Контрольная работа по "Материаловедению"

 

 

     Содержание 

     Введение..................................................................................................................................3

     1. Что такое морозостойкость и  каковы методы ее определения?  Какие требования по морозостойкости  предъявляют к керамическим стеновым  и облицовочным материалам.........4

     2. Какие изверженные горные породы применяют в строительстве и каковы их основные свойства..............................................................................................................................6

     3. Описать причины разрушения природных  каменных материалов в сооружениях  и меры защиты их от разрушения........................................................................................................8

     4. Какие разновидности облицовочной  керамики применяют в строительстве и какие требования предъявляют к их качеству...........................................................................................9

     5. Что представляет собой керамзит, и где его применяют..............................................12

     6. Из  каких сырьевых материалов изготовляют стекло  и каковы его свойства.............................................................................................................................................14

     Заключение............................................................................................................................17

     Литература.............................................................................................................................18

 

     Введение 

     Материаловедение  – междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств  материалов, как в твёрдом, так  и в жидком состоянии в зависимости  от некоторых факторов.

     Разнообразие  свойств материалов является главным  фактором, предопределяющим их широкое  применение в технике. Материалы  обладают отличающимися друг от друга  свойствами, причем каждое зависит  от особенностей внутреннего строения материала. В связи с этим материаловедение как наука занимается изучением  строения материала в тесной связи  с их свойствами. Основные свойства материалов можно подразделить на физические, механические, технологические и эксплуатационные. От физических и механических свойств зависят технологические и эксплуатационные свойства материалов.

     Материаловедение  использует целый ряд методов, позволяющих  исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий  в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука – материаловедение.

     Знание  структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально  новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли  также широко используют знания, полученные учёными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства.

     В первом вопросе контрольной работы дается определение морозостойкости, а также перечислены методы её определения и требования по морозостойкости, предъявляемые к керамическим стеновым и облицовочным материалам.

     Второй  вопрос посвящен изверженным горным породам, применяемым в строительстве и их основным свойствам.

     В третьем вопросе описаны причины  разрушения природных каменных материалов в сооружениях и меры защиты их от разрушения.

     В четвертом вопросе приведены  разновидности облицовочной керамики, применяемые в строительстве и требования, предъявляемые к их качеству.

     В пятом вопросе рассмотрен керамзит, его свойства и применение.

     В шестом вопросе рассмотрены сырьевые материалы, из которых изготавливают  стекло, а также свойства стекла.

 

     

     1. Что такое морозостойкость  и каковы методы  ее определения?  Какие требования  по морозостойкости  предъявляют к  керамическим стеновым  и облицовочным  материалам? 

     Морозостойкость – свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Основная причина разрушения материала под действием низких температур – расширение воды, заполняющей поры материала, при замерзании. Морозостойкость зависит главным образом от структуры материала: чем выше относительный объём пор, доступных для проникновения воды, тем ниже морозостойкость.

     Морозостойкость материала количественно оценивается  маркой по морозостойкости. За марку  материала по морозостойкости принимают  наибольшее число циклов попеременного  замораживания и оттаивания, которое  выдерживают образцы материала  без снижения прочности на сжатие более 15%; после испытания образцы  не должны иметь видимых повреждений  – трещин, выкрашивания (потеря массы  не более 5%). От морозостойкости зависит  долговечность строительных материалов в конструкциях, подвергающихся действию атмосферных факторов и воды.

     Марка по морозостойкости устанавливается  проектом с учетом вида конструкции, условий ее эксплуатации и климата. Климатические условия характеризуются  среднемесячной температурой наиболее холодного месяца и числом циклов попеременного замораживания и  оттаивания по данным многолетних метеорологических  наблюдений. Легкие бетоны, кирпич, керамические камни для наружных стен обычно имеют морозостойкость 15, 25, 35. Однако бетон, применяемый в строительстве мостов и дорог, должен иметь марку 50, 100 и 200, а гидротехнический бетон – до 500.

     Испытание морозостойкости материала в  лаборатории проводят на образцах установленной  формы и размеров (бетонные кубы, кирпич и т.п.) перед испытанием образцы  насыщают водой. После этого их замораживают в холодильной камере от –15 до –20°С, чтобы вода замерзла в тонких порах. Извлеченные из холодильной камеры образцы оттаивают в воде с температурой 15-20°С, которая обеспечивает водонасыщенное состояние образцов.

     Методы  определения морозостойкости. Базовые – первый (для всех видов бетонов, кроме бетонов дорожных и аэродромных покрытий) и второй (для бетонов дорожных и аэродромных покрытий); ускоренные при многократном замораживании и оттаивании – второй и третий; ускоренные при однократном замораживании – четвертый (дилатометрический) и пятый (структурно-механический).

     Для оценки морозостойкости материала  применяют физические методы контроля и прежде всего импульсный ультразвуковой метод. С его помощью можно  проследить изменение прочности  или модуля упругости бетона в  процессе циклического замораживания  (рис. 1) и определить марку бетона по морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания, число которых соответствует допустимому снижению прочности или модуля упругости.

       
 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 1. Кривая изменения прочности бетона при его попеременном замораживании  и оттаивании.

     По  морозостойкости насыщенный водой  глиняный обыкновенный кирпич должен выдерживать без каких-либо внешних  признаков разрушения (расслоение граней, выкрашивание ребер и углов, растрескивание) не менее 15 повторных циклов попеременного  замораживания при температуре  –75°С и ниже с последующим оттаиванием в воде при температуре 15±5°С.

     Легковесный кирпич должен выдерживать без каких-либо временных признаков разрушения не менее 10 повторных циклов попеременного замораживания при температуре –15°С и ниже с последующим оттаиванием при температуре 15 ±5°С.

     Лицевой кирпич должен выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждений не менее 25 повторных циклов попеременного замораживания с последующим оттаиванием в воде. 
 
 

     2. Какие изверженные  горные породы применяют в строительстве и каковы их основные свойства? 

     Все горные породы по происхождению разделяются  на три типа – изверженные, осадочные  и метаморфические.

     Изверженные горные породы – продукты жизнедеятельности  магмы, главным образом алюмосиликатные  и силикатные расплавы. Изверженные горные породы подразделяют на глубинные, излившиеся и обломочные.

     Глубинные породы образовались в результате остывания магмы в недрах земной коры. Затвердевание происходило медленно и под давлением. В этих условиях расплав полностью кристаллизовался с образованием крупных зерен минералов.

     К главнейшим глубинным породам относят  гранит, сиенит, диорит и габбро.

     Гранит состоит из зерен кварца, полевого шпата (ортоклаза), слюды или железисто-магнезиальных силикатов. Имеет среднюю плотность 2,6 г/см3, предел прочности при сжатии – 100-300 МПа. Цвета – серый, красный. Он обладает высокой морозостойкостью, малой истираемостью, хорошо шлифуется, полируется, стоек против выветривания. Применяют его для изготовления облицовочных плит, архитектурно-строительных изделий, лестничных ступеней, щебня.

     Сиенит состоит из полевого шпата (ортоклаза), слюды и роговой обманки. Кварц отсутствует или имеется в незначительном количестве. Средняя плотность составляет 2,7 г/см3, предел прочности при сжатии – до 220 МПа. Цвета – светло-серый, розовый, красный. Он обрабатывается легче, чем гранит, применяют для тех же целей.

     Диорит состоит из плагиоклаза, авгита, роговой обманки, биотита. Средняя плотность его составляет 2,7-2,9 г/см3, предел прочности при сжатии – 150-300 МПа. Цвета – от серо-зеленого до темно-зеленого. Он стоек против выветривания, имеет малую истираемость. Применяют диорит для изготовления облицовочных материалов, в дорожном строительстве.

     Габбро – кристаллическая порода, состоящая из плагиоклаза, авгита, оливина. В составе его может быть биотит и роговая обманка. Имеет среднюю плотность 2,8-3,1 г/см3, предел прочности при сжатии – до 350 МПа. Цвета – от серого или зеленого до черного. Применяют для облицовки цоколей, устройства полов.

     Излившиеся горные породы образовались при остывании магмы на небольшой глубине или на поверхности земли. К излившимся породам относят порфиры, диабаз, трахит, андезит, базальт.

     Порфиры являются аналогами гранита, сиенита, диорита. Средняя плотность составляет 2,4-2,5 г/см3, предел прочности при сжатии – 120-340 МПа. Цвета – от красно-бурого до серого. Структура – порфировидная, т.е. с крупными вкраплениями в мелкозернистую структуру, чаще всего ортоклаза или кварца. Их применяют для изготовления щебня, декоративно-поделочных целей.

     Диабаз является аналогом габбро, имеет кристаллическую структуру. Средняя плотность его составляет 2,9-3,1 г/см3, предел прочности при сжатии - 200-300 МПа, цвета – от темно-серого до черного. Применяют для наружной облицовки зданий, изготовления бортовых камней, в виде щебня для кислотоупорных футеровок. Температура плавления его невысокая – 1200-1300 °С, что позволяет применять диабаз для каменного литья.