Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Будівельне матеріалознавство. Т 1

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ТЕОРІЯ ШТУЧНИХ БУДІВЕЛЬНИХ КОНГЛОМЕРАТІВ

У будівельному матеріалознавстві, подібно до інших наук, примат належить практиці. Однак для ефективного вивчення цієї фундаментальної науки більш доцільно виклад теорії в книзі передувати практиці, що спрощує процес пізнання технологій матеріалів в їх різноманітті. На сучасному, третьому, етапі розвитку будівельного матеріалознавства теоретичні аспекти науки найбільш повно поки викладені в теорії штучних будівельних конгломератів [1] . Її прийнято починати з викладу єдиної класифікації, в якій ці матеріали (крім природних, описуваних окремо) об'єднані законами загальної теорії і методології.

КЛАСИФІКАЦІЯ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Величезна кількість будівельних матеріалів, найменування яких складають різноманітну їх номенклатуру, зазвичай представляють у вигляді системних класифікацій. В якості класифікаційних ознак вибирають: виробниче призначення матеріалів; вид вихідної сировини; спосіб масового виготовлення продукції; основний критерій якості і ін. Одна частина матеріалів, об'єднаних в групи, відноситься до природних, а інша - до штучних (рис. 1.1) * [2] .

Природні, або природні, будівельні матеріали та вироби отримують безпосередньо з надр землі або шляхом переробки лісових масивів в "ділової" ліс. Цим матеріалами надають певну форму і раціональні розміри виробів, але не змінюють внутрішнього їх будови, складу, наприклад хімічного, речового. Частіше за інших з природних використовують лісові (деревні) і кам'яні матеріали і вироби. Крім них в готовому до вживання вигляді або при простої (механічної) обробки можна отримати: природний бітум або асфальт, озокерит, казеїн, кир; деякі продукти рослинного походження, наприклад солому, очерет, багаття, торф, лушпиння та інші, або тваринного світу, наприклад шерсть , колаген , бонську кров та ін. Всі ці природні продукти в порівняно невеликих кількостях теж використовують в будівництві.

Схема класифікації будівельних матеріалів

Мал. 1.1. Схема класифікації будівельних матеріалів:

/ - Кераміка; 2 - скло; 3 - шлаки; 4 - кам'яні розплави; 5 - цегла; 6 - бетони; 7 - азбестоцементні вироби; 8 - інші вироби; 9 - футеровочними обробка; а - матеріали;

б - вироби

Для кращої систематизації природних будівельних матеріалів їх поділяють на класи за схожими ознаками, в класах - по різновидах порід або виробів. Так, лісові матеріали та вироби з породам поділяють на листяні і хвойні, за ознакою асортименту - на круглі, пиляні і штучні. Є і подальше їх підрозділ, наприклад, за властивостями, структурі і ін. Природні кам'яні матеріали і вироби мають свою класифікацію (див. Гл. 8), в основу якої покладено генетична ознака, тобто походження гірських порід. Їх поділяють також за ознакою технічних властивостей - середньої щільності, міцності, морозостійкості; за хімічним складом, наприклад, за змістом кремнезему, - кислі, середні, основні та ультраосновні.

Велике значення в будівництві мають гірські породи вторинного походження - осадові, а серед них - природні конгломерати, брекчії, пісковики та ін. Так були названі осадові гірські породи, які утворилися в результаті цементації скупчень гальки, гравію, піску та інших природних в'язкою речовиною. Практичне значення цих порід невелика, проте характерна їх структура (в'яжучий цементує пухкий мінеральний матеріал) є найпоширенішою в ІБК структури бетонів.

Штучні будівельні матеріали, що знаходяться в тісному взаємозв'язку між собою, поділяють по головному ознакою їх затвердіння: 1) матеріали, тужавіння яких відбувається при звичайних, порівняно невисоких температурах з кристалізацією новоутворень з розчинів, а також матеріали, затвердіння яких відбувається в умовах автоклавів при підвищених температурі (175-200 ° С) і тиску водяної пари (0,9-1,6 МПа). Умовно тс і інші матеріали відносять нерідко до безобжіговим матеріалами. Часто виділяють автоклавні матеріали в самостійну групу; 2) матеріали, тужавіння яких відбувається в основному при охолодженні вогненно-рідких розплавів, що виконують в структурі функцію в'язкої речовини, або цементу високих температур. Їх нерідко відносять до випалювальних матеріалів. Виділення цих двох-трьох типів з різноманіття матеріалів є умовним тому, що не завжди можливо визначити чітку межу між ними, так само як між твердне розчинами і розплавами. Нерідко затвердіння відбувається при суміщених процесах кристалізації і заскловування розчинів і розплавів. Умовність зазначеного поділу виражається ще і в тому, що в безвипалювальних конгломератах застосовують зазвичай обпалювальні в'яжучі речовини, наприклад, портландцемент, вапно, гіпс і ін.

У конгломератах безвипалювального типу цементують в'яжучі представлені неорганічними, органічними, полімерними і комплексними речовинами, а в ІБК обжигового типу цементи високих температур (за висловом А. А. Байкова) представлені расплавами керамічними, шлаковими, стекломассовим, кам'яним литтям і комплексними.

До неорганічних в'язких речовин відносять клінкеру і клінкерсодержащіе цементи, гіпсові, магнезіальні і ін .; до органічних - бітумні і дегтевиє в'яжучі речовини, похідні від них, - емульсії, пасти; групу полімерних речовин представляють термопластичні і термоактивні з подальшим більш дробовим підрозділом. Комплексні включають змішані, компаундують і комбіновані в'яжучі речовини. До змішаним ставляться неорганічні в'яжучі речовини, одержувані шляхом ретельного змішування двох або декількох їх різновидів, з порошкоподібними добавками або без них; до компаундують - сплави, або механічні суміші кількох органічних матеріалів; під комбінованими розуміють об'єднання в'яжучого неорганічного з органічним або полімерним.

Цементує частина випалювальних конгломератів розділяється: на шлакові розплави - по хімічній основності вихідної сировини (шлаку); керамічні розплави - за характером і різновиди використаної глини та інших компонентів сировини; стекломассовие розплави - за показником лужної шихти; кам'яне лиття - по виду гірської породи, що надходить на розплав; комплексні розплави - по виду з'єднуються компонентів: шлакокераміческіе, стеклошлаковие і ін.

Єдина класифікація включає широку мережу відгалужень конгломератних будівельних матеріалів як від в'яжучих речовин, так і від розплавів (цементів високих температур) в зв'язку із застосуванням в них різних заповнюють матеріалів.

З клінкерних і клінкерсодержащіх цементів виготовляють бетони, будівельні розчини, арболита і фіброліта, бетони з полімерним зернистим заповнювачем, азбестоцементні матеріали та вироби; з гіпсу - гіпсобетони, арболита і ін .; з магнезіальних в'яжучих - фіброліту та ксилолітом; з вапна - силікатні бетони і вироби та будівельні розчини; з рідкого скла - жаростійкі легкі бетони, кислототривкі бетони та іншу продукцію. Отримувані конгломерати підрозділяються в свою чергу за середньою густиною - на особливо важкі, важкі, легкі й особливо легкі (ніздрюваті) бетони; по виробничому призначенню - на конструкційні, конструкційно-теплоізоляційні, теплоізоляційні, гідротехнічні, дорожні, жаростійкі і т.п. Поділ цих конгломератів можливо і за іншими ознаками.

Органічні в'яжучі речовини дозволяють отримувати конгломерати, що відрізняються по температурі їх застосування в будівництві, - гарячі, теплі і холодні асфальтові бетони; по удобооб- рабативаемості - жорсткі, пластичні, литі і ін .; за розміром частинок заповнювача - грубозернисті, середньозернисті, дрібнозернисті, піщані.

Полімерні в'яжучі речовини - важливі компоненти при виготовленні полимербетонов, будівельних пластмас, склопластиків і ін., Нерідко званих композиційними матеріалами.

На основі комплексних в'яжучих отримують конгломерати типу бетонів, наприклад, гіпсоцеменгнопуццолановие (ДЦП) бетони і розчини, полімерцементні і сілікатополімерние бетони і др .; мастики, в тому числі герметизирующие - тверднуть і нетвердеющіе, гарячі і холодні; інші будівельні матеріали з конгломератних типом структури.

Випалювальні конгломерати класифікують по використанню в них розплавів як сполучних компонентів. Слід зазначити, що ця частина класифікації має багато поки невідкритих, невідомих матеріалів (їх місця в класифікації умовно показані в

вигляді вільних клітин). Перспективними є конгломерати, які повинні бути отримані на основі керамічної зв'язки. Серед них вже відомі керамобетонов. Вивчаються конгломерати на основі Зв'язувачі скла з використанням тугоплавких гранульованих наповнювачів і додаткових речовин; шлаколітние бетони з наповнювачами типу термозіта, агломерованих зол і ін., бетонів зі зв'язкою з розплавів золи, наприклад, ТЕЦ, сланцевих; кам небетони - на основі зв'язку з лиття із застосуванням в них вогнетривких наповнювачів.

Більш обмежене застосування в будівництві знаходять матеріали без великих і дрібних заповнювачів; їх можна віднести до мікроконгломератам - цементний камінь, асфальтове скорозшивач, мастики, кам'яний розплав і ін.

Класифікація ІБК, що об'єднується загальною теорією, розширюється з появою нових в'яжучих речовин, розробкою нових штучних наповнювачів, нових технологій або істотної модернізацією існуючих, створення нових, в тому числі комбінованих, структур. Відповідні різновиди нових конгломератів заповнюють вільні клітини класифікації, кількість яких необмежено [39].

СКЛАДОВІ ЧАСТИНИ ЗАГАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ІБК

Загальна теорія ІБК складається з чотирьох взаємопов'язаних розділів, кожен з яких представляє собою в достатній мірі самостійну наукову систему, або теоретичну концепцію.

Перший розділ - теорія структуроутворення, може бути визначений і як теоретична технологія. У цьому розділі міститься опис типових технологічних процесів і переділів при виробництві будівельних матеріалів, закономірностей, що лежать в основі технологій в кожній галузі матеріалів та виробів з урахуванням світових досягнень.

Другий розділ - структурна теорія міцності, деформований ™ і конгруенції властивостей ІБК при оптимальних структурах. У ньому викладено загальний метод проектування оптимальних складів та структур ІБК, що спирається на об'єктивні закономірності міцності та інших властивостей, конгруенції, створу; розкривається фізична, фізико-хімічна і технологічна природа цих об'єктивних закономірностей матеріального світу.

Третій розділ - теорія довговічності ІБК в конструкціях будівель і споруд. Виражені закономірні зміни в структурі і властивостях матеріалу, що працює в конструкціях. Викладаються принципи довговічності, тимчасові елементи і способи їх збільшення - зміцнення, відносна стабілізація і деструкція і її гальмування. Вирішуються проблеми прогнозування довговічності і надійності ІБК в експлуатаційних умовах.

Четвертий розділ - теорія методів наукового дослідження і технічного контролю якості ІБК. Висловлює сукупність прийомів і операцій в теоретичному пізнанні якісних характеристик ІБК, закономірностей, що лежать в основі методів випробування матеріалів при оцінці їх властивостей в лабораторних і виробничих умовах руйнують і адеструктурнимі методами вимірювання, приладами, апаратами і автоматизованими засобами. Поглиблює прискорені методи, зокрема, при оцінці екологічної чистоти матеріалів і навколишнього середовища.

Ступінь розробленості певних розділів загальної теорії ІБК в даний час неоднакова, але обсяг наявних даних дозволяє вирішувати багато технологічних і будівельні завдання, проблеми вдосконалення і розвитку науки про матеріали. Нижче більш докладно викладені основні аспекти цих чотирьох розділів.

  • [1] Ця теорія надалі називається "Теорія ІБК".
  • [2] Детально див. В [19, 39].
 
<<   ЗМІСТ   >>