Определить пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,5 раза больше водопоглощения по массе, а истинная плотность равна 2500 кг/м3.
Дано: Решение:
?=2500 кг/м3; Из равенства Wо* ?в= Wm* ? определим плотность
Wо=1,5Wm. горной породы.
-----
П - ? Wо* ?в
?m= --- ,
Wm
Где ?m - средняя плотность горной породы;
?в - средняя плотность воды;
Wо - водопоглощение по объему;
Wm - водопоглощение по массе;
1,5Wm*1000
?m = ------ =1500 кг/м3
Wm
?- ?m 2500-1500
П= --- *100 ? = ----- *100 ? =40 ?
? 1500
Задача Љ2
Сколько получится керамического кирпича из 2,5 м3глины, если средняя плотность кирпича составляет 1700 кг/м3, а сырой глины - 1600 кг/м3 при влажности глины 12 ?. При обжиге сырца в печи потери при прокаливании составляют 8 ? от массы сухой глины.
Дано: Решение:
?к=1700 кг/м3;
?г=1600 кг/м3; 1. Определим массу кирпича:
Vг=2,5 м3. Мк=1700*(0,25*0,12*0,065)=3,32 кг.
--------
n - ? 2. Учитывая потери при обжиге, вычислим массу сухой
глины:
Мс.г.=3,32*(1+0,08)=3,59 кг.
3. Определить массу сырой глины влажностью 12 ?..
Мг.=3,59*(1+0,12)=4,02 кг.
4. Определим объем сырой глины:
Vк.=3,32/1700=0,002 м3
5. Определим кол-во керамического кирпича:
n=Vг/ Vк=2,5/0,002=1250 шт.
Вопросы:
1. Перспективы развития производства вяжущих веществ.
Перспективным направлением развития вяжущих средств являются синтетические вяжущие на основе полиэфирных, эпоксидных и др. полимерных смол. А также органические вяжущие и пластмассы. К органическим относятся: битумные и дегтевые вяжущие, эмульсии и пасты, мастики. Широкое распространение получили изделия из полиэтилена, полипропилена такие как водопроводные, канализационные и вентиляционные трубы, сантехническая арматура, облицовочные и другие изделия.
В настоящее время также все более становится актуальны разработки по вторичному использованию. Внедряются в производство новые строительные материалы из переработанного вторсырья и побочных продуктов производства. Такие как дсп, гипсокартон и др. Не стоит также забывать о использовании отходов производства и вторсырья в качестве заполнителей для производства строительных изделий. Достаточно давно для строительства используются наружные железобетонные панели из шлакобетона. Также шлакобетон применяется для производства искусственного строительного камня и возведение монолитных конструкций.
2. Активные минеральные добавки и их влияние на свойства цемента.
К этой группе гидравлических вяжущих веществ принадлежат цементы, получаемые совместным помолом портландцементного клинкера и активной минеральной добавки или тщательным смешиванием указанных компонентов после раздельного измельчения каждого из них. В зависимости от вида исходного вяжущего компонента и добавки цементы с активными минеральными добавками делят на пуццолановые и шлакопортланд-
цементы.
Активными минеральными (гидравлическими) добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с известью-пушонкой и затворении водой придают ей гидравлические свойства, а при смешивании с портландцементом повышают его водостойкость. Гидравлические добавки в порошкообразном состоянии, будучи смешаны с водой, самостоятельно не затвердевают. Активные минеральные добавки подразделяют на природные и искусственные.
Активные минеральные добавки содержат вещество, способное в обычных условиях вступать в химическое взаимодействие с гидратом оксида кальция и давать труднорастворимые продукты реакции. В диатомитах, трепелах и других добавках осадочного происхождения этим веществом является водный кремнезем, а в вулканических и искусственных - преимущественно алюмосиликаты.
Минеральная добавка считается активной, если она обеспечивает конец схватывания теста, приготовленного, на основе добавки и извести-пушонки, не позднее 7 сут после затворения и обеспечивает водостойкость образца не позднее 3 сут после конца его схватывания. Активность минеральных добавок характеризуется также количеством СаО, поглощенной из раствора на 1 г добавки в течение ЗО сут. Отдельные виды минеральных добавок имеют активность не менее (мг/л): трепелы и диатомиты - 150, трассы - 60, пемзы, туфы, пеплы - 50, глиежи - ЗО.
3. Метаморфические горные породы. Их свойства и применение в строительстве.
Метаморфические горные породы образовались из магматических и осадочных путем их преобразования под влиянием высокой температуры и давления. В строительстве применяют гнейсы, глинистые сланцы, мраморы, кварциты.
Гнейсы по минералогическому составу являются аналогами гранита и имеют сланцевое строение. Используют гнейсы преимущественно как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен неотапливаемых зданий, для тротуаров.
Глинистые сланцы состоят из уплотненных сланцевых глин. Цвет темно-серый, иногда черный. Глинистые сланцы раскалываются на тонкие плитки, обладают высокой атмосферостойкостью и долговечностью, что позволяет использовать их в качестве кровельного материала.
Мрамор - кристаллическая порода, образовавшаяся из известняков или доломитов. Кристаллы соединены без цементирующего вещества. Прочность мрамора до 300 МПа. Твердость небольшая - 3,0...3,5. Он сравнительно легко пилится на плиты и хорошо полируется. Применяют мрамор для облицовки внутренних частей зданий, так как снаружи зданий полировка быстро утрачивается. Это объясняется слабой химической стойкостью мрамора при воздействии на него атмосферы.
Кварциты - метаморфическая разновидность кремнистых песчаников с перекристаллизованными и сросшимися зернами кварца, так что цементирующее вещество неразличимо. Кварциты стойки против выветривания, прочность достигает 400 МПа. Используют кварциты для облицовки зданий, опор мостов, а также как сырье для производства динасовых огнеупорных изделий.
4. Гипсовые вяжущие вещества, способы повышения водостойкости гипсовых изделий.
Основными характеристиками гипсовых вяжущих являются сроки схватывания, тонкость полома, прочность при сжатии и растяжении, водопотребность и др.
Гипсовое вяжущее в воде снижает свою прочность вследствие растворения двугидрата и разрушения кристаллического сростка. Водостойкость его может быть повышена введением небольших количеств гидрофобных веществ (олеиновой кислоты и др.), добавкой молотого гранулированного шлака, извести, портландцемента.
5. Сырьевые материалы для производства керамического кирпича.
Сырьем для изготовления керамических материалов служат различные глинистые горные породы. Для улучшения технологических свойств глин, а также придания изделиям определенных и более высоких физико-механических свойств к глинам добавляют кварцевый песок, шамот (дробленая обожженная при температуре 1000...1400№С огнеупорная или тугоплавкая глина), шлак, древесные опилки, угольную пыль.
Глиняные материалы образовались в результате выветривания изверженных полевошпатовых горных пород. Процесс выветривания горной породы заключается в механическом разрушении и химическом разложении. Механическое разрушение происходит в результате воздействия переменной температуры и воды. Химическое разложение происходит, например, при воздействии на полевой шпат воды и углекислоты, в результате чего образуется минерал каолинит.
Глиной называют землистые минеральные массы или обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига приобретающее твердость камня. Наиболее чистые Глины состоят преимущественно из каолинита и называются каолинами. В состав глин входят различные оксиды (А12О3, SiO2, Fe2O3, CaO, Na2O, MgO и K2O), свободная и химически связанная вода и органические примеси.
6. Коррозия цементного камня. Виды коррозии и меры предупреждения короззии.
Коррозия цементного камня в водных условиях по ряду ведущих признаков может быть разделена на три вида:
1 вид коррозии - разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей. Наиболее растворимой является гидроксид кальция, образующийся при гидролизе трехкальциевого силиката. Растворимость Са(ОН)2 невелика (1,3 г СаО на 1 л при 15№С), но из цементного камня в бетоне под воздействием проточных мягких вод количество растворенного и вымытого Са(ОН)2 непрерывно растет, цементный камень становится пористым и теряет прочность.
Несколько предохраняет от данного вида коррозии защитная корка из углекислого кальция, образующаяся на поверхности бетона в результате реакции между гидроксидом кальция и углекислотой воздуха
Са(ОН)2 + СО2 = СаСОз + Н2О
Растворимость СаСОз в воде почти в 100 раз меньше растворимости Са(ОН)2. Однако существенное повышение стойкости цементного камня в пресных водах достигается введением в цемент гидравлических добавок. Они связывают Са(ОН)2 в малорастворимое соединение - гидросиликат кальция:
Ca(OH)2 + SiO2 + (n-l)H2O = CaO*SiO2 *nH2O
2 вид коррозии - разрушение цементного камня водой, содержащей соли, способные вступать в обменные реакции с составляющими цементного камня. При этом образуются продукты, которые либо легкорастворимы и уносятся фильтрующей через бетон водой, либо выделяются в воде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами. В результате таких преобразований увеличивается пористость цементного камня и, следовательно, снижается его прочность.
Наиболее характерны среди упомянутых обменных реакций те, которые протекают под действием хлористых и сернокислых солей. Сернокислый магний, взаимодействуя с Са(ОН)2 цементного камня, образует гипс и гидроксид магния - аморфное вещество, не обладающее связностью и легко вымывающееся из бетона:
Са(ОН)2+ MgSO4 + 2Н2О = CaSO4 * 2Н2О + Mg(ОН)2
Са(ОН)2 + MgCl2 = СаС12 + Mg(ОН)2
Образовавшийся хлористый кальций хорошо растворяется в воде и уносится фильтрующей водой.
Коррозия цементного камня водами, содержащими свободные углекислоту и ее соли, происходит в такой последовательности. Вначале растворенная углекислота взаимодействует с Са(ОН)2
Са(ОН)2 + СО2 = СаСОз + Н2О
и образуется труднорастворимый углекислый кальций, что положительно сказывается на сохранности бетона. Однако при высоком содержании в воде СО2 углекислота действует разрушающе на цементный камень вследствие образования легкорастворимого бикарбоната кальция:
СаСОз + СО2 + Н2О = Са(НСО3) 2
Приведенные реакции, схематически характеризующие разрушение цементного камня под действием воды, содержащей растворенные соли, показывают, что основной причиной этого разрушения является содержание в цементном камне (бетоне) свободного гидроксида кальция Са(ОН)2.
3 вид коррозии относятся процессы, возникающие под действием сульфатов. В порах цементного камня происходит отложение малорастворимых веществ, содержащихся в воде, или продуктов взаимодействия их с составляющими цементного камня. Их накопление и кристаллизация в порах вызывают значительные растягивающие напряжения в стенках пор и приводя к разрушению цементного камня.
Характерным видом сульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного в воде гипса с трехкальциевым гидроалюминатом:
При этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количество воды и значительно увеличивается в объеме (примерно в 2,5 раза), что оказывает сильное разрушающее действие на цементный камень.
В результате реакции образуются кристаллы в виде длинных тонких игл, напоминающих под микроскопом некоторые бациллы. Имея такое внешнее сходство и разрушающее действие на цементный камень, гидросульфо-
алюминат кальция получил на звание "цементная бацилла". Цемент с низким содержанием трехкальциевого алюмината должен обладать повышенной сульфатостойкостью.
Исключить или ослабить влияние коррозионных процессом при действии различных вод можно конструктивными мерами, путем улучшения технологии приготовления бетона и применения цементов определенного минералогического состава и необходимого содержания активных минеральных добавок.
Используя конструктивные меры, предотвратить действие воды на бетонную конструкцию возможно путем устройства гидроизоляции, водоотводов и дренажей. Повышение водостойкости бетона технологи-
ческими средствами достигается интенсивным уплотнением бетона при укладке или формовании, использованием бетонных смесей с минимальным водоцементным отношением, с тщательно подобранным зерновым составом заполнителей.