144089 (Материаловедение), страница 2

8. Мех.св-ва. 1) Упр-ть-св-во тв.тела самопроизвольно восстанавливать первоначал.форму и размеры после прекращ-я действия внеш силы. Ее принято назыв. обратимой деф-цией. 2) Пластичн-тью тв.тела назыв. его св-во изменять форму и размеры под действием внеш.сил, не разрушаясь, причем после прекращ-я действия силы тело не может самопроизвольно восстанавливать свою форму и размеры, и в теле остается некая деф-ция, называемая пластической. Пластич. или остаточ.деф-цию, неисчезающую после снятия нагрузки, назыв-т необратимой. 3) Хрупкость тв.тела-его св-во разрушаться под действием силы без образов-я остаточ.деф-ций. Основ.хар-ками деформатив.св-в стр.м-ла явл. модуль упр-ти, коэф-т Пуассона, модуль сдвига, объем.модуль упр-ти. Относит.деф-ция ε равна отн-ю изменения от первоначал.размера тела к первоначал.размеру. ε=Δl/l. Деф-ция происходит вследствие удаления или сближения атомов кристалл.решетки, причем эти смещ-я пропорциональны деф-ции тела. Напряж-е-мера внутр.сил, возникающих в деформируемом теле под воздействием внеш.сил. Выраж-т модулем Юнга (упр-ти) Е. З-н Гука: ε=σ/E. 4) Прочн-ть-св-во м-ла сопротивляться разрушению под действием внутр.напр-й, α м.б. вызваны внеш.силами или др.факторами (неравномер.нагревание). Прочн-ть м-ла оценивается пределом проч-ти, т.е. времен.сопр-нием, определенным при дан.виде деф-ции R. Для хруп.м-лов (природ.камен.м-лы, бетоны, стр.р-ры, кирпич и др.) основ. прочност. хар-кой явл. предел проч-ти при сжатии. Т.к. стр.м-лы неоднородны по своему составу, для испытаний опред-я проч-ти при сжатии использ-т несколько образцов (не <3). Обычно берут 5 образцов, получают 5 различ.результатов, отбрасывают самый меньший и большой. Из оставшихся 3 берут средний. Для испытаний бетона использ-т кубы с размерами 15х15х15 см. Результаты на кубиках 10х10х10 см и < завышены. В кач-ве оборудов-я обычно использ-т лаборатор.гидравлич.пресс (П-10, П-20, П-50, П-100, П-200). Чтобы опр-ть марку, надо приложить М=R/S. Кроме опред-я проч-ти на сжатие, некот.стр.м-лы подвергаются испытанию для опред-я предела проч-ти на изгиб. Предел проч-ти на изгиб опред-ся по стандарт.методикам, в кач-ве образцов использ-т балочки для цемента и гипса-40х40х160 мм. 5) Удар.вяз-ть (динамич. или удар.проч-ть)-св-во м-ла сопротивляться разрушению при удар.нагрузках. Сопр-е удару важно для м-лов, α использ-ся при устр-ве фундаментов машин, полов пром.зданий, дорож. и аэродром.покрытий.

9. Вяж-ие в-ва по составу делят на две бол. группы: 1) неорг. (известь, цемент, гипс.вяж-ие, жид.стекло и др.), α затворяют водой (реже вод.р-рами солей); 2) орг. (битумы, дегти, живот.клей, полимеры), α переводят в раб.состояние нагреванием, расплавлением и растворением в орг.жид-тях. Орг.вяж-ие м-лы, применяемые при устроительстве гидроизоляции, при изготовлении гидроизоляц.м-лов и изделий, а также гидроизоляционных и асфальтовых р-ров, асфальтобетонов, подразделяют на битумные, дёгтёвые, битумно-дёгтёвые. Они хорошо растворяются в орг.растворителях (бензине, керосине), обладают водонепроницаемостью, способны при нагревании переходить из твёрдого состояния в пластичное, а затем жидкое, имеют высокую прилипаемость и хорошее сцепление со стр.м-лами (бетоном, кирпичом, деревом).

10.11. Класс-ция неорг., гидравл.вяж-их. Неорг.вяж-ми в-вами назыв. порошкообраз.м-лы, α при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать в результате физико-хим.процессов. Переходя из тестообраз.состояния в камневид., вяж-ее в-во скрепляет м-ду собой камни, зерна песка, гравия, щебня. Это св-во вяж-го в-ва использ-т для изготов-я бетонов, силикат.кирпича, асбоцементных и др. необожжен. искусств. м-лов, стр.р-ров (штукатур., кладочных, специал.). Класс-ция: 1) Воздуш.вяж-ие способны затвердевать и длител.время сохр-ть прочн-ть только на воздухе. По хим.составу делятся: гипс.вяж-ие (основой явл. сернокислый кальций CaSО₄), магнезиал. вяж-ие (содержат каустич.магнезит MgO), жид.стекло (силикат Na или К в виде вод.р-ра), известковые вяж-ие (состоят в основном из оксида Ca). 2) Гидравлические вяж-ие твердеют и длител.время сохраняют проч-ть и даже повышают ее не только на воздухе, но и в воде. По хим.составу представляют собой слож.систему, состоящую в основном из 4 видов: CaO-SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃. Эти соед-я образуют 3 основ.группы гидр.вяж-их: силикат. цементы (состоят на 75% из силиката кальция CaO-SiO₂: портландцемент, его разновидности); алюминатные цем-ты (вяж-ей основой явл. алюминаты CaO- Al₂O₃: глиноземистый цем-т, его разновид-ти); гидравлич.известь, романцемент. 3) Вяж-ие автоклав.тверд-я – такие в-ва, α способны при автоклав.синтезе, происходящем в среде насыщ.пара, затвердевать с образованием плот., проч.камня. Этот процесс происходит при 185-190°, развивается давл-е 0,9-1,8 МПа. Относят известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые вяж-ие, нефеленовый цем-т.

12. Гипс.вяж-ие-воздуш.вяж-ие, получаемые теплов.обработкой сырья и помола. Сырьем служит полувод.гипс CaSО₄*0,5Н₂О или ангидриты CaSО₄. Сырье для получ-я гипс.вяж-их-горная порода гипс, состоящая преимущественно из CaSО₄*2Н₂О, также использ-т отходы пром-ти (фосфогипс, борогипс), α в бол.кол-вах имеются на предприятиях по переработке природ.фосфатов. Г.вяж-ие подразделяются в завис-ти от t теплов.обработки на 2 группы: низкообжиговые, высокообжиговые. Низк-вые получ-т теплов.обработкой природ.гипса при 110-180°. Они состоят из полувод.гипса. CaSO₄*2H₂O→CaSO₄*0,5H₂O+1,5H₂O. Низк-ые: стр., формовоч., высокопроч.гипс. Стр.гипс обжигают в вароч.котлах или печах. В первом случае гипс.камень сначала размалывают (шаров.мельницы), обжигают в виде порошка. Имеются пром.установки, в α совмещены помол и обжиг. При обжиге в открытых аппаратах, сообщающихся с атмосферой, вода из сырья удаляется в виде пара. Стр.гипс содержит в своем составе некот.кол-ва CaSO₄. Высокопроч.гипс получают термич.обработкой высокосортного гипс.камня в герметич.аппаратах в среде насыщ.пара при давлении выше атмосфер-го либо кипячением его в вод.р-рах некот.солей с последующей сушкой и размолом в тонкий порошок. Прочн-ть такого гипса лежит в пределах на сжатие 15-25 МПа. Если применить спец.обработку, можно получить прочн-ть до 60 МПа. Из него получ-т эл-ты стен и сборные перегородки, камни для стен. Формовоч.гипс состоит из модификаций полугидрата. Применяют в керамич. и фарфоро-фаянсовой пром-ти, для изготов-я форм из мет-ла. Высокообж-ые гипс.вяж-ие получ-т обжигом гипс.камня при 600-900°, поэтому они состоят преимущественно из ангидрита CaSO₄, α частично подвергается термич.диссоциации с образов-м CaO. Небол.кол-во CaO в составе вяж-го играет роль активизатора при взаимодействии с водой. Можно получить ангидрит.вяж-ее без обжига-помолом природ.ангидрита с активизаторами тверд-я: известью, обожжен.доломитом. В отличие от стр.гипса высокообж.гипс медленно схватывается и тверд-т, но его водостойкость и прочн-ть всегда лежит в пределах на сжатие 10-20 МПа. Его применяют для устройства безшов.полов в р-рах, для штукатурки и кладки, для изготов-я искусств.мрамора.

14.15. Основ. св-ва гипс. вяж-их: тонкость по­мола, водопотребность, сроки схватывания, прочность на растяж-е при изгибе и при сжатии (марка). Тонкость помола харак-ся массой гипс.вяж-го (% пробы, взятой для просеивания, но не ме­нее 50 г), оставшегося при просеивании на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм. Установлены три степени помола: I (груб.помол)-остаток на сите не>30%; II (сред.по­мол)-не>15% ; III (тонк.помол)-не>2%. Водопотр-ть г.вяж-го опред-ся кол-вом воды, % массы вяж-го, необходимым для получ-я гипс.теста стандарт.консистенции (диаметр расплыва 180 мм). В завис-ти от сроков схват-я г.тес­та стандарт.консистенции выпускают след.ви­ды гипс.вяж-х: быстротвердеющие А с началом схватывания не ранее чем через 2 мин и концом - не позднее чем через 15 мин; нормальнотвер­деющие Б 6-30 мин; медленнотвердеющие В 20-более. Прочност.хар-ки г.вяж-го оп­ред-т, подвергая испытанию образцы-балочки разме­ром 40х40х160 мм из г.теста стандарт.консистенции через 2 ч после изготов-ния. Для г.вяж-их установлены след.марки (12) в завис-ти от предела прочности при сжатии (R_сж) с учетом прочно­сти на изгиб (R_из): 2,4,5…25. Маркировка г.вяж-го дает инф-цию о его основ.св-вах. Напр., Г-5-А-II обозначает: г.вяж-ее марки 5 быстротвердеющее, сред.помола. Г.вяж-ие в воде снижают свою прочность вследствие растворения CaSО₄*2Н₂О и разрушения кри­сталлич.сростка. Для повышения водостойкости гипс.изделий при изготовлении вводят гидрофобные добавки, молотый, доменный гранулиров.шлак, а также пропитывают водоотталкивающими составами.

16. Применение гипс.вяж-их: для изготов-я гипс.деталей, гипсобетон.изделий (перегородоч.панели, сухая штукатурка и т.д.), для приготовл-я штукатур.р-ров (внутр.штукат-ки) и получ-я гипсоцементно-пуццолановых вяж-их. Для эксплуатации помещ-я, где относит.влажн-ть >60%, применяют гидрофабизирован.плиты. В проц-се тверд-я гипс.р-ры всегда увелич-ся в объеме до 1%. Это благоприятствует для изготовл-я арх.деталей способом литья. Для изготов-я форм и моделей фарфоро-фаянсовых и керам.изделий.

17. Стр.гипс изготов-т низкотемператур.обжигом гипс.породы (гипс.) в вароч.котлах или печах. В первом случае гипс.камень сначала размалывают, а потом в виде порошка нагрева­ют в вароч.котлах. Имеются пром.установ­ки, в α совмещены помол и обжиг. При обжиге в открытых аппаратах, сообщающихся с атмосферой, вода из сырья удаляется в виде пара, и гипс.вяж-ее состоит в основном из мелких кристаллов β-модификации CaSO₄*0,5Н₂О; содержит также некот.кол-­во ангидрита СаSО₄ и частицы неразложившегося сырья.­

18. Магнезиал.вяж-ие в-ва: кристаллич.магнезит (MgCO₃) и каустич.доломит (CaCO₃*MgCO₃)-тонкие порошки, основ.составляющей α явл. MgO. М.вяж-ие в-ва получают путем умерен.обжига при 750-850° магнезита, реже доломита. MgCO₃→MgО+СО₂↑. М.вяж-ие в-ва затворяют чаще всего вод.р-рами др.магнезиал.солей. Это ускоряет процесс тверд-я, значит-но повышает прочность. При затворении водой MgО твердеет очень медленно. М.вяж-ие относятся к воздуш.вяж-м в-вам, отличаются выс.прочн-тью при сжатии 60-100МПа. Эти вяж-ие хорошо сцепляются с деревян.пов-тями, потому его ипольз-т для изгот-ния фибролита. Если использовать в кач-ве наполнения древес.опилки, можно получить монолит. и плиточ.полы.

19.20. Жид.стекло (возд.вяж-ее) представляет собой коллоидный вод.р-р силиката Na или силиката K (Na₂SiO₃, K₂SiO₃), имеющий плотность 1,3-1,5 г/см³ при содержании воды до 70%. Состав щелочных силикатов выраж-ся ф-лой R₂O*mSiO₂, R-K или Na, m-модуль ж.стекла. У натриевого стекла m=2,5-3,5; калиевого m=3-4. Чем > модуль, тем выше вяж-е св-ва жид.стекла. Ж.стекло варят из кварц.песка и соды (NaHCO₃, Na₂CO₃-пищевая) в стеклоплавильных печах, как обыч.стекло, и когда расплав застывает, образуются тв.прозрач.куски с желтоватым, голубоватым или слабо-зел.оттенком, называемые силикат-глыбой. Ж.стекло получают, растворяя раздроблен.куски в воде при повышен.t и давлении 0,6-0,8 кПа. Натриевое ж.стекло применяют для изготовления кислотоупор. и жароупор.бетонов, а также для уплотнения грунтов. Калиевое ж.стекло более дорогое, поэтому его применяют преимущественно при изготовлении силикат.красок.

21. Цем-ты явл-ся наиболее распространенными неорг.вяж-ми в-вами, широко применяемыми для изготов-я цем.бетонов и р-ров. Они обладают способ-тью твердеть и длительно сохранять свою проч-ть не только на воздухе, но и под водой, почему получили назв-е-гидравлич.вяж-их в-в. Ц-ты получают 3-мя основ.способами: сухим, мокрым, комбинированным. Сух.сп-б заключ-ся в измельчении и тесном смешивании сухих сырьевых м-лов, поэтому сырьевая смесь получ-ся в виде минерал.порошка, называемого сырьевой мукой. Измельч-е производят в шаров.мельницах, в α совмещаются помол и сушка достаточ.влаж-ти 1-2%. Сух.сп-б пр-ва выгоден при использ-и известняка и глины с невыс.влаж-тью до 10-15%. Мок.сп-б применяют, если сырье имеет значит.влаж-ть, поэтому тонкое измельч-е осуществляется в вод.среде. Поэтому получен.м-л имеет влаж-ть 35-40%, α назыв. шламом. Комб.сп-б дает возмож-ть на 20-30% снизить расход топлива по сравнению с мок.сп-бом. Сущ-ть этого м-да заключ-ся в том, что приготовлен.шлам до поступления в печь обезвоживается на спец.установках. Однако при этом возрастает расход эл.эн-гии.

22.24.25. Основ.виды ц-тов: п-т-гидр.вяж-ее в-во, в составе α преобладают силикаты Ca. П-т-продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой (3-5%) гипса. Клинкер представляет собой зернистый м-л, полученный обжигом до спекания (при 1450°) сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната Cа (известняки) и алюмосиликатов (глин, мергеля, домен.шлака). Кач-во клинкера опред-т все св-ва п-та, доб-ки лишь регулируют его св-ва. Хим.состав клинкера: СаО 62-64%, SiO2 21-22%, Al2O3 4-8%, Fe2O3 2-4%. В состав клинкера входят частично окислы MgO, TiO₂, K₂O, Na₂O, Cr₂O₃, P₂O₅. Мин.состав клинкера: алит 3CaO*SiO₂ (C₃S); белит 2CaO*SiO₂ (C₃S); трехкальциевый алюминат С₃А; четырехкальциевый алюмоферрит С₄АF. Алит-самый важ.мин-л в клинкере, определяет быстроту тверд-я, проч-ть, др.св-ва п-та, его содержание 40-60%. Белит- 2-й по важн-ти мин-л, 20-30%. Он медленно твердеет, но достигает выс.проч-ти при длител.тверд-и п-та. 3х-кальц.ал-т 4-12% быстро взаимодействует с водой, явл. причиной сульфат к-зии бетона, поэтому его содерж-е в сульфатостойком п-те ограничено до 5%. 4х-кальц.ал.-феррит содержится в п-те 10-15%, харак-ся умерен.тепловыделением, занимает по скорости тверд-я м-ду алитом и белитом. Шлакоп-т получ-ся путем тонкого помола клинкера и гранулиров.домен.шлака с необходимым кол-вом гипса. Глиноземистый ц-т-быстротвердеющее и высокопроч.гидравл.вяж-ее в-во, получаемое путем тонкого измельчения клинкера, содержащего преимущественно алюминаты Са (СаО*А1₂О₃). Пуццоланов.п-т получается путем совместного тонкого измельч-я клинкера, необходимого кол-ва гипса и актив.мин.добавки не >20%. В клинкере ограничивается содерж-е С₃А не>8%.