Контрольная работа по "Материаловедению"

     Трахит является аналогом сиенита. Имеет тонкопористое строение. Средняя плотность его составляет 2,2 г/см3, предел прочности при сжатии – 60-70 МПа. Окраска – светло-желтая или серая. Применяют для изготовления – стеновых материалов, крупного заполнителя для бетона.

     Андезит является аналогом диорита. Имеет среднюю плотность 2,9 г/см3, прочность при сжатии – 140-250 МПа, окраску – от светлой до темно-серой. Применяют в строительстве – для изготовления ступеней, облицовочного материала, как кислотостойкий материал.

     Базальт – аналог габбро. Имеет стекловидную или кристаллическую структуру. Средняя плотность его составляет 2,7-3,3 г/см3, предел прочности при сжатии – от 50 до 300 МПа. Цвета – темно-серый или почти черный. Применяют для изготовления бортовых камней, облицовочных плит, щебня для бетонов. Является сырьем для изготовления каменных литых материалов, базальтового волокна.

     Обломочные породы представляют собой выбросы вулканов. В результате быстрого охлаждения магмы образовались породы стекловидной пористой структуры. Их подразделяют на рыхлые и цементированные. К рыхлым относят вулканические пеплы, песок и пемзу.

     Вулканические  пеплы  – порошкообразные частицы вулканической лавы  размером до 1 мм. Более крупные частицы размером от 1 до 5 мм называют песком. Пеплы применяют как активную минеральную добавку в вяжущие, пески – в качестве мелкого заполнителя для легких бетонов.

     Пемза – пористая порода ячеистого строения, состоящая из вулканического стекла. Пористая структура образовалась в результате воздействия газов и паров воды на остывавшую лаву, средняя плотность составляет 0,15-0,5 г/см3, предел прочности при сжатии – 2-3 МПа. В результате высокой пористости (до 80%,) имеет низкий коэффициент теплопроводности А = 0,13...0,23 Вт/(м·°С). Применяют ее в виде заполнителей для легких бетонов, теплоизоляционных материалов, в качестве активной минеральной добавки для извести и цементов.

     К цементированным породам относят  вулканические туфы.

     Вулканические туфы – пористые стекловидные породы, образовавшиеся в результате уплотнения вулканических пеплов и песков. Средняя плотность туфов составляет 1,25-1,35 г/см3, пористость – 40-70%, предел прочности при сжатии – 8-20 МПа, коэффициент теплопроводности 1 = 0,21...0,33 Вт/(м·°С). Цвета – розовый, желтый, оранжевый, голубовато-зеленый. Применяют их в качестве стенового материала, облицовочных плит для внутренней и наружной облицовки зданий. 

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

     Основной  причиной разрушения природных каменных материалов в строительных конструкциях является физико-химическое воздействие воды. Это воздействие проявляется:

• в растворяющей способности воды, особенно если она содержит растворенные газы (СО₂, SО₂ и др.);
• в замерзании воды в порах и трещинах, вызывающее внутреннее напряжение.

     Кроме того, резкое изменение температуры  приводит к появлению на поверхности  камня, особенно из полиминеральных  пород, микротрещин, которые становятся очагами разрушения.

     Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяясь в порах и трещинах камня, извлекают для своего питания  щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие биологическое  разрушение камня.

     Следовательно, стойкость материалов против выветривания тем выше, чем меньше их пористость и растворимость. Поэтому все мероприятия по защите каменных материалов от разрушения направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и физико-химическими.

     Конструктивную защиту от увлажнения достигают путем обеспечения хорошего стока воды, придания каменным материалам гладкой полированной поверхности (например, зеркальной) и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала.

     К химическим мероприятиям относят создание на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизацию. Одним из способов повышения поверхностной плотности является флюатирование, при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористоводородной кислоты (флюатами), например флюатами магния. В результате происходящей реакции

     2СаСО₃ + MgSiF₆ = 2CaF₂ + MgF₂ + SiO₂ + 2CO₂,

в поверхностных  порах камня отлагаются трудно растворимые в воде фториды кальция и магния и кремнезем, уменьшая пористость и водопоглощение поверхностного слоя и несколько препятствуя загрязнению облицовки пылью. Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием, а после просушки – содой, затем флюатом.

     Гидрофобизация, т.е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против разрушения. Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганическими жидкостями и другими полимерными материалами, а также, растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях (бензине, лаковом керосине и т.д.).

     Долговечность пористого камня значительно  увеличивает пропитка его поверхностного слоя раствором мономера с последующей  полимеризацией мономера в порах  камня при термокаталитической  или радиационной обработке. 

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

     Керамика в роли отделочного материала применяется  издавна и широко. Это объясняется  как декоративностью керамики, так  и ее стойкостью и долговечностью. Облицовка керамикой не только придает  декоративность, но и защищает конструкцию  от внешних воздействий. Различают  отделочную керамику для наружной и  внутренней облицовки, а также для  покрытия полов. Для каждой области  применения используют керамику с различным  строением черепка (плотным или  пористым) и соответственно с разными  свойствами.

     Материалы для наружной облицовки зданий и сооружений включают в себя лицевой кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты и архитектурные детали (терракоту) и плитки различных размеров.

     Лицевой кирпич имеет повышенное качество поверхности: гладкая без дефектов поверхность, ровная окраска, возможна рельефная обработка поверхности или ее офактуривание (глазурование). Лицевой кирпич изготовляют как из беложгущихся, так и из красножгущихся глин. Придание требуемого цвета возможно окрашивающими добавками (оксиды железа, марганца и т.п.).

     Марки лицевого кирпича такие же, как  и у обычного; морозостойкость несколько выше: не ниже F25. Как правило, лицевой кирпич – пустотелый.

     Декорируют  лицевой кирпич ангобированием и двухслойным формованием. Эти методы позволяют экономить дефицитные беложгущиеся глины.

     Особенно  декоративен глазурованный кирпич. Глазурь позволяет получать любые  цветовые оттенки и сохранять  их яркость в течение длительного  времени; она почти не загрязняется и легко моется. Долговечность  такой отделки – десятки и даже сотни лет. Для зданий с кирпичными стенами отделка лицевым кирпичом – самый эффективный вид отделки, так как она одновременно является частью стены и выполняет все ее функции.

     Керамические  плиты для фасадной отделки выпускают в широком ассортименте размеров, цветов и фактуры поверхности.

     Коврово-мозаичная  плитка очень облегчает отделку  стен путем простого втапливания  ковра в раствор (или бетон) и  последующего смывания бумаги после  затвердевания раствора. Такая отделка  может производиться как на заводе одновременно с формованием стеновых панелей, так и в построечных  условиях по свежеуложенной штукатурке. Плитки керамические фасадные применяют  для облицовки наружных стен кирпичных  зданий, наружных поверхностей железобетонных стеновых панелей, подземных переходов  и других элементов зданий и сооружений. Плитки выпускают различных размеров, цветов и фактуры поверхности. Плитки изготовляют методом полусухого и пластического прессования. Морозостойкость плиток F35 и F50. Тыльная сторона плиток имеет рифление для обеспечения сцепления с раствором (бетоном).

     Крупноразмерные керамические плиты выпускают с  плотным черепком (водопоглощение менее 1 %) размером от 500*500 до 1000*1000 мм и толщиной 6...10 мм. Эти плиты крепят на фасаде с помощью металлических раскладок. Один из вариантов таких плит называют керамическим гранитом.

     Терракота (от лат. terra cotta – жженая земля) – крупноразмерные облицовочные изделия в виде плит, частей колонн, наличников и других архитектурных деталей.

     Терракота – долговечный и декоративный облицовочный материал, незначительно уступающий природному камню по свойствам, но значительно менее трудоемкий в производстве. Терракотовые изделия формуются из пластичных глиняных масс: плиты на ленточных прессах, а архитектурные детали с помощью форм (гипсовых, деревянных и металлических). Физико-механические показатели терракотовых изделий: марка по прочности – не ниже 100 кгс/см², морозостойкость не менее F50.

     Плитку  для внутренней облицовки выпускают разнообразных типоразмеров. Чаще других используют плитку размером 150*150 мм и разнообразные элементы к ней – уголки, фризы и т. п. Такую плитку часто называют «кафельной». Это название пошло от фаянсовых изделий коробчатой формы с глазурованной поверхностью (от нем. Kachel – глиняная плошка), использовавшихся в XVII–XIX вв. для облицовки печей в жилых и общественных зданиях; по-русски их называли «изразцы».

     Плитки  для внутренней облицовки имеют  пористый черепок и с лицевой  стороны покрыты глазурью. Глазурь  не только придает декоративный вид, но и делает плитки водостойкими и  химически стойкими и гигиеничными. Такие плитки широко применяются  для облицовки стен санитарно-технических  узлов и кухонь в жилых и  общественных зданиях, в больницах, на предприятиях пищевой и химической промышленности, вестибюлей и лестничных клеток. Нельзя использовать такие  плитки для настилки полов (глазурь  легко царапается) и для наружной облицовки (пористый черепок зимой  быстро разрушится).

     Плитку  для полов изготовляют из тугоплавких глин методом сухого или полусухого прессования, обжигая их до полного спекания. Такие плитки почти не имеют пор и практически водонепроницаемы. В соответствии со стандартом их водопоглощение не должно быть выше 4 % (как правило, оно не более 1...2 %). Такие плитки часто называют «метлахские» (от названия немецкого города Meftlach, где было одно из первых производств подобных плиток).

     Плитки  могут быть окрашены в массе или  иметь окрашенным только верхний  слой. Поверхность плиток большей частью гладкая, но производят плитки и с фактурной поверхностью (например, имитирующие грубообработанный камень или древесину). Плитки отличаются высокой износостойкостью и прочностью, стойки к действию воды и химических реагентов, декоративны и легко моются. Размеры плиток от самых мелких (23*23 мм) мозаичных до плиток среднего размера (300*300 мм). Среди материалов для полов керамическая плитка отличается высоким теплоусвоением: такое покрытие пола называют «холодным».

     В странах с теплым климатом (Южная  Европа, Египет, Сирия и т. п.) полы из керамической плитки применяют во всех помещениях, включая гостиные и спальные комнаты. В России полы из плиток принято устраивать в помещениях с сырым режимом эксплуатации к повышенными гигиеническими требованиями (санитарно-технические узлы, лаборатории, больницы, пищеблоки и т. п.). В настоящее время в связи с появлением подогреваемых полов круг помещений, где целесообразно применять керамические плитки для полов, будет расширяться.

     Облицовка керамикой – один из самых экономически эффективных видов отделки фасадов и интерьеров зданий. Хотя первоначальная стоимость такой облицовки выше многих других видов отделки, но с учетом очень высокой долговечности керамики, в конечном счете, керамическая облицовка оказывается выгоднее. К несомненным достоинствам такой облицовки необходимо отнести архитектурную выразительность и экологичность. 

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

     Керамзит – это легкий пористый строительный материал ячеистого строения в виде гравия (иногда в виде щебня или песка), универсальный экологически чистый утеплитель.

     Преимущественно керамзит применяют в качестве заполнителя  для легких бетонов и в качестве теплоизоляционного материала в  виде засыпок.

     В зависимости от размера зерен  керамзит делят на керамзитовый песок и керамзитовый гравий. Керамзитовый песок все чаще используется в качестве «сухой засыпки». Также существует керамзитовый щебень, который получают путем дробления керамзитового гравия.