se întăresc în timpul autoclavării și tratamentului termic și în produse care se întăresc în mediu aer-umed.
Materiale și produse de întărire în autoclave.
Pentru producerea produselor de întărire în autoclavă se folosesc pe scară largă materialele locale: var, nisip cuarțos, deșeuri industriale.
Materiale și produse autoclave durabile și rezistente la apă sunt obținute ca urmare a interacțiunii chimice a varului fin măcinat și a componentelor silicioase în timpul tratamentului lor hidrotermal într-un mediu cu abur la 175°C în autoclave sub o presiune de 0,8...1,4 MPa. Ca urmare a unei reacții chimice, se creează o substanță durabilă și rezistentă la apă (silicat de calciu), care cimentează particulele de nisip, formând o piatră artificială. Materialele și produsele de autoclave pot avea fie o structură densă, fie celulară.
Beton silicat autoclavat– un amestec de liant calcaro-siliceos, nisip și apă. Cimenturile var-puzolanice, var-zgură și var-cenușă sunt folosite ca lianți. Produsele din beton silicat autoclavat au suficientă rezistență la îngheț, rezistență la apă și rezistență chimică la unele medii agresive. Din silicat autoclavat produc silicat mare, dens blocuri de perete.
Beton celular autoclavat preparat dintr-un amestec omogen de liant mineral, component de silice, gips și apă. Materialele de legare sunt ciment Portland și var măcinat. În timpul expunerii produsului înainte de tratarea cu autoclavă, hidrogenul este eliberat din acesta, în urma căruia se formează bule mici într-un mediu liant plastic-vâscos omogen. În timpul procesului de eliberare a gazului, aceste bule cresc în dimensiune, creând celule sferoidale în întreaga masă a amestecului celular de beton.
În timpul tratamentului în autoclavă sub presiune de 0,8...1,2 MPa într-un mediu aer-abur cu umiditate ridicată la 175...200°C, interacțiunea intensă a liantului cu componentele de silice are loc cu formarea de silicat de calciu și alte formațiuni noi de cimentare, datorită căruia structura betonului celular foarte poros capătă rezistenţă .
Panourile tăiate pe un singur rând, pereții și blocurile mari, panourile cortină de perete cu un singur strat și cu două straturi, plăcile cu un singur strat de podele interplanare și mansardă sunt realizate din beton celular.
Caramida nisip-var turnat pe prese speciale dintr-un amestec omogen atent pregătit de nisip cuarțos pur (92...95%), var aerian (5...8%) și apă (7...8%). După presare, cărămida este aburată în autoclave într-un mediu saturat cu abur la 175°C și o presiune de 0,8 MPa. Fabricarea cărămizilor singur dimensiune 250x120x65mm și modulare(una si jumatate) dimensiune 250x120x88mm; solid și gol, frontal și obișnuit. Clasa cărămizi: 75, 100, 125, 150, 200, 250.
Produse din azbest-ciment.
Pentru fabricarea produselor din azbociment se foloseste un amestec de azbociment format din azbest cu fibre fine (8...10%), ciment Portland pentru produse din azbociment si apa. După ce amestecul se întărește, se formează un material artificial din piatră de azbest-ciment, reprezentând piatra de ciment. Pentru producția de produse din azbociment, azbest de gradul III-IV, ciment Portland pentru produse din azbociment de clasele 300, 400, 500 sau ciment nisip format din ciment Portland și nisip de cuarț fin măcinat și apă cu o temperatură de 20.. .25 °C, care nu conține impurități de argilă, substanțe organice și săruri minerale.
Conducte Conductele de apa fara presiune si sub presiune, pentru pozarea cablurilor telefonice si a conductelor de gaz au forma corecta cilindrica. Sunt netede și nu au crăpături. Conducte gravitaționale utilizat la așezarea conductelor interioare și externe fără presiune care transportă moloz și ape uzate atmosferice; în timpul construcției structurilor hidraulice tubulare fără presiune și colectoarelor de drenaj ale sistemelor de drenaj; la aşezarea cablurilor în subteran. Conducte de presiune utilizat pe scară largă în construcția de conducte de apă subterană, sisteme moderne de irigare automatizate și rețele de încălzire.
Dale plate Fetele presate sunt produse nevopsite sau vopsite. Sunt folosite pentru placarea pereților și a pereților despărțitori din panouri. Lungimea lor este de 600...1600mm, latimea 300...1200, grosimea 4...10mm.
Gips și produse din beton din gips.
Produsele pe bază de lianți de gips au o densitate relativ scăzută, o rezistență suficientă, sunt ignifuge, au proprietăți ridicate de izolare fonică și termică și sunt ușor de prelucrat (tăiere, găurire). Pentru a crește rezistența la umiditate și apă a produselor din gips, la fabricarea lor se folosesc gips-ciment-puzolam și gips-zgură-ciment-puzzolam. lianți, acoperiți-i cu vopsele sau paste de protecție impermeabile, impermeabile. Produsele pe bază de lianți de gips sunt realizate din aluat de gips, mortar de gips sau beton de gips cu umpluturi minerale (nisip, pietriș de argilă expandată...) și materiale de umplutură organice ( rumeguş, așchii, stuf...). Produsele din gips și beton din gips au o fragilitate semnificativă, prin urmare, în timpul fabricării lor, materiale de armare sunt introduse în ele sub formă de șipci de lemn, stuf, armături metalice (plasă, sârmă...)
Placi de placare din gips realizate din tablă de gips căptușită cu carton pe ambele părți. Foaia de gips se prepară dintr-un amestec gips de constructii cu aditivi minerali sau organici. Sunt utilizate pentru placarea interioară a pereților, pereților despărțitori și tavanelor clădirilor.
Placi de gips-carton pentru compartimentari realizat dintr-un amestec de gips de construcție cu umpluturi minerale sau organice. Plăcile sunt produse solide și goale cu o grosime de 80...100mm. Plăcile despărțitoare din gips și beton din gips sunt folosite pentru a construi pereții despărțitori în interiorul unei clădiri.
Panouri din beton gips pentru pardoseli din beton de gips cu o rezistenta la compresiune de cel putin 7 MPa. Au un cadru din șipci din lemn. Dimensiunile panourilor sunt determinate de dimensiunea spațiilor. Panourile sunt proiectate pentru pardoseli de linoleum și gresie în încăperi cu umiditate normală.
Blocuri de ventilație din gips realizat din gips de constructii cu rezistenta la compresiune de 12...13 MPa sau dintr-un amestec de gips-ciment-liant puzolanic cu aditivi. Blocurile sunt proiectate pentru dispozitiv canale de ventilațieîn clădiri rezidențiale, publice și industriale.
PRELEZA Nr. 9
Materiale de ardere artificiale
Informații generale.
Materialele si produsele artificiale de ardere (ceramica) se obtin prin arderea unei mase de argila turnata si uscata la 900...1300°C. Ca urmare a arderii, masa de argilă este transformată într-o piatră artificială care are rezistență bună, densitate mare, rezistență la apă, rezistență la apă, rezistență la îngheț și durabilitate. Materia primă pentru producerea ceramicii este argila cu, în unele cazuri, aditivi de subțiere introduși în ea. Acești aditivi reduc contracția produselor în timpul uscării și arderii, cresc porozitatea și reduc densitatea medie și conductivitatea termică a materialului. Ca aditivi se folosesc nisip, ceramică zdrobită, zgură, cenușă, cărbune și rumeguș. Temperatura de ardere depinde de temperatura la care argila începe să se topească. Materialele de construcție ceramice sunt împărțite în poroase și dense. Materialele poroase au o densitate relativă de până la 95% și absorbția de apă nu mai mult de 5%; rezistența lor la compresiune nu depășește 35 MPa (cărămidă, conducte de drenaj). Materialele dense au o densitate relativă de peste 95%, absorbția de apă mai mică de 5%, rezistența la compresiune de până la 100 MPa; sunt rezistente la uzura (placi).
Materiale și produse ceramice realizate din argile cu punct de topire scăzut.
1) Cărămizile obișnuite de lut de presare a plasticului sunt fabricate din argile cu sau fără aditivi de subțiere. Cărămida este un paralelipiped. Mărci de cărămidă: 300, 250, 200, 150, 125, 100, 75.
2) Cărămidă ceramică tubulară (piatră) de presare din plastic este produsă pentru zidărie pereți portanti clădiri cu un etaj și mai multe etaje, spatii interioare, pereti si compartimentari, placari ziduri de cărămidă. Clasa cărămizi: 150, 125, 100 și 75.
3) Cărămizile ușoare de construcție sunt realizate prin turnarea și arderea unei mase de lut cu aditivi ardebili, precum și din amestecuri de nisip și argilă cu aditivi ardebili. Dimensiune caramida: 250x120x88mm, clasele 100, 75, 50, 35.
Cărămida de lut obișnuită este utilizată pentru așezarea pereților interiori și exteriori, a stâlpilor și a altor părți ale clădirilor și structurilor. Cărămizile cu goluri din lut și ceramică sunt utilizate pentru așezarea pereților interiori și exteriori ai clădirilor și structurilor deasupra stratului de hidroizolație. Cărămida ușoară este utilizată pentru așezarea pereților exteriori și interiori ai clădirilor cu umiditate interioară normală.
4) Tigla de acoperis realizat din argila grasa prin ardere la 1000...1100°C. Placile de bună calitate, atunci când sunt lovite ușor cu un ciocan, produc un sunet clar, fără zdârâit. Este puternic, foarte durabil și rezistent la foc. Dezavantaje - densitate medie mare, care îngreunează structura portantă a acoperișului, fragilitate, necesitatea instalării acoperișurilor cu o pantă mare pentru a asigura scurgerea rapidă a apei.
5) Conducte ceramice de drenaj realizat din argile cu sau fara aditivi de subtiere, diametru interior 25...250 mm, lungime 333, 500, 1000 mm si grosimea peretelui 8...24 mm. Sunt realizate în cărămidă sau fabrici speciale. Țevile ceramice de drenaj sunt utilizate în construcția sistemelor de drenaj, umidificare și irigare, colectoare și conducte de drenare a apei.
Materiale ceramice și produse din argile refractare.
1) Piatra pentru colectoare subterane este realizată de formă trapezoidală cu caneluri laterale. Se utilizează la așezarea canalizării subterane cu un diametru de 1,5 și 2 m, la construcția de canalizare și alte structuri.
2) Placile de fațadă ceramice sunt utilizate pentru placarea clădirilor și structurilor, panourilor, blocurilor.
3) Țevile de canalizare ceramice sunt realizate din argile refractare și refractare cu aditivi de deșeuri. Au formă cilindrică și lungime de 800, 1000 și 1200 mm, diametrul interior 150...600 m.
4) Placile de podea sunt împărțite în netede, aspre și gofrate în funcție de tipul suprafeței frontale; după culoare - monocolor și multicolor; în formă - pătrat, dreptunghiular, triunghiular, hexagonal, tetraedric. Grosimea plăcilor este de 10 și 13 mm. Este utilizat pentru instalarea pardoselilor în clădiri industriale și de management al apei cu condiții umede.
PRELEGERE Nr. 10
Lianți de coagulare (organici).
Mortare și betoane pe baza acestora.
Liantele organice utilizate în construcția hidroizolațiilor, la fabricarea materialelor și produselor hidroizolatoare, precum și soluțiile de hidroizolație și asfalt, beton asfaltic, se împart în bitum, gudron și bitum-gudron. Se dizolvă bine în solvenți organici (benzină, kerosen), sunt impermeabile și sunt capabile să se schimbe de la stare solidăîn plastic și apoi lichid, au aderență ridicată și aderență bună la materialele de construcție (beton, cărămidă, lemn).
Materiale bituminoase.
Bitumul este împărțit în natural și artificial. În natură, bitumul pur este rar. În mod obișnuit, bitumul este extras din rocile sedimentare poroase impregnate cu acesta, ca urmare a creșterii petrolului din straturile subiacente. Bitumurile artificiale sunt obținute în timpul rafinării petrolului, ca urmare a distilării gazelor (propan, etilenă), benzină, kerosen și motorină din compoziția acestuia.
Bitum natural– un lichid solid sau vâscos format dintr-un amestec de hidrocarburi.
Pietre de asfalt– roci impregnate cu bitum (calcare, dolomite, gresii, nisipuri si argile). Bitumul este extras din ele prin încălzire, sau aceste roci sunt folosite sub formă de pământ (pulbere de asfalt).
Asfaltite– roci formate din bitum natural solid și alte substanțe organice insolubile în disulfură de carbon.
Materiale de gudron.
Gudron obținut prin distilare uscată (încălzire la temperaturi ridicate fără acces la aer) a cărbunelui tare sau brun, a turbei și a lemnului. În funcție de materialul sursă, gudronul este împărțit în gudron de cărbune, gudron de lignit, gudron de turbă și gudron de lemn.
Gudron de cărbune– un lichid vâscos maro închis sau negru format din hidrocarburi.
smoală de cărbune- o substanță solidă neagră obținută după distilarea aproape tuturor fracțiunilor de ulei din gudron.
Gudronul de cărbune, smoala, atunci când sunt încălzite sau dizolvate, formează vapori toxici, așa că trebuie să aveți grijă când lucrați cu acestea.
Solutii de asfalt.
Soluțiile de asfalt sunt utilizate în construcția tencuielilor și acoperirilor hidroizolatoare, trotuare și pardoseli. Pot fi calde (turnate) sau reci. Compoziția soluțiilor asfaltice este selectată în funcție de condițiile de funcționare din clădiri.
Soluție rece de asfalt realizat dintr-un amestec de bitum petrolier (5...10%) cu adaos de solvent (benzen), pulbere umplutură minerală(calcar, dolomit) si nisip curat uscat, amestecat in malaxoare speciale de mortar incalzite la 110...120°C. Întărirea mortarului asfaltic rece are loc datorită evaporării solventului.
Soluție de asfalt fierbinte realizat dintr-un amestec de bitum (sau gudron, smoală), umplutură minerală sub formă de pulbere și nisip. Amestecul de componente ale soluției fierbinți de asfalt se amestecă în malaxoare speciale și se încălzește la 120...180°C. Soluția de asfalt este așezată în straturi la cald, rulând fiecare strat cu role.
Beton asfaltic.
Betonul asfaltic se prepară în instalații sau instalații de asfalt specializate. În funcție de destinația lor, acestea se împart în drum, pentru pardoseală; in functie de compozitie - bitum si gudron; in functie de temperatura de coafare – rece si calda.
Beton asfaltic rece asezat in straturi pe suprafete uscate sau usor umede cu rulare usoara cu role. Este realizat dintr-un amestec de bitum lichid, solvenți, umplutură minerală pulbere (calcar, nisip), piatră pură zdrobită și nisip prin amestecare și încălzire.
PRELEGERE Nr. 11
Materiale polimerice.
Informații generale.
Materialele polimerice sunt compuși organici naturali sau sintetici cu moleculară înaltă constând dintr-un număr mare de atomi. Structura moleculelor de polimer poate avea caracter liniar sau volumetric. Polimeri, ale căror molecule au structura liniara, au termoplasticitate - se inmoaie la incalzire, se intaresc din nou la racire. Înmuierea și întărirea pot fi efectuate în mod repetat. Încălzirea repetată, urmată de răcire, nu modifică semnificativ proprietățile materialului (polietilenă, polistiren). Polimeri având structura volumetrica moleculele sunt termosensibile - nu se pot topi și nu se pot întări în mod reversibil în mod repetat. La prima încălzire, ele devin plastice și capătă o formă dată, transformându-se într-o stare infuzibilă și insolubilă (fenoplaste).
După proprietăți elastice Polimerii sunt împărțiți în materiale plastice (duri) și elastice (elastice).
Materialele polimerice conțin trei grupe de substanțe: lianți, plastifianți și materiale de umplutură. Lianti Se folosesc rășini sintetice. Ca plastifianti introducerea de glicerină, camfor și alte substanțe care cresc elasticitatea și plasticitatea polimerilor, facilitând prelucrarea acestora. Umpluturi(pulbere, fibroase) conferă produselor polimerice o rezistență mecanică mai mare și previne contracția. În plus, în compoziție se adaugă pigmenți, stabilizatori, acceleratori de întărire și alte substanțe.
La fabricarea materialelor, produselor și structurilor polimerice de construcție, cea mai mare utilizare este polietilena (filme, țevi), polistiren (plăci, lacuri), clorură de polivinil (linoleum), metacrilat de polimetil ( sticla organica).
Datorită proprietăților lor mecanice bune, elasticității, calităților de izolare electrică și capacității de a lua orice formă în timpul prelucrării, materialele polimerice au găsit o aplicație largă în toate domeniile construcțiilor și în viața noastră de zi cu zi.
Materiale polimerice inițiale.
În funcție de metoda de producție, polimerii sunt împărțiți în polimerizare și policondensare. Polimerii de polimerizare sunt produși prin polimerizare. Acestea includ polietilena și polistirenul. Polimerii de policondensare sunt produși prin metoda policondensării. Acestea includ poliester, acrilic, silicon și alte rășini, poliesteri și cauciucuri poliuretanice.
Polietilenă obţinut prin polimerizarea etilenei din asociate şi gaz natural. Îmbătrânește sub influența radiației solare, a aerului și a apei. Densitatea sa este de 0,945 g/cm 3, rezistența la îngheț este de -70°C, iar rezistența la căldură este de doar 60...80°C. Polietilena este clasificată în funcție de metoda de producție. presiune mare(LDPE), joasă presiune (LDPE) și pe un catalizator de oxid de crom (P). Când este încălzită la 80°C, polietilena se dizolvă în benzen și tetraclorură de carbon. Este utilizat pentru producerea de filme de materiale de finisare.
Poliizobutilenă– material elastic asemănător cauciucului sau lichid obţinut prin polimerizarea izobutilenei. Este mai ușor decât polietilena, mai puțin durabil, are umiditate și permeabilitate la gaze foarte scăzute și aproape că nu îmbătrânește. Se folosește la fabricarea țesăturilor hidroizolatoare, a straturilor de protecție, a foliilor, ca aditivi în betonul asfaltic, liant pentru adezivi etc.
Polistiren– rășină termoplastică, produs din polimerizarea stirenului (vinilbenzen). Se folosește la fabricarea plăcilor, plăci de fațadă, lacuri emailate etc.
Metacrilat de polimetil (sticlă organică)– se formează în timpul polimerizării esterului metilic ca urmare a tratării acestuia cu acid metacrilic. La început se formează metacrilatul de metil sub formă de lichid incolor, transparent, iar apoi se obține un produs sticlos sub formă de foi, tuburi... Sunt foarte rezistente la apă, acizi și alcaline. Sunt folosite pentru vitrare și realizarea de modele.
Țevi din polimer.
Conducte din materiale polimerice utilizat pe scară largă în construcția de conducte sub presiune (subterane și supraterane), sisteme de irigare, drenaj închis și structuri hidraulice tubulare. Polietilena, plasticul vinilic, polipropilena și fluoroplasticul sunt utilizate ca materiale pentru fabricarea țevilor polimerice.
Țevile din polietilenă sunt realizate prin extrudare continuă cu șurub (extrudarea continuă a polimerului dintr-o duză cu un profil dat). Țevile din polietilenă sunt rezistente la îngheț, ceea ce le permite să fie utilizate la temperaturi de la –80°C până la +60°C.
Mastice și betoane polimerice.
Structurile hidraulice care funcționează în medii agresive, viteze mari și scurgeri solide sunt protejate cu acoperiri sau căptușeli speciale. Pentru a proteja structurile de aceste influențe și pentru a le crește durabilitatea, se folosesc mastice polimerice, betoane polimerice, betoane polimerice și soluții polimerice.
Mastice polimerice– conceput pentru a crea acoperiri de protecție care protejează structurile și structurile de sarcini mecanice, abraziune, schimbări de temperatură, radiații și medii agresive.
Beton polimeric– beton de ciment, în timpul preparării căruia la amestecul de beton se adaugă organosilici sau polimeri solubili în apă. Astfel de betonuri au rezistență crescută la îngheț și rezistență la apă.
Beton polimeric– acestea sunt betoane în care rășinile polimerice servesc ca lianți, iar materialele minerale anorganice servesc ca umpluturi.
Soluții polimerice diferă de betonul polimeric prin faptul că nu conțin piatră zdrobită. Sunt utilizate ca acoperiri hidroizolatoare, anticorozive și rezistente la uzură pentru structuri hidraulice, pardoseli și țevi.
PRELEGERE Nr. 12
Materiale termoizolanteși produse realizate din acestea.
Informații generale.
Materialele termoizolante se caracterizează prin conductivitate termică scăzută și densitate medie scăzută datorită lor structura poroasa. Se clasifică după natura structurii lor: rigide (dale, cărămizi), flexibile (toroane, plăci semirigide), libere (fibroase și pulverulente); având în vedere principalele materii prime: organice şi anorganice.
Materiale termoizolante organice.
Rumeguș, așchii– folosit sub forma uscata cu impregnare in structura cu var, gips, ciment.
Pâslă de construcție realizate din lână grosieră. Se produce sub forma de panouri impregnate cu antiseptic de 1000...2000 mm lungime, 500...2000 mm latime si 10...12 mm grosime.
Stuf produs sub formă de plăci cu grosimea de 30...100 mm, obţinute prin prindere cu sârmă prin rânduri de 12-15 cm de stuf presat.
Materiale termoizolante anorganice.
Vata minerala– fibra incurcata (diametru 5...12 microni), obtinuta dintr-o masa topita de roci sau zgura sau in procesul de pulverizare a unui jet subtire al acesteia cu abur sub presiune. Vata minerala este folosita ca izolatie termica a suprafetelor cu temperaturi de la –200°C la + 600°C.
Vata de sticla- fibra incurcata obtinuta din sticla topita. Este utilizat pentru prepararea produselor termoizolante (covorașe, plăci) și termoizolarea suprafețelor.
Sticlă spumă– poros material ușor, obținut prin sinterizarea unui amestec de pulbere de sticlă cu agenți de formare a gazelor (calcar, cărbune). Este realizat cu pori deschisi si inchisi. Plăcile de sticlă spumă sunt utilizate pentru izolarea termică a pereților, acoperirilor, tavanelor și a pardoselilor.
PRELEGERE Nr. 12a
Materiale de hidroizolatie si acoperisuri pe baza de bitum si polimeri.
Informații generale.
Unul dintre probleme importante in constructii – protectia cladirilor si structurilor de efectele precipitatiilor, mediului umed inconjurator, apelor sub presiune si fara presiune. În toate aceste cazuri, rolul principal îl au materialele de hidroizolație și de acoperiș, care determină durabilitatea clădirilor și structurilor. Materialele de hidroizolație și de acoperiș sunt împărțite în emulsii, paste și mastice. In functie de hidroizolatie si materiale de acoperiș lianții sunt împărțiți în bitum, polimer, polimer-bitum.
Materiale hidroizolatoare.
Emulsii– sisteme dispersate formate din două lichide care nu se amestecă între ele, dintre care unul se află în stare fin divizată în celălalt. Pentru prepararea emulsiei se folosesc soluții apoase slabe de surfactanți sau pulberi solide fine - emulgatori, care reduc tensiunea superficială dintre bitum și apă, facilitând fragmentarea mai fină a acestuia. Acidul oleic, concentratele sulfit-alcool și asidolul sunt folosite ca emulgatori. Emulsiile sunt folosite ca grunduri și acoperiri, aplicate în stare rece pe o suprafață uscată sau umedă în straturi.
Paste preparat dintr-un amestec de bitum emulsionat și pulberi minerale fin măcinate (var nestins sau var stins, argile foarte plastice sau plastice). Sunt folosite ca grunduri și acoperiri pentru straturile interioare ale covoarelor hidroizolatoare.
Materiale pentru acoperișuri.
Glassine– un material fără acoperire obținut prin impregnarea cartonului de acoperiș cu bitum moale de petrol. Este folosit ca material de căptușeală.
Tol- obținut prin impregnarea cartonului de acoperiș cu materiale de gudron de cărbune sau șist și apoi stropirea acestuia pe una sau ambele părți cu pulbere minerală. Se folosește la acoperișuri.
PRELEGERE Nr. 13
Materiale si produse de constructii din lemn.
Informații generale.
Datorită proprietăților sale bune de construcție, lemnul a fost mult timp utilizat pe scară largă în construcții. Are o densitate medie scăzută de până la 180 kg/m 3, rezistență suficientă, conductivitate termică scăzută, durabilitate mare (cu utilizare și depozitare corespunzătoare), este ușor de prelucrat cu scule și este rezistentă chimic. Cu toate acestea, pe lângă mari avantaje, lemnul are și dezavantaje: eterogenitatea structurii; capacitatea de a absorbi și elibera umiditatea, schimbându-i în același timp dimensiunea, forma și rezistența; Este distrus rapid prin putrezire și se aprinde ușor.
Pe baza speciei lor, copacii sunt împărțiți în conifere și foioase. Calitatea lemnului depinde în mare măsură de prezența defectelor, care includ lemnul cu granule încrucișate, noduri, crăpături, deteriorarea insectelor și putregaiul. Conifere - zada, pin, molid, cedru, brad. Foioase - stejar, mesteacăn, tei, aspen.
Proprietăți de construcție lemnul variază foarte mult, în funcție de vârstă, condițiile de creștere, speciile de lemn și umiditate. La un pom proaspăt tăiat, conținutul de umiditate este de 35...60%, iar conținutul acestuia depinde de momentul tăierii și de tipul pomului. Conținutul de umiditate din lemn este cel mai scăzut iarna, cel mai mare primăvara. Cea mai mare umiditate este caracteristică speciilor de conifere (50-60%), cea mai scăzută - specii de foioase dure (35-40%). Uscarea din starea cea mai umedă până la punctul de saturație a fibrei (până la un conținut de umiditate de 35%), lemnul nu își schimbă dimensiunea la uscarea în continuare dimensiuni liniare sunt în scădere. În medie, contracția de-a lungul fibrelor este de 0,1%, iar peste – 3...6%. Ca urmare a contracției volumetrice, se formează fisuri la îmbinări elemente din lemn, lemnul crapă. Pentru structuri din lemn Ar trebui să utilizați lemn de umiditate la care va lucra în structură.
Materiale si produse din lemn.
Pădure rotundă: bușteni - secțiuni lungi ale unui trunchi de copac, curățate de ramuri; cherestea rotundă (podtovarnik) – bușteni de 3...9 m lungime; creste - secțiuni scurte ale unui trunchi de copac (1,3...2,6 m lungime); bușteni pentru grămezi de structuri hidraulice și poduri - secțiuni ale unui trunchi de copac lungime 6,5...8,5 m. Umiditate cherestea rotundă, folosit pentru structuri portante nu trebuie să depășească 25%.
Cherestea obtinut prin taierea cherestelei rotunde. Plăcile sunt bușteni tăiați pe lungime în două părți simetrice; grinzile au o grosime și lățime de cel mult 100 mm (cu patru și două muchii); Placa reprezintă partea exterioară tăiată a unui buștean, a cărui latură nu este prelucrată.
Produse lungi rindeluite– acestea sunt platforme (fereastră și uşile), plinte, baton sau grinzile, balustradele pentru balustrade, scarile, scândurile de pervaz sunt realizate din conifere si lemn de esenta tare.
placaj realizat din furnir (așchii subțiri) de mesteacăn, pin, stejar, tei și alte specii prin lipirea foilor. Furnirul se obține prin îndepărtarea continuă a așchiilor de-a lungul întregii lungimi a unui buștean (1,5 m lungime) aburit în apă clocotită folosind o mașină specială. maşină.
Tamplarie sunt fabricate în fabrici sau ateliere specializate din conifere și foioase. Acestea includ blocuri de ferestre și uși de diferite forme, foi de usa, compartimentari si panouri.
Structuri glulam sub formă de grinzi, cadre, rafturi, piloți, garduri, sunt utilizate în acoperiri, tavane și alte elemente ale clădirilor. Sunt realizate prin lipirea plăcilor, barelor și placajului cu adezivi impermeabili. (clei rezistent la apă FBA, FOC).
PRELEZA Nr. 14
Materiale de finisare.
Informații generale.
Materialele de finisare sunt folosite pentru a crea acoperiri de suprafață pentru produse de construcții, structuri și structuri pentru a le proteja de influențele externe dăunătoare, pentru a le oferi expresie estetică și pentru a îmbunătăți condițiile de igienă din cameră. Materialele de finisare includ compoziții de vopsea gata făcute, materiale auxiliare, lianți, role materiale de finisare, pigmenți. Compozițiile de vopsea constau dintr-un pigment care le dă culoare; o umplutură care economisește pigmentul, îmbunătățește proprietățile mecanice și crește durabilitatea culorii; un liant care conectează particulele de pigment și de umplutură între ele și de suprafața de vopsit. După uscare, compozițiile de vopsea formează o peliculă subțire. Pe lângă componentele principale, dacă este necesar, la compozițiile de vopsea se adaugă diluanți, agenți de îngroșare și alți aditivi.
Pigmenti.
Pigmenti- Acestea sunt pulberi colorate fin măcinate care sunt insolubile în apă și solvenți organici, dar se pot amesteca uniform cu acestea, conferindu-și culoarea compoziției vopselei.
Pigmenți albi. Acestea includ creta și varul de construcție în aer. Cretă utilizat sub formă de pulbere fin măcinată, din care se prepară diverse compoziții de vopsea (apoase) pe bază de apă, grunduri, chituri și paste.
Construcție aeriană de var folosit ca pigment și material de legare pentru prepararea compozițiilor de vopsea, chituri și mastice.
Pigmenți negri. Acestea includ funingine de canal, dioxid de mangan și negru.
Funingine din canalul de gaz se formează atunci când diferite uleiuri, petrol și rășini sunt arse cu acces limitat la aer. Este utilizat pentru prepararea compozițiilor de vopsea neapoase.
Dioxid de mangan apare în natură ca mineral și piroluzit. Este utilizat pentru prepararea compozițiilor de vopsea apoase și neapoase.
Negru obținut prin calcinarea cojilor de nucă, a lemnului și a turbei fără acces la aer.
Pigmenți gri. Acestea includ grafit și praf de zinc.
Grafit– un material natural de culoare gri-negru cu un luciu metalic bogat. Este folosit pentru prepararea compozițiilor de vopsea și frecarea suprafeței obiectelor de fier expuse la căldură, dându-i un aspect lustruit.
Praf de zinc– un amestec mecanic de oxid de zinc cu zinc metalic. Este utilizat pentru prepararea compozițiilor de vopsea neapoase.
Pigmenți roșii. Acestea includ fier uscat minium, mumie naturală și artă.
Fier uscat minium obţinut din minereu de fier care conţine oxid de fier. Acesta este un pigment foarte durabil, cu proprietăți anticorozive ridicate și rezistență la lumină. Este produs sub formă de pulbere roșu cărămidă măcinată fin și este utilizat pentru prepararea adezivilor, emailurilor și vopselelor în ulei.
mumie naturală- argila macinata fin, colorata cu oxizi de fier de culoare maro-rosu de diverse nuante. Folosit pentru prepararea compozițiilor de vopsea apoase și neapoase.
Mumie artificială- pulbere ceramica macinata fin de culoare rosu aprins.
Pigmenți galbeni. Acestea includ ocru uscat, coroana de plumb uscat și siena naturală.
Ocru uscat obtinut din argila colorata cu oxizi de fier. Folosit pentru prepararea tuturor tipurilor de vopsele folosite la vopsirea lemnului si suprafete metalice.
Siena naturală obtinut din argila ce contine cantitati mari de oxid de fier (70%) si silice.
Verde, albastru, maro și alți pigmenți.
Uleiuri si emulsii sicatoare.
Ulei natural de uscare din semințe de in și cânepă obtinut din seminte de in si, respectiv, de canepa ulei brut prin gătirea lui la 200...300°C și tratarea lui cu aer cu introducerea unui accelerator de uscare (uscător). Este utilizat pentru prepararea compozițiilor de vopsea, grunduri și ca material independent pentru lucrările de vopsire pentru vopsirea exterioară și interioară a structurilor din lemn și metal.
Emulsie VM consta din ulei de uscare natural, benzen, adeziv pentru faianță animală, 50% pastă de var și apă. Este folosit pentru diluarea vopselelor cu răzătoare gros.
Emulsie MV preparat dintr-un amestec dintr-o soluție de 10% de lipici animal, alcali (sodă, borax, potasiu) și ulei natural de uscare. Se folosește la vopsirea tencuielii și a lemnului în interior.
Compoziții de vopsea și lac.
Vopsele de ulei – diverse compoziții de vopsea albe și colorate preparate pe uleiuri sicative naturale sau combinate cu diverși aditivi, aduse la o consistență de pictură.
PRELEZA Nr. 15
Metale și produse din metal.
Informații generale.
Folosit pe scară largă în construcția de management al apei diverse materiale sub formă de metal laminat și produse metalice. Metalul laminat este folosit în construcții statii de pompare, constructii industriale, productie obloane metalice de diverse tipuri. Metalele utilizate în construcții sunt împărțite în două grupe: feroase (fier și aliaje) și neferoase. În funcție de conținutul de carbon, metalele feroase sunt împărțite în fontă și oțel.
Fontă– aliaj fier-carbon cu conținut de carbon de la 2% la 6,67%. În funcție de natura bazei metalice, acesta este împărțit în patru grupe: gri, alb, de înaltă rezistență și maleabil.
Fontă gri– conține 2,4...3,8% carbon. Se pretează bine la prelucrare și are o fragilitate crescută. Este folosit pentru turnarea produselor care nu sunt supuse impactului.
Fontă albă– conține 2,8...3,6% carbon, are duritate mare, dar este fragil, nu poate fi prelucrat și are o utilizare limitată.
Fontă ductilă obtinut prin adaugarea a 0,03...0,04% magneziu la fonta lichida are aceeasi compozitie chimica ca si fonta cenusie; Are cele mai înalte proprietăți de rezistență. Este folosit pentru turnarea carcasei pompelor și supapelor.
Fier maleabil– obtinut prin incalzirea prelungita la temperaturi ridicate a pieselor turnate din fonta alba. Conține 2,5...3,0% carbon. Este folosit pentru fabricarea pieselor cu pereți subțiri (nuci, capse...). În construcția apei, plăcile de fontă sunt folosite - pentru căptușirea suprafețelor structurilor hidraulice care sunt supuse abraziunii de către sedimente, supape de apă din fontă și țevi.
Oţel– obținut prin prelucrarea fontei albe în cuptoare cu focar deschis. Pe măsură ce conținutul de carbon din oțeluri crește, duritatea și fragilitatea acestora cresc, în timp ce, în același timp, ductilitatea și tenacitatea lor scad.
Proprietățile mecanice și fizice ale oțelurilor sunt îmbunătățite semnificativ prin adăugarea de elemente de aliere (nichel, crom, wolfram). În funcție de conținutul componentelor de aliere, oțelurile sunt împărțite în patru grupe: carbon (fără elemente de aliere), slab aliat (până la 2,5% componente de aliere), mediu aliat (2,5...10% componente de aliaj), aliat (mai mult de 10% componente de aliere) .
Oțelurile carbon, în funcție de conținutul de carbon, se împart în carbon scăzut (carboni până la 0,15%), cu carbon mediu (0,25...0,6%) și cu conținut ridicat de carbon (0,6...2,0%).
Metalele și aliajele neferoase includ aluminiul, cuprul și aliajele acestora (cu zinc, staniu, plumb, magneziu), zinc, plumb.
In constructii se folosesc aliaje usoare – pe baza de aluminiu sau magneziu, iar aliaje grele – pe baza de cupru, staniu, zinc, plumb.
Materiale și produse de construcție din oțel.
Oțel laminat la cald produs sub forma unui colt cu unghi egal (cu rafturi late 20...250 mm); colț inegal; I-beam; Flanșă lată cu fascicul I; canal
Pentru fabricarea structurilor și structurilor metalice de construcții, laminare profile de otel: unghiuri egale și inegale, canal, fascicul I și fascicul în T. Nituri, șuruburi, piulițe, șuruburi și cuie sunt folosite ca elemente de fixare din oțel. Când efectuați lucrări de construcție și instalare, utilizați diverse moduri prelucrarea metalelor: mecanică, termică, sudare. Principalele metode de producere a metalelor includ prelucrarea mecanică la cald și la rece a metalelor.
La prelucrarea la cald a metalelor incalzite la anumite temperaturi, dupa care li se dau formele si marimile corespunzatoare in timpul procesului de laminare, sub influenta loviturilor de ciocan sau a presiunii de presa.
Prelucrarea la rece a metalelor subdivizată în prelucrarea metalelor și tăierea metalelor. Prelucrarea si prelucrarea metalelor consta in urmatoarele operatii tehnologice: marcare, tocare, taiere, turnare, gaurire, taiere.
Prelucrarea și tăierea metalului se realizează prin îndepărtarea așchiilor de metal instrument de tăiere(strunjire, rindeluire, frezare). Este produs pe mașini de tăiat metal.
Pentru a îmbunătăți calitățile de construcție a produselor din oțel, acestea sunt supuse unui tratament termic - călire, revenire, recoacere, normalizare și cementare.
întărire constă în încălzirea produselor din oțel la o temperatură ușor peste temperatura critică, menținându-le pentru un timp la această temperatură și apoi răcirea rapidă a acestora în apă, ulei sau emulsie de ulei. Temperatura de încălzire în timpul călirii depinde de conținutul de carbon al oțelului. La călire, rezistența și duritatea oțelului crește.
Vacanţă constă în încălzirea produselor întărite la 150...670°C (temperatura de revenire), prepararea acestora la această temperatură (în funcție de calitatea oțelului) și răcirea ulterioară lentă sau rapidă în aer calm, apă sau ulei. În timpul procesului de revenire, duritatea oțelului crește, stresul intern din acesta și fragilitatea acestuia scad, iar prelucrabilitatea sa se îmbunătățește.
Recoacerea constă în încălzirea produselor din oțel la o anumită temperatură (750...960°C), menținerea lor la această temperatură și apoi răcirea lent într-un cuptor. Când produsele din oțel sunt recoapte, duritatea oțelului scade și prelucrabilitatea acestuia se îmbunătățește.
Normalizare- constă în încălzirea produselor din oțel la o temperatură puțin mai mare decât temperatura de recoacere, menținerea lor la această temperatură și apoi răcirea lor în aer nemișcat. După normalizare, se obține un oțel cu duritate mai mare și o structură cu granulație fină.
Cimentare– acesta este procesul de carburare la suprafață a oțelului pentru a obține o duritate mare a suprafeței, rezistență la uzură și rezistență sporită în produse; în același timp partea interioară oțelul păstrează o vâscozitate semnificativă.
Metale și aliaje neferoase.
Acestea includ: aluminiu și aliajele sale este un material ușor, avansat din punct de vedere tehnologic, rezistent la coroziune. În forma sa pură, este folosit pentru fabricarea foliei și turnarea pieselor. Pentru fabricarea produselor din aluminiu se folosesc aliaje de aluminiu - aluminiu-mangan, aluminiu-magneziu... Aliajele de aluminiu folosite in constructii cu densitate mica (2,7...2,9 kg/cm3) au caracteristici de rezistenta apropiate de rezistenta. caracteristicile otelurilor de constructii. Produsele din aliaje de aluminiu se caracterizează prin simplitatea tehnologiei de fabricație, aspect bun, rezistență la foc și seismică, antimagnetism și durabilitate. Această combinație de construcție și proprietăți tehnologice ale aliajelor de aluminiu le permite să concureze cu oțelul. Utilizarea aliajelor de aluminiu în structurile de închidere face posibilă reducerea greutății pereților și a acoperișurilor de 10...80 de ori și reducerea complexității instalării.
Cuprul și aliajele sale. Cuprul este un metal greu neferos (densitate 8,9 g/cm3), moale și ductil, cu conductivitate termică și electrică ridicată. În forma sa pură, cuprul este utilizat în fire electrice. Cuprul este utilizat în principal în aliaje diverse tipuri. Un aliaj de cupru cu staniu, aluminiu, mangan sau nichel se numește bronz. Bronzul este un metal rezistent la coroziune cu proprietăți mecanice ridicate. Este folosit pentru fabricarea de fitinguri sanitare. Un aliaj de cupru și zinc (până la 40%) se numește alamă. Are proprietăți mecanice ridicate și rezistență la coroziune și se pretează bine procesării la cald și la rece. Se folosește sub formă de produse, foi, sârmă, țevi.
Zinc este un metal rezistent la coroziune folosit ca acoperire anticorozivă la galvanizarea produselor din oțel sub formă de oțel pentru acoperiș și șuruburi.
Duce este un metal greu, ușor de prelucrat, rezistent la coroziune, utilizat pentru etanșarea cusăturilor țevilor prize, etanșarea rosturilor de dilatare și fabricarea țevilor speciale.
Coroziunea metalului și protecția împotriva acesteia.
Expunerea la structurile metalice și structurile mediului înconjurător duce la distrugerea acestora, ceea ce se numește coroziune. Coroziunea începe de la suprafața metalului și se răspândește adânc în el, în timp ce metalul își pierde strălucirea, suprafața sa devine neuniformă și corodată.
Pe baza naturii daunelor provocate de coroziune, se face o distincție între coroziunea continuă, selectivă și intergranulară.
Coroziune completăîmpărțite în uniforme și inegale. Cu coroziune uniformă, distrugerea metalului are loc în aceeași rată pe întreaga suprafață. Cu coroziune neuniformă, distrugerea metalului are loc în rate diferite în diferite zone ale suprafeței sale.
Coroziunea selectivă acoperă zone individuale ale suprafeței metalice. Este împărțit în coroziune superficială, pitting, through și spot.
Coroziunea intergranulară se manifestă în interiorul metalului, iar legăturile de-a lungul limitelor cristalelor care alcătuiesc metalul sunt distruse.
Pe baza naturii interacțiunii metalului cu mediul înconjurător, se disting coroziunea chimică și electrochimică. Coroziunea chimică apare atunci când metalul este expus la gaze uscate sau lichide, altele decât electroliții (benzină, ulei, rășini). Coroziunea electrochimică este însoțită de apariția unui curent electric care apare atunci când metalul este expus la electroliți lichizi (soluții apoase de săruri, acizi, alcalii), gaze umede și aer (conductori de electricitate).
Pentru a proteja metalele împotriva coroziunii, se folosesc diverse metode pentru a le proteja: etanșarea metalelor de medii agresive, reducerea poluării mediului, asigurarea condițiilor normale de temperatură și umiditate, aplicarea de acoperiri rezistente la coroziune. De obicei, metalele sunt acoperite pentru a le proteja de coroziune. materiale de vopsea si lac(grunduri, vopsele, emailuri, lacuri), protejati cu straturi metalice subtiri rezistente la coroziune (galvanizare, acoperiri din aluminiu, etc.). În plus, metalul este protejat de coroziune prin aliere, adică. prin topirea lui cu alt metal (crom, nichel etc.) si nemetal.
Îndrumare
Ai nevoie de ajutor pentru a studia un subiect?
Specialiștii noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe teme care vă interesează.
Trimiteți cererea dvs indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.