СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ 4 страница

Величину напряжения арматурного стержня σ (Н/мм²; кг∙с/мм²) определяется отношением нагрузки P (Н; кг∙с) к площади поперечного сечения F₀ (мм²):

,

(19)

Заканчивать изучение раздела следует вопросами приёмки, хранения и испытания готовых изделий, обратив внимание на методы испытаний изделий без разрушения их структуры, а также на методику испытания готовых, отобранных по определённому стандарту изделий на прочность, жёсткость и трещиностойкость.

Вопросы для проверки

1. Что такое железобетон? Сущность железобетона.

2. Классификация железобетонных изделий и конструкций.

3. В чем преимущества сборных железобетонных изделий по сравнению с монолитными?

4. Назовите области применения монолитных железобетонных конструкций.

5. Перечислите основные виды сборных железобетонных изделий, применяемых для жилищного и промышленного строительства.

6. Назовите основные технологические процессы изготовления железобетонных изделий.

7. В чем сущность процесса формования железобетонных изделий? Назовите способы уплотнения бетонных смесей.

8. Назовите способы производства железобетонных изделий, принятые на наших заводах.

9. Классификация арматурной стали.

10. Назовите классы стержневой арматуры.

11. Назовите классы проволочной арматуры.

12. Назовите назначение рабочей и монтажной арматуры.

13. Что называется предварительно напряжённым железобетоном и каковы его преимущества перед обычным?

14. Назовите способы предварительного натяжения арматуры.

Номер варианта задачи выбирается в соответствии с порядковым номером в журнале.

Задача 5.1

При механическом испытании кубиков тяжёлого бетона с размером рёбер a средняя разрушающая нагрузка оказалась равной Р. Определить предел прочности бетона при сжатии, его марку и класс.

Задача 5.2

Цилиндрический образец (керн) бетона диаметром d при механическом испытании разрушился при нагрузке P. Определить предел прочности бетона при сжатии.

Задача 5.3

Определить разрушающую нагрузку при испытании на изгиб бетонной балки квадратного сечения со стороной a и пролётом l. Балка опирается на 2 опоры. Испытание производится сосредоточенным грузом в середине пролёта. Возможный максимальный предел прочности R_изг.

Задача 5.4

Определить предел прочности при изгибе бетонной балки с сечением b × h при сосредоточенной нагрузке, приложенной посередине пролёта l. Разрушающая нагрузка, установленная при испытании образца, равна Р.

6. КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Керамические материалы широко используются в самых разнообразных конструкциях зданий и сооружений. Керамическими называют материалы и изделия, получаемые из порошкообразных веществ различными способами и подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке при высоких температурах для упрочнения и получения камневидного состояния. Такая обработка называется обжигом. Из сырьевых порошкообразных материалов преимущественное применение при производстве строительной керамики имеет глина. Материал (т.е. тело), из которого состоят керамические изделия, в технологии керамики именуют керамическим черепком.

Отличительная особенность всех керамических изделий и материалов состоит в их сравнительно высокой прочности, малой деформативности. Хрупкость чаще всего относится к отрицательным свойствам строительной керамики. Она обладает высокой химической стойкостью и долговечностью, а форма и размеры изделий из керамики обычно соответствуют установленным стандартам или техническим условиям.

Керамические строительные материалы классифицируют по ряду признаков.

По конструктивному назначению различают:

– стеновые изделия (кирпич, керамические камни и панели из них);

– фасадные изделия (лицевой кирпич, различного рода плитки; архитектура-художественные детали, наборные панно);

– изделия для внутренней облицовки стен (глазурованные плитки и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски);

– плитки для облицовки пола;

– изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни);

– кровельные изделия (черепица);

– санитарно-строительные изделия (умывальные столы, унитазы, ванны);

– дорожные изделия (клинкерный кирпич);

– изделия для подземных коммуникаций (канализационные и дренажные трубы);

– теплоизоляционные изделия (ячеистая керамика, диатомитовые и шамотные легковесные изделия);

– заполнители бетонов (керамзит, аглопорит).

По структурному признаку все изделия разделяют на две группы: пористые и плотные. К пористым условно относятся те изделия, которые показывают водопоглощение свыше 5% по массе (кирпич обыкновенный, черепица, дренажные трубы и др.). Плотными принимают изделия с водопоглошением меньше 5% по массе, и они практически водонепроницаемые (плитки для пола, канализационные трубы, кислотоупорные кирпич и плитки, дорожный кирпич, санитарный фарфор).

По температуре плавления керамические изделия и исходные глины разделяются на:

– легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350 ºС);

– тугоплавкие (с температурой плавления 1350…1580 ºС);

– огнеупорные (с температурой плавления выше 1580 ºС).

Сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются каолины и глины, применяемые в чистом виде, а чаще – в смеси с добавками (отощающими, порообразующими, плавнями, пластификаторами и др.). Под каолинами и глинами понимают природные водные алюмосиликаты с различными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние теплоизоляционных изделий, строительного кирпича и камней. Каолины содержат значительное количество частиц меньше 0,01 мм; после обжига сохраняют белый цвет. Глины более разнообразны по минеральному составу, они больше загрязнены минеральными и органическими примесями. Глина является главным структурообразующим веществом, создающим при обжиге изделий микро- и макроструктуру керамического конгломерата. Глины состоят из мельчайших (менее 0,01 – 0,001 мм) частиц глинистых минералов, образовавшихся главным образом в процессах химического выветривания магматических и некоторых других пород.

В зависимости от содержания глинистых частиц глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные, малопластичные и непластичные. Пригодность глин для производства керамических изделий оценивается их химическим и минеральным составами и свойствами. Химический состав глин характеризуют обычно содержанием оксидов (в процентах по массе).

Характер строения частиц (зёрен) глинистых пород называется структурой, а их взаимное расположение текстурой. По структуре глины различают на тонкодисперсные, крупнодисперсные, алевролитовые, песчаные и разнозернистые.

Текстура глинистых пород бывает трёх основных типов: беспорядочная (неориентированная) – комовая, плотная; микрослоистая (ориентированная); флюидальная (спутанная) – типа сланцевой.

Производство изделий строительной керамики состоит из следующих основных операций: добычи, транспортирования и хранения сырьевых материалов, их переработки и обогащения, приготовления керамических масс, формования сырца, сушки и обжига изделий. Подготовку керамической массы осуществляют полусухим, сухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами. Перед обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5…6 % во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге. Обжиг керамических изделий ведётся по специальному режиму: подогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение готового изделия.

Стеновые материалы и изделия. Кирпич и камни керамические изготовляют из глин, а также диатомитов, лёссов и промышленных отходов с минеральными, органическими добавками или без них. Их применяют для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и для изготовления стеновых панелей (двух- и трёхслойных) и блоков. Кирпич (одинарный) имеет размеры 250×120×65 мм, кирпич утолщённый 250×120×88 мм, кирпич модульный 288×138×65/85 мм. Камни выпускают следующих размеров – 250×120×138 мм; 250×250×138 мм. Расположение пустот, их количество и размеры должны соответствовать стандартам. Кирпич может быть полнотелым или пустотелым, а камни – только пустотелыми.

Количество и форма пустот очень разнообразны. Поверхность граней нередко изготовляют рифлёной, пустоты располагаются перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными.

По средней плотности в сухом состоянии кирпич и камни подразделяют на три группы: а) эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшать их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относятся: кирпич со средней плотностью не более 1400 кг/м³ и камни – не более 1450 кг/м³; б) условно-эффективные, улучшающие теплотехнические свойства: кирпич и камни со средней плотностью 1450…1600 кг/м³; в) керамический кирпич со средней плотностью более 1600 кг/м³. Кирпич и камни имеют марки по прочности: М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; марки по морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F100. Водопоглощенне кирпича должно быть не менее 6 и не более 16 %.

Кирпич и камни лицевые укладывают вместе с кладкой стены. Они имеют ту же форму и размеры как у обычных, но должны отличаться более высокими качествами по внешнему виду, т. е. не иметь белёсых потёков, быть однородными по цвету, не иметь на лицевой поверхности отколов, пятен, трещин и других дефектов. Цвет их может быть естественным или окрашенным за счёт ввода в сырьевые материалы добавок; с офактуренной лицевой поверхностью – торкретированием минеральной крошкой, ангобированием, глазурованием или двухслойным формованием. Двухслойные изделия изготовляют формованием из двух масс: красножгущихся глин и лицевого слоя толщиной 3 – 5 мм из светло-жгущихся окрашенных или неокрашенных глин. Лицевые кирпич и камни могут иметь гладкую офактуренную или рельефную лицевую поверхность, они одновременно служат и конструктивным несущим элементом наряду с обыкновенным кирпичом. Их применяют для облицовки фасадов зданий и сооружений, внутренних стен вестибюлей, лестничных стен клеток, переходов и т. п.

В зависимости от способа формования различают кирпич пластического формования и полусухого прессования. Первый получают из пластичной (с высоким содержанием влаги) смеси на ленточных прессах (экструдерах) в виде непрерывного бруса, нарезаемого на кирпичи. При производстве кирпича методом полусухого прессования кирпичи поштучно прессуются из сыпучей глиняной массы (влажностью 8...10 %).

Облицовочные изделия. Керамические облицовочные изделия применяют для наружной и внутренней облицовки в декоративных целях и для повышения долговечности конструкций. Для внешней облицовки зданий применяют крупноразмерные плиты, плитки керамические фасадные и ковры из них.

Крупноразмерные облицовочные плиты имеют квадратную или прямоугольную форму, длину 490, 990, 1190 мм, ширину 490 и 990 мм и толщину 9 – 10 мм. Они выпускаются одно- или многоцветными, глазурованными и неглазурованными, с гладкой или рельефной поверхностями. Водопоглощение их менее 1 %, морозостойкость не менее 50 циклов. Такие плиты применяют для облицовки подземных переходов и фасадов зданий.

Плитки керамические фасадные и ковры из них. Плитки выпускают стеновые и цокольные, с глазурованной и неглазурованной лицевой поверхностью, с гладкой или с рельефной поверхностью разных цветов и размеров квадратной и прямоугольной формы (15 типоразмеров). Стеновые плитки имеют водопоглощение 2…9 %, а цокольные 2…5 %, морозостойкость соответственно не менее 40 и 50 циклов. Плитки изготовляют пластическим или полусухим прессованием.

Для изготовления ковров (одно- или разноцветных) применяют глазурованные или неглазурованные плитки, а также бой плиток (брекчия) путем их наклеивания на обёрточную или мешочную бумагу костным или другими клеями, ковры являются индустриальные типом керамических облицовочных материалов.

Керамические плитки для внутренней облицовки стен могут быть квадратной, прямоугольной и фасонной формы – уголки для отделки внешних и внутренних углов, прямая карнизная плитка, уголки карнизные и др. Водопоглошение по массе не более 16 %, предел прочности при изгибе более 15 МПа. Выпускается 50 типоразмеров плиток. Номинальная толщина плитки 5…8 мм Плитки могут быть гладкими и рифлёными, их лицевая поверхность покрывается одноцветной (белой или цветной) глазурью. Белые и цветные плитки могут быть с одно- или многоцветным рисунком, нанесённым методом сериографии. декорирования, набрызгивания и др. Обратная сторона плиток делается рифлёной, обеспечивающей надёжное сцепление с раствором. Их изготовляют из каолиновых глин с добавкой песка и плавней (фаянсовые плитки), способом полусухого прессования.

Майоликовые плитки изготовляют из красножгушихся глин. Их широко применяют для внутренней облицовки стен плавательных бассейнов, ванных комнат, бань, прачечных, столовых, больничных и других помещений, магазинов, лабораторий, санузлов.

Плитки керамические для полов (метлахские) изготовляют из тугоплавких и огнеупорных глин с добавками или без них. Их обжигают до спекания для получения плотного черепка с водопоглощеннем не более 4 %. Плитки выпускаются квадратными, треугольными, прямоугольными четырёх-, пяти-, шести-, восьмигранными, фигурными (всего 30 типоразмеров). Толщина их 4…13 мм. Лицевая поверхность может быть гладкой, с рельефом и тиснением, матовой и глазурованной, одноцветной и многоцветной, с рисунком или без него. Их применяют для устройства декоративных полов, в помещениях, где имеет место интенсивное движение, воздействие агрессивных веществ, где необходимо поддерживать особую чистоту.

Изделия для перекрытий и кровли. При устройстве перекрытий применяют пустотелые керамические камни для часторебристых перекрытий (сборных и монолитных), камни для накатов (заполнение между балками). Их изготовляют из глиняных масс средней пластичности путём пластического прессования. Пустотностъ керамических камней для перекрытий 50 – 75 %, за счёт чего перекрытия из них обладают хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, огнестойки, долговечны: для их устройства требуется небольшой расход стали и цемента.

Кровля из черепицы имеет хорошую долговечность (до 300 лет), недорога, декоративна, огнестойка. Черепицу широко применяют в странах Западной Европы. Выпускают черепицу разных типов: пазовую штампованную, пазовую ленточную, плоскую ленточную, S-образную, коньковую и др.

Санитарно-технические керамические изделия и трубы. Сырьём для изготовления санитарно-технических изделий (умывальников, раковин, унитазов, биде, сливных бачков и др.) служат каолин, пластичная беложгущаяся глина, полевой пшат, песок кварцевый, бой обожжённый, жидкое стекло, сода. Санитарно-технические изделия бывают фарфоровыми, полуфарфоровыми, фаянсовыми. Формуют их из шликеров – сметанообразных масс методом литья в гипсовых формах. Высушенные изделия покрывают белой или цветной глазурью и обжигают. После обжига глазурь придаёт изделиям блестящую поверхность и повышает стойкость их к действию агрессивных сред (кислот, щелочей), воды и перепадам температур. Изделия выпускают трёх сортов.

Трубы керамические канализационные изготовляют из тугоплавких или огнеупорных глин без добавок или с отстающими добавками (тонкомолотым шамотом или кварцевым песком). Формуют их на специальных трубных прессах. Трубы керамические дренажные изготовляют из пластичных глин с добавками или без них путём формования на специальных ленточных прессах. Снаружи трубы покрывают глазурью. Вода в такие трубы поступает через стыки. Применяют их в мелиоративном строительстве.

Керамзит – искусственно вспученный материал, получаемый быстрым обжигом легкоплавких глинистых пород. Керамзит используется как заполнитель лёгких бетонов. Керамзит получают главным образом в виде керамзитового гравия, он имеет округлую форму. Структура пористая, ячеистая.

Вопросы для проверки

1. Что представляют собой керамические материалы и изделия?

2. Приведите классификацию керамических материалов и изделий.

3. Какие материалы применяют в качестве сырья для изготовления керамических материалов?

4. Дайте определение понятий «структура» и «текстура» глинистых минералов.

5. Что происходит с глинами при высокотемпературном нагреве?

6. Назовите основные технологические операции производства изделий строительной керамики.

7. Назовите размеры керамических кирпичей и камней и их марки по прочности.

8. Какими показателями характеризуется качество керамического кирпича и где в строительстве его применяют?

9. Чем отличаются лицевые керамические кирпичи и камни от рядовых?

10. Назовите стеновые керамические материалы.

11. Перечислите основные керамические изделия для наружной облицовки зданий и сооружений.

12. Какие керамические изделия применяют для внутренней облицовки стен и пола, и какие требования предъявляют к их качеству?

13. Перечислите виды санитарно-технической керамики.

14. Какие керамические изделия применяют для водопровода и канализации?

15. Что такое керамзит и где его применяют?

Номер варианта задачи выбирается в соответствии с порядковым номером в журнале.