Реферат: Связь состава, структуры и свойств строительных материалов

В природе насчитывается более 2000 минералов, но в образовании горных пород участвует лишь около 50, носят они название породообразующих. Каждый минерал характеризуется определенными химическим составом и физическими свойствами: плотностью, твердостью, проч­ностью, стойкостью, характером излома, блеском, цве­том и др.

Большинство породообразующих минералов имеет кристаллическую структуру и обладает анизотропией свойств т.е. у анизотропных минералов физические свой­ства неодинаковы по различным кристаллографическим направлениям. Строительные свойства горных пород оп­ределяются химическим составом породообразующих ми­нералов и их основными физико-механическими свойст­вами,

Наиболее распространенный в земной коре минерал кварц — кристаллический кремнезем Si02 в природе встречается в виде самостоятельной породы (кварцевого песка) и в составе многих горных пород. Кварц—один из самых прочных, твердых и стойких минералов. Он не­прозрачен, часто имеет молочно-белый цвет, характери­зуется отсутствием спайности, т. е. под действием удара раскалывается не по определенным плоскостям, а дает раковистый излом произвольной формы. Истинная плот­ность его 2,65 г/см³ , твердость 7 (по шкале твердости), предел прочности при сжатии превышает 1000 МПа. При обычной температуре кварц не реагирует с кислотами и щелочами. При 1710 °С кварц плавится, образуя после быстрого охлаждения кварцевое стекло. При выветри­вании магматических горных пород стойкие зерна квар­ца не разрушаются, а образуют кварцевый песок.

Полевые шпаты— довольно распространенные мине­ралы, участвующие в образовании многих горных пород, По химическому составу полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты калия, натрия или кальция. Полевые шпаты характеризуются хорошо выраженной спай­ностью по двум направлениям. Из разновидностей поле­вых шпатов в природе различают: ортоклаз (прямораскалывающийся) К₂ О× Al₂ O₃ ×6SiO₂ плагиоклаз • (косораскалывающийся) в виде альбита Na₂ O× Al₂ O₃ ×6SiO₂ и анортита CaO Al₂ O₃ ×2SiO₂ . Цвет полевых шпатов от белого до темно-красного, истинная плотность 2.50—2,76 г/см³ , твердость 6, предел прочности при сжатии от 120 до 170 МПа, температура плавления 1170—1550°С. Эти минералы обладают низ­кой атмосфероустойчквостью и при выветривании разру­шаются с образованием минерала каолинита, являюще­гося основной частью глинистых осадочных гсфных по­род. В чистом виде полевые шпаты применяют в ка­честве плавней при производстве керамических материа­лов.

Слюды по химическому составу являются слоистыми водными алюмосиликатами. В природе много разновид­ностей слюд, среди которых чаще всего встречаются био­тит и мусковит. Биотит не прозрачен, темного, даже чер­ного цвета с характерным металлическим блеском. Мус­ковит—прозрачная бесцветная слюда. Слюды имеют со­вершенную спайность, расщепляясь на тонкие гибкие пластинки. Истинная плотность 2.8—3.2 г/см³ , твердость 2—3.

Большое содержание слюд придает горной породе слоистость, снижает ее прочность и стойкость, затрудня­ет полировку.

Железисто-магнезиальные минералы имеют темную окраску и носят название темноокрашенных. Наиболее распространенными породообразующими минералами яв­ляются роговая обманка, авгит и оливин. Истинная плот­ность их 3—3,6 г/см³ , твердость 5,5—7,5. Минералы этой группы обладают высокими прочностью, ударной вязко­стью и атмосферостойкостью, эти же свойства они пере­дают н содержащим их магматическим горным породам.

Кальцит— известковый шпат СаСОз—часто встреча­ющийся минерал в осадочных горных породах. Он пред­ставляет собой прозрачный или бесцветный минерал, но может быть окрашен за счет примесей. Блеск кальцита стеклянный, истинная плотность 2,6—2,8 г/см³ , твердость 3. Кристаллы кальцита обладают совершенной спайно­стью по трем направлениям. При действии соляной кис­лотой кальцит бурно «вскипает» с выделением углекис­лого газа. Присутствие кальцита в осадочных горных по­родах делает их ценным сырьем для производства минеральных вяжущих веществ.

Магнезит по химическому составу является карбона­том магния MgCO₃ . В природе он менее распространен, чем кальцит. Магнезит белого цвета, часто с желтоватым оттенком, истинная плотность его 2,9—3 г/см³ , твердость 3.5-4.5.

Доломит встречается в природе в виде двойной соли СаСОз×МgСОз. Он имеет серовато-белый цвет, иногда с желтоватым, зеленоватым или красноватым оттенками; истинная плотность его 2,8—2,9 г/см³ , твердость 3,5—4.

Гипс по химическому составу представляет собой вод­ную сернокислую соль кальция CaS04-2H20. Кристаллы гипса имеют пластинчатое, волокнистое или зернистое строение. Гипс белого цвета, но может быть за счет при­месей окрашен в серый, желтый, красный и другие цве­та. Истинная плотность 2,3 г/см³ , твердость 1,5—2, раст­ворим в воде. При нагревании двуводный гипс способен выделять кристаллизационную воду, переходя в полувод­ный или безводный гипс.

Каолинит —водный силикат алюминия—самый рас­пространенный минерал осадочных горных пород. Чистый каолинит белого цвета, однако, примеси придают ему раз­личные оттенки: желтоватый, бурый, зеленоватый и др. Истинная плотность 2,5—2,6 г/см³ , твердость 1. Каолинит наряду с другими минералами входит в состав глин, из­вестняков, песчаников и других осадочных горных пород. Каолинит—ценное сырье для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, а также огнеупорных материалов и изделий.

Задача № 50

Определить полные остатки на ситах , построить графики зернового состава и дать оценку состава щебня , если частные остатки на стандартных ситах , выраженные в % , соответственно равны :

А₂₀ =5

А₁₀ =29

А₅ =43

А₃ =20

Решение

Для примера предположим , что полный вес испытываемого щебня был равен 1,5 кг , тогда :

Размер контрольных сит	20	10	5	3
Полный остаток на ситах в граммах	75	435	645	300
Остаток в %	5	29	43	20
Остаток в % от оставшегося щебня	5,15	29,90	44,33	20,62

Какие изделия относятся к эффективной керамике ? Чем определяется их эффективность ?

Для уменьшения массы и толщины наружных стен взамен обычного кирпича широко применяют эффектив­ные керамические материалы, которые характеризуются меньшей плотностью, более низкой теплопроводностью, чем обычный кирпич, но обладают достаточной прочно­стью.

По теплотехническим свойствам и плотности кирпич и камни в высушенном до постоянной массы состоянии подразделяют на эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен зданий и позволяющие уменьшить их толщину по сравнению с толщиной стен из обыкновен­ного кирпича (кирпич плотностью не более 1400 кг/м³ и камни плотностью не более 1450 кг/м³ ) и условно эффек­тивные, улучшающие теплотехнические свойства ограж­дающих конструкций (кирпич плотностью свыше 1400 кг/м³ и камни плотностью 1450—1600 кг/м³ ).

К эффективным стеновым керамическим материалам относят пустотелые керамические кирпич и камни (рис. 19). Они имеют форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностям Пустоты в кирпиче и камнях должны располагаться перпендику­лярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными. Диаметр цилиндрических сквозных пус­тот не более 16 мм, ширина щелевидных пустот не более 12 мм. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм. Водопоглощение пустоте­лых изделий не менее 6%. По прочности кирпич и кам­ни подразделяют на марки: 300, 250, 200, 175, 150, 125. 100, 75 (см. табл. 6), а по морозостойкости—на марки:

Мрз 15, 25, 35 и 50.

Рис. 19. Керамический кирпич с 19 (а), 32 (б), 18 (в) и 28 ( г) пустотами

Пустотелый кирпич применяют для кладки наруж­ных и внутренних стен зданий и для заполнения стен каркасных зданий. Не разрешается использовать этот кирпич для кладки стен зданий бань, прачечных и т. п. Из пустотелых камней возводят несущие стены и пере­городки, стены каркасных зданий, изготовляют кирпич­ные панели. Применяя пустотелые керамические камни, удается снизить толщину и массу стен, снизить трудоем­кость кладки и ее стоимость.

К эффективным керамическим материалам относят также сплошные и пустотелые кирпичи и камни, которые изготовляют из смеси глины и диатомитов или трепелов путем пластического или полусухого формования и по­следующего обжига. Плотность их от 700 до 1500 кг/м³ . Кирпич и камни выпускают пяти марок: 200, 150, 125, 100 п 75. Применяют их для кладки наружных и внут­ренних стен зданий и сооружений.

Задача № 70

Сколько получится штук кирпича полнотелого одинарного из 8м³ глины при следующих данных : средняя плотность черепка кирпича 1700кг/м³ , средняя плотность сырой глины 1640 кг/м³ , влажность глины 16% ? Потери при прокаливании во время обжига сырья в печи составляют 9%от массы сухой глины.

Решение

Находим массу влажной глины : т_вл.гл. =1640×8=13120кг

Масса глины после обжига : т _гл =(13120/1,16)/1,09=10376,5кг

Объём 1000 шт кирпича : V₁₀₀₀ =1000×0,25×0,12×0,065=1,95м³

Масса этого кирпича : т ₁₀₀₀ =1700×1,95=3315кг

Находим количество кирпича : шт =(10376,5/3315)×1000=3130 штук кирпича

Ответ : из 8м³ сырой глины плотностью 1640 кг/м³ , можно получить 3130 штук кирпича , плотностью1700кг/м³

Виды стеклянных материалов и изделий

Основные сведения о стекле

Стеклом называют твердый, аморфный, прозрачный в той или иной области оптического диапазона (в зависи­мости от состава) материал, получаемый из переохлаж­денных жидких минеральны?