Учет свойств строительных материалов при проведении строительных работ

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра

“Строительного производства”

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1, 2, 3

ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Учет свойств строительных материалов при проведении строительных работ

Гомель 2009 г

Оглавление

Контрольное задание №1

1. Свойства материалов: теплопроводность, сопротивление теплопередаче, теплоемкость

2............................... Природные каменные материалы для фундаментов и стен

3. Минералогический состав портландцементного клинкера. Влияние его на свойства портландцемента

4..................................................................................... Растворы для каменных кладок

Задача 1

Задача 2

Контрольное задание № 2

1. Удобоукладываемость и жизнеспособность бетонных смесей. Влияние различных факторов на эти свойства

2. Бетоны для защиты от радиации, декоративные, жаростойкие, фибробетон. Состав, свойства и применение в строительстве

3. Гипсовые и гипсоволокнистые панели. Состав, технология изготовления, свойства и применение

Задача №1

Контрольное задание № 3

1. Кровельные керамические материалы, дренажные и канализационные трубы, лёгкие заполнители для бетона. Состав, технология изготовления и применение в строительстве

2................................................................................. Защита древесины от возгорания

3. Полимеразационные смолы. Применение их для изготовления строительных материалов

4. Классификация лакокрасочных материалов по виду, химическому составу и назначению

Задача №1

Задача №2

Контрольное задание №1

Теплопроводность – способность материалов проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал. Теплопроводность зависит от коэффициента теплопроводности λ, Вт/(м ·°С), который равен количеству тепла Q, Дж, проходящего через материал толщиной δ = 1м , площадью S = 1 м2 за время τ = 1 ч при разности температур между поверхностями t1 - t2 = 1 °С;

λ = Q δ /(S(t1 - t2) τ).

Теплопроводность материалов зависит от их средней плотности, химического состава, структуры, характера пор, влажности.

Наиболее существенное влияние на теплопроводность оказывает средняя плотность материалов. При известной средней плотности, пользуясь нижеприведенной формулой, можно ориентировочно вычислить коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м ·°С) материала в воздушно-сухом состоянии:

λ = 1,163 · (√ 0,0196 + 0,22 ρ2с - 0,14).

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объяс-няется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м ·°С) , а воздуха 0,023 Вт/(м ·°С), т.е. превышает его в 25 раз.

Сопротивление теплопередаче – величина обратная коэфициенту теплопередачи представляющему собой мощность теплового потока , проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м2 поверхности стенки за 1ч при разнице температур между средами 1˚С.

Термическое сопротивление Rт, (м2·К)/Вт, отдельных слоев ограждения определяют по формуле:

Rт = δ/λ,

Где δ – толщина отделоного слоя многослойного ограждения, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала, принимаемый по СНиП.

Теплоемкость – способность материалов поглощать тепло при нагревании. Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кг ·°С), которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материала массой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t2 - t1 = 1 °С;

с = Q/(m (t2-t1)).

Удельная теплоемкость каменных материалов составляет 755 - 925, лесных 2420 – 2750 Дж/(кг ·°С). Наибольшая теплоемкость имеет вода – 4900 Дж/(кг ·°С).

Теплоемкость учитывается при расчете теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева материалов в зимний период.

К каменным материалам и изделиям для фундаментов и стен относят бутовый камень, камни стеновые из горных пород, крупные стеновые блоки.

Бутовый камень представляет собой штучный камень размером 150-500 мм и массой 20-40 кг. По форме он подразделяется на рваный, постелистый и плитняковый. Рваный камень представляет собой куски неправильной формы с бугристой поверхностью. Постелистый имеет не менее одной небугристой грани, плитняковый – две параллельные грани. Получают бутовый камень из изверженных, осадочных и метаморфических горных пород. Применяют для устройства бутовых и бутобетонных фундаментов, подземных стен, стен неотапливаемых зданий.

Камни стеновые из горных пород – материал в виде прямоугольного парал-лелепипеда размером 390х190х188, 490х240х188 и 390х90х288 мм. Изготавливают их из горных пород со средней плотностью до 2200 кг/м3 в основном из известняков и туфов. Применяют для кладки стен, перегородок и других частей зданий и сооружений.

Крупные стеновые блоки изготавливают выпиливанием из горных пород со средней плотностью до 2200 кг/ м3. Это вулканические туфы, известняки, доломиты. Применяют их для кладки наружных стен.

Основным составляющим портландцемента является клинкер. От его качества в первую очередь зависят свойства цемента. Химический состав клинкера характеризу-ется содержанием основных оксидов в следующих количествах, %:

Оксид кальция CaO (63-67); кремнезем SiO2 (19-24); глинозем Al2O3 (4-7); оксид железа Fe2O3 (2-6); оксид магния MgO (0,5-5,0); сернистый ангидрид SO3 (0,3-1,0); оксиды щелочных металлов Na2O + K2O (0,4-1,0); оксид хрома и оксид титана TiO2 + Cr2O3 (0,2-0,5); фосфорный ангидрид P2O5 (0,1-0,3).

Перечисленные оксиды образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция. Силикаты преимущественно в виде кристаллов между которыми размещается промежуточное вещество, состоящее из алюминатов и алюмоферритов кальция в кристаллическом и аморфном виде.

Относительное содержание этих минералов в % составляет: трехкальциевый силикат (алит) 3CaO∙SiO2 (C3S) – 45-60; двухкальциевый силикат (белит) 2CaO∙SiO2 (C2S) – 15-35; трехкальциевый алюминат 3CaO∙Al2O3 (C3A) – 4-14; четырехкальциевый алюмоферрит (целит) 4CaO∙Al2O3∙Fe2O3 (C4AF) – 10-18.

Кроме перечисленных в клинкере имеется небольшое количество других минералов – алюминатов, алюмоферритов и ферритов кальция, а также оксида кальция CaO в количестве 0,5-1,0% и оксида магния MgO – до 5% в свободном состоянии, щелочных оксидов Na2O и K2O – до 1%.

Свойства портландцементов оценивают по минеральному составу клинкера. Портландцементы с высоким содержанием в клинкере минерала C3S и умеренным содержанием минерала C3A быстро твердеют, такой состав характерен для быстротвердеющих портландцементов. Цементы с повышенным содержанием в клинкере минералов C2S и C4AF твердеют медленно и мало выделяют тепла. Это низкотермичные портландцементы.

Повышенное содержание в клинкере минерала C3A позволяет получить быстросхватывающиеся и твердеющие в ранние сроки цементы. Однако они имеют пониженную морозостойкость и сульфатостойкость.

Назначение состава раствора для каменных кладок зависит от условий эксплуатации, вида конструкций и степени их долговечности. Они приготавливаются следующих видов, цементные, цементно-известковые, цементно-глиняные, известковые и глиняные. Расход материалов для растворов марки 25 и выше определяется специальным расчетом, для марок 4 и 10 приводятся в виде отношения вяжущего к песку по объему.

Цементные растворы состоят из цемента, песка, воды. Их применяют при возведении фундаментов и конструкций, эксплуатируемых во влажной среде.

Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы состоят из цемента, воздушной извести или глины, песка и воды. Известь и глина вводятся в виде теста как пластифицирующие добавки. Часть известкового или глиняного теста может быть заменена мылонафтом, подмыленным щелоком, лигносульфонатами техническими и другими органическими пластификаторами. Добавки повышают удобоукладываемость и водоудерживающую способность растворных смесей. В известково-цементных растворах экономия цемента составляет 30-50 кг на 1 м3 раствора по сравнению с цементными. Расход цемента в цементно-глиняных растворах выше, чем в цементно-известковых.

Цементно-известковые и цементно-глиняные растворы применяют для возведения подземных и надземных частей зданий.

Известковые растворы состоят из извести, песка и воды. Их применяют для приготовления растворов марок 4 и 10 для конструкций надземных частей зданий, работающих в сухих условиях.

Глиняные растворы состоят из глины, песка и воды. Их применяют для растворов надземных частей зданий: марку 4 – в сухом климате, марку 10 – для растворов с добавками в умеренно влажном климате.

В современном строительстве чаще всего применяются цементно-известковые растворы, реже – других видов. Марка раствора назначается в зависимости от условий работы конструкций и степени их долговечности.

Наружные стены жилого дома выполнены из ячеистого бетона толщиной 51 см и оштукатурены с наружной стороны цементно-известковым раствором толщиной 1см и с внутренней стороны известковым раствором толщиной 1 см. Определить сопротивление теплопередаче стены и сравнить с сопротивлением теплопередаче стены, выполненной из керамического полнотелого кирпича толщиной 51 см и оштукатуренной с двух сторон так же, как и стена из ячеистого бетона.

Данные, необходимые для расчета: коэффициент теплопроводности ячеистого бетона 0,22, кирпичной кладки – 0,70, цементно-известкового раствора – 0,93, известкового раствора – 0,81 Вт/(м · °С). Сопротивление теплопередаче Rв = 0,133 (м · °С)/Вт, Rн = 0,043 (м · °С) /Вт.

Решение:

Термическое сопротивление, R0, наружного ограждения здания будем вычислять по следующей формуле:

R0 = Rв + ∑Rт + ∑Rв.п. + Rн.

Где:

Rв – сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности.

Rв = 0,133 (м · °С)/Вт.

Rн – сопротивление теплоотдаче наружной поверхности.

Rн = 0,043 (м · °С) /Вт.

∑Rв.п. – суммарное термическое сопротивление воздушных прослоек.

∑Rв.п. = 0

∑Rт – суммарное термическое сопротивление всех материальных слоев ограждения.

Rт = δ /λ

Где:

δ – толщина отдельного слоя многослойного ограждения, м (из условия)

λ – коэффициент теплопроводности материала (из условия)

1) Сопротивление теплопередачи стены выполненной из ячеистого бетона будет равно:

R0 = 0,133 + (0,01/0,93 +0,51/0,22 +0,01/0,81) + 0 + 0,043 = 2,517 ((м · °С)/Вт).

2) Сопротивление теплопередачи стены выполненной из керамического полнотелого кирпича будет равно:

R0 = 0,133 + (0,01/0,93 +0,51/0,7 +0,01/0,81) + 0 + 0,043 = 0,928 ((м · °С)/Вт).

Вывод: Сопротивление теплопередаче стены выполненной из ячеистого бетона в 2,5 раза выше сопротивления стены из керамического полнотелого кирпича, следовательно, ячеистый бетон – более эффективный теплоизоляционный материал для наружных стен здания.

Задача 2

Подобрать состав раствора марки 150 для наземной кладки из крупных блоков. Подвижность растворной смеси 8 см. Раствор цементный с противоморозной добавкой поташа.

Характеристика исходных материалов: Портландцемент ПЦ, марка по прочности 400, насыпная плотность 1200 кг/м3. Песок насыпной плотностью 1420 кг/м3. Добавка поташа 10 % от массы цемента.

Решение:

Расчет ориентировочного состава раствора.

1. Определяем расход цемента на 1м3 песка по массе Qц, в кг и объему Vц, в м3 :

Qц = Rц Qц / Rц.ф. · 1000 =14:40,0 · 1000 = 350 кг;

Vц = Qц / ρ н.ц.= 350/1200 = 0,2917 м3 .

2. Определяем ориентировочный расход воды В, кг:

В = 0,5(Qв + Qд) = 0,5 (350 + 0) = 175 кг.

3. Определяем расход песка Qп, кг:

Qп = 1 · 1420 = 1420 кг.

В результате произведенных расчетов получим следующий ориентировочный состав раствора, в килограммах на 1 м3 песка:

Цемент…………….350

Вода……………….175

Песок……………..1420

Всего 1975

Рассчитываем необходимое количество добавки поташа:

По условию добавка поташа составляет 10% от массы цемента. Это составит:

350 · 0,1 = 35 кг. Поташ вводим в виде водного раствора примерно 20 % концентрации с содержанием безводного вещества 0,238 кг в 1 л раствора. Плотность такого раствора при температуре 20 °С составляет 1,190 г/см3.

Расход добавки поташа в виде 20% -ного водного раствора равен

35:0,238 = 147,06 л, или 147,06 · 1,190 =175 кг

Расход воды для приготовления растворной смеси с добавкой поташа составит Вд = 175-175=0 кг, расход песка 1420 – 35 =1385 кг.

В результате добавки 20% раствора поташа в раствор получим следующий расход материалов в килограммах на 1 м3 раствора:

Цемент…………………..350

Песок…………………...1385

Водный раствор поташа

20% концентрации……...175

Определяем расход материалов кг, на замес растворомешалки вместимостью 0,375 м3 :

Цемент………………….350 · 0,375 = 131

Песок…………………..1385 · 0,375 = 519

Раствор поташа…………175 · 0,375 = 66.

Жизнеспособность – свойство бетонной смести сохранить необходимую удобоуклады-ваемость с момента ее приготовления до укладки в конструкцию. Она зависит от сроков схватывания цемента, В/Ц, температуры воздуха, вводимых добавок. Чем быстрее схватывается цемент, тем меньше жизнеспособность бетонной смеси. С уменьшением В/Ц жизнеспособность бетонной смести сокращается, с увеличением – повышается. При повышенной температуре жизнеспособность бетонных смесей уменьшается, а с понижением - увеличивается. Химические добавки, изменяющие сроки схватывания цементов, изменяют и жизнеспособность бетонных смесей. Ускорители твердения – нитрат кальция, сульфат натрия, хлорид кальция – сокращают жизнеспособность бетонных смесей; замедлители схватывания – сахарная патока, лигносульфонаты технические – увеличивают их жизнеспособность.

Удобоукладываемость – это способность бетонной смести заполнять форму бетонируемого изделия под действием сил тяжести или вибрации. Она оценивается показателями подвижности или жесткости. Подвижность определяется в сантиметрах по величине осадки стандартного конуса. Для смесей, не имеющих осадки конуса, определяется жесткость в секундах на специальных приборах.

По удобоукладываемости бетонные смеси подразделяются на марки, приведённые в таблице: