Понятие состава и структуры материала.
Состав-компоненты, вход в данный мат. Структура-строение данного мат.Строение мат изуч на 3ур-нях:1)макроструктура мат-строение, видимое невооруж глазом 2)микроструктура мат-стр, вид в оптич микроскоп,3)внутр стр вещ на мол-ионном ур-не
Классификация стр мат по назн.
По назначению материалы подразделяют на следующие группы:
конструкционные материалы - материалы которые воспринимают и передают на грузки в строительных конструкциях;
теплоизоляционные материалы, основное назначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;
акустические материалы (звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы) - для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения;
гидроизоляционные и кровельные материалы - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;
герметизирующие материалы - для заделки стыков в сборных конструкциях;
отделочные материалы - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;
материалы специального назначения (например огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.
3. Параметры состояния и структурные характеристики строительных материалов (истинная, средняя, насыпная и относительная плотности, пористость, коэффициент плотности).
1) Истинной плотность - масса единицы объема в абсолютном плотном состоянии (ρ=m/va. [г/см3; кг/м3]). va – объем в абсолютно плотном состоянии (без пор).
2) Средней плотностью является масса объема в естественном состоянии (с порами) (ρm=m/ve. [г/см3; кг/м3]). ve – объем материала в естественном состоянии (с порами и без пор).Значения плотности данного материла в сухом и влажном состоянии связаны соотношением: ρmв= ρmс (1 + Wм)
3) Пористость – степень заполнения объема материала порами. Пористость – важнейшее свойство для многих строительных материалов (водопоглащение, теплопроводность, прочность…) П=vпор/ve=(ve - va)/ve=(1 - va)/ve=(1 - ρm/ρ)▪100%. П = от 0 (сталь) – до 98,5% (пористость пенопласта). Размеры пор от миллионных долей миллиметра до нескольких миллиметров. В ячеистом бетоне 0,5 – 2 мм. Свойства материалов зависят не только от общей пористости, но и от размера и характера пор. Бывает открытая По (открытые поры) и закрытая Пз (закрытые поры) пористость. По = m1 – m2/ V▪1/воды, где m1 масса в сухом состоянии, а m2 насыщенна водой. Соответственно Пз = П - По
4) Коэффициент плотности это степень заполнения объема материла твердом веществом Кпл=ρm/ρ. В сумме Кпл +П=1 (или 100%).
5) d относительная плотность выражает плотность материла по отношению к плотности воды d =ρm/ρводы.
4. Понятие истинной, средней и насыпной плотности строительных материалов. Методы определения указанных характеристик материалов.
Ср плотность-масса единицы объема мат в естеств сост Рм=м/Vе
Истинная плотность-масса ед объема абсолютно плотного мат. Р=м/Va
Относит плотность-выраж плотн мат по отн к плотн воды
Насыпная плотность- Рн масса ед объема рыхло насып зерн или волокн мат
5. Пористость и коэффициент плотности. Виды пористости. Влияние характера пористости материалов на различные свойства материала, в том числе, на гидрофизические свойства и морозостойкость.
Пористость П-степень заполнения объема мат порами П=Vп/V
К-нт плотности- степень заполн объма мат ТВ вещ Кпл=Рм/Р
Открытая пористость По=отн суммарного объема всех пор к объему мат
По=((м2-м1)/V)*1/(pH20)откр поры ув проницаемость и волдопогл мат и ухудши и морозостойкость. Закрытая пористость П= Пз=П-По
6. Гидрофизические свойства строительных материалов (гигроскопичность, влажность, водопоглощение, водонепроницаемость, водостойкость, морозостойкость). Зависимость этих свойств от структуры материала.
1) Гигроскопичность (способность материала поглощать пар из воздуха). Пр.: древесина, волокнистые и теплоизоляционные мат., т.е. материалы обладающие развитой внутренней поверхностью пор и высокой сорбционной способностью (адсорбция водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярная конденсация).
2) Водопоглощение (способность поглощать воду и удерживать ее при контакте). Wm (водопоглощение по массе)=(mнасыщ – mсухого)/mсухого▪100%. W0 (водопоглощение по объему)=Vводы/Vестеств=(mнасыщ – mсух)/ρводы▪Vе. W0=Wm▪d. Водопоглащение используется для оценки структуры материала используя сл. формулу Кн (показывает какая часть заполнена водой)= W0/П. если: Кн=0, то нет пор или поры замкнуты; Кн=1, то поры заполнены водой. Кн косвенно характеризует морозостойкость бетона. Увеличение объема при замерзании воды =9%.
3) Водостойкость (способность мат. сохранять прочность в водонасыщенном состоянии) Кр (коэффициент размягчения)=Rводы /Rсухой. От 0 до 1.Если: Кр=1, то стекло; Кр=0, то глина.
4) Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Кф (водопотребность оценивается коэффициентом фильтрации)= Vв▪ a(толщина слоя)/S(площадь м2) ▪ Δρ (давление на границах стенки) t (1 час)= г/м▪ ч▪ Па. Марки по водопроницаемости W2…W12 (2…12 – одностороннее гидростатическое давление, которое выдерживает материал) [кг▪с/см2] атмосфер.
5) Капиллярное всасывание – поднятие воды по капилярам пористого материала. Когда часть конструкции в воде или во влажной среде.
6) Газо- и паропроницаемость – способность пропускать через свою толщу пар или газ. Кг= Vp (плотности)▪ a/S▪ Δρ▪ t= г/м▪ ч▪ Па.
7) Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное, попеременное замораживание и оттаивание. Пр: материал насыщается водой, затем замораживается до –15 – 17 С0. Чем меньше поры, тем при более низких температурах замерзает вода. Затем материал помещают в воду комнатной температуры 25 С0 - это 1 цикл. F 35 – количество циклов = 35. ΔR (падение прочности)≤ 15 – 25%. Δm (потеря массы)≤5%. Ускоренные испытания морозостойкости, когда материал насыщается солью. 1 цикл с солью=10 или 20 циклам стандартным.
7. Понятие морозостойкости и водостойкости строительных материалов. Способы оценки. Стандартные методы определения марки по морозостойкости. Коэффициент насыщения.
Морозостойкость-свойство насыщ водой мат выдерживать попеременное замораж и оттаивание. Причины: капиллярное проникновение воды в пустоты мат, дальнейшее замерз и расшир кристаллического льда и ув давл в мат. Морозост мат количеств оценивается циклами и маркой по морозост. За марку мат по мор-ти приним наиб число циклов попеременного замораж и оттаив, кот выдерж образцы мат без сниж прочн на сжатие более 15%,после испыт образцы не должны иметь видимых поврежд- трещин,выкрашивания. От мор-ти завис долговечность стр мат в конструкциях. Арка по мор-ти устан проектом с учетом вида конст, усл ее эксплуатации и климата.
Водостойкость – способность материала сохранять прочность при насыщении водой.
Оценка водостойкости: Показателем водостойкости является коэффициент размягчения Кразм, который определяется как отношение предела прочности (при сжатии) материала в насыщенном водой состоянии Rcx к пределу прочности сухого материала Rсж: Кразм = R‘сж / Rсж
8. Физико-механические свойства строительных материалов (прочность, предел прочности, деформации, твёрдость, истираемость, удельная прочность).
1) Деформативные свойства: -упругость способность мат. изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и полностью восстанавливаться после(закон Гука). Упругая деформация – обратимая.-пластические способность мат. изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и сохранять их после -текучесть – нарастание деформации при постоянной нагрузке. -ползучесть – явление нарастания деформации в течении длительного времени при нагрузках, которые не вызывают деформации за обычный период наблюдения.
1) Прочность – способность материала не разрушаться под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами. Прочность оценивается пределом прочности Rсжатия, Rскалывания и тд. для конструкционных материалов главное – Rсж. Rсж характеризует марку по прочности для большинства строительных материалов. Rсж=Рразрушающая/τ(площадь)=[МПа]. Факторы, от которых зависит прочность: 1) размер образца. Чем меньше образец, тем больше прочность. 15*15*15 – куб бетона. 2*2*3 – для древесины; 2) формы образца; 3) скорость нагружения образца. Чем быстрее дается нагрузка, тем больше получается результат по прочности, т.к. не успевают развиться пластические деформации; 4) состояние опорных поверхностей (сухие или смазанные смазкой). Rсмазанные=1/2 Rстандартного; 5) удельная прочность. Rуд=Кконструктивного качества=R/d [МПа]. Пр.: Бетон марки 200 - прочность 200 кг/см2
2) Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. На прессе Бринеля в поверхность материала вдавливается металлический шарик. От отпечатка определяется площадь сферы. НВ=Р(нагрузка)/S(площадь сферы) [МПа]. От твердости зависит истираемость и износ.
3) Истираемость – способность материала сопротивляться истирающим воздействиям U(истираемость)=(m1 – m2)/S[г/см2], где m1 – до истирания; m2 – после истирания; S – площадь.
4) Износ – способность материала сопротивляться одновременно истиранию и удару. Uизн=(m1 – m2)/m1*100%, где m1 – до испытания; m2 – после испытания.
5) Хрупкость – свойство мат. разрушаться внезапно, без деформаций. Внезапное разрушение обусловлено появлением и развитием трещин.
9. Теплофизические свойства строительных материалов (теплопроводность, термическое сопротивление, теплоемкость, огнеупорность, огнестойкость, тугоплавкость).
1) Теплопроводность – способность материала предавать тепло от одной поверхности к другой. λ=Q(количество тепла) ▪ а(толща слоя)/S▪ Δt ▪τ=Вт/м*С0. λвоздуха=0,023 Вт/м*С0 (самая низкая).
2) Теплоемкость – количество тепла, необходимое сообщить 1кг данного материла, чтобы повысить t на 1С0. С=Q/m▪Δt=кДж/кг▪ С0. Вода=4,19 (самая большая). С=0,75 строй мат (минимальная).
3) Огнеупорность – способность материала долгое время выдерживать действие высоких температур >1580 С0 сохраняя форму. Огнеупорные материалы – это материалы, которые выдерживают температуру >1580 С0. Тугоплавкие 1350 – 1580. Легкоплавкие 1000 – 1350. Жаростойкие до 1000.
4) Огнестойкие – способность материалов выдерживать действие огня при пожаре на протяжении некоторого времени. По степени огнестойкости материалы деляться: несгораемые деформированные (сталь), недеформированные (кирпич керамический), растрескиваются (гранит); трудносгораемые - с трудом воспламеняются, горят и тлеют только в присутствии огня (асфальт); сгораемые - легко воспламеняются, продолжают гореть и тлеть после удаления огня (дерево).
5) Термическая стойкость – способность материала противостоять резким сменам температур. Измеряется в циклах. ТКЛР (термический коэффициент линейного расширения). ТКОР (термический коэффициент объемного расширения). Чем выше однородность материала и чем ниже ТКЛР, тем выше термическая стойкость. Железобетон (сталь и бетон имеют равные значения ТКЛР, поэтому хорошо вместе работают).
10. Понятие надёжности строительных конструкций. Безотказность. Долговечность. Сохраняемость. Ремонтопригодность.
Долговечность свойство материала или изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Долговечность измеряется годами службы в определенных режимах эксплуатации и климатических условиях. Надежность – общее свойство материала, характеризующее проявление всех остальных свойств в процессе эксплуатации. Надежность (долговечность, ремонтопригодность, безотказность, сохраняемость).
Выбор материалов осуществляется исходя из условий службы материала с учетом экономических показателей и экологических факторов. Пр.: наружная стена (теплостойкость, звукоизоляция, водостойкость, прочность, деформативность).
11. Понятие минерала, горной породы. Классификация минералов по химическому составу. Классификация горных пород по генетическому признаку: магматические, осадочные, метаморфические. Стандартная шкала твёрдости минералов.
Минералы- природные физ и хим однородные тела, возн в земной коре в рез-те физ-хим пр-сов. Г/п-прир минеральн агрегат более или менее опред состава и стр, явл продуктом геолог пр-сов и образующий в земн коре самост тела. Некоторые мин облад спайностью, т.е сравнит легко раздел по дному или неск напр-ям; пл-ти раскола бывают ровные, блестящие, их наз пл-тями спайности. Мин разл по хим сост и дел на 4 гр: кварца, алюмосиликатов, железистомагнезиальных, карбонатов и сульфатов.
Кл-я г/п по генетическом признаку: магматич, осадочные, метаморф.
Магматич: - Массивные- глубинные(граниты, сиениты, диориты, габбро)
-излившиеся(порфиры, диабазы, трахиты, бальзаты,порфириты)
-Обломочные -рыхлые (вулк пеплы, пемзы)
-цементированные (вулк туфы)
Осадочные: Мех отложения. Хим осадки. Органогенные отлож-рыхлые цементированные.(Глины, пески, гравий. Песчаники, брекчии, гипс, ангидрит. Известняки, мел, ракушечник)
Метаморф.: Продукты видоизм изверж пород(гнейсы) Продукты видоизм осадочных пород (мраморы, кварциты)
Стандартная шкала твердости минералов.
Шкала́ Мо́оса (минералогическая шкала твёрдости) — набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости.
1. тальк 2. гипс 3. кальцит 4. флюорит 5. апатит 6. калиевый полевой шпат 7. кварц 8. топаз 9. корунд 10. алмаз
12. Магматические горные породы. Классификация по условиям образования. Особенности состава, структуры и свойств. Примеры магматических горных пород. Применение в строительстве.
Магматические породы образовались в результате остывания и затвердевания магмы (большая часть земной коры). Магма – силикатный расплав, поступающий из недр земли.1)Глубинные породы образовались при остывании магмы в глубине земной коры под давлением вышележащих слоев. Остывание было медленным и равномерным. Поэтому строение равномерно-зернистое и полнокристаллическое. В зависимости от размеров: крупнозернистые (>5мм); среднезернистые (1 – 5 мм); мелкозернистые (0,5 – 1 мм). Свойства у магматических глубинных пород: высокая плотность ρm=2900 – 3300 кг/м3; П<1%; Rсж до 300 МПа; высокая теплопроводность λ=3 Вт/мС0; низкое водопоглащение; высокая морозостойкость; декоративность; долговечность. Представители: гранит, сиениты, гарнодиориты, габброиды. Применение щебень для бетона, плиты для полов, облицовка, монументы.
1) Излившиеся плотные породы образовались при остывании магмы с выходом в поверхностные слои земной коры. Остывание было более быстрым, и менее равномерным. Строение: однородное мелкокристаллическое (диабаз, базальт) используют как глубинные; неоднородное (порфиры). Структура: стекловидная, аморфная, скрытокристаллическая, порфировая. Свойства: меньше морозостойкость; ниже термическая стойкость; выше хрупкость (т.к. меньше однородность); водопоглащение и пористость глубинным; прочность несколько ниже. Условия образования определяют строение, а строение определяет ее свойства. Используют как внутреннею отделку.
2) Излившиеся пористые породы образовались при вулканических извержениях, когда магма большим давлением вместе с парами и газами вырывалась на поверхность земли. Ввиду быстрого охлаждения образуется аморфная, стекловидная структура. При резком сбросе давления магма застывала пары и газы и строение получалось высокопористое (сферические и замкнутые поры). Рыхлые обломочные породы (пепел, песок вулканический) – сырье для теплоизоляционных материалов. Сцементированные (туфолава, туф) Свойства: ρm=750 – 1400 кг/м3; П=40 – 70%; λ=0,34 Вт/мС0; Rсж=5 – 30 МПа; высокая декоративность, долговечность; низкая теплопроводность, легко распиливаются, шлифуются. Используют для устройства перегородок, перекрестий огнеупорных, также в качестве декоративного камня т.к. туфы бывают разных цветов.
13. Осадочные горные породы. Классификация по условиям образования. Особенности состава, структуры и свойств. Примеры осадочных горных пород. Применение в строительстве.
. Осадочные горные породы образовались в результате природных процессов выветривания первичных пород, химического и механического выпадения в осадка из воды, жизнедеятельности растений. Осадочных пород около 5%.Залегают на поверхности. Строение: слоистое, более пористое. Некоторые растворимы в воде(гипс), распадаются в воде на мелкие частицы (глина). Если отсутствует слоистость текстура называется беспорядочной. Выветривание горных пород бывает под действием:
- физических факторов (перемена t, воздух, ветер, радиация, вода…)
- химических фаторов (разрушением отдельных минералов, под воздействием воды, углекислого газа …)
Классификация горных пород по условиям образования:
1) механические отложения – продукты выветревания
- рыхлые (глина, гравий, песок)
- сцементированные (песчаники, конгломераты, брекчии).
2) Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок химических соединений содержащихся в воде (бакситы).
3) Органогенные породы образовались из крупных скоплений отмерших растительных и животных организмов (водоросли, скелеты). Это известняки, мел, известняк ракушечник, диатомиты.
Применение: сырье для вяжущих веществ.
14. Метаморфические горные породы. Особенности состава, структуры и свойств. Примеры метаморфических горных пород. Применение в строительстве.
Метамотфические горные породы образуются из осадочных пород под влиянием высокого давления, высокой температуры и химических реагентов.Бывают видоизменные магматические (Гнейнс) и видоизменные осадочные (мрамор).
Строение: под влиянием давления деформация кристаллов, сланцеватое строение, разные свойства по разным направлениям. Основные разновидности метаморфических горных пород.
Кристаллические сланцы имеют мелкозернистое строение с полностью утраченными первичными текстурами и структурами. Цвет их от темно- до светло-серого. Основная часть породы состоит из зерен кварца, биотита и мусковита. Некоторые разновидности глинистых, кремнистых, слюдистых и иных сланцев являются естественными кровельными материалами - кровельными сланцами. Они должны отвечать определенным требованиям: иметь достаточную плотность и вязкость, твердость, малое водопоглощение, высокую водостойкость, стойкость против выветривания. Плотность кровельных сланцев - около 2,7-2,8 г/см3, пористость - 0,3-3%, предел прочности при сжатии - 50-240 МПа. Кровельные сланцы используют в производстве кровельных плиток для лестничных ступеней, плит для пола, подоконных досок и т.п.).
Гнейсы - породы метаморфического генезиса, образовавшиеся при температуре 600-800°С и высоком давлении. Исходными являются глинистые и кварцево-полевошпатовые породы. В состав гнейсов входят следующие минералы: кварц, биотит, роговая обманка, полевые шпаты. Текстура - массивная, полосчатая, структура - разнозернистая. Применяют гнейсы для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти в виде плит для мощения дорог.
Кварцитами называют мелкозернистые кварцевые или кремнистые песчаники, их образование связано с перекристаллизацией песчаников. Кварциты содержат 95-99% SiO2. Важным свойством их является высокая огнеупорность - до 1710-1770°С и прочность на сжатие - 100-455 МПа. В строительстве кварциты используют в качестве стенового камня, щебня и брусчатки.
Мрамор - мелко-, средне- и крупнозернистая плотная карбонатная порода, состоящая главным образом из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный известняк. Хорошо полируется. Мрамор широко применяется для внутренней отделки стен зданий, ступеней лестниц и т.п.
15. Основные виды природных каменных изделий и их свойства.
Свойства природных каменных материалов.
Из многообразия физико-механических свойств природных каменных материалов обычно выделяют среднюю плотность, предел прочности при сжатии, морозостойкость, по величине которых оценивают их качество и разделяют на марки.
В зависимости от средней плотности природные каменные материалы подразделяют на легкие (пористые) (рс < 1800 кг/м3) и тяжелые (рс> 1800кг/м3).
По пределу прочности при сжатии (МПа) установлены следующие марки каменных материалов: для тяжелых пород -10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100; для легких пород - 3,5; 5; 7,5; 10; 15; для ракушечника, идущего на кладку стен, - 0,4; 0,7; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 5.
По морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания для каменных материалов установлены марки: F10, F15, F25, F35, F50, F100, F150, F200, F300.
По степени водостойкости (коэффициенту размягчения) материалы делят на группы с величиной данного показателя 0,6; 0,75; 0,9 и 1.
Виды природных каменных материалов и изделий.
Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы - материалы, применяемые в исходном виде (без обработки), и материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки.
Бутовый камень - крупные куски неправильной формы, получаемые взрывным методом (рваный бут) низ осадочных (известняков и доломитов) или изверженных горных пород. Размеры бутовых камней для укладки вручную составляют 150...500 мм, масса- 10...30 кг.
Валунный камень - крупные обломки (более 300 мм) горных пород ледникового происхождения, характеризующиеся окатанной, часто сильно выветрившейся поверхностью. Используют его для получения булыжного камня и щебня.
Булыжный камень - куски горной породы размером до 300 мм. Применяют его для покрытия мостовых, дворов и откосов, для каменной наброски при строительстве дамб. Гравий - рыхлое скопление различно окатанных обломков горных пород. В зависимости от линейного размера зерен гравий подразделяют на фракции: 5... 10, 10...20, 20...40 и 40...70 мм. Гравий чаще всего добывают вместе с песком при разработке песчано-гравийных месторождений и реже - со дна рек, озер и морей.
Песок - рыхлая горная порода, состоящая из зерен минералов и пород размером 0,16...5 мм. В зависимости от минералогического состава различают пески кварцевые, полевошпатные и карбонатные.
Кварцевые пески - основное сырье для стекольной промышленности.
Щебень представляет смесь угловатых обломков камня различной конфигурации размером 5... 150 мм. По форме зерен щебень подразделяется на три группы: обычный, в котором допускается содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм до 35 % по массе, улучшенный - не более 25 %, кубовидный - не более 15 %.
Стеновые камни и блоки получают из пористых известняков, вулканических туфов и других горных пород плотностью 900...2200 кг/м3.
Облицовочные плиты. Для наружной отделки используют в основном глубинные изверженные породы (граниты, сиениты, габбро), а также плотные известняки, доломиты, мраморы и вулканический туф.
16. Особенности древесины как строительного материала.
1.низкая плотность,2 низкая теплопров,, 3 выс прочность,4 выс уд прочность,5 технологичность,6 экологичность,7 прост соед эл-тов,8 возм безотх технол 9 возм утилизации, 10 широкая распр-ть и возобн сырьевой базы
17. Виды влаги, содержащейся в древесине. Влияние влажности на эксплуатационные свойства (прочность, среднюю плотность и теплопроводность) и долговечность древесины. Равновесная и стандартная влажность, предел гигроскопичности.
Различают две формы воды, содержащейся в древесине: связанную и свободную. Связанная вода находится в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и межклеточных пространствах. Связанная вода удерживается в основном физико-химическими связями, изменение ее содержания существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая только механическим связями, удаляется легче, чем связанная вода, и оказывает меньшее влияние на свойства древесины.
Равновесная влажность зависит от т-ры и отн влажн окр воздуха.
Ст вл 12%
Предел гигроскопичности- мах кол-во влаги, кот древ может поглоить из возд при гигроск увл средн знач=30%
18. Пороки древесины. Методы защиты древесины от гниения.
. Пороки: сучки – части ветвей, заключенные в древесине, нарушают однородность строения древесины; трещины – разрывы древесины вдоль волокон; сбежистость – это уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу, превышающие нормальный сбег; закомелистость – резкое увеличение нижней части ствола дерева; кривизна – искривление продольной оси бревен, обусловленное кривизной ствола дерева; крен – ненормальное утолщение поздней древесины в годовых слоях; завиток – местное резкое искривление годовых слоев под влиянием сучков и проростей; пасынок – отмерший толстый сук, пронизывающие ствол под острым углом к его продольной оси; прорость – обросший древесный участок поверхности ствола с омертвевшими тканями и отходящая от него радиальная трещина; рак – рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева вследствие жизнедеятельности грибков и бактерий. Защита древесины от гниения: 1) применять сухую древесину; 2) использовать лаки, краски для предотвращения водопоглащения в период эксплуатации; 3) применение антисептиков. Защита древесины от возгорания: 1) отдаление деревянных частей сооружений от источников нагревания; 2) наносят огнезащитные составы.
19. Строение и состав древесины.
Макро- и микроструктура древесины. Их особенности.
Макроструктура- стр ствола дерева, видимое невооруженным глазом или через лупу.
Сердцевина сост из клеток с тонкими стенками, слабо связ др с др. Совместно с древ тканью обр сердцевинную трубку. Кора сост из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица и пр ткань защ дерево от вредных влияний среды и мех поврежд. Луб проводит пит вещ от коры в ствол и корни. Под лубяным слоем у раст дерева располаг тонкий кольцевой слой жив клеток- камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий отклад в сторонгу коры клетки луба и внутрь ствола, в значит больш объеме клетки древесины. Древесина ствола в поперечном разрезе сост из ряда годичных клеток. Часть более молодой древ ствола ближе к коре, в кот еще им жив клетки, обесп перемещ пит вещ от корней к кроне, наз заболонью. В древ всех пород расп сердцевидные лучи, кот служат для перемещ влаги и пит вещ в поперечном напр и создания запаса этих вещ в зимнее время.
Микроструктура- стр ствола, видимое под микроскопом.
В древ листв пород им мелкие и крупн сосуды, им ф-му трубочек, идущих вдоль ствола. У хвойных пород сосудов нет, их ф-и вып удлин замкн клетки- трахеиды. У большинства хвойн пород расп смоляные ходы- межклет простр, зап смолой. Одинак по ф-ме и функциям клетки объед в ткани, им разл назн в жизни древесины: проводящие, запасающие, мех. Живая клетка им оболочку, протоплазу, клеточный сок и ядро. Срубл древ сост из отмерших клеток. Оболочки клеток сложены из неск слоев очень тонуих волоконец- микрофибрилл. В клет оболочке сод лигнин и гемицеллюлоза. Древесина явл природным композиционным мат.
20. Прочность древесины при изгибе, растяжении, сжатии вдоль и поперёк волокон. Стандартные методы испытания. Зависимость прочностных характеристик от направления приложения усилия.
Для испытания на статический изгиб применяются образцы в форме бруска размерами 20X20X300 мм. Неподвижные опоры и ножи должны иметь закругление радиусом 15 мм; расстояние между центрами опор l = 24 см. После измерения посредине длины сечения (ширины b и высоты h) образец располагают на опорах и нагружают в двух точках на расстоянии 8 см от каждой опоры (рис. 55), равномерно со скоростью 700 ±150 кГ/мин на весь образец, который доводится до полного излома. По шкале машины отсчитывают максимальную Нагрузку Рmах с точностью 1 кГ. Предел прочности вычисляют по формуле:
Прочность при растяжении вдоль волокон определяют на образце, форма и размеры которого показаны на рис. 49. Заготовки для образца получают путем выкалывания, а не выпиливания, чтобы избежать перерезания волокон. Назначение сложной формы образца с массивной головкой и тонкой рабочей частью — не допустить преждевременного разрушения образца от напряжений на смятие и скалывание, возникающих в головках его в процессе испытания, при зажиме в головках машины.
прочность при сжатии вдоль волокон. Для испытаний применяют образец в форме прямоугольной призмы с основанием 20X20 мм и высотой (по направлению волокон) 30 мм. После измерения на половине высоты, ширины а и толщины b образец располагают между опорными поверхностями машины и нагружают вдоль волокон равномерно со средней скоростью 4000±1000 кГ/мин на весь образец.
Испытание доводят до явного разрушения образца и по шкале машины отсчитывают максимальную нагрузку Рmах с точностью 5 кГ.
Испытание на сжатие поперек волокон сопряжено с затруднениями, так как в этих случаях далеко не всегда можно определить момент начала разрушения образца; древесина при сжатии поперек волокон сильно уплотняется, и бывали нередко случаи, когда образец уменьшает высоту до 1/3 первоначальной, а разрушения не наступает. По этой причине при испытаниях на сжатие поперек волокон ограничиваются определением напряжения при пределе пропорциональности по диаграмме сжатия, не доводя образец до разрушения. При этом остаются в силе замечания относительно условности величины предела пропорциональности.
21. Защита древесины от биологического повреждения. Защита древесины от возгорания.
Осн способ борьбы с насекомыми- содержание склада в соотв с санитарными требованиями. Борьба с насек ведется путем обраб древесины констр яд вещ- инсектицидами, в кач кот исп масляные антисептики и прпараты- на орг растворителях, а также порошо и пасту ДДТ, раствор хлорофоса и др.
Отдаление деревянных частей сооружений от источников нагревания и покрыт дерев конструкций штукатуркой, асбестовым кроном. На дерев констр нанос защ составы или древ пропит антипиренами. В кач них примен буру, хлористый аммоний, фосфорнокислые натрий и аммоний. Огезащ св пиренов свод к тому, что одни из них при нагрев древ созд оплавленную пленку, закрывая доступ кислорода к древесине, другие при выс т-ре выд газы, кот препятств гниению древ.
22. Материалы и изделия из древесины. Деревянные конструкции.
Строганные и шпунтованные доски и бруски им на одной кромке шпунт, а на др- гребень для плотного соед эл-тов. Фрезерованные изд: плинтусы и гантели примен для заделки углов между стенами и полом, поручни и наличники для обшивки дверных и оконных коробок.
Паркет изг из дуба, бука, ясеня.
Столярные изд- оконные и дверные блоки с вмонтир в них оконными переплетами и дверными полотнами, столярные перегородки и панеля для жилых и гржд зданий.
Фанера предст собой листовой мат, склеенный из 3 и более слоев лущенного шпона.
Кровельные мат: стружка, дрань.
Древесноструж плиты.- горячее прессование спец пригот древ стружек с термореакт жидк полимерами.
Древесноволокн плиты изгот путем горячего прессования волокн массы, сост из древ волокон, воды, наполнит, полимера.
Столярные плиты- реечные щиты, оклеенные с обеих сторон березовым шпоном
23. Состав и свойства глин как сырья для строительной керамики. Химический, минеральный, гранулометрический состав глин. Добавки к глинам (отощающие, пластифицирующие, плавни, порообразующие и др.). Процессы, происходящие при обжиге глин.
. Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками – отощающими, плавнями, пластификаторами и др. глинистое сырье (глины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород. Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой дает легко формуемую пластическую массу. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В настоящее время природные глины в чистом виде резко являются кондиционным сырьем для производства керамических изделий. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения. Добавки: 1) отощающие (их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. К ним относятся: шамот, шлаки, золы, кварцевый песок); 2) порообразующие (их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. Это древесные опилки, угольный порошок идр.); 3) плавни (их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. Это полевые шпаты, доломит, тальк и др.); 4) пластифицирующие (их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. Это высокопластичные глины, бентониты и др.); 5) специальные (для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом.).
Общая схема производства. 1) Добыча сырья, карьерные работы.Карьерная глина в естественном состоянии обычно не пригодна для получения керамических изделий.2)Приготовление формировочной массы(добывки).3) Формирование(Пластичный способ при естественной влажности смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства является наиболее простым, наименее металлоемким и потому наиболее распространенным.-Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13 до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах. Эти способы формования наиболее распространены при выпуске: сплошных и пустотелых камней, блоков и т.п. Бывает еще и литье способ). 4) Сушка. Перед обжигом изделия должны быть высушена до содержания влаги 5 – 6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге.5) Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. Интервал температур обжига лежит в пределах: 900 - 1100 С0 для кирпича, камня; 1100 – 1300 С0 для плиток для полов, фаянса; 1300 – 1450 С0 для фарфоровых изделий; 1300 – 1800 С0 для огнеупорной керамики.
24. Строительная керамика: сырьё и принципы производства. Сухой, жёсткий, пластический, шликерный способы формования.
Сухим способом из пресс-порошков влажностью 6... 7 % изделия (плиты для полов и др.) прессуют в металлических пресс-формах на прессах (коленно-рычажных, гидравлических и др.), которые уплотняют пресс-порошок под давлением до 30 МПа. Равномерность уплотнения изделий увеличивается при ступенчатом многократном прессовании.
Существенное преимущество полусухого способа формования по сравнению с пластическим - применение глиняной массы с меньшей влажностью (8... 12 %), что значительно сокращает или даже исключает сушку сырца.
При полус