144608 (579988), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, R_в к пределу прочности при сжатии в сухом состоянии R_с называется коэффициентом размягчения К_разм

<1 (6)

Этот коэффициент характеризует водостойкость материалов. Для глины, гипса К_разм=0, для металла, стекла – К_разм=1. Материалы с К_разм > 0,8 водостойки, с К_разм< 0,8 – не водостойки и применять их в конструкциях, испытывающих постоянное действие воды (фундаменты при наличии грунтовых вод, дамбы, плотины), согласно ГОСТу запрещено.

Влагоотдача – способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха. Скорость влагоотдачи зависит от разности влажности образца и окружающей среды. Чем она выше, тем интенсивнее идет высушивание изделия. Крупнопористый гидрофобный материал отдает воду быстрее, чем мелкопористый гидрофильный. В естественных условиях влагоотдачу строительных материалов характеризуют интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60 % и Т = 20 °С.

Водопроницаемость – свойство материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость оценивают по коэффициенту фильтрации К_ф (м²/ч), который равен количеству воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 м² площади испытуемого материала при постоянном давлении. Особенно важно это свойство при строительстве гидротехнических сооружений (дамбы, плотины, молы, мосты), резервуаров, возведении стен подвалов при наличии грунтовых вод. Коэффициент фильтрации непосредственно связан обратной зависимостью с водонепроницаемостью материала, по которой ему присуждают марку. Чем ниже К_ф, тем выше марка по водонепроницаемости.

Водонепроницаемость (например, бетона) характеризуется маркой W2, W4...W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в МПа (0,2; 0,4 ... 1,2), при котором образец не пропускает воду в условиях стандартных испытаний. Испытания проводят на специальной установке.

Морозостойкость – способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде. Для материалов, эксплуатируемых в условиях знакопеременных температур наружного воздуха, морозостойкость является одним из важнейших свойств, обеспечивающих их долговечность (дорожные покрытия, бордюрные камни, стеновые материалы). Разрушение материалов при их замораживании в водонасыщенном состоянии связано с образованием в порах льда, объем которого примерно на 9 % больше объема замерзшей воды. Поэтому если все поры в материале будут заполнены водой, то разрушение должно было бы произойти после первого цикла замораживания. Способность материала противостоять морозному разрушению обусловлена, в первую очередь, присутствием в его структуре определенного объема замкнутых пор, в которые и отжимается часть воды под действием давления растущих кристаллов льда. Таким образом, главными факторами, определяющими морозостойкость материала, являются показатели структуры, от которых зависят степень насыщения водой и интенсивность образования льда в порах.

В строительстве морозостойкость материала количественно оценивают маркой F (СТБ 4.206-94), т.е. числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы материала без снижения прочности на 5– 25 % и массы на 3 – 5 % в зависимости от назначения материала.

Установлены следующие марки по морозостойкости: тяжелый бетон F50 – F500, легкий бетон F25 – F500, кирпич, стеновые керамические камни F15 – F35.

Воздухостойкость – способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности. Природные и искусственные хрупкие каменные материалы (бетон, керамика), сжимающиеся при высыхании и расширяющиеся при увлажнении, разрушаются вследствие возникновения растягивающих напряжений. В подобных условиях работают дорожные покрытия, надводные части гидротехнических сооружений.

К основным теплофизическим свойствам, оценивающим отношение материала к тепловым воздействиям, относятся теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость.

Теплопроводность – способность материала пропускать тепловой поток при условии разных температур поверхности. Степень теплопроводности материалов характеризует коэффициент, который равен количеству тепла, проходящего через стену из испытуемого материала толщиной 1 м площадью 1 м² за 1 ч при разности температур противоположных поверхностей стены 1 К. Коэффициент теплопроводности измеряют в Вт/(мК) – СТБ 4.206-94

, (7)

где Q – количество тепла, Дж; – толщина материала, м; А – площадь сечения, перпендикулярного направлению теплового потока, м²; (t₁ – t₂) – разность температур, К; Т – продолжительность прохождения тепла, ч.

Теплопередача в твердых диэлектриках (передача энергии связанных колебаний узлов решётки путем распространения упругих волн с разными частотами) может быть представлена как процесс распространения квазичастиц-фононов. Для плотных (П=0) органических материалов = 0,15-0,35 Вт/(мК).

В общем случае качественная модель пористого бетона при обычных условиях эксплуатации (давление 0,1 МПа) выглядит следующим образом:

=f(,P,W_э,Т,D_і,A)

где A - коэффициент анизотропии теплопроводности; P - параметры поровой структуры.

Для большинства материалов и веществ =₀(1+^.W_э), где ₀ , – теплопроводность материала в сухом состоянии; - коэффициент.

При 273К<Т<373 К выполняется соотношение

_T=₀[1+(T-273)],

где ₀ , _T – соответственно, теплопроводность материала при 273 К и температуре Т; - коэффициент.

Теплопроводность материала зависит от вещественного состава, строения и характера пористости, температуры и влажности материала.

Особенности структуры оказывают значительное влияние на теплопроводность. Например, если материал имеет волокнистое строение, то тепло вдоль волокон передается быстрее, чем поперек. Так, теплопроводность древесины вдоль волокон равна 0,30, а поперек – 0,15 Вт/(мК). Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые; материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Это объясняется тем, что в крупных и сообщающихся порах возникает движение воздуха, облегчающее перенос тепла.

Наличие воды в порах материала повышает его теплопроводность, так как вода имеет коэффициент 0,50 Вт/(мК), а воздух – 0,02 Вт/( мК). При замерзании влажных материалов коэффициент теплопроводности еще более повышается, потому что коэффициент теплопроводности льда равен 2, т.е. в 100 раз больше, чем у воздуха.

Теплоемкость – свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла. При охлаждении материалы выделяют тепло, причем тем больше, чем выше их теплоемкость. Коэффициент теплоемкости равен количеству тепла (Дж), необходимого для нагревания 1 кг материала на 1 К

, (8)

где Q – количество тепла, кДж; т – масса материала, кг; (t₁ – t₂) – разность температур, К.

Теплоемкость неорганических строительных материалов (бетон, кирпич, природные каменные материалы) изменяется в пределах 0,75–0,92 кДж/(кгК), древесины – 0,7 кДж/(кгК), вода имеет наибольшую теплоемкость – 4 кДж/(кгК).

С повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает. Этот показатель имеет большое значение при проверке теплоотдачи стен и перекрытий, расчете подогрева материалов для зимних работ.

Если строительный материал состоит из нескольких составных частей (например, бетон или строительный раствор), то средневзвешенный коэффициент теплоемкости такого материала рассчитывают по формуле теплоемкости смеси

, (9)

где p – весовые части составляющих материалов; С – коэффициенты их теплоемкости.

Термостойкость – способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры. Единицей измерения этого свойства является количество теплосмен, определяемое для многих теплоизоляционных и огнеупорных материалов.

Жаростойкость – способность материала выдерживать температуру эксплуатации до 1000 °С без нарушения сплошности и потери прочности.

Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур без деформаций и разрушения. По степени огнеупорности материалы подразделяют на огнеупорные, работающие без снижения свойств при температуре свыше 1580 °С, тугоплавкие – 1580 – 1350 °С и легкоплавкие – ниже 1350 °С. К этим материалам специального назначения относятся шамотные (обожженная глина), динасовые (состоящие в основном из оксида кремния) и высокоглиноземистые (содержащие преимущественно оксид алюминия), которые применяют в виде мелкоштучных кирпичей для внутренней футеровки промышленных тепловых агрегатов (доменные, сталеплавильные, стекловаренные печи, автоклавы и т.д.).

Огнестойкость – свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Ко всем материалам, используемым в строительстве, и особенно к тем, из которых выполняют несущие конструкции: стены, колонны, перекрытия, – предъявляют требования по огнестойкости, которые зависят от категории здания и сооружения по пожаробезопасности, определяемой СниПом, СНБ. Для оценки огнестойкости введен показатель возгораемости, основанный на трех признаках предельного состояния: потере несущей способности (снижение прочности и увеличение деформаций), теплоизолирующих свойств и сплошности. Предел огнестойкости конструкций и материалов характеризуется временем (ч) с начала теплового воздействия и до появления одного из признаков предельного состояния.

По возгораемости строительные материалы подразделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

К несгораемым относят бетон, кирпич, сталь, природные каменные материалы.

Трудносгораемые – материалы, которые под действием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются (фибролит, состоящий из древесных стружек и цементного камня, асфальтобетон, некоторые полимерные материалы).

Сгораемые – материалы, которые при контакте с огнем загораются и горят открытым пламенем даже в случае ликвидации источника огня (древесина, битум, полимерные материалы).

При действии звука на материал проявляются его акустические свойства. По назначению акустические материалы делят на четыре группы: звукопоглощающие, звукоизолирующие, виброизолирующие и вибропоглощающие.

Звукопоглощающие материалы предназначены для поглощения шумового звука. Основной акустической характеристикой является величина коэффициента звукопоглощения, равная отношению количества поглощенной материалом звуковой энергии к общему количеству падающей на поверхность материала в единицу времени. Звукопоглощающими материалами называют те, у которых коэффициент звукопоглощения больше 0,2. Эти материалы обладают открытой пористостью или имеют шероховатую, рельефную поверхность, поглощающую звук.

Звукоизолирующие материалы применяют для ослабления ударного звука, передающегося через строительные конструкции здания из одного помещения в другое. Оценку эффективности звукоизоляционных материалов проводят по двум основным показателям: динамическому модулю упругости и относительной сжимаемости (%) под нагрузкой.

Звукоизолирующая способность – один из параметров оптимизации наружных и внутренних ограждающих конструкций. Звукоизолирующая способность зависит от природы материала и конструктивного решения, например, стены или перегородки. Для однослойной конструкции звукоизолирующие свойства зависят от массы единицы площади поверхности.

Известно, что при толщине стены (перегородки) из ячеистого бетона 100 мм и =500-800 кг/м³ индекс изоляции воздушного шума (R_w) составляет R_w=32-38 дБ (нормативные значения для перегородок – R_w=43 дБ, для межквартирных стен – R_w=52 дБ). Отсюда следует, что распространенное применение блоков толщиной около 100 мм из ГАТ для устройства перегородок не дает ожидаемого эффекта, т.к. звукоизолирующие свойства таких перегородок неудовлетворительны.

С увеличением толщины стен и с повышением плотности бетона повышается и звукоизолирующая способность ячеистого бетона. При =800 кг/м³ и толщине стены 200 мм R_w=45 дБ.

Для устройства межквартирных стен или перегородок следует использовать двух- или многослойную конструкцию с воздушной прослойкой или с заполнением воздушного зазора пористым материалом. Наличие плотных штукатурных слоев также повышает звукоизолирующую способность конструкций.

Двуслойные конструкции (с воздушным промежутком до 50 мм) межквартирных стен, например, из ячеистых бетонов достаточно трудоемки и сложны в исполнении.

Виброизолирующие и вибропоглощающие материалы предназначены для устранения передачи вибрации от машин и механизмов на строительные конструкции зданий.

1. Основные направления решения экологических проблем в стройиндустрии

Антропогенное воздействие строительства разнообразно по своему характеру и происходит на всех этапах строительной деятельности – начиная от добычи стройматериалов и кончая эксплуатацией готовых объектов. С серьезными нарушениями ландшафтов и загрязнением окружающей среды связано ведение работ непосредственно на стройплощадке. Нарушения эти начинаются с расчистки территории строительства, снятия растительного слоя и выполнения земляных работ. При расчистке территории строительства, ранее уже занимавшейся под застройку, образуется значительное количество отходов, загрязняющих окружающую среду при сжигании, или загромождающих свалочные территории, что меняет морфологию участков, ухудшает гидрологические условия, способствует эрозии. Степень воздействия на природу зависит от материалов, применяемых для строительства, технологии возведения зданий и сооружений, технологической оснащенности строительного производства, типа и качества строительных машин, механизмов и транспортных средств и других факторов.

Территория строек становится источником загрязнения соседних участков: выхлопы и шум двигателей машин, сжигание отходов. Вода широко используется в строительных процессах – в качестве компонентов растворов, как теплоноситель в тепловых сетях; после использования она сбрасывается, загрязняя грунтовые воды и почвы.

Проектирование.

Воздействие урбанизированных территорий на окружающую природу и само качество среды на этой территории определяется в первую очередь, решениями, заложенными при проектировании, затем соответственно качеством исполнения и далее – условиями эксплуатации объектов.

Проектирование предприятий, зданий и сооружений промышленного назначения осуществляют с учетом, а объектов жилищно-гражданского значения – на основе требований охраны окружающей природной среды, утвержденных в установленном порядке схем и проектов районной планировки, схем генеральных планов крупных предприятий, проектов детальной планировки.

Важное значение имеет экологическая экспертиза проектов – система комплексной оценки всех возможных экологических и социально-экономических последствий осуществления проектов строительства и реконструкции крупных объектов, направленная на предотвращение их отрицательного влияния на окружающую среду и на решение намеченных задач с наименьшей затратой ресурсов и минимальными нежелательными последствиями. Цель и задача экологической экспертизы – в интересах настоящего и будущих поколений обеспечить охрану, научно обоснованное рациональное использование земли и ее недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, сохранение в чистоте воздуха и воды, воспроизводство природных богатств и улучшение окружающей человека среды. Она позволяет еще на стадии планирования и проектирования объекта выявить и устранить ошибки в организации природопользования и охране природы и должна вестись на всех этапах проектирования документации на строительство.

Экология расселения.

Генеральная и региональные схемы расселения наряду с социально-экономическими задачами решают и экологические – создание градостроительных условий сохранения и улучшения окружающей среды путем разумного рассредоточения населения, эффективного распределения и организации территорий.

Для решения урбоэкологического вопроса необходимо на основе имеющейся информации с учетом социально-экономических задач проанализировать общеэкологические условия на территории страны, условия жизни населения, состояние природы в агломерациях, чтобы ясно представить проблемы расселения.

Восстановление нарушенных территорий.

Ежегодно в нашей стране изымаются из с/х значительные площади ценных земель. Одновременно увеличивается площадь нарушенных территорий, т.е. таких, которые не могут быть использованы без рекультивации. Наиболее типичные нарушения: снятие почвенного и растительного слоя на строительных площадках, карьерные выемки различных площадей, отвалы и насыпи отработанной породы, канавы и траншеи, свалки производственных и бытовых отходов, провалы, обрушения и т.д. различают нарушения аккумулятивного типа (без повреждения поверхности), и денудационного (прогибы, проседания, трещины).

В условиях территориального дефицита рекультивация земель необходима. Рекультивация – комплекс работ по восстановлению продуктивности и ценности нарушенных земель с целью дальнейшего их использования.

В Беларуси за период активной индустриализации многие доступные невозобновляемые национальные природные ресурсы были истрачены более чем наполовину: нефть – на 85 %, песок стекольный – на 60 %, песок строительный, гравий, глина для производства кирпича – на 50 – 60 %. При этом надо обратить внимание на тот факт, что, несмотря на такой большой расход полезных ископаемых, являющихся сырьем для производства строительных материалов, в жилье нуждается каждый пятый житель. Затраты и содержание имеющегося жилого фонда с каждым годом возрастают. При такой ситуации возможен только один выход – переход на альтернативную энергетику (солнца, ветра, воды), возобновляемые материалы и топливо, экотехнологии, значительно снижающие энерго- и ресурсопотребление.

В строительстве все эти направления объединены в понятие «энергопассивный экодом» – жилище ХХI века. Требования предъявляют не только к экологическому качеству жилья и малозатратной эксплуатации дома, но и к экологичности производства строительных материалов, технологии производства строительных работ, демонтажа зданий по истечении нормативного срока эксплуатации и утилизации строительного мусора. «Энергопассивный экодом» должен сочетать в себе, с одной стороны, использование экологически чистых, легко возобновляемых материалов и энергий, с другой, – не наносить вред своей жизнедеятельностью окружающей природе и здоровью человека.

Пригодность материалов должна оцениваться по четырем основным параметрам: энергоемкость, экологичность, жизненный цикл, утилизация или повторное использование. Энергоемкость – это совокупность энергозатрат при получении строительного материала, его транспортировке, монтаже и эксплуатации. Для оценки экологичности рассматривают следующие вопросы: вреден ли для здоровья человека сам материал или продукты его разложения при эксплуатации; требует ли он защитного покрытия и насколько оно безвредно; представляют ли опасность загрязнения окружающей среды его отходы и насколько безопасна их утилизация? Жизненный цикл определяют по критерию, равному отношению срока службы материала к нормативному сроку эксплуатации всего сооружения в целом. В это понятие включают также возможность ремонта материала и его взаимозаменяемость.

Очень важна возможность повторного использования или безвредной дешевой утилизации материала. Примерами «энергопассивного экодома» в таких индустриально развитых странах, как Англия, США, Германия, Швеция могут служить дома с низким и даже нулевым потреблением энергии, без канализационных систем. Жизнедеятельность человека обеспечивают сбалансированные системы биологической переработки отходов, сбора и очистки дождевой воды, аккумулирования солнечной энергии для отопления.

Считается, что отопление жилища за счет солнечной энергии возможно в очень ограниченных областях земного шара. Однако, по многолетним наблюдениям метеорологов, на широте Минска с апреля по сентябрь на 1 м2 поверхности падает 297600 МДж солнечной энергии. При норме энергопотребления на 1 м2 отапливаемого помещения 70 квт·ч/год, что значительно выше, чем во многих странах Западной Европы, годовое потребление энергии составит всего 25200 МДж. Следовательно, израсходуется только 10 % солнечной энергии, и ее будет достаточно как для отапливания, так и для горячего водоснабжения круглый год. Система канализации должна быть локальной и автономной, максимально использующей естественные процессы переработки и биотехнологии. Если проанализировать ситуацию с ресурсами местных возобновляемых строительных материалов в Беларуси, да и во многих других странах, будущее в жилищном малоэтажном строительстве за деревянными каркасными системами, а идеальным строительным материалом, сочетающим в себе свойства утеплителя и несущую способность, – прессованная солома в сочетании с глиняным связующим. В качестве примера можно рассмотреть следующие варианты индивидуального экодома на Беларуси. Фундамент под наружные стены из монолитного бетона. Несущий деревянный каркас из брусьев сечением 100х100 мм, устойчивость которого обеспечивается жесткостью объемного деревянного каркаса с деревянным чердачным перекрытием и стропильной крышей. Конструкция крыши имеет скатную форму с выраженной южной ориентацией. Поверхность покрыта сплошным водовоздушным солнечным коллектором. Перекрытия –

по деревянным балкам с подшивкой вагонкой. Ограждающие стеновые конструкции выполнены из модифицированных отпрессованных соломенных блоков размером 500х500/1000х360 мм, которые укладывают на раствор с последующим оштукатуриванием наружной поверхности по металлической сетке цементно-известковым раствором М50 и защитой ее фасадной краской. Изнутри стены облицованы силикатными блоками толщиной 100 мм, плотностью 600 кг/м3, с отделкой обоями или гипсоволокнистыми листами с декоративным покрытием.

Во втором варианте экодома все несущие конструкции монтируют из сборных элементов, которые выполняют из деревянного каркаса с эффективным долговечным утеплителем и облицовкой листовыми материалами (ДВП, фанера, цементостружечные плиты) или черновой доской. С внутренней стороны для отделки стен используют гипсокартонные листы или вагонку, с наружной – вагонку деревянную или металлическую (сайдинг).

1. Задача №3

Определить удельную прочность (коэффициент конструктивного качества) гранита, кирпича глиняного и бетона тяжелого, если предел прочности на сжатие R_сж для этих материалов равен соответственно 280, 10 и 60 МПа.

Решение:

Коэффициент конструктивного качества находится по формуле

Средняя плотность для бетона тяжелого ρ_ср=2200-2500 кг⁄м³

кирпича глиняного ρ_ср=1700-1900 кг⁄м³

гранита ρ_ср=2600-2700 кг⁄м³

Для бетона тяжелого

Для кирпича глиняного

Для гранита

Литература

1. Баженов В.М. Технология бетона. – М.: Высшая школа, 1967.

2. Киреева Ю.И., Лазаренко О.В. Строительные материалы и изделия. Учеб. пособие. – Мн.: Дизайн ПРО, 2001.

3. Пинчук Л.С., Струк В.А., Мышкин Н.К., Свириденок А.И. Материаловедение и конструкционные материалы. – Мн.: Вышэйшая школа, 1989.

4. Чаус К.В. и др. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций. – М.: Стройиздат, 1988.

5. Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1994.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)