Теплофизические свойства строительных материалов.

1) Теплопроводность – способность материала предавать тепло от одной поверхности к другой. λ=Q (количество тепла) ▪ а (толща слоя) /S ▪ Δt ▪ τ=Вт/м*С⁰. λ_{воздуха}=0,023 Вт/м*С⁰ (самая низкая).

2) Теплоемкость – количество тепла, необходимое сообщить 1кг данного материла, чтобы повысить t на 1С⁰. С=Q/m▪Δt=кДж/кг▪ С⁰. Вода=4,19 (самая большая). С=0,75 строй мат (минимальная).

3)   Огнеупорность – способность материала долгое время выдерживать действие высоких температур >1580 С⁰ сохраняя форму. Огнеупорные материалы – это материалы, которые выдерживают температуру >1580 С⁰. Тугоплавкие 1350 – 1580. Легкоплавкие 1000 – 1350. Жаростойкие до 1000.

4)   Огнестойкие – способность материалов выдерживать действие огня при пожаре на протяжении некоторого времени. По степени огнестойкости материалы деляться: несгораемые деформированные (сталь), недеформированные (кирпич керамический), растрескиваются (гранит); трудносгораемые - с трудом воспламеняются, горят и тлеют только в присутствии огня (асфальт); сгораемые - легко воспламеняются, продолжают гореть и тлеть после удаления огня (дерево).

5)   Термическая стойкость – способность материала противостоять резким сменам температур. Измеряется в циклах. ТКЛР (термический коэффициент линейного расширения). ТКОР (термический коэффициент объемного расширения). Чем выше однородность материала и чем ниже ТКЛР, тем выше термическая стойкость. Железобетон (сталь и бетон имеют равные значения ТКЛР, поэтому хорошо вместе работают).

5. Воздушная известь: сырье, основы производства, виды, свойства, применение.

Классификация. Неорганические вяжущие вещества представляют собой тонко - дисперсные порошки, способные при смешивании с водой давать пластичное тесто, которое со временем самопроизвольно затвердевает.

 Неорганические: а) воздушные (известь), б) гидравлические (портландцемент), в) автоклавного твердения (известково-кремнеземистые)..

Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе.

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара, затвердевать, с образованием плотного, прочного камня.(по существу тоже относятся к гидравлическим вяжущим)

Воздушная известь – продукт умеренного обжига кальциево-магниевых карбонатных горных пород. Также в известь добавляли горные породы, содержащие кремнеземы (SiO2). Сырье: карбонатные горные породы (известняки, мел, отходы промышленности). От состава примесей и количества зависят свойства извести. CaCO3→CaO+CO2. CaO – воздушная известь. Виды извести: 1) негашеная комовая CaO+MgO; 2) негашеная молотая CaO+MgO; 3) гашеная; 4) известковое тесто 50% - твердые частицы (Ca(OH)2+Mg(OH)2) и 50% - вода. Производство: 1) добыча известняка (открытый способ, взрывной способ). В карьере происходит дробление и сортировка по размеру. 2) подготовка известняка и топлива. 3) обжиг. 4) а) помол - молотая негашеная известь, б) гашение – гашеная известь. Должна быть оптимальная температура обжига – min температура, которая обеспечивает наиболее полное разложение известняка. Агрегаты для обжига: 1) пересыпные (известняк – топливо - известняк). Известь получается загрязненной золой; 2) с выносными топками. Известь чистая. Гашение извести (реакция извести с водой). 44% массы уходит. Получается очень пористый материал и это реагирует с водой. CaO+H2O→Ca(OH)2+Q. Известь – единственное вяжущее, которое можно перевести в тонкодисперсное состояние не только путем помола, но и путем гашения. Каждая частица окружена пленкой адсорбированной воды. От сюда высокая пластичность, подвижность известкового теста. Твердение извести: 1) высыхание раствора, сближение кристаллов Ca(OH)2, их срастание между собой. 2) Ca(OH)2+СО2→СаСО3+Н2О. Прочность известковых растворов низкая. Известь – единственное вяжущее, которое не делится на марки по прочности, а делится на сорта в зависимости от показателей состава. Применение извести: изготовление штукатурных и кладочных растворов. Изготовление смешанных вяжущих веществ. Силикатный кирпич силикатный бетон и т.д.

6. Гипсовые вяжущие вещества: сырье, основы производства, виды, свойства, применение.

Классификация. Неорганические вяжущие вещества представляют собой тонко - дисперсные порошки, способные при смешивании с водой давать пластичное тесто, которое со временем самопроизвольно затвердевает.

 Неорганические: а) воздушные (известь), б) гидравлические (портландцемент), в) автоклавного твердения (известково-кремнеземистые)..

Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительное время сохранять прочность только на воздухе.

Гидравлические вяжущие твердеют и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде.

Вяжущие автоклавного твердения – это вещества, способные при автоклавном синтезе, происходящем в среде насыщенного водяного пара, затвердевать, с образованием плотного, прочного камня.(по существу тоже относятся к гидравлическим вяжущим)

Сырье: горные породы – гипс, ангидрид и отходы промышленности. Гипсовые вяжущие: низко обжиговые (110 – 170 С⁰. CaSO4*2H2O→CaSO4*1/2H2O – строительный гипс, формовочный гипс, высокопрочный гипс); высокообжиговые (600 – 900 С⁰. Ангидридовые вяжущие CaSO4→CaO+SO3. CaSO4 вяжущими свойствами не обладает, CaO активизатор твердения. Пр. искусственный мрамор, бесшовные монолитные полы и т.д.). низко обжиговые вяжущие: β-форма CaSO4*1/2H2O (строительный и формовочный гипс. Изготавливается в открытых агрегатах, когда Н2О удаляется в виде пара. Изделия не высокой прочности); α-форма CaSO4*1/2H2O (высокопрочный гипс. В закрытых агрегатах, Н1О выделяется в жидком виде. Кристаллы плотные и крупные изделия). Технология строительного гипса: 1) добыча сырья (в карьерах) 300 – 500 мм размером; 2) дробление гипса до 10-15 мм (в карьерах); 3) помол с сушкой; 4) обжиг (в гипсоварочном котле). Твердение гипса: CaSO4*1/2H2O+1,5H2O=CaSO4*2H2O+Q. Для высокопрочного гипса берут 30 – 40% воды. Процесс твердения. Периоды: 1) растворение кристаллов CaSO4*1/2H2O. Образование насыщенного раствора. 2) возникновение зародышей CaSO4*2H2O. Возникновение рыхлой пространственной коагуляционной (слипание) структуры теста (процесс схватывания). 3) кристаллизация новых образований, рост кристаллов, их срастание. Образование кристаллизационной структуры камня (процесс твердения). Свойства гипса: 1) тонкость помола (сито 0,2 мм), грубый помол ≤30%, средний помол ≤15%, тонкий помол ≤2%; 2) водопотребность гипса 52%; 3) сроки схватывания гипса; В завис-ти от сроков схватывания гипсовые вяжущие делят на три группы: А — быстросхватывающиеся (начало схват не ранее 2 мин, конец — не позд 15 мин); Б — нормальносхватывающиеся (начало схват— не ранее 6 мин, конец — не поздн 30 мин); В — медленносхватывающие-ся (нач схват-ния не ранее 20 мин) Схват водогипс смеси можно ускорить или замедлить, вводя в нее добавки. 4) прочность и марки гипса. Прочность определяется на 3 балочках 4*4*16 см изгот из гипсового теста норм густоты через 2 часа испыт на изгиб, половинки на сжатие, по рез-ам опред марку; 5) низкая водостойкость. Применение гипса: область применения гипса зависит от марки. Низкие – для строительных растворов, для бетонов. Высокие марки – для изготовления тонкостенных изделий (винтеляционные короба, полы и т.д.).

Портландцемент.

Это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого совместного измельчения портландцементного клинкера с природным гипсом. Приготовление сырьевой смеси осуществляется сухим, мокрым и комбинированным способами. Сухой способ заключается в измельчении и тесном смещении сухих материалов, поэтому сырьевая смесь получается в виде порошка, называемого сырьевой мукой. Мокрый способ применяют, если мягкое сырье имеет значительную влажность. Тонкое измельчение и смешение исходных материалов осуществляется в водной среде, поэтому сырьевая смесь получается в виде жидко-текучей массы. Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при мокром способе производства осуществляется в основном во вращающихся печах.. Свойства портландцемента. 1) тонкость помола. Сито №008 (80 мкм). Остаток ≤15%. Sуд=2500 – 3000 см²/г. Быстротвердеющий цемент 4000 – 5000 см²/г. особо быстротвердеющий цемент 600 см²/г. 2) водопотребность – воличество воды, необходимое для получения теста нормальной густоты. Водопотребность 24 – 28%. Чем больше водопотребность, тем менее прочным получится цементный камень. 3) сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45 мин. Конец схватывания – не позднее 10 часов. 4) марки. Марка 300 – шлакопортландцемент, цемент с минеральными добавками. Стандартные марки портландцемента 400, 500, 550, 600. По требованию заказчика выпускается цемент и более высокой марки. Марка цемента оценивается пределом прочности при сжатии стандартных образцов балочек в возрасте 28 суток (после хранения в стандартных условиях). Активность цемента – фактическая прочность цемента в возрасте 28 суток. Rсж=518 кгс/см²→М500. 4) тепловыделения при твердении. С₃А больше всех выделяет тепла при твердении, затем C₃S, C₄AF, C₂S. При зимнем бетонировании, чем выше тонкость помола, тем выше тепловыделение. 5) роль добавки гипса. Если гипс не добавлять, то размолотый клинкер будет очень быстро схватываться. Применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, жароизоляции и др