Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Правильный многогранник, у которого восемь вершин. Число граней икосаэдра. Ученый, открывший формулу связи вершин, граней, ребер для выпуклого многогр...полностью>>
'Документ'
установленные в «0» (они отмечаются галочками в «окне» программатора)....полностью>>
'Документ'
0900-1800 Жуманова Гульназ Бейсенбековна Региональный акушер-гинеколог 19 41-70- 4 Ежедневно 0900-1800 № п/п ФИО Должность Номер кабинета Телефон Врем...полностью>>
'Документ'
Кафедра коррекционной педагогики объявляет набор на внебюджетные дистанционные курсы повышения квалификации для учителей-логопедов, воспитателей логоп...полностью>>

Главная > Рабочая учебная программа

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

1

Смотреть полностью

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

СОГЛАСОВАНО:

УТВЕРЖДАЮ:

Выпускающая кафедра «Ж.д. путь,

Проректор по учебно-методической

машины и оборудование»

работе - директор РОАТ

Зав. кафедрой ________В.П. Сычев_

(подпись, Ф.И.О.)

___________В.И. Апатцев

(подпись, Ф.И.О.)

«_____»______________ 2011 г.

«_____»______________ 2011 г.

Кафедра_ Здания и сооружения на транспорте___________

(название кафедры)

Авторы __Баженов В.К.

(ф.и.о., ученая степень, ученое звание)

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Материаловедение

(название)

_______________________________________________________________

Специальность/направление 270204.65 Строительство железных дорог,

(код, наименование специальности / направления)

путь и путевое хозяйство

Утверждено на заседании

Учебно-методической комиссии РОАТ

Протокол №_____________

«_____»______________2011 г.

Председатель УМК А.В.Горелик

(подпись, Ф.И.О.)

Утверждено на заседании кафедры

Протокол №____________

«______»________________2011 г.

Зав. кафедрой В.А. Фисун

(подпись, Ф.И.О.)

Москва 2011 г.

  1. Цели и задачи дисциплины

Цель изучения дисциплины «Материаловедение» - дать будущим инженерам-строителям знания и умения, которые помогут правильно выбирать строительные материалы с учетом их технологичности, свойств и технико-экономической эффективности. Для того чтобы каждое сооружение было прочным и долговечным, необходимо материалы применять рационально, в соответствии с их назначением. Кроме того, дать студенту базовые знания по материалам, необходимым для изучения последующих дисциплин, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией железнодорожного пути, а также мостов и тоннелей.

  1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучив дисциплину, студент должен:

Знать и уметь использовать строительные материалы.

Иметь опыт в определении свойств материалов.

Иметь представление о способах получения материала, о строе для его изготовления, технологических схемах производства, о применении материалов и т.д.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего часов

3 курс

Общая трудоемкость дисциплины

130

Аудиторные занятия:

20

Лекции

8

Лабораторный практикум

12

Самостоятельная работа:

95

Контрольная работа

1

Вид итогового контроля

зачет, экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п

Разделы дисциплины

Лекции

Лабораторный практикум, час

1

Введение

1

2

Строение и основные свойства материалов

1

6

3

Природные каменные материалы

1

2

4

Неорганические вяжущие вещества

1

2

5

Бетоны

1

2

6

Строительные растворы

1

7

Керамические материалы

1

8

Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих.

0,5

9-12

9. Древесные материалы

0,5

10. Органические вяжущие вещества, природные битумы; асфальты и асфальтобетоны

11. Пластические массы

12. Теплоизоляционные и акустические материалы

4.2. Содержание разделов дисциплины

1. Введение

Основы строительного материаловедения. Нормативные документы. Стандарты, СНиП, классификация строительных материалов.

2. Строение и основные свойства материалов

Модели строения и структур материалов. Свойства материалов – физические, механические, химические и технологические. Зависимость свойств материалов от его состава, строения и структуры.

3. Природные каменные материалы

Изверженные, осадочные и метаморфические породы. Области применения. Сырье для изготовления строительных материалов

4. Неорганические вяжущие вещества.

Классификация неорганических вяжущих веществ. Цементы, прочность, скорость твердения, сроки схватывания. Сырье для получения. Химико-минералогический состав портландцемента. Теория твердения портландцемента. Свойства. Коррозия. Марки портландцемента. Добавки, вводимые при помоле цемента. Воздушная и гидравлическая известь. Гипсовые вяжущие. Высокопрочный гипс. Ангидритовые вяжущие. Жидкое стекло. Применение воздушных вяжущих веществ в железнодорожном строительстве.

5. Бетоны

Классификация бетонов по основному назначению, структуре, виду вяжущих и заполнителю. Марки и классы бетонов. Материалы для приготовления бетонов. Требования к воде. Заполнители для бетона и их классификация. Пески, применяемые для бетона, и требования к ним. Крупные заполнители для бетона. Химические добавки, вводимые в его состав. Бетонные смеси. Факторы, влияющие на связность и способы ее регулирования. Удобоукладываемость и подвижность. Прочность бетона и ее зависимость от состава, структуры и степени наполнения. Методы подбора состава бетона. Строительно-технические свойства бетона. Модифицированные бетоны; бетонополимеры и полимербетоны; легкие бетоны; понятие о железобетоне

6. Строительные растворы

Классификация строительных растворов, характеристики свойств растворной смеси. Подбор состава раствора.

7. Керамические материалы

Область применения керамических материалов в железнодорожном строительстве. Классификация керамических – строительных материалов. Стеновые, облицовочные, санитарно-технические.

8. Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих

Автоклавные силикатные материалы. Силикатный кирпич и бетон. Схема производства, свойства и области применения.

9. Древесные материалы

10 . Органические вяжущие вещества. Природные битумы; асфальты и асфальтобетоны

11.Пластические массы

Общие сведения.. Основы производства полимерных материалов. Модификация полимерных строительных материалов

12. Теплоизоляционные, гидроизоляционные и акустические материалы

Общие сведения. Состав и свойства.Область применения.

13. Металлы и сплавы;

Строение металлов, формирование структуры при кристаллизации. Виды сплавов; железоуглеродистые сплавы; состав и структура сталей и чугунов; высокопрочные стали и алюминиевые сплавы.

4.3. Лабораторный практикум

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

2

Основные физико - механические свойства материалов

2

2

Общие свойства строительных материалов.

3

3

Природные каменные материалы.

4

4

Минеральные вяжущие вещества.

5

5

Подбор состава легкого бетона расчетно-экспериментальным методом.

6

2

Испытание деревянных образцов на сжатие.

5. ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Контрольные работы нацелены на повышение эффективности и практической направленности обучения студентов. Выполнение контрольных работ содержит элементы исследования и способствует выработке навыков в принятии обоснованных инженерно-технических решений.

Контрольные работы проводятся для проверки степени усвоения текущего учебного материала.

Студенты выполняют 1 контрольную работу.

Контрольная работа включает вопросы и задачи. Студент выбирает контрольные вопросы и задачи по таблице вариантов соответственно последней цифре своего учебного шифра. Числовые данные к задачам берутся по предпоследней цифре своего учебного шифра из соответствующих таблиц, приведенных в конце каждого задания.

К контрольной работе даются методические указания к решению задач.

Обучаемые в часы самостоятельной работы знакомятся с заданием, изучают рекомендованную учебную литературу.

Учебные вопросы задания отрабатываются методом самостоятельного выполнения обучаемыми расчетно-графических задач.

Контроль степени усвоения учебного материала проводится методом проверки правильности выполнения обучаемыми индивидуальных заданий (контрольной работы).

Контрольная работа может быть оформлена либо письменно на бумажном носителе, либо в электронно-цифровой форме (на диске, дискете). При представлении для рецензирования контрольной работы на электронном носителе (диске, дискете) студент обязан распечатать на бумажном носителе титульный лист установленной формы и приложить к нему диск (дискету) с содержанием работы. Титульный лист подписывается студентом, на нем производится регистрация работы. На титульном листе преподавателем проставляется отметка о допуске к защите и приводится рецензия контрольной работы.

Все отмеченные рецензентом ошибки должны быть исправлены, а сделанные указания выполнены.

К экзамену студент допускается только после получения зачета по контрольным рабо­там.

1. Задание на контрольную работу

Вариант 1

Задачи
  1. Масса сухого образца 76г. После насыщения образца водой его масса составила 79г. Определить среднюю плотность и пористость камня, если водопоглащение по объему его составляет 8,2 %, а истинная плотность твердого вещества равна 2,68 г/см3.

  2. Определить выход сухой извести-кипелки из 20 т известняка, содержащего 6 % глинистых примесей.

  3. При проектировании состава цементного бетона средняя плотность его оказалась 2250 кг/м3, номинальный состав по массе был 1 : 2 : 4 при В/Ц = 0,5. Определить расход составляющих материалов на 1 м3 бетона, если в момент приготовления бетонной смеси влажность песка была 7 %, а щебня – 4 %.

Вопросы

  1. Поясните различие понятий «минерал» и «горная порода».

  2. Выветривание горных пород, меры защиты от выветривания камня в конструкциях.

  3. Что служит сырьем и какова технология производства портландцемента (мокрый способ).

  4. Превращения, происходящие при нагревании в глине.

  5. Что является сырьем для производства гипса?

Вариант 2
Задачи
  1. При стандартном испытании красного кирпича на изгиб оказалось, что его предел прочности равен 3,53 МПа. Определите, какое показание манометра пресса соответствовало этому напряжению, если диаметр поршня у пресса был равен 9 см.

  2. Определить среднюю плотность известкового теста, в котором содержится более 56 % воды (по массе), если истинная плотность известки-кипелки равна 2,08 г/см3.

  3. Для приготовления пробного замеса бетона в лаборатории отвесили 3 кг цемента, 6,5 кг песка, 14 кг гравия, добавили 1,8 воды и после перемешивания получили бетонную смесь с осадкой конуса ОК = 2 см. Поскольку заданная подвижность составляла 5 – 6 см в пробный замес 2 раза добавляли по 10 % цемента и воды. Средняя плотность бетонной смеси составила 2320 кг/м3. Определить состав бетона по массе.

Вопросы

  1. Водостойкость материалов и ее значение; примеры водостойкости материалов.

  2. Породообразующие минералы осадочных горных пород и их основные свойства.

  3. Производство глиняного кирпича способом пластического формирования.

  4. Шлакопортланлцемент состав, свойства и области применения.

  5. Строительный гипс: получение, свойства и применение.

Вариант 3

Задачи

  1. Определить коэффициент размягчения и дать заключение о водостойкости ракушечника, если известна разрушающая нагрузка при испытании образца в сухом состоянии на гидравлическом прессе – 82100 кг, площадь образца 400см2. После насыщения водой прочность камня уменьшилась на 25 %.

  2. Определить среднюю плотность и пористость гипсового камня с влажностью 8 %. При твердении происходит увеличение объема камня на 1 %. Истинная плотность вяжущего вещества 2,6 г/см3, истинная плотность камня 2,2 г/см3, водогипсовое отношение 0,5.

  3. Бетон через 7 суток твердения в нормальных условиях имел прочность 15 МПа, а после тепловлажностной обработки прочность при сжатии оказалось 16,5 МПа. Рассчитать, какую часть (в процентах) от марки бетона составила его прочность после пропаривания.

Вопросы

  1. Виды известковых вяжущих веществ.

  2. Назовите горные породы, состоящие в основном из карбонатов, сульфатов кальция, сульфатов магния и используемые для производства минеральных вяжущих материалов.

  3. Что такое керамзит, каковы его свойства и для каких целей он применяется?

  4. Что представляют собой магнезиальные вяжущие вещества и в чем их отличие от других вяжущих?

  5. Что такое портландцемент? Его химический состав и особенности технологии производства по сухому способу.

Вариант 4

Задачи

  1. Определить пористость горной породы, если известно, что ее водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а истинная плотность твердого вещества равна 2,6 г/см3.

  2. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении В/Ц = 0,6; если химически связанная вода составляет 16% от массы цемента, истинная плотность которого 3,1 г/см3.

  3. Номинальный состав бетона по объему оказался 1:2,5:3,1, водоцементное отношение В/Ц = 0,45. Определить количество составляющих материалов на 100 м3 бетона, если на 1м3 расходуется 390 кг цемента, влажность песка и гравия в момент приготовления бетонной смеси была соответственно 0,5 и 2,0%. Средняя плотность цемента в насыпном состоянии – 1,3 т/м3, гравия – 1,51 т/м3, а песка – 1,63 т/м3.

Вопросы

  1. Гипсовые вяжущие вещества.

  2. Пластичность глин и способы ее повышения.

  3. Жидкое стекло: получение, свойства, область применения.

4. Приведите примеры гидравлических добавок и укажите их назначение.

5. Что такое керамзит, каковы его свойства и для каких целей он применяется в строительстве?

Вариант 5

Задачи

  1. Определить среднюю плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе он весил 80 г. Масса образца в воде после парафинирования составила 39 г. Расход парафина на покрытие образца составляет 12,3 г, а его истинная плотность 0,93 г/см3.

  2. Определить количество известкового теста по массе и объему, имеющего 60% воды и полученного из 2,5 г извести-кипелки. Активность которой 86%. Средняя плотность теста 1420 кг/м3.

  3. Гранитный щебень фракции 10-20 мм имеет среднюю плотность 1450 кг/м3 . Сколько следует взять кварцевого песка насыпной плотностью 1600 кг/м3 для получения минимальной пустотности смеси щебня и песка? Какова расчетная пустотность этой смеси? Истинная плотность зерен 2650 кг/м3.

Вопросы

  1. Морозостойкость и определяющие ее факторы.

  2. Какие добавки и для каких целей вводятся в глину при изготовлении керамического красного кирпича.

  3. Каменное литье. Технология производства, свойства, область применения изделий.

  4. Процессы, протекающие при твердении гашеной и негашеной извести.

  5. Виды портландцементов.

Вариант 6.

Задачи

  1. Сухой образец известняка при испытании на сжатие разрушился при показании манометра 1200 атм. Определить предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии, если известно, что коэффициент размягчения равен 0,7, а площадь образца в 1,5 раза больше площади поршня гидравлического пресса.

  2. Определить количество известкового теста (по массе и объему), содержащего 50% воды и полученного из 1,2 т извести-кипелки. Имеющей активность 90% (средняя плотность теста 1400 кг/м3).

  3. Бетон в 7-дневном возрасте показал предел прочности на сжатие 20 МПа. Определить активность цемента, если водоцементное отношение В/Ц = 0,4. Заполнитель рядовой.

Вопросы

  1. Изменение свойств строительных материалов при увлажнении.

  2. Главнейшие глубинные породы: минералогический состав, структура, плотность, прочность при сжатии и область применения.

  3. Керамические изделия с плотным черепком и их основные свойства.

  4. Пуццолановый портландцемент: состав, свойства, приминение.

  5. Виды известковых вяжущих веществ.

Вариант 7

Задачи

  1. Масса сухого образца из ракушечника 300г. После насыщения его водой масса увеличилась до 390 г. Найти пористость и объемное водопоглощение ракушечника, если истинная плотность его 2,4 г/см3, а объем образца составляет 250 см3 .

  2. Масса гипсового камня 10 т, его влажность – 5% (по массе), содержание примесей составляет 15%. Определить массу гипсового вяжущего, полученного из этого сырья.

  3. Определить минимальную необходимую емкость бетономешалки и среднюю плотность бетонной смеси, если при одном замесе получается 2 т бетонной смеси состава 1:2:4 (по массе) при В/Ц = 0,6 и коэффициенте выхода К=0,7. Насыпная плотность использованных материалов: песка – 1,8 т/м3, щебня – 1,5 т/м3 и цемента – 1,3 т/м3.

Вопросы

  1. Охарактеризуйте технические свойства горных пород осадочного происхождения, применяемых в строительстве.

  2. Керамические плитки для полов и их свойства

  3. Листовое стекло: сырье, производство, свойства, применение.

  4. Магнезиальные вяжущие вещества.

  5. Теория твердения строительного гипса (по А.А. Байкову)

Вариант 8

Задачи

  1. Масса камня в сухом состоянии – 60 г, при насыщении водой она составляет 70 г. Определить среднюю плотность водопоглащения по массе и пористость камня, если объемное водопоглащение составляет 21%, а истинная плотность – 2,4 г/см3.

  2. Определить содержание извести и воды (по массе) в 1 м3 известкового теста, если средняя плотность составляет 1400 кг/м3, истинная плотность пушенки – 2400 кг/м3 .

  3. Взята проба влажного песка весом 1 кг. Истинная плотность зерен песка – 2,62 г/см3. Проба высыпана в однолитровый мерный цилиндр, наполненный водой до уровня 500 мл. После погружения песка вода поднялась до 900 мл. Определить влажность песка.

Вопросы

  1. Классификация материалов по температуре применения.

  2. Главнейшие излившиеся горные породы: минералогический состав, плотность, прочность при сжатии и область применения (данные представте в виде таблицы).

  3. Процессы, происходящие в глине при нагревании.

  4. Способы изготовления и свойства керамических облицовочных плиток.

  5. Гипсовые вяжущие вещества.

Вариант 9

Задачи

  1. Во сколько раз пористость камня А отличается от пористости камня В, если известно, что истинная плотность твердого вещества обоих камней практически одинакова и составляет 2,72 г/см3. Средняя плотность камня А на 20% больше, чем камня В, у которого водопоглащение по объему в 1,8 раза больше водопоглащения по массе.

  2. Определить расход глины по массе и объему для изготовления 250 шт. кирпиче, имеющих среднюю плотность – 1780 кг/м3. Средняя плотность сырой глины – 1610 кг/м3(при влажности 13%). Потери кирпича по массе при обжиге составляют 8,5 % от массы сухой глины.

  3. Определить номинальный состав (по объему) и расход материалов на 1 м3 плотного бетона, если номинальный состав его по массе 1:2,2:5,1 при В/Ц – 0,7. Принять при расчетах, что материалы сухие и имеют следующие плотности в насыпанном состоянии: песок – 1600, щебень – 1450 и цемента – 1300 кг/м3. Коэффициентом выхода нужно задаться.

Вопросы

  1. Минералы, обеспечивающие природному камню повышенную прочность при ударном воздействии нагрузки, свойства этих минералов.

  2. Добыча и обработка горных пород

  3. Различия в технологии производства глиняного кирпича способами пластического и полусухого формирования.

  4. Гипсовые вяжущие вещества: технология производства варкой и автоклавной обработкой, зависимость свойства гипса от способа получения.

  5. Преимущества применения молотой извести-кипелки перед гашеной известью.

Вариант 0

Задачи

  1. Образец базальта массой 109 г после парафинирования имел массу на воздухе 112г, а при взвешивании в воде – 73,5 г. Определить его среднюю плотность, принимая истинную плотность парафина 0,93 г/см3.

  2. Кирпич глиняный обыкновенный стандартных размеров марки «125» имеет массу 3.3 кг и истинную плотность 2,5 г/см3. Найти пористость кирпича и сделать заключение о допустимости его применения для кладки стен жилых и гражданских зданий.

  3. На 1 м3 бетона расходуется 290 кг цемента, 610 кг песка, 1220 кг щебня и 180 л воды. При твердении цементом связывается 10% воды. Определить пористость и прочность бетона на сжатие в 28-дневном возрасте. Марка цемента «400». Заполнитель высокого качества.

Вопросы

  1. Как образовались глины в природе и каковы их основные свойства?

  2. Метаморфические горные породы: происхождение, минералогический состав, свойства и применение в строительстве.

  3. Добавки, вводимые в глины при изготовлении керамических изделий, их назначение.

  4. Гипсовые вяжущие вещества: сырье, способы производства, свойства и применение.

  5. Отличие воздушной извести то гидравлической.

2. Методические указания к выполнению контрольных работ

Основной целью выполнения контрольных работ является закрепление теоретических знаний и приобретения навыков в решении практических задач по вопросам использования материалов в строительстве зданий и в транспортном строительстве.

Основы строения и свойств материалов

1. Физические свойства.

Истинная плотность (г/см3, кг/м3) – масса единицы объема абсолютно плотного материала.

r = m/V.

m – масса материала

V – объем в плотном состоянии

Средняя плотность (г/см3, кг/м3) – масса единицы объема материала в естественном состоянии (объем определяется вместе с порами).

rm = m/Ve..

m – масса материала

Ve – объем в естественном состоянии

Насыпная плотность – масса единицы объема в насыпном состоянии.

Пористость П есть степень заполнения объема материала порами:

П = Vп/Vе или Vп – объем пор

Vе – объем в естественном состоянии

Гигроскопичность – способность материалов поглощать влагу из воздуха.

Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии.

Водопоглащение – способность материала впитывать воду.

Различают объемное водопоглащение (Wv) и водопоглащение по массе (Wm).

Wv = [(m1 - m)/V]x100% и

Wm = [(m1 - m)/m]x100%

m1 – масса образца, насыщенного водой, г;

m – масса сухого образца, г;

V – объем образца в естественном состоянии, см3.

Отношение между водопоглащением по массе и объему численно равно средней плотности материала, т.е.

Wv/ Wm= [(m1 - m)/V]/[(m1 - m)/m] = m/Ve = rm

Из этой формулы перехода можно вывести формулу перехода от одного вида водопоглащения к другому:

Wv = Wmrm

Водостойкость – способность материала сохранить свою прочность после насыщения водой. Она характеризуется коэффициентом размягчения, который определяется как отношение предела прочности материала (при сжатии) в насыщенном состоянии к пределу прочности в сухом состоянии:

К = Rнас/Rсух.

Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким.

2. Механические свойства.

Прочность – свойства материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки или других факторов. Прочность материала характеризуется пределом прочности при сжатии, изгибе и растяжении.

Rсж(Rраст) = Р/F,

где Р – разрушающая нагрузки, Н;

F – площадь поперечного сечения, м2;

Предел прочности при изгибе (Rизг) при одном сосредоточенном грузе и образце – балке прямоугольного сечения определяется по формуле:

Rизг = 3РL/2bh2

При двух равных грузах, расположенных симметрично оси балки:

Rизг = Р(L - a)/bh2

где Р – разрушающая нагрузка, Н;

L – пролет между опорами, м;

a – расстояние между грузами, м;

b – ширина оболочки, м;

h – высота оболочки, м.

Пример решения задачи.

1. Образец камня в виде куба со стороной 5 см имел массу в сухом состоянии 240 г. После насыщения его водой масса составила 248 г. Определить среднюю плотность и водопоглощение.

Решение:

объем образца V = 53 = 125 см3

средняя плотность m = 240:125 = 1, 918 г/см3

Водопоглащение по массе Wm = [(248-240):240]х100 = 3,31%

Водопоглащение по объему Wо = [(248-240):125]х100 = 6,4%

2. Образец бетона разрушился при испытании на сжатии при показании манометра 30 МПа. Определить предел прочности при сжатии, если известно, что площадь образца в 2 раза меньше площади поршня.

Решение:

Усилие, передаваемое поршнем составит Р = Rn × F = 30F

Предел прочности образца

Rсж = Р/Fобр = 30F/0,5F = 60 МПа

3. Минеральные вяжущие вещества.

Минеральными вяжущими веществами называют искусственно получаемые порошкообразные материалы, которые при затворении водой образуют пластичное тесто, способное в результате физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние.

Минеральные вещества в зависимости от способности затвердевать в определенной среде и сохранять прочность во времени делятся на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие – вещества, которые способны твердеть только на воздухе. К воздушным вяжущим относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, жидкое стекло и др. Гидравлические вяжущие – вещества, которые способны твердеть на воздухе и воде. К гидравлическим относятся гидравлическая известь, романцемент, портландцемент и его разновидности.

3.1. Строительной известью называют продукт обжига (до удаления углекислоты) известняка, ракушечника, мела, доломитизированного известняка и т.д.

CaCO3 + 177,7 кДж = CaO + CO2 ­

В результате обжига получают продукт в виде кусков белого цвета, называемый комовой известью (кипельной).

В зависимости от способа измельчения комовой извести различают негашеную молотую и гашеную (гидратную).

Гашение извести происходит по следующей реакции:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + 65,2 кДж

Процесс твердения извести включает несколько этапов. В результате испарения воды частицы Ca(OH)2 сближаются между собой, затем образуют прочные кристалличесие сростки, кроме того, происходит взаимодействие гидрооксида кальция с углекислым газом воздуха.

Ca(OH)2 + CO2 + n H2O = CaCO3 + (n + 1) H2O

3.2. Гипсовыми вяжущими веществами называют материалы, состоящие из полуводного гипса или ангидрита и получаемые тепловой обработкой двуводного гипса (CaSO4 x 2 H2O), природного ангидрита и некоторых отходов промышленности.

Гипсовые вещества в зависимости от температуры обработки разделяют на две группы: низкообжиговые (строительный и высокопрочный гипс) и высокообжиговые (ангидритовые). Первые получают тепловой обработкой при низких температурах (110° – 180°С)

CaSO4 × 2 H2O = CaSO4 × 0,5 H2O + 1,5H2O

Вторые – обжигают при высоких температурах (600° - 900°С)

Процесс твердения гипса происходит по реакции:

CaSO4 × 0,5 H2O + 1,5 Н2О = CaSO4 × 2 H2O

По прочности при сжатии установлено 12 марок гипса: Г-2, Г-3, Г-5, Г-6, Г-10,

Г-7, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Высокопрочным гипсом называют вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция, получаемое термической обработкой двуводного гипса в автоклаве под давлением пара.

Он обладает меньшей водопотребностью, что позволяет получить гипсовые изделия с большой плотностью и прочностью.

3.3. Магнезиальные вяжущие вещества представляют собой тонкомолотые порошки, содержащие оксид магния и твердеющие при затворении водными растворами хлористого или сернокислого магния. Они делятся на два вида: каустический магензий (MgCO3) и каустический доломит (CaCO3 ∙ MgCO3). Магнезиальные вяжущие обладают способностью прочно сцепляться с древесными опилками, стружками и другими органическими заполнителями.

Эти вяжущие применяются для изготовления теплоизоляционных материалов, устройства теплых и износостойких ксилолитовых полов и плиток.

3.4. Жидкое стекло представляет собой натриевый (Na2О · SiO2) или калиевый силикат (K2O · SiO2) желтого цвета, который получают плавлением в печах при 1300˚ - 1400˚С измельченного чистого кварцевого песка с содой (Na2CO3) или поташа (K2 CO3). Жидкое стекло применяется для получения силикатных огнезащитных красок, предохранения естественных каменных материалов от выветривания, уплотнения грунтов и получения кислотоупорного цемента.

Кислотоупорный цемент – тонкоизмельченная смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворенная жидким стеклом.

3.5. Гидравлическая известь – продукт умеренного обжига мергелистых известняков, содержащих 6-20% глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей.

Гидравлическую известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов.

3.6. Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом и добавками. Портландцемент получают двумя способами: мокрым и сухим. В результате обжига (t = 1450˚С) смеси глины и извести получается клинкер, который состоит из основных клинкерных минералов:

трехкальциевый силикат (3CaO · SiO2)

двухкальциевый силикат (2CaO · SiO2)

трехкальциевый алюминат (3CaO · Al2O3)

четырехкальцыевый алюмоферит (4CaO · Al2O3 · Fe2O3)

Взаимодействие портландцемента с водой приводит к образованию новых гидратных веществ, которые плохо растворяются в воде. Прочность цементного камня характеризуется маркой цемента. Марку цемента устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов призм размером 40х40х160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цементно-песчаного раствора 1:3 (по массе) на стандартном Вольском песке.

Предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут. называют активностью цемента. Портландцементы разделяют на марки 400, 500, 550 и 600.

Примеры решения задач.

1. Определить количество негашеной (комовой) извести, полученной из 10т. чистого известняка с влажностью 10%.

Решение:

При нагревании известняка вода в количестве 10% должна испариться, после чего сухого известняка останется 10000 – 1000 = 9000 кг. Исходя из химической формулы известняка и реакции, происходящей при обжиге, можно определить количество негашеной извести:

CaCO3 = CaO + CO2

100 = 56 + 44

9000 х (56/100) = 5040 кг

2. Определить пористость цементного камня, если В/Ц = 0,4. Для прохождения реакции при твердении цемента требуется 18% воды. Истинная плотность цемента – 3,1г/см3.

Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом:

Vт = 1/3,1 + 0,4 = 0,72

Абсолютный объем, занимаемые цементным камнем:

Vк = 1/3,1 + 0,18 = 0,5

Относительная плотность цементного камня:

Vк /Vт = 0,5/0,72 = 0,69

Пористость:

1 – 0,69 = 0,31

4. Керамические материалы.

Керамическими называют материалы, изготовленные из глин с добавлением других материалов путем формирования, сушки и последующего обжига.

Сырье, используемое для производства керамики, подразделяют на пластичные: глины и каолины и непластичные: отощающие и выгорающие добавки и плавки.

По огнеупорности глины подразделяются на огнеупорные, тугоплавкие и легко-плавкие с огнеупорностью соответственно выше 1580ºС, в пределах 1580º-1350ºС и ниже 1350ºС.

При изготовлении керамических изделий для уменьшения пластичности, воздушной и огневой усадки в состав керамических масс вводят отощающие материалы, имеющие небольшую усадку в процессе сушки и обжига.

К отощающим материалам относят кварцевой песок, пылевидный кварц, кремень, шамот, глины, бой керамических изделий и т.д.

В глиняную массу при производстве керамических изделий вводят плавни, способные снижать температуру ее спекания и огнеупорность.

К числу наиболее применяемых плавней относят – полевые шпаты, сиениты, доломит, магнезит и мел.

Пример решения задач.

1. Какое количество обыкновенного красного кирпича можно приготовить из 5 т. глины? Влажность глины 10%, потери при прокаливании 8% от массы сухой глины. Кирпич должен быть со средней плотностью 1750 кг/м3.

Решение:

Масса глины после обжига: 5000 : 1,1 : 1,08 = 4209 кг

Объем 1000 шт кирпича: 1000 х 0,25 х 0,12 х 0,065 = 1,95 м3

Масса 1000 шт: 1,95 х 1750 = 3412 кг

Из 4209 кг обожженной глины можно получить кирпичей (4209/3412) х 1000 = 1230 шт.

5. Искусственные каменные необожженные материалы.

Искусственные каменные материалы получают в результате формирования и твердения растворных или бетонных смесей, приготовленных на основе извести, гипса, магнезиальных вяжущих веществ и портландцемента.

Для получения искусственных материалов в качестве заполнителей применяют кварцевой песок, шлаки, золы, древесные опилки, волокнистые материалы, в частности асбестовое волокно, древесные стружки и др.

Пример решения задач.

1. Подсчитать расход материала на 1 м3 известково-песчаного раствора состава 1:5 по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор пустот не имеют, а песок имеет пустот 38%

Решение:

Абсолютный объем раствора 1:5 составляет: 1 + 5(1 – 0,38) = 4,1

Коэффициент выхода раствора b = 4,1/(1+5) = 0,68.

Расход известкового теста на 1 м3 раствора 1/0,68(1+5) = 0,24 м3

Расход песка 5 х 0,24 = 1,2 м3

6 Древесные материалы.

Древесина как анизотропный материал обладает разнообразными физико-механическими свойствам, которые следует учитывать при использовании древесных пород в конструкциях зданий и сооружений.

Свойства древесины в значительной степени зависят от влажности. В зависимости от содержания влаги, различают мокрую древесину с влажностью более 100%, свежесрубленную – 35-40%, воздушно-сухую – 15-20%, комнатно-сухую –

8-12% и абсолютно сухую древесину.

Условно за стандартную влажность, на которую пересчитывают все показатели свойств древесины, принята влажность 12%.

Плотность древесины увеличивается с повышением влажности. Обычно плотность древесины приводят к плотности при влажности 12% по формуле

r12 = rW[1+0,01(1-K0)(12-W)]

где r12 – плотность при влажности 12%;

rW – плотность при той влажности, которую он имеет в момент определения;

K0 – коэффициент объемной усушки (колеблется в пределах 0,2 –0,75);

W- влажность древесины.

Прочность древесины также зависит от влажности, с повышением влажности она уменьшается. Предел прочности Rw, полученный при влажности древесины в момент испытания, можно пересчитать на 12% влажность по формуле

R12 = Rw[1+a(W-12)]

где R12 – предел прочности при влажности 12%

Rw – предел прочности при влажности W

а – пересчетный коэффициент (при сжатии и изгибе а=0,04, при скалывании а=0,03).

Пример решения задач.

1. Образец дуба с поперечными разрезами 2х2 см, высотой 3 см и влажностью 9% разрушился при испытании на сжатие при Р=32600Н. Определить предел прочности при влажности 12%.

Решение:

Определяем прочность при влажности 9%

R = P/F = 32600/(0,02x0,02) = 81500000 Па = 81,5 МПа

Прочность при 12% влажности определяется по формуле

R12 = R[1+(W-12)] = 81,5[1+0,04· (-3)] = 71,6 МПа

7. Органические вяжущие вещества. природные битумы; асфальты и асфальтобетоны

Органические вяжущие вещества представляют собой природные или искусственные. Органические вяжущие вещества разделяют на битумы и дегти. На основе битумов и дегтей изготовляют другие вяжущие вещества и материалы в виде эмульсий и паст, асфальтовых лаков, асфальтовых растворов и бетонов. На основе битумов изготовляют различные рулонные материалы.

Пример решения задач.

1. Определить марку битума. Известно, что глубина проникновения иглы 4 мм, растяжимость 40 см, температура размягчения 51°С.

Решение:

По таблице физико-механических свойств битума определяем:

битум марки БН-50/50

8. Состав и свойства бетона.

Состав бетона принято выражать соотношением между массой или объемом цемента, песка, щебня или гравия и воды в виде 1:х:у и В/Ц

Здесь масса или объем цемента принята за единицу, х и у – соответственно число частей мелкого и крупного заполнителя на 1 часть цемента; В/Ц – водоцементное отношение. Различают номинальный (расчетный) и полевой составы бетона.

Состав бетона, установленный в лабораторных условиях на сухих заполнителях называют номинальным; на строительных площадках, заводах заполнители имеют естественную влажность, поэтому номинальных состав пересчитывается на так называемый полевой состав. Прочность бетона в зависимости от В/Ц отношения выражается уравнением

Rб = ARц(Ц/В±0,5)

где А – коэффициент качества заполнителя

Rц – активность цемента, МПа (КГС/см2)

Прочность бетона изменяется во времени. Нарастание прочности во времени приближенно может быть выражено логарифмической зависимостью

Rn = R28(lgn/lg28)

где Rn и R28 – прочность

n – возраст бетона

Пример решения задач.

1. На 1м3 бетона расходуется цемента Ц-300, песка П-600, гравия Г-1200 и воды В-200л. Выразить состав бетона в виде соотношения масс 1:х:у: и В/Ц

Решение:

Х = П/Ц = 600/300 = 2

У = Г/Ц = 1200/300 = 4

В/Ц = 200/300 = 0,67

2. Подсчитать расход материалов на 1 м3 уплотненной смеси, если на опытный замес было затрачено 2,5 кг цемента, 1 л воды. 3 кг песка и 5 кг щебня, а средняя плотность составила 2300 кг/м3

Решение:

Суммарная масса всех материалов на опытный замес: 2,5+1+3+5=11,5 кг

Тогда доля цемента составит 2,5/11,5 = 0,217; воды 1/11,5 = 0,087;

песка 5/11,5 = 0,261; щебня 3/11,5 = 0,435

Расход компонентов на 1 м3 уплотненной бетонной смеси: цемента 0,217 х 2300 = 500 кг; воды 0,087 х 2300 = 200 л; песка 0,261 х 2300 = 600 кг; щебня 0,435 х 2300 = 990 кг.

9. Кристаллизация и фазовый состав железоуглеродистых сплавов.

В сплавах в зависимости от состояния различают следующие фазы: жидкие и твердые растворы, химические и промежуточные соединения.

Фазой называется физически и химически однородная часть системы, имеющая одинаковый состав, строение, одно и то же агрегатное состояние и отделенная от остальных частей системы поверхностью раздела.

Поэтому жидкий металл представляет собой однородную систему, а смесь двух различных кристаллов или временное существование жидкого расплава и кристаллов соответственно двух – и трехфазные системы. Вещества, образующие сплавы называются компоненты. Процесс кристаллизации металлических сплавов описывают диаграммами состояния или фазового равновесия, получаемыми на основе термического анализа (диаграмма состояния Fe-Fe3C).

В зависимости от процентного содержания углерода железоуглеродистые сплавы имеют следующие наименования:

  • техническое железо С £ 0,02 %

  • доэвтектойдные стали С = 0,02 - 0,8%

  • эвтектойдные стали С = 0,8 %

  • заэвтектойдные стали С =0,8 – 2,14%

  • доэвтектические чугуны С + 2,14 – 4,5%

  • эвтектика – ледебурит С = 4,3%

  • заэвтектический чугун С = 4,3% - 6,67%

Пример решения задач.

1. Построить кривую охлаждения сплава (железо-карбид железа) в интервале температуры от 00 до 16000С содержащего углерода 2,14%.

Решение:

На диаграмме фазового состояния Fe-Fe3C проводим прямую из точки горизонтальной прямой с содержанием С = 2,14%. Линия пересекает).

ТºС

1500

Ж

1200 Ж + А

900 А + Ц


600 Ц + П

300

t, время

Рис. 1. Кривая охлаждения сплава С – 2,14%

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

Основная литература

1. Баженов В. К. Материаловедение : Учеб. пособ. / В. К. Баженов, Т. И. Милых ; ред. И. И. Филиппов ; Рос. гос. откр. техн. ун-т путей сообщения. - М. : РГОТУПС, 2003. - 101 с

Дополнительная литература

2. Справочник снабжения. Строительные смеси, растворы, камни и гипсокартон. – М.: Торговый дом металлов, 2004.

3. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение и технология). 3-е изд. – М.: М-во образования РФ, 2002.

4. Баженов П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология. – М.: АСВ, 1994.

5. Баженов В. К. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Раздел - металлы : учебное пособие / В. К. Баженов, Р. Н. Чепелев, Т. И. Милых ; рец. : А. С. Щербаков, М. П. Голышкова ; Рос. гос. откр. техн. ун-т путей сообщения. - М. : РГОТУПС, 2006. - 47 с

6. Барышников Ю. Ю. Материаловедение. Неметаллические материалы : учебное пособие / Ю.Ю. Барышников. - М. : РГОТУПС, 2001. - 56 с.

7. Лахтин Ю. М. Материаловедение : учебник / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - 5-е изд., стер. - М. : Альянс, 2009. - 528 с.

8. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов : учебник / Ю. М. Лахтин. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : ООО "ТИД "Аз-book", 2009. - 447 с

9. Материаловедение : Учебник / Б. Н. Арзамасов [и др.]. ; под общ. ред. : Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина ; М-во образования РФ. - 5-е изд., стер. - М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 646 с

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

  • Лаборатория механики;

  • Пакет прикладных обучающих программ:

  • Кузьмин Л.Ю., Кузьмин А.Л. Комплекс виртуальных лабораторных работ COLUMBUS на ПЭВМ.

1

Смотреть полностью


Похожие документы:

  1. Учебно-методический комплекс по дисциплине «материаловедение. Технология конструкционных материалов» (название)

    Учебно-методический комплекс
    ... наук, профессор Нисаев И.П,_________________ (ф.и.о.) РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ.ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ (название) МАТЕРИАЛОВ» Специальность/направление 190701 ...
  2. Учебная программа по дисциплине: Термоэлектрогидродинамика слабопроводящих сред по направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»

    Программа
    ... Проректор по учебной работе Ю.Н. Волков 2012 г. . Рабочая УЧЕБНАЯ Программа по дисциплине: Термоэлектрогидродинамика слабопроводящих сред по ... свойств электрогидродинамических структур, и физического материаловедения (ПК-4); способность к созданию ...
  3. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электротехнические материалы» (название)

    Учебно-методический комплекс
    ... ) РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ __ Электротехнические материалы______________________ (название) Специальность ... 2005. – 280 с. 2.Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Проводниковые, полупроводниковые и магнитные материалы. – ...
  4. Рабочая учебная программа дисциплины «Общая и неорганическая химия» Направление подготовки

    Рабочая учебная программа
    ... по учебной работе _______________ В.В. Рыбкин «____» ___________ 2011 г. Рабочая учебная программа дисциплины ... материаловедения. 2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Дисциплина ... нем последовательно излагаются название пунктов реферата, ...
  5. Рабочая программа по курсу русский язык разработана в соответствии: Стребованиями Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования (1)

    Рабочая программа
    ... программы по географии являются: - понимание роли и места географической науки в системе научных дисциплин ... Срок реализации рабочей учебной программы по русскому языку 5 лет. (по программе Бабайцевой В.В.) Рабочая учебная программа по русскому языку ...

Другие похожие документы..