Контрольная работа по "Строительству"

Вопрос №1

Активные минеральные добавки вулканического происхождения. Состав, свойства содержание в цементах на основе портландцементного клинкера.

Ответ:

Активные минеральные добавки-наполнители — это вещества естественного происхождения или промышленные отходы, находящиеся в тонкодисперсном состоянии или измельченные до тонкости помола цемента и состоящие в основном из аморфного кремнезема (Si02 более 50%), обладающие гидравлической активностью или пуццоланическим действием. К природным минеральным добавкам вулканического происхождения относят вулканические пеплы, туфы, пемзы, трассы и др. При извержении вулканов из их кратеров, кроме изливающейся лавы, выбрасывается огромное количество раскаленных обломков горных пород разной величины и мельчайших пылевидных частиц лавы. Более крупные обломки выпадают на склонах вулканов, мельчайшие же частицы охлаждаются воздухом и осаждаются на землю в виде вулканического пепла. Если вулканический пепел сохраняет при этом землисто-рыхлое строение, то его часто называют пуццолаиой, если же он в результате вторичных процессов превращается в пористую камневидную породу, — то вулканическим туфом. Сильно метаморфизованные разновидности вулканических туфов, характеризующиеся значительной плотностью и прочностью, называют трассами, а застывшую, сильно поризованную выделившимися при охлаждении газами лаву — пемзой. Витрофиры представляют собой плотную каменную породу порфировой структуры, состоящую в основном из темного вулканического стекла. По химическому составу добавки вулканического происхождения состоят в основном из кремнезема и глинозема (70—90 %), в них присутствует небольшое количество СаО и MgO (2—4 %), щелочей Na20 и К20 (3— 8%) и гидратной воды, удаляемой при прокаливании (5—10%). По фазовому составу они представляют собой смесь частично аморфизованиого стекла (50—80%) и некоторых силикатов и алюмосиликатов, а также их гидратов в кристаллическом состоянии. Обычно в них содержатся и различные примеси.  Все вулканические породы, встречающиеся в природе в землисторыхлом состоянии, называют пуццоланами (по названию итальянского селения Поццуоли в Неаполитанском заливе, где они впервые стали разрабатываться). К пуццоланам относят все пористые вулканические материалы, состоящие из отдельных мелких зерен или небольших кусков (например, вулканические пески). Иногда пуццоланами обобщенно называют все виды активных минеральных добавок. Для всех вулканических добавок характерно сравнительно высокое содержание кремнезема и глинозема. Активность активных минеральных добавок зависит от скорости охлаждения расплавленной вулканической магмы. Особенно быстро охлаждается лава, попавшая в воду в тех случаях, когда вулканы находятся вблизи морей или рек. Быстроохлажденные вулканические породы обладают большим запасом химической энергии. Такие добавки часто в значительной части или почти целиком состоят из стекла. Вулканические добавки характеризуются высоким содержанием алюмосиликатов. При введении этих добавок в состав цементов свободная известь связывается нерасстеклованной алюмосиликатной составляющей этих добавок. На активность этих добавок влияет также содержание в них химически связанной воды. Это подтверждается тем, что вулканический трасс после прокаливания теряет способность придавать извести гидравлические свойства.

Вопрос№2

Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие. Состав, свойства, применение.

Ответ:

Эти вяжущие получают путем тщательного смешивания полуводного гипса,портландцемента и какой-либо активной добавки. Активная добавка должна быть просушена и измельчена (остаток на сите № 008 не более 10%). В качестве активных добавок для приготовления ГЦПВ используют обычно трепел, опоки, диатомит, некоторые золы, обожженные при 600—700° С, глины и др. с активностью не менее 200 мг/г.

В настоящее время чаще всего применяют гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, содержащие: полуводного гипса 50—75%, портландцемента 15—25% и активной добавки 10—15%. Вместо портландцемента можно использовать пуццолановый портландцемент или шлакопортландцемент. В стандарте установлен метод определения количества активной минеральной добавки в составе ГЦПВ, по которому концентрация оксида кальция в

вяжущем пятисуточного возраста твердения не должна превышать 1,1 г/л и для семисуточного — не выше 0,85 г/л.
Регламентировано получение пяти марок ГЦПВ — 100, 150, 200, 250 и 300. Сроки его схватывания: начало — не ранее 4 мин, конец — не позднее 20 мин. Остаток в % по массе на сите № 008 должен быть не более 15%. У высушенных до постоянной массы образцов предел прочности при сжатии составляет: 10, 15, 20, 25 и 30 МПа, а при изгибе — 4, 5, 6, 7, 8 МПа. Коэффициент размягчения должен быть не более 0,6. Морозостойкость характеризуется 20—50 циклами. 
Из ГЦПВ, изготовленных на основе строительного гипса, и портландцемента марки 400 и выше можно получать обычные бетоны марок до 15-20 МПа в зависимости от расхода вяжущего (300-450 кг/м3) и подвижности бетонных смесей. Коэффициент их размягчения 0,6-0,8. Прочность этих бетонов через 2-3 часа после изготовления достигает 30-40% марочной.

Бетоны из ГЦПВ с использованием высокопрочного α-гипса имеют через 2-3 часа прочность на сжатие 10-12 МПа, а через 7-15 суток нормального твердения - 30-40 МПа. Эти бетоны характеризуются примерно теми же упругопластическими свойствами, что и бетоны на портландцементе равных по прочности марок. Весьма интенсивно твердеют ГЦПВ на высокопрочном гипсе и особобыстротвердеющем цементе марок 500 и 600. Важно отметить, что если гипсовые бетоны, особенно во влажном состоянии, отличаются высокими показателями ползучести, то ползучесть бетонов на ГЦПВ, содержащих 20-25% цемента и более, характеризуется примерно такой же, как и бетонов на портландцементе. Для ускорения твердения бетонов на ГЦПВ их можно пропаривать при 70-80 °С в течение 4-6 часов, причем достигаемая прочность составляет 70-90% конечной. Стальную арматуру в изделиях на ГЦПВ нужно защищать соответствующими покрытиями или добавками нитрита натрия.

Бетоны и изделия на ГЦПВ характеризуются морозостойкостью 20-50 циклов в зависимости от состава вяжущих, их удельного расхода, вида, состава и плотности бетонов и других факторов. По сульфатостойкости эти вяжущие равноценны сульфатостойким портландцементам. С 1956 года ГЦПВ успешно применяют в строительстве. На их основе методом проката на стане Н.Я.Козлова или в кассетах готовят панели для устройства стен ванных и душевых комнат, а также санитарно-технических кабин, вентиляционных блоков и т.п. Широко применяют в строительстве панели для верхних покрытий полов жилых зданий.

Изделия из ГЦПВ используют также при возведении малоэтажных жилых домов и зданий сельскохозяйственного назначения в суровых условиях эксплуатации. ГЦПВ в смеси с водной эмульсией ПВА или дивинилстирольного латекса применяют для отделки наружных и внутренних поверхностей зданий, для крепления керамических плит и других видов отделочных работ. Содержание полимера в отдельных составах колеблется в пределах 5-10% массы ГЦПВ. Эти композиции характеризуются высокими адгезионными своствами и долговечностью.

Вопрос№3

Высокопрочные портландцементы. Особенности производства, свойства и применение.

Ответ:

Высокопрочные портландцементы

Высокопрочные портландцементы - цементы на основе портландцементного клинкера, обеспечивающие получение в нормальных условиях твердения значения предела прочности при сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток твердения, превышающие 50 МПа, что соответствует марке 500 и выше (ГОСТ 10178) или классу прочности 52,5 и выше (ГОСТ 30515). Такая оценка цементов по прочности достаточно условна: она характеризует только потенциальную способность цемента образовывать высокопрочный камень (раствор, бетон). Следует иметь в виду, что прямая зависимость прочности раствора и бетона от значения прочности (активности) цемента наблюдается только при особых условиях. Кроме активности цемента, прочность искусственного камня зависит от многих факторов: содержания, вида и свойств заполнителей, значения В/Ц и др., и, например, на основе цемента марки 500 может быть приготовлен бетон как марки 200, так и марки 700.

Высокопрочные портландцементы чаще всего являются бездобавочными, или содержат небольшое количество активной гидравлической добавки (5-7%). Условия получения таких цементов: нормирование минералогического состава клинкера (применение алитово-алюминатных клинкеров), обеспечение высокой удельной поверхности цемента (450 мг/кг и более), обеспечение оптимального гранулометрического состава, получение клинкеров определённого структурного типа и др.                                Сырьевые материалы для производства ВПЦ должны быть возможно более однородными по химическому составу и содержать наименьшее количество нежелательных примесей. Большое значение имеет физическая структура сырьевых материалов. Помол сырьевых материалов должен быть более тонким(остаток на сите с сеткой №008 не более 3-5% ), чем при получении обычного портландцемента, а сырьевая смесь возможно более однородной с тем, чтобы пределы колебания химического состава шлама, поступающего в печь, были незначительными. ВПЦ нужно быстро обжигать и быстро охлаждать. Быстрый обжиг достигается в длинных вращающихся печах при работе на короткой зоне спекания, приблеженной к головке печи. Обжиг клинкера нужно вести во вращающихся печах при несколько повышенной температуре и по возможности на беззольном топливе (газе и мазуте) , стремясь к сильному и равномерному обжигу. В сырьевую смесь целесообразно вводить ускорители процесса клинкерообразования , например плавиковый шпат, и быстро охлаждать клинкер, выходящий из зоны спекания. Большое значение имеет гранулометрический состав цементного порошка. Большую удельную поверхность цемента можно получить за счет более длительного помола в обычных трубных мельницах при соответственном понижении их производительности. Более тонкому помолу способствует предварительное дробление клинкера , водяноеохлаждение корпусов цементных мельниц, оптимальная нагрузка и своевременная догрузка мелющих тел и т. д. Целесообразно применять для этой цели сепараторные мельницы. Мощное средство ускорения процесса твердения изделий из цемента в заводских условиях -  водотепловая (тепловлажностная ) их обработка , которая проводится обычно в пропарочных камерах паром атмосферного давления.                  Высокопрочные цементы, характеризующиеся активностью, превышающей нормированные показатели (например, по ГОСТ 10178), могут выпускаться производителем цемента по техническим условиям (ТУ), в соответствии с которыми может предусматриваться выпуск цементов марок 700 и выше. Свойства высокопрочных портландцементе в отличаются от свойств рядовых портландцементов; помимо более высокой прочности в 28 суток, в большинстве случаев такие цементы характеризуются более высокой прочностью в ранние сроки твердения, быстрым темпом набора прочности, а также, при правильном подборе состава растворов и бетонов, более высокой морозостойкостью, коррозионной устойчивостью, низкой водопроницаемостью. Цементы, характеризующиеся более высокой ранней прочностью, чем это предусмотрено для рядовых цементов, относят к быстротвердеющим.

Вопрос №4

Кислотоупорные цементы. Особенности производства, состав,  свойства и применение.

Ответ:

Кислотоупорные цементы состоят из смеси водного раствора силиката натрия (растворимого стекла), кислотоупорного наполнителя и добавки – ускорителя твердения. Водный раствор растворимого стекла называют жидким стеклом. От обычного оно отличается , тем что растворяется в воде. Растворимое стекло получают в стекловаренных печах так же, как и обычное, но производство его отличается рядом особенностей. Сырьем служат кварцевый песок, сода и сульфат. Варка ведется при 1300-1400 о С. Выпускаемое из печи жидкое стекло быстро охлаждается, затвердевает и представляет собой стеклообразную хрупкую массу от слабо-зеленого до темно-зеленого цвета, состоящую преимущественно из силиката натрия и называемую  силикат-глыбой .  При обычных температурах силикат-глыба растворяется чрезвычайно медленно. Поэтому растворяют ее при повышенных температуре и давлении, для чего применяют автоклавы, в которые загружают куски стекла, а затем пускают острый пар под давлением 0.6-0.7 МПа. Возможен и более простой способ получения жидкого стекла : в автоклав загружают едкий натрий молотый диатомит и обрабатывают их паром под давлением 0.7 МПа. При использовании жидкого стекла для кислотоупорных цементов стремятся к более высокому значению модуля. Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент представляет собой порошкообразный материал, изготовляемый путем совместного помола или тщательного смешивания раздельно измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Этот цемент затворяют жидким стеклом , после чего он превращается на воздухе в прочное камневидное тело, стойкое против действия большинства минеральных и некоторых органических кислот. Кислотоупорными заполнителями могут быть кварц, андезит, бештаунит, плавленый диабаз, гранит , базальт и др. Употребляемый для кислотоупорнорго цемента технический кремнефтористый натрий не должен содержать более 5%; примесей для 1-го сорта и 7%- для 2-го. Стекла берут 25-30% от массы кислотоупорных заполнителей , а кремнефтористого натрия -15% от массы растворимого стекла. В соответствии с ГОСТ 5050-69 предусматривается выпуск двух видов кислотоупорного  кварцевого кремнефтористого цемента: для кислотоупорных замазок и для кислотоупорных растворов и бетонов. Тонкость помола цемента должна быть такой , чтобы остаток на сите с сеткой №008 был не более 10%, а при просеивании через сито с сеткой №0056 проходило не менее 70% от массы пробы. Начало схватывания должно наступать не ранее 40 мин для цемента первого типа и не ранее 20 мин для второго типа. Конец схватывания для цемента обоих типов не позднее 8 ч от начала затворения . Кислотостойкость цементного порошка, определяемая по потере в массе при кипячении его в кислоте, не должна превышать 7% . Предел прочности при растяжении через 28 сут. Воздушного твердения после кипячения в кислоте должен быть не менее 2 МПа. Нельзя применять цемент в условиях воздействия низких температур (ниже минус 20 о С) , щелочей , фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот, кипящей воды и водяного пара , а так же при строительстве и ремонте зданий и сооружений пищевой промышленности, в которых токсичность кремнефтористого натрия вредно влияет на пищевые продукты. Кислотоупорные цементы применяют для футеровки химической аппаратуры , а так же для возведения резервуаров, башен и других специальных сооружений химической промышленности , так как обычные строительные вяжущие материалы растворяются кислотами.

Вопрос № 5

Сырье, основы получения , свойства и применение фенолоформальдегидных полимеров.

Ответ:

Фенолоформальдегидные полимеры - наиболее распространенные полимеры термореактивного класса полимеров. Их получают поликонденсацией фенола с формальдегидом. Фенол представляет собой бесцветные кристаллы с характерным сильным запахом; токсичен. Вдыхание его приводит к отравлению, а попадание на кожу вызывает ожоги. Формальдегид - газ, тоже с резким удушливым запахом. Следует помнить, что отрицательные свойства, присущие исходным компонентам, в значительной степени передаются и полимеру. В зависимости от соотношения исходных продуктов поликонденсации и характера катализаторов получают различные виды фенолоформальдегидных полимеров. При избытке фенола и конденсации в кислой среде получают новолачные (термопластичные) полимеры. При избытке формальдегида и конденсации в щелочной среде образуются жидкие резольные (термореактивные) полимеры. Фенолоформальдегидные полимеры в твердом состоянии характеризуются высокой поверхностной твердостью и представляют собой хрупкие стеклообразные массы. Одним из достоинств феноло-формальдегидных полимеров является их способность хорошо совмещаться с наполнителями и давать материалы более прочные, теплостойкие и менее хрупкие, чем сами полимеры. Эти полимеры отличаются высокой адгезией к древесине, хлопчатобумажным тканям, бумаге. Фенолоформальдегидные полимеры и материалы на их основе обладают исключительно высокой химической стойкостью. Они используются для производства клеев, древесностружечных, древесноволокнистых и слоистых плит и пластиков, бумажнослоистых пластиков, водостойкой фанеры, сотопластов, минераловатных и стекловатных матов, спиртовых лаков. Фенолоформальдегидные полимеры  также следует отнести к ароматическим карбоцепным полимерам, так как они построены из фенольных ядер, связанных метиленовыми группами, и их можно рассматривать как полимеры алкилзамещенных  фенолов.             Нагревание фенолоформальдегидных полимеров до 30 - 40 С не влияет на выделение их компонентов в воздух. Степень отверждения фенолоформальдегидных полимеров чаще всего определяют экстракцией остаточных мономеров и низкомолекулярных соединений из полимера ацетоном в аппарате Сокслета. Определяют кислотные числа фенолоформальдегидных полимеров , в качестве растворителя применяют спиртобензольную смесь. Титрование проводят в присутствии хлорида натрия, препятствующего ионизации фенолятов, которые вели бы себя как карбоновые кислоты. 

 Фенолоформальдегидные полимеры (смолы) — продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом .  Новолачные смолы получают при избытке фенола в присутствии кислоты, а резольные — при избытке формальдегида в щелочной среде.  Новолачные смолы сохраняют плавкость и растворимость в этиловом спирте и в других растворителях при нагревании. Их можно перевести в резолы действием формальдегида или уротропина (гексаметилентетраамина).

Фенолоформальдегидная смола

Новолачные смолы применяются для производства лаков и пресс-порошков для изготовления электрической изоляции. При этом процесс перехода линейного полимера в пространственный осуществляется в прессах при изготовлении изделий после смешения смолы с уротропином.

Фенолоформальдегидные смолы находят широкое применение в качестве связующего в производстве композиционных материалов, называемых фенопластами. Кроме связующего такие пластики содержат наполнители и другие добавки. Применяется для изготовления электроизоляционных изделий литьем под давлением, отличается повышенными диэлектрическими свойствами: s=5•1013 Ом, v=5•1010 Ом•м, tg=0.08 при 50 Гц; Епр=40 МВ/м.

К литьевым фенопластам общего назначения относятся пластмассы марок 020-210-75, 021-210-75, 027-0118-02 и др. Из этих материалов изготавливают различные изделия технического назначения (детали электроприборов, низковольтной электроаппаратуры и др.).  Фенолоформальдегидные полимеры широко используются для получения термореактивных пластических масс. Эти материалы отличаются высокой механической прочностью, малым водопоглощением, хорошими диэлектрическими свойствами, стойкостью к действию химических реагентов. Пенопласты на основе фенолоформальдегидных полимеров обладают наиболее высокими пределами рабочих температур, огнестойкостью и формоустойчивостью в широком температурном интервале, они используются в качестве конструкционных и изолирующих материалов в строительстве, авиации, машиностроении. 

Процесс производства новолачных смол отличается от процесса производства смол резольного типа. При изготовлении феноло-формальдегидных смол применяют синтетический фенол, а также фенолы, получаемые из каменноугольной смолы (фенольная и феноло-крезольная фракции, трикрезол, ксиленолы). Помимо перечисленных фенолов применяют их смеси, а также смеси фенола с анилином (феноло-анилино-формальдегидная смола).

Для получения новолачных смол конденсацию, как правило, проводят в присутствии кислотных катализаторов при избытке фенола. Технологический процесс получения твердой новолачной смолы, состоит из стадий конденсации и сушки проводимых, как правило, в одном аппарате. В смесь фенола с формальдегидом вводят такое количество кислого катализатора, чтобы величина рН реакционной смеси составляла 1,6-2,3.Смесь при постоянном перемешивании нагревают до кипения в течении 40-60 минут при атмосферном давлении (реже в вакууме) с включенным обратным холодильником. Через 20 минут после начала кипения в аппарат вводят дополнительную порцию катализатора (0,056 весовых частей кислоты на 100 весовых частей фенола). Кипячение смеси при 95-980С продолжают еще 1-1,5 часа. По достижению удельного веса смеси, близкого к 1,2 г/см3,конденсацию смолы считают в основном законченной, включают прямой холодильник и начинают сушку, при остаточном давлении не выше 300 мм.рт.ст. обогревая аппарат паром 5-8 атм. Сушку продолжают до достижения температуры каплепадения смолы 95-1050С. После этого смолу сливают из аппарата и охлаждают. На рисунке ниже представлена обобщенная схема производства новолачной смолы.

Министерство Образования Российской Федерации

Кафедра СМСТ

Контрольная работа

По дисциплине « Вяжущие вещества»

Выполнил: студент 5курса

Проверил:

Новосибирск 2011