Контрольная работа по "Материаловедению"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 1. 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.

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.

 

 

Вопрос 2. Опишите  способы защита древесины от гниения  и возгорания

 

 

 Склонность древесины  к гниению и возгоранию делает деревянные конструкции недолговечными и ненадежными. Поэтому принимаются меры по снижению горючести и повышению биостойкости древесины.

 

 Защита от гниения.  Как уже указывалось в §  3.3, гниение древесины происходит  в тех случаях, когда на ней  начинают развиваться грибы, использующие древесину как питательную среду. Для их развития необходимы определенные условия: влажность древесины не менее 18...20 %; свободный доступ кислорода; температура + 5...+ 40° С.

 

 Если какое-либо  условие не выполняется, гниения древесины не происходит. Наиболее радикальный и реальный с конструктивной точки зрения путь защиты древесины от гниения — сухой режим экс¬плуатации (влажность древесины должна быть не более 15 %).

 

 Если этот путь  невозможен, то можно сделать  древесину ядовитой для грибов. Последний прием называют антисептированием (от греч. Septikos — вызывающий гниение). Этот путь защиты древесины ис¬пользовался с давних времен. Например, древесину обжигали до образования на поверхности слоя древесного угля. Более эффективна пропитка древесины дегтем, ароматические компоненты которого (фенолы, крезол и др.) обеспечивают его антисептическое действие (о дегте подробнее см. § 9.2). Кроме того, такая обработка придает древесине гидрофобность. Но при этом древесина приобретает темно-коричневую окраску и характерный дегтярный запах.

 

 Для антисептирования деревянных  конструкций, с которыми че¬ловек  находится в непосредственном  контакте, используют водораст¬воримые  антисептики — соли фтористоводородной  и кремнефторис-тых кислот (NaF; Na2SiF6) и другие ядовитые для грибов соединения (хлорид цинка, пентахлорфенол). Эти антисептики не имеют цвета и запаха, а пропитка ими не препятствует склейке и окраске древесины. Защита от возгорания. Древесина относится к сильногорючим и легковоспламеняемым материалам. Возгорание древесины при контак¬те с открытым огнем происходит при температуре 260...290° С, а при нагреве выше 350° С газы, выделяющиеся из древесины, способны самовозгораться. Для предупреждения возгорания древесины приме¬няют специальные меры конструктивного характера, сводящие к минимуму вероятность нагрева древесины и ее контакта с огнем. Другой путь защиты древесины — снижение возгораемости самой древесины.

 

 Снижение возгораемости древесины  вплоть до перевода ее в  группу трудносгораемых можно достичь двумя путями: покрытием древесины огнезащитными составами; пропиткой древесины антипиренами (от греч. руr— огонь).

 

 Огнезащитные покрытия могут  быть в виде обмазок, красок  и лаков. Обмазки состоят из  неорганических связующих (глина, известь, гипс), наполнителей (слюда, асбест и т. п.) и антипиренов. Обмазки наносят слоем 2—3 мм на деревянные конструкции, к которым не предъявля¬ются декоративные требования. Огнезащитные краски образуют более декоративные покрытия. Огнезащитная функция заключается в обра¬зовании оплавленных стекловидных пленок, предотвращающих доступ кислорода к древесине и защищающих ее от нагрева. Огнезащитные лаки используются в тех случаях, когда необходимо сохранить видимой природную текстуру дерева. При контакте с огнем лаковая пленка вспучивается (наподобие «воздушной кукурузы») и образует теплоизо¬лирующее трудносгораемое покрытие на поверхности древесины.

 

 Огнезащитные пропитки —  растворы солей и некоторых  других веществ — антипиренов,  которыми пропитывают древесину.

 

 При нагреве до температуры  возгорания древесины антипирены  действуют по следующим схемам:

 • разлагаются с выделением  газов, не поддерживающих горение  (С02, NH3 и др.);

 • плавятся с  образованием газонепроницаемой  стеклообразной пленки;

 • вспучиваются, а  затем обугливаются, образуя теплоизолирующее  покрытие.

 

 Пока протекают  эти процессы, древесина не загорается.

 

 Наиболее распространенные  антипирены: фосфат и сульфат  аммо¬ния, бура (Na2B4O7 • 10Н2О), поташ  (К2СО3), борная кислота (Н3ВО2). В последнее время в качестве антипиренов предложены элементорга-нические соединения, содержащие галогены и фосфор (например, трихлорэтилфосфат).

 

 Так как технология  пропитки антисептиками и антипиренами  одинаковая, то часто проводят  комплексную обработку древесины против гниения и возгорания. Для этого используется, например, водный раствор, содержащий 15 % антипиренов (диаммоний фосфата 7,5 %, сернокислого аммония — 7,5 %) и 2 % антисептика — фтористо¬го натрия.

 

 Пропитка древесины  может быть поверхностная или глубокая. Проводится она до окраски деревянных конструкций или столярных изделий.

 

 Поверхностная пропитка  производится путем 2—3-кратной  обра¬ботки деревянных элементов  концентрированными растворами  с по¬мощью кисти или распылителя.  Ее производят обычно в построечных условиях на готовых конструкциях. Недостаток такой обработки — возможность вымывания пропитывающего состава и появления высолов на конструкции. Механическая обработка (острожка, шлифование) после пропитки не допускается, так как при этом снимается пропи¬танный слой древесины.

 

 Глубокая пропитка  обеспечивает проникновение антисептиков  и антипиренов в глубину древесины,  что повышает надежность пропит¬ки.  Ее производят в заводских  условиях; при этом пропитывают  обычно подкрашенным раствором. Используют два метода глубокой пропитки.

 

 • Метод горяче-холодных  ванн: обрабатываемую древесину  сначала помещают в горячий  раствор. В нем из древесины  выходит воздух и пары воды. Затем древесину перемещают в  холодный раствор; в порах древесины  при этом образуется разряжение и туда активно засасывается раствор.

 • Автоклавно-диффузионный  метод: древесину помещают в  автоклав (толстостенную герметически  закрывающуюся емкость), в котором  создают разряжение 0,06...0,08 МПа. Затем  туда подают пропиточный состав с температурой не ниже 70° С и постепенно поднимают давление.

 

 

 

Вопрос 3. Каковы свойства воздушной извести и  где в строительстве она применяется.

 

Строительной воздушной  известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их при температуре 900-1250°С до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция и магния.                                                 СаСОз<-> СаО+СO2

МgСОз <-> МgО+С02

 

Содержание примесей глины, кварцевого песка и т.п. (Аl2Оз, Si02, Fe203) в карбонатных породах не должно превышать 6-8%.

Различают следующие  виды воздушной извести:

1) известь негашеная  комовая;

2) известь негашеная  молотая;

3) известь гидратная  (пушенка);

4) известковое тесто.

Известь негашеная комовая  представляет собой продует обжига в виде кусков различной величины. По химическому составу она почти  полностью состоит из свободных  оксидов кальция и магния с  преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившиеся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.

Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.

Гидратная известь - это  продукт в виде высокодисперсного  сухого порошка, получаемый гашением комовой  или молотой негашеной извести  соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты. Влажность гидратной извести не должна быть более 5%. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2 и небольшого количества примесей (как правило,карбоната кальция).