Методическое пособие для обучающихся по профессии Рабочий по комплексному обслуживанию зданий и сооружений по дисциплине Основы материаловедения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ №151

ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ

(ФКП образовательное учреждение №151)

 

 

 

 

 

 

 

Методическое пособие

для обучающихся по профессии Рабочий по комплексному

 обслуживанию зданий и сооружений

по дисциплине Основы материаловедения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2023г

 

 

Составил:

Голощапов В.Н. преподаватель ФКП образовательного учреждения №151

 

Методическое пособие для обучающихся по подготовке к теоретической части по профессии Рабочий по комплексному обслуживанию зданий и сооружений по дисциплине основы материаловедения

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Методическое пособие по теме урока: Химические элементы и вещества
Методическое пособие по теме урока: Строение сплавов и металлов
Методическое пособие по теме урока : Физические  и химические свойства металлов
Методическое пособие по теме урока  Химические свойства металлов
Методическое пособие по теме урока : Механические  свойства металлов
Методическое пособие по теме урока: Технологические свойства металлов
Методическое пособие по теме урока : Производство и применение чугуна и стали
Методическое пособие по теме урока : Сущность термической обработки чугуна и стали
Методическое пособие по теме урока : Практическая работа №1 Определить перечень цветных  металлов и сплавов
Методическое пособие по теме урока : Практическая работа №2  Дать определение основным понятиям используемых в санитарно- технических работах
Методическое пособие по теме  Твердые сплавы
Методическое пособие по теме урока : Коррозия металлов
Методическое пособие по теме урока: Характеристика чугунных труб для перемещения веществ
Методическое пособие по теме урока: Характеристика пластиковых труб для перемещения веществ
Методическое пособие по теме урока: Стальные трубы и соединительные части к ним.
Методическое пособие по теме урока: Трубопроводная и санитарно- техническая арматура
Методическое пособие по теме урока: Вяжущие материалы
Методическое пособие по теме урока: Практическая работа №3 Определение свойств гипса
Методическое пособие по теме урока: Заполнители для растворов
Методическое пособие по теме урока: Наполнители для растворов
Методическое пособие по теме урока: Специальные добавки
Методическое пособие по теме урока: Строительные растворы
Методическое пособие по теме урока: Свойства растворных смесей и растворов
Методическое пособие по теме урока: Определение состава раствора
Методическое пособие по теме урока: Приготовление и транспортирование раствора
Методическое пособие по теме урока: Практическая работа №4 Сухие растворные смеси
Методическое пособие по теме урока: Растворные смеси для обычных штукатурок
Методическое пособие по теме урока: Растворные смеси для специальных  штукатурок
Методическое пособие по теме урока: Свойства растворных смесей
Методическое пособие по теме урока: Хранение растворных смесей
Методическое пособие по теме урока: Зачет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Химические элементы и вещества

 

Все металлы, кроме ртути, при нормальных условиях в виде простых веществ находятся в твердом агрегатном состоянии и образуют металлическую кристаллическую решетку.

Рис. Металлы в таблице Д.И. Менделеева

Таблица «Металлы»

В следующей таблицы представлены группы основных металлов:

Группа металлов	Металл
Щелочные	литий, натрий, калий и т.д.
Щелочноземельные	кальций, стронций, барий и т.д.
Переходные	уран, титан, железо, платина и т.д.
постпереходные	алюминий, свинец, олово и т.д.
Тугоплавкие	молибден, вольфрам
Цветные	медь, титан, магний и т.д.
Благородные	золото, серебро и т.д.

Металлы пластичны и ковки, особенно если на внешнем электронном уровне атомов по одному электрону: слои атомов перемещаются относительно друг друга без разрушения кристаллической решетки (щелочные металлы, медь, серебро, золото). В атомах непластичных хрупких металлов хрома и марганца – большое число валентных электронов.Плотность, твердость, температура плавления металлов изменяются в широком диапазоне и зависят от атомной массы, строения атома и геометрии кристаллической решетки. Самый легкий металл – литий (плотность 0,53 г/см³), самый тяжелый – осмий (плотность 22,5 г/см³). Металлы с плотностью больше 5 г/см³ относят к тяжелым, меньше 5 г/см³ – к легким металлам.

Самая низкая температура плавления у ртути (-39 градусов по Цельсию), самый тугоплавкий металл – вольфрам (температура плавления 3410 градусов по Цельсию.) Энергия атомизации вольфрама составляет 836 кДж/моль, а температура кипения его 5930 градусов.

Металлы вступают в реакцию как с простыми, так и со сложными веществами. Как типичные восстановители металлы реагируют почти со всеми неметаллами-окислителями (кислород, сера, азот и т. д.):

4Al+3O2=Al2O3

Также металлы реагируют с такими сложными веществами, как оксиды и гидроксиды, разбавленные растворы кислот, с растворенными в воде щелочами.

В пределах одного и того же периода металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются; в пределах одной и той же группы (в главной подгруппе) металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают

Рис. Металлы главных подгрупп.

Нахождение металлов и способы их получения

Самый распространенный на земле элемент-металл – алюминий. За ним следуют железо, кальций, натрий.

Некоторые металлы встречаются в природе в самородном состоянии (золото, ртуть, платина), но в основном они находятся в природе в виде оксидов и солей.

Получение металлов происходит с помощью металлургии (получение из руд), пирометаллургии (получение с помощью реакции восстановления при высокой температуре), гидрометаллургии (извлечение из руд в виде растворимых соединений), электрометаллургии (получение металлов электролизом расплавов и растворов их соединений).

Металлы – вещества, которые обладают высокой электро- и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. В данной статье по химии 9 класса рассматриваются их физические и химические свойства, формулы класса металлов, а также способы получения.

Химическую связь, которая образуется в результате притяжения катионов металла к свободно перемещающимся электронам, называют металлической.

Электро– и теплопроводность металлов объясняются наличием свободных электронов, которые могут быть носителями электрического тока и переносчиками теплоты. Пластичность металла объясняется тем, что при механическом воздействии не рвется химическая связь, т.к. химическая связь устанавливается не между конкретными атомами и катионами, а между всеми катионами металла со всеми свободными электронами в кристалле металла.

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Строение сплавов и металлов

 

Атомно-кристаллическая структура металлов. Как известно, все вещества состоят из атомов, в том числе и металлы. Каждый металл (химический элемент) может находиться в газообразном, жидком или твердом агрегатных состояниях. Каждое агрегатное состояние будет иметь свои особенности, отличные друг от друга. В газообразном металле расстояние между атомами велико, силы взаимодействия малы и атомы хаотично перемещаются в пространстве; газ стремится к расширению в сторону большего объема. При понижении температуры и давления вещество переходит в жидкое состояние. Свойства жидкого вещества резко отличаются от свойств газообразного. В жидком металле атомы сохраняют лишь так называемый ближний порядок атомов, т. е. в объеме расположено небольшое количество атомов, а не атомы всего объема. При понижении температуры жидкий металл переходит в твердое состояние, которое имеет строгую закономерность расположения атомов.

Если условно провести вертикальные и горизонтальные линии связи через центры атомов, можно увидеть, что у металлов в твердом состоянии атомы расположены в строго определенном порядке и представляют собой множество раз повторяющиеся элементарные геометрические фигуры — параллелепипеды (рис. 1). Наименьшую геометрическую фигуру называют элементарной ячейкой. Элементарные ячейки, расположенные на горизонтальных и вертикальных кристаллографических плоскостях (рис. 2), образуют пространственную кристаллическую решетку.

Рис. 1. Схема расположения элементарных геометрических ячеек в атомных решетках металлов и сплавов

Рис. 2. Расположение кристаллографических плоскостей: 1 и 2 — соответственно горизонтальная и вертикальная кристаллографические плоскости

Элементарные кристаллические решетки характеризуют следующие основные параметры: расстояние между атомами по осям координат (по линиям связи), углы между линиями связи, координационное число — число атомов, находящихся на наиболее близком и равном расстоянии от любого атома в решетке. Форму элементарной ячейки рассматривают по кристаллографическим плоскостям в трех измерениях.

Таким образом, любой металл можно представить не как однородную цельную массу, а как массу, сложенную из множества элементарных ячеек. Блок элементарных атомных кристаллических ячеек образует атомно-кристаллическую ячейку (решетку). Если выделить эту элементарную ячейку, то в зависимости от металла получим следующие типы кристаллических ячеек (рис. 3): куб (К), объемно-центрированный куб (ОЦК), гранецентрированный куб (ГЦК), гексагональная плотноупакованная ячейка (ГПУ), гексагональная простая ячейка (Г) и др.

Простая кубическая ячейка (рис. 3, а) характерна для неметаллов, которые обладают наибольшими плотностью и удельным весом, и имеет восемь атомов, которые расположены в каждой вершине куба.

Объемно-центрированная кубическая ячейка (рис. 3, б ) состоит из восьми атомов, которые расположены по одному атому в каждой вершине куба, и одного, находящегося в центре куба на равных расстояниях от его граней. Эту форму атомной кристаллической ячейки имеют железо модификации Fe-α, ванадий, вольфрам, молибден, тантал и хром, т. е. в основном черные металлы.

Гранецентрированная кубическая ячейка (рис. 3, в) имеет 14 атомов — по одному атому в каждой вершине куба (восемь атомов) и по одному атому в центре каждой грани (шесть атомов). Гранецентрированную кубическую ячейку имеют алюминий, железо модификации Fe-γ, золото, кобальт, медь, никель, платина и серебро, в основном это цветные металлы и часть черных металлов.

Гексагональная плотноупакованная ячейка (рис. 3, г) состоит из 17 атомов. Форма геометрического тела, которую образуют эти атомы, является шестигранной призмой. При этом по шесть атомов расположены в каждой вершине верхнего и нижнего оснований, по одному атому в центре этих оснований и три атома в центре одной их трех граней (через грань). Гексагональную плотноупакованную ячейку имеют бериллий, кадмий, магний, ванадий, тантал.

Простая гексагональная ячейка (рис. 3, д) состоит из 12 атомов, которые расположены в вершинах верхнего и нижнего оснований шестигранной призмы. Такую кристаллическую ячейку имеют ртуть и цинк.

 

Рис. 3. Геометрические формы элементарных кристаллических ячеек: а — куб; б — объемно-центрированный куб; в — гранецентрированный куб; г — гексагональная плотноупакованная ячейка; д — гексагональная простая ячейка

Связь между атомами в кристаллической решетке и между решетками осуществляется за счет так называемой металлической связи. От прочности этой связи зависят прочность и твердость металлов. Чем выше эта связь, тем бо´льшую прочность и твердость имеют металлы. Механизм связи между атомами в решетке и между решетками имеет сложную физико-химическую природу.

В практике идеальное расположение кристаллических решеток обычно не наблюдается. Кристаллы, образуемые кристаллическими решетками, имеют искаженную геометрическую форму и различную величину.

Анизотропия металлов. Анизотропия (от гр. anisos — неравный и tropos — направление) — неодинаковость физических свойств среды (тела) в различных направлениях. Анизотропия предполагает зависимость свойств металлов от направления по плоскостям атомно-кристаллических решеток. Чем больше в плоскости атомов, тем выше свойства металлов. В горизонтальных плоскостях в любой форме атомно-кристаллических решеток больше, чем в вертикальных плоскостях. Следовательно, прочность металлов, испытанная в горизонтальном направлении, выше, чем в вертикальном. Анизотропия проявляется в процессе обработки конструкционных материалов давлением (проката, волочения, штамповки и других технологических способов получения заготовок и изделий).

На рис. 2 кристаллографические плоскости совпадают с линиями связи, проходящими через атомы металла. Форма элементарной кристаллической ячейки, расстояние между атомами и прочность металлической связи определяют физические, механические и технологические свойства металлов. Если исследуемый металл рассматривать по трем кристаллографическими плоскостям, по линиям связи между атомами, то можно заметить, что свойства по этим трем измерениям будут различны. Число атомов в этих плоскостях неодинаково. Металлическая связь между горизонтально и вертикально расположенными атомами также неодинакова. Это, в свою очередь, приводит к различной прочности металлов в продольном и поперечном направлениях. Например, предел прочности меди в продольном направлении будет в 2 раза больше, чем в поперечном.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока. Физические и химические свойства металлов

 

Физика характеризует металлы как твердые тела, обладающие цветом, блеском, способностью к плавкости (расплавлению) и затвердеванию (кристаллизации), тепло- и электропроводностью, магнитными и другими свойствами.

В химии металлы — это химические элементы, находящиеся в левой части периодической системы элементов Д. И. Менделеева, которые обладают особым механизмом взаимодействия валентных электронов (ионов) с ядром как в самих металлах, так и при вступлении в химические реакции с другими элементами, в том числе с металлами

В технике металлы — это конструкционные материалы, обладающие высокой обрабатываемостью (ковкостью, штампуемостью, обрабатываемостью резанием, паяемостью, свариваемостью и др.), прочностью, твердостью, ударной вязкостью и рядом других ценных свойств, благодаря которым они находят широкое применение.

Русский ученый М. В. Ломоносов (1711 — 1765), исследуя металлы и неметаллы в своем труде «Первые основания металлургии или рудных дел», дал металлам определение: «Металлом называется светлое тело, которое ковать можно. Таких тел находим только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец». Это определение М. В. Ломоносов дал в 1773 г., когда известны были только шесть металлов.

Из металлов, добываемых из недр земли, получают большую группу конструкционных материалов, применяемых в различных отраслях промышленности. В природе одни металлы встречаются в чистом, самородном виде, другие — в виде оксидов (соединений металла с кислородом), нитридов и сульфидов, из которых состоят различные руды этих металлов.

Самыми распространенными металлами, применяемыми в качестве конструкционных материалов, являются железо, алюминий, медь и сплавы на основе этих металлов.

К металлам относятся более 80 элементов периодической системы Менделеева. Все эти металлы подразделяются на две большие группы: черные металлы и цветные металлы.

Характерными признаками черных металлов являются темно-серый цвет, блеск, высокие плотность и температура плавления, твердость, прочность, вязкость и полиморфизм (аллотропия). По физикохимическим свойствам черные металлы подразделяют на пять групп:

железистые (железо, кобальт, никель, марганец);

тугоплавкие (вольфрам, рений, тантал, молибден, ниобий, ванадий, хром, титан и др.);

урановые — актиниды (уран, торий, плутоний и др.);

редкоземельные — лантаниды (лантан, церий, иттрий, скандий и др.);

щелочно-земельные (литий, натрий, калий, кальций и др.).

Из этих пяти групп черных металлов особенно широкое применение в промышленном производстве находят железистые и тугоплавкие металлы.

Железистые металлы, кроме марганца, называют еще ферромагнетиками. Ферромагнетики способны намагничиваться и притягивать металлы своей группы.

К тугоплавким относятся металлы, которые имеют температуру плавления выше температуры плавления железа (1 539 °С): титан — 1 667 °С, ванадий — 1 902 °С, хром — 1 903 °С, молибден — 2 615 °С, ниобий — 2 460 °С, тантал — 2 980 °С, вольфрам — 3 410 °С. Тугоплавкие металлы в основном применяются как легирующие элементы в производстве жаропрочных, жаростойких, теплостойких и специальных сплавов, в том числе твердых сплавов и высоколегированных сталей.

Все металлы анизотропны, так как они состоят из кристаллов. Кристаллическое строение металлов обусловливает пластическую деформацию, т. е. изменение внешней формы и размеров под действием нагрузок без разрушения. Способность металлов и сплавов пластически деформироваться положена в основу их обработки давлением (прокатка, волочение, ковка, штамповка и прессование). При обработке давлением, например прокатке (рис. 4, а), происходит перемещение одного слоя атомных решеток по другому по кристаллографическим плоскостям 

Рис. Схема деформации металлов и сплавов (прокатка): а — деформация; б — скольжение металлов по кристаллографическим плоскостям в процессе деформации; 1 — кристаллографические плоскости

В процессе деформации металла при прокатке происходит не только изменение поперечных и продольных размеров заготовок, но и изменение микроструктуры металла.

Зерна под действием давления прокатных валков искажаются, приобретая продолговатую или пластинчатую форму, а затем преобразуются в волокна. Изменение микроструктуры металла в процессе деформации условно

Процесс кристаллизации. Рассмотрим, как происходит образование кристаллов у чистых металлов. Установлено, что процесс кристаллизации металлов из жидкого состояния в твердое идет в две стадии:

·         образование центров кристаллизации;

·         рост кристаллов вокруг этих центров .

 

Рис.  Изменение микроструктуры металла в процессе деформации: а — микроструктура металла до деформации; б — микроструктура металла после первой операции деформации; в — микроструктура металла после окончательной деформации

 

Рис. Процесс кристаллизации металлов и сплавов: а — е — последовательные этапы процесса

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Химические свойства металлов.

 

Как правило, на внешнем энергетическом уровне у атомов металлов находится небольшое число электронов: от одного до трёх. Для элементов, находящихся в главных подгруппах, эти электроны являются валентными, то есть электронами, которые участвуют в образовании химических связей.

 Валентные электроны слабо связаны с ядром. Атомы металлов легко их отдают. Для достижения устойчивого состояния, конечно, проще отдать один–три электрона, чем принимать пять–семь. Поэтому для металлов характерны положительные степени окисления.

 Радиусы атомов металлов сравнительное большие. Электроны расположены на значительном расстоянии от ядра и слабее с ним связаны. Это ещё одна причина, почему металлы так легко способны отдавать электроны.

Все химические элементы делятся на металлы и неметаллы. В основе такого деления лежит различие в строении атомов элементов.

Неметаллы в таблице Периодической системы Менделеева занимают правый верхний угол (желтые ячейки на рисунке внизу):

Все остальные, не желтые ячейки плюс водород и гелий - занимают металлы. Таким образом, неметаллы и металлы в Периодической таблице разделены условной диагональю бор-астат.

Химические элементы, расположенные в непосредственной близости от этой диагонали (алюминий, титан, галлий, германий, сурьма, теллур, астат), имеют двойственные свойства, реагируя в некоторых случаях, как металлы, а в других - как неметаллы.

Закономерности расположения элементов в периодах (слева-направо):

Радиус атома - уменьшается;

Заряд ядра - увеличивается;

Электроотрицательность - увеличивается;

Кол-во электронов на внешнем слое - увеличивается;

Прочность связи внешних электронов с ядром атома - увеличивается;

Способность отдавать электроны - уменьшается.

Исходя из вышеуказанных закономерностей, нетрудно догадаться, что металлы находятся в начале каждого периода (слева), а неметаллы - в конце (справа).

Атомы металлов:

·         как правило, на внешнем электронном слое имеют 1-3 электрона (4 электрона у Ge, Sn, Pb; 5 - у Sb, Bi; 6 - у Po);

·         имеют больший размер атома и меньший заряд его ядра, по сравнению с неметаллами своего периода;

·         имеют высокопрочную связь внешних электронов с ядром атома;

·         легко расстаются с валентными электронами, превращаясь в катионы.

При н.у. все металлы (за исключением ртути) являются твердыми веществами, обладающими прочной кристаллической решеткой, образованной за счет металлических связей. Между узлами кристаллической решетки находятся свободные электроны, которые могут переносить теплоту и проводить электрический ток. Поэтому, в отличие от неметаллов, металлы хорошо проводят тепло и обладают высокой электропроводностью.

Химические свойства металлов

Выше уже было сказано, что металлы достаточно легко расстаются со своими электронами (окисляются), т.е. в окислительно-восстановительных реакциях являются восстановителями.

Во всех химических реакциях металлы являются восстановителями, проявляя только положительные степени окисления
Me⁰-ne^- → Meⁿ

M - металл;

e- - электрон;

n - целое число.

Металлы характеризуются низкими величинами энергии ионизации (энергии, необходимой, для отрыва электрона от атома).

Восстановительная способность металлов:

в периодах уменьшается слева-направо;

в главных подгруппах увеличивается сверху-вниз.

Металл является более сильным восстановителем, чем он стоит левее в периоде и ниже в главной подгруппе.

Восстановительная активность металлов, в реакциях, протекающих в растворах веществ, зависит от места металла в электрохимическом ряду напряжений.

 

Химические реакции металлов с неметаллами (простыми веществами):

·         с водородом металлы образуют гидриды:
Ca+H2 = CaH2 - гидрид кальция

·         с галогенами металлы образуют галогениды (соли):
Mg+Br2 = MgBr2 - бромид магния

·         с кислородом металлы образуют оксиды:
4Na+O2 = 2Na2O - оксид натрия

·         с серой металлы образуют сульфиды (соли):
Fe+S = FeS - сульфид железа

·         с углеродом металлы образуют карбиды:
Ca+2C = CaC2 - карбид кальция

Химические реакции металлов с сложными веществами:

·         металлы от лития до натрия (см. ряд напряжений) вытесняют водород при н.у. с образованием щелочей:
2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑

·         металлы, стоящие левее водорода, реагируют с разбавленными кислотами с образованием солей и выделением водорода:
2Al+6HCl = 2AlCl3+3H2↑

·         металлы реагируют с растворами солей менее активных металлов, восстанавливая при этом менее активный металл, с образованием соли более активного металла:
Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Механические свойства металлов.

Механические свойства металлов и сплавов

Твердость – это свойство металлов и сплавов оказывать сопротивление местной пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое в определенных условиях испытания.

Упругость – свойство металлов и сплавов восстанавливать первоначальные размеры и объем после снятия нагрузки.

Прочность – свойство металлов или сплавов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, неравномерные температурные, магнитные, электрические и другие поля). Прочность характеризуется пределом текучести и временным сопротивлением. Существуют два вида предела текучести: физический и условный.

Временное сопротивление - напряжение, которое соответствует максимальной нагрузке, выдерживаемой образцом до разрушения.

Пластичность – свойство металла или сплава под действием внешних нагрузок изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные деформации после снятия этих нагрузок. Пластичность характеризуется относительным удлинением и сужением образца при механических испытаниях.

Вязкость – свойство металла или сплава необратимо поглощать энергию при их пластическом деформировании. Вязкость непосредственно не измеряется, но косвенным показателем ее является ударная вязкость.

Ударная вязкость – механическая характеристика, оценивающая работу разрушения надрезанного образца при ударном изгибе на маятниковом копре.

Хрупкость – способность твердых тел разрушаться при механических воздействиях без заметной пластической деформации.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в условиях трения.

Сопротивление усталости – свойство материала противостоять усталости (усталость – процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин и разрушению).

Ползучесть – свойство металлов и сплавов медленно пластически деформироваться под действием нагрузки. Ползучесть определяется пределом ползучести – напряжением, которое за определенное время при данной температуре вызывает заданное суммарное удлинение или заданную скорость деформации.

К основным механическим свойствам металлов относятся прочность, 

вязкость, пластичность, твердость, выносливость, ползучесть, износостойкость. Они являются главными характеристиками металла или сплава.

Рассмотрим некоторые термины, применяемые при характеристике механических свойств. Изменения размеров и формы, происходящие в твердом теле под действием внешних сил, называются деформациями, а процесс, их вызывающий,— деформированием. Деформации, исчезающие при разгрузке, называются упругими, а не исчезающие после снятия нагрузки — остаточными или пластическими.

Напряжением  называется величина внутренних сил, возникающих в твердом теле под влиянием внешних сил.

Под прочностью материала понимают его способность сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. О прочности судят по характеристикам механических свойств, которые получают при механических испытаниях. К статическим испытаниям на прочность относятся растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вдавливание. К динамическим относятся испытания на ударную вязкость, выносливость и износостойкость. Эластичностью называется способность материалов упруго деформироваться, а пластичностью — способность пластически деформироваться без разрушения.

Вязкость — это свойство материала, которое определяет его способность к поглощению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения материала. Материалы должны быть одновременно прочными и пластичными.

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него других тел.

Выносливость — это способность материала выдерживать, не разрушаясь, большое число повторно-переменных нагрузок.

Износостойкость — это способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.

Ползучесть — это способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться (ползти) при постоянном напряжении (особенно при высоких температурах).

Поведение некоторых металлов (например, отожженной стали) при испытании на растяжение показано на рис. 3. При увеличении нагрузки в металле сначала развиваются процессы упругой деформации, удлинение образца при этом незначительно. Затем наблюдается пластическое течение металла без повышения напряжения, этот период называется текучестью. Напряжение, при котором продолжается деформация образца без заметного увеличения нагрузки, называют пределом текучести. При дальнейшем повышении нагрузки происходит развитие в металле процессов наклепа (упрочнения под нагрузкой). Наибольшее напряжение, предшествующее разрушению образца, называют пределом прочности при растяжении.

 

Рис. Диаграмма деформации при испытании металлов на растяжение.

Напряженное состояние — это состояние тела, находящегося под действием уравновешенных сил, при установившемся упругом равновесии всех его частиц. Остаточные напряжения — это напряжения, остающиеся в теле, после прекращения действия внешних сил, или возникающие при быстром нагревании и охлаждении, если линейное расширение или усадка слоев металла и частей тела происходит неравномерно.

Внутренние напряжения образуются при быстром охлаждении или нагревании в температурных зонах перехода от пластического к упругому состоянию металла. Эти температуры для стали соответствую 400—600°. Если образующиеся внутренние напряжения превышают предел прочности, то в деталях образуются трещины, если они превышают предел упругости, то происходит коробление детали.

Предел прочности при растяжении в кг/мм2 определяется на разрывной машине как отношение нагрузки Р в кГ, необходимой для разрушения стандартного образца (рис., а), к площади поперечного сечения образца в мм2.

 

Рис. Методы испытания прочности материалов: а - на растяжение; б - на изгиб; в - на ударную вязкость; г - на твёрдость

Предел прочности при изгибе в кГ/мм2 определяется разрушением образца, который устанавливаете» на двух опорах (рис. б), нагруженного по середине сосредоточенной нагрузкой Р.

Для установления пластичности материала определяют относительное удлинение δ при растяжении или прогиб ƒ при изгибе.

Относительное удлиненней δ в % определяется на образцах, испытуемых на растяжение. На образец наносят деления (рис. 4, а) и измеряют между ними расстояние до испытания (l0) и после разрушения (l) и определяют удлинение

δ = l-lo / lo · 100%

Прогиб при изгибе в мм определяется при помощи прогибомера машины, указывающего прогиб ƒ, образующийся на образце в момент его разрушения (рис. б).

Ударная вязкость в кГм/см2 определяется на образцах (рис.  в), подвергаемых на копре разрушению ударом отведенного в сторону маятника. Для этого работу деформации в кГм делят на площадь поперечного сечения образца в см 2.

Твердость по Бринелю (НВ) определяют на зачищенной поверхности образца, в которую вдавливают стальной шарик (рис. 4, г) диаметром 5 или 10 мм под соответствующей нагрузкой в 750 или 3000 кГ и замеряют диаметр d образовавшейся лунки. Отношение нагрузки в кГ к площади лунки πd2 / 4 в мм2 дает число твердости.

 

 

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Технологические свойства металлов

Технологические свойства характеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях. Технологические свойства определяют при технологических пробах, которые дают качественную оценку пригодности металлов к тем или иным способам обработки. 

Образец, подвергнутый технологической пробе, осматривают. Признаком того, что образец выдержал испытание, является отсутствие трещин, надрывов, расслоения или излома. К основным технологическими свойствам относят: обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства.

Обрабатываемость резанием - одна из важнейших технологических свойств, потому что подавляющее большинство заготовок, а так же деталей сварных узлов и конструкций подвергается механической обработке. Одни металлы обрабатываются хорошо до получения чистой и гладкой поверхности, другие же, имеющие высокую твердость, плохо. Очень вязкие металлы с низкой твердостью также плохо обрабатываются: поверхность получается шероховатой, с задирами. Улучшить обрабатываемость, например, стали можно термической обработкой, понижая или повышая ее твердость.

Свариваемость – способность металлов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам основного металла. Ее определяют пробой сваренного образца на загиб или растяжение.

Ковкость – способность металла обрабатываться давлением в холодном или горячем состоянии без признаков разрушения. Ее определяют кузнечной пробой на осадку до заданной степени деформации. Высота образца для осадки равна обычно двум его диаметрам. Если на боковой поверхности образца трещина не образуется, то и такой образец считается выдержавшим пробу; а испытуемый металл - пригодным для обработки давлением.

Литейные свойства металлов характеризуют способность их образовывать отливки, без трещин, раковин и других дефектов. Основными литейными свойствами являются, жидкотекучесть, усадка и ликвация.

Жидкотекучесть - способность расплава изгиб на определенный угол.

Усадка при кристаллизации - это уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое; является, причиной образования усадочных раковин и усадочной пористости в слитках и отливках.

Ликвация - неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации, обусловлена тем, что сплавы в отличие от чистых металлов кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем сильнее развивается ликвация, причем наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину температурного интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кислород, фосфор, углерод).

Обладая богатой ресурсной базой и возможностями ее переработки, Россия всегда была в числе ключевых поставщиков металлов и металлоизделий. Менялись времена, технологии производства, ассортимент производимых изделий и многое другое, но неизменным осталось только то важное значение, которое придается металлургической промышленности во всем мире. В настоящее время невозможно представить жизнь без изделий из металла, однако, каждый металл, каждый сплав имеет свои свойства, которые необходимо знать, чтобы максимально долго и в полной мере пользоваться их возможностями. Такие свойства, как физические, химические, механические и технологические, несомненно, влияют на выбор того или иного металла для своих областей применения, которые, в свою очередь, не ограничиваются лишь металлургией. Например, медные сплавы широко применяются в электротехнике, так как хорошо проводят электрический ток, легко поддаются пайке.

В строительстве железо применяется очень широко, гораздо чаще других металлов благодаря удачному сочетанию свойств: высокой прочности, однород-ности и непроницаемости дляжидкостей и доступности по цене. Также в строительстве широко применяются всевозможные сплавы металлов. Комбинируя металлы сплава в определённой пропорции добиваются получения сплава с новыми свойствами, необходимыми для народного хозяйства. В результате появляются конструкции с более высокими потребительскими качествами.

Наибольшее применение в технике и промышленности получили сплавы железа с углеродом: сталь, чугун. Причина широкого использования этих сплавов связана с рядом факторов: низкой стоимостью, наилучшими механическими свойствами, возможностью массового изготовления и большой распространен-ностью железной руды в природе.

Сталь хорошо обрабатывается на металлоре-жущих станках, поддаётся ковке, пригодна для сварки. Чем меньше в железном сплаве углерода, тем более пластичен сплав. Это отражается на сфере применения материала.

Так, сопоставив свойства и области применений, можно убедиться в том, что у каждого металла и сплава есть свои преимущества и недостатки, которые необходимо заранее учитывать для более долговечного использования.

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Производство и применение чугуна и стали

 

В металлургии черных металлов чугун занимает особо важное место, являясь первичным продуктом для переработки его в сталь и для производства чугунного литья.

Основным способом получения чугуна является доменный процесс. Он ведется в доменных печах и заключается в восста­новлении из руды железа и других примесей при помощи окиси углерода и твердого раскаленного углерода и последующем науглероживании и плавлении его.

Электродоменный процесс применяется только в странах, об­ладающих значительным запасом дешевой электроэнергии. Получение синтетического чугуна из стального лома с углеродосодержащими материалами производится в электрических печах очень редко.

Успешный ход доменного процесса обеспечивают два основ­ных условия:

1) количество тепла и температура по высоте печи должны быть распределены так, чтобы все реакции протекали в определенном месте и в определенное время;

2) образование шлака должно происходить только после окончания восстановле­ния из руды железа и необходимых примесей.

Первое условие обеспечивается непрерывным движением в печи двух встречных потоков: поднимающихся снизу вверх го­рячих газов от сгорания в горне топлива и опускающихся сверху вниз шихтовых материалов, нагревающихся и плавящихся под действием тепла газов.

Второе условие обеспечивается подбором по тугоплавкости шлаков соответственно сортам выплавляемого чугуна, чтобы образовавшийся шлак не сплавил руду до восстановления железа и других примесей, не изменил заданного состава чугуна и не вы­звал расстройство в ходе процесса.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Горение топлива.Горячий воздух, вдуваемый через фурмы, сжигает углерод кокса по реакции:

С+02=С02+94052кал, (1)

но при движении газов вверх СО2встречает углерод раскален­ного кокса и разлагается по реакции:

С02+С = 2СО-41220/кал. (2)

Одновременно с этим идет реакция восстановления водорода из пара, содержащегося в дутье:

Н20пар+С = Н2 + СО-31382кал. (3)

Восстановление железа из рудыначинает происходить при по­мощи окиси углерода (непрямое восстановление) в верхних гори­зонтах печи и идет в следующем порядке:

Fe20з ->Fез03 =FеО —Fе

прямое восстановление идет и при более высоких темпера­турах

FeO +С=Fе+СО-37284/кал

В современных экономично работающих печах примерно 60% железа восстанавливается газами и 40% — твердым углеродом.

Науглероживание железа,т. е. образование карбида железа, в условиях доменной печи начинается при 400—500°С при по­мощи окиси углерода по реакции:

ЗFеО+5СО =Fе3С + 4С02- 58028кал(18)

и продолжается при более высоких температурах

Fe3+2СО==Fe3С + С02+ 36220кал.

Плавление науглероженного железаначинается при темпера­туре, близкой к 1140°С, когда содержание углерода в нем дости­гает 4,3%, и должно заканчиваться в шахте печи до того, как начнет плавиться пустая порода.

Шлакообразование,т. е. сплавление пустой породы руды с флюсом, в печи при температуре около 1200°С.

РАБОТА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Доменная печь работает Круглые сутки непрерывно в течение пяти - восьмилетнего периода, называемого кампанией.

В начале кампании печи или при задувке проверяются все устройства ее, опробуется оборудование, производится сушка и разогрев кладки, готовится и грузится задувочная шихта из отборных материалов и производится задувка в течение 4—5 су­ток. Горючие материалы в горне, зажигаются горячим воздухом с температурой около 600°С. Дутье дается постепенно.

Первый выпуск шлака производится обычно через 15 часов, а чугуна — через сутки после задувки. Нормальная производительность печи до­стигается, как правило, на шестые-седьмые сутки.

Выпуск чугуна и шлака производится по графику: чугун 6 раз в сутки через каждые 4 часа, а шлак через 1,5—2 часа по мере накопления. Чугун и шлак выпускаются в ковши чугуновозов и шлаковозов, подаваемых под соответствующие желобы печи.

В зависимости от характера использования чугуна его подают либо в сталеплавильный цех для использования в жидком состоя­нии, либо 'на разливочную машину для отливки чугунных чу­шек.

В сталеплавильных цехах чугун чаще всего заливают непо­средственно в миксеры емко­стью до 1500 т, отапливаемые доменным газом. Служит миксер для выравнивания хими­ческого состава и температуры чугуна, а также для удаления из него серы.

СУЩНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Сталь, как и чугун, представляет собой сплав железа с угле­родом и с другими примесями, но отличается от него меньшим содержанием их. Это обусловливает коренную разницу в процес­сах получения их: если процесс получения чугуна по преимуще­ству восстановительный, то процесс получения стали из чугуна окислительный. Он сводится к окислению примесей чугуна до нужных пределов при помощи чистого кислорода или кислорода воздуха или руды.

Все процессы в плавке стали обусловлены известными поло­жениями физической химии:

1) реакции идут в строгой последовательности в зависимости от температуры металла и шлака: при низких температурах идут экзотермические реакции, при повышении температуры — реакции с выделением малого количества тепла и при высоких температурах — эндотермические реакции;

2) скорость реакции пропорциональна концентрации дейст­вующих друг на друга масс, т. е. определяется процентным со­держанием веществ в металле и в шлаке, а также температурой и химическим сродством;

3) вещество, растворенное в металле и в шлаке, распределя­ется между ними так, что процентное содержание его в каждом из них при определенных температурах является постоянным;

4) всякая система, находящаяся в состоянии химического равновесия, на все процессы, действующие извне, отвечает воз­никновением внутри системы процессов, стремящихся уничто­жить результаты внешнего воздействия.

В далекие доисторические времена сталь получали в тесто­образном состоянии непосредственно из руд в примитивных сы­родутных горнах. Позднее в таком же состоянии сталь получали из чугуна в кричных горнах, а с 1784 г. — в пудлинговых печах. Это были малопроизводительные, физически тяжелые, требую­щие большого расхода топлива и дорогостоящие способы. В по­исках новых, более производительных и экономичных способов,были последовательно открыты способы получения стали в жид­ком состоянии: бессемеровский (1855 г.), мартеновский (1865 г.), томасовский (1878г.) и электрометаллургический (1900г.).

БЕССЕМЕРОВСКИЙ ПРОЦЕСС

Плавка стали при бессемеровском процессе, открытом Генри Бессемером в 1855—1856 гг., ведется в конвертерах.

Сущность процессазаключается в том, что кислород воздуха, продуваемого через жидкий чугун, окисляет его примеси и при интенсивно идущих реакциях образуется такое количество тепла, которого без подвода извне вполне достаточно для превращения чугуна в сталь в течение 10—12мин.Исходным материалом служит бессемеровский чугун, содержащий 0,7—1,75% кремния, 0,5—1,2% марганца и не более 0,07% фосфора и 0,04—0,06% серы.

ТОМАСОВСКИЙ ПРОЦЕСС

Невозможность передела бессемеровским способом чугунов с повышенным содержанием фосфора и серы, ограничила распространение его в ряде стран. Проблему переработки фосфористых чугунов в сталь, разре­шил С. Д. Томас, применив в конвертере вместо кислой, основ­ную футеровку из обожженного доломита, связанного обезво­женной каменноугольной смолой, и известь для образования шлака и связывания фосфорного ангидрида.

Конструкция томасовского конвертера принципиально не от­личается от бессемеровского, за исключением материала футе­ровки.

МАРТЕНОВСКИЙ ПРОЦЕСС

В мировой выплавке стали главная роль принадлежит мар­теновскому производству. В нашей стране около 90% стали вы­плавляется в мартеновских печах. Причинами столь широкого распространения этого процесса являются: неприхотливость в выборе шихтовых материалов, легкость управления и контроля за ходом плавки вплоть до автоматизации, возможность вы­плавки самой разнообразной по качеству, назначению и по сор­там стали, легкая приспособляемость к любым условиям и мас­штабу производства.

Начало мартеновского процесса относится к 1865 г., когда П. и Э. Мартены во Франции построили 1,5-тонную регенератив­ную печь и получили в ней сталь удовлетворительного качества из стального лома и чугуна.

Мартеновский процесс заключается в расплавлении шихты, снижении в ней содержания углерода, кремния, марганца, удалении нежелательных примесей ( S,P) и введении недостающих элементов (легирование). Температура в печи должна обеспечивать пребывание металла в жидком состоянии; к концу плавки она должна составлять 1600 – 16500С. Для связывания шлаков добавляют флюс (известнякCaCO3). Избыток кислорода удаляют раскислением, вводяMnилиSi.

Мартеновская печьявляется регенеративной печью. В ней высокая температура для выплавки стали достигается тем, что участвующие в горении газ и воздух (или только воздух) нагре­ваются до 1100—1300° теплом отходящих газов в регенераторах.

Исходными материаламив мартеновском процессе являются чугун и стальной лом (скрап).

Стальной лом (скрап) сортируют по составу с целью отделе­ния легированных отходов и сплавов цветных металлов во из­бежание потерь их при плавке.

В зависимости от местных условий плавку ведут на шихте с различным соотношением в ней чугуна и стального лома, что предопределяет главные разновидности процесса.

/. Скрап-рудный процесс,в котором 60—70% шихты состав­ляет чугун, а остальную часть стальной лом, ведется на метал­лургических заводах с собственным доменным производством.

2. Скрап-процесс,в котором шихта составляется из 30—50% привозного чугуна и 70—50% стального лома, применяется на машиностроительных и металлургических заводах, не имеющих своего доменного производства. Отличается этот процесс от скрап-рудного процесса только методами завалки и плавления шихты.

3. Рудный процесс,в котором плавка ведется только на од­ном жидком чугуне без стального лома, в настоящее время не применяется по технической нецелесообразности и экономиче­ской невыгодности.

4. Карбюраторный процесс,в котором плавка ведется исклю­чительно на стальном ломе, а чугун заменен антрацитом, камен­ноугольным, нефтяным или торфяным коксом, ведется только в случаях острого недостатка или полного отсутствия чугуна на заводах. Производительность печей при этом процессе снижа­ется на 25—40%, а металл получается более низкого качества.

 

 

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ

Основные преимущества производства стали в электрических печах, заключаются в следующем:

1) в возможности получения самых высококачественных сталей и тугоплавких сплавов с минимальным количеством га­зов, вредных примесей и неметаллических включений;

2) гибкость работы при всех режимах и характерах произ­водства с использованием твердой и жидкой завалки с любым количеством дешевого стального лома;

3) в самом малом угаре металла и особенно легирующих примесей по сравнению со всеми плавильными агрегатами;

4) в простоте устройства, компактности, легкости обслужи­вания и относительной дешевизне печей.

Исходные материалы.Основными материалами для плавки являются стальной лом, отходы и специальные заготовки.

 

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Сущность термической обработки чугуна и стали

Виды термической обработки

Термической обработкой называют процессы, связанные с нагревом и охлаждением металла, находящегося в твердом состоянии, с целью изменения структуры и свойств без изменения его химического состава. Основоположником теории процессов термической обработки является Д.К. Чернов, установивший критические точки стали. Термическую обработку характеризуют основные параметры: нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре, скорость нагрева и скорость охлаждения (рис.).

Рис.  График термической обработки

В зависимости от температурных режимов термическая обработка подразделяется на следующие виды: отжиг, нормализация, закалка, отпуск, химико-термическая обработка (ХТО), термохимическая обработка (ТМО).

Возможность упрочнения сталей путем термической обработки обусловлена наличием аллотропических превращений в твердом состоянии. Охлаждая аустенит с различными скоростями и вызывая тем самым различную степень переохлаждения, можно получить продукты распада аустенита, резко отличающиеся по строению и свойствам.

Наглядное представление о распаде переохлажденного аустенита дает диаграмма его изотермического превращения (рис.).

Рис.  Диаграмма изотермического превращения аустенита

Кривая 1 графика соответствует началу распада аустенита при различных степенях переохлаждения; левее ее находится переохлажденный аустенит (область^). Кривая 2 показывает окончание процесса распада аустенита на фер- ритоцементитную смесь (область П). Горизонтальная прямая Мн характеризует начало, а прямая Мк — конец без- диффузионного превращения аустенита в мартенсит.

На диаграмме показаны кривые скоростей охлаждения стали. Малая скорость охлаждения V] приводит к образованию грубой смеси феррита и цементита, перлита с твердостью HRC 10. Чем выше скорость охлаждения, тем более мелкодисперсна образующаяся ферри- тоцементитная смесь.

Сорбит (первая закалочная структура), получающийся при скорости охлаждения стали V2, представляет собой смесь феррита и цементита; он отличается от перлита более тонкодисперсным строением, твердость сорбита HRC 20. Стали с сорбитной структурой износостойкости, используются для изготовления нагруженных изделий.

Троостит (вторая закалочная структура) получается при скорости охлаждения У3 в результате распада переохлажденного аустенита при 500—550 °С, обладает значительной упругостью; представляет собой тонкодисперсную смесь феррита и цементита. Твердость тро- остита составляет HRC 30.

Сталь со структурой троостита отличается высокими значениями прочности и упругости. Ее используют главным образом для изготовления пружин и рессор.

Превращение аустенита в мартенсит происходит при очень быстром охлаждении (V5> V ). При этом фиксируется типичная для мартенсита игольчатая структура. Он представляет собой пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе. Мартенсит — твердая и хрупкая структура; твердость его составляет Н RC 62—66.

При скорости охлаждения V4 структура стали состоит из троос- тита и мартенсита.

Сущность термической обработки сталей – это изменение размера зерна внутренней структуры стали. Строгое соблюдение температурного режима, времени и скорости на всех этапах, которые напрямую зависят от количества углерода, легирующих элементов и примесей, снижающих качество материала. Во время нагрева происходят структурные изменения, которые при охлаждении протекают в обратной последовательности.

Термическая обработка чугуна имеет целью: 1) снятие напряжений, 2) смягчение, 3) повышение твердости и 4) повышение механических свойств. В противоположность факторам, определяющим жидкое состояние, термическая обработка чугуна, воздействуя на чугун в твердом состоянии, видоизменяет главным образом его основную металлическую массу.

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Практическая работа №1

Цветные металлы и их сплавы обладают различными физикохимическими, механическими и технологическими свойствами, благодаря которым они нашли широкое применение: высокой устойчивостью против коррозии, электро- и теплопроводностью, способностью подвергаться различным видам обработки, в том числе пластически деформироваться (прокатка, волочение, ковка, штамповка).

Цветные металлы способны сплавляться как между собой, так и с черными металлами и образовывать сплавы с высокими физикохимическими и механическими свойствами.

Однако по объему производства и применению цветные металлы по сравнению с черными металлами и их сплавами (сталями и чугунами) занимают незначительное место. Это объясняется тем, что цветные металлы имеют более низкие механические свойства, значительно реже встречаются в природе и из-за сложности металлургического производства они значительно дороже черных металлов. Руды, содержащие цветные металлы, более бедные, чем, например, железная руда. Чтобы получить 1 т чугуна, требуется переработать 2,0 … 2,5 т железной руды, а чтобы получить 1 т меди, необходимо переработать до 200 т медной руды. Кроме того, в рудах цветных металлов кроме основного металла содержится еще несколько цветных металлов в виде оксидов или в чистом виде, которые затрудняют производство основного металла. Например, медная руда кроме меди включает в себя золото, платину, серебро, цинк, свинец и другие металлы. В связи с этим при переработке руд цветных металлов применяют комплексную технологию производства, которая значительно удорожает выплавку меди.

Характерным признаком цветных металлов являются красный, желтый или белый цвет, блеск, высокая пластичность, низкие температура плавления и твердость, а также отсутствие полиморфизма. По своим физико-химическим свойствам (по А. П. Гуляеву) цветные металлы подразделяются на три группы: легкие, благородные и легкоплавкие.

В группу легких металлов входят алюминий, магний и бериллий. Эта группа металлов имеет низкий удельный вес. Благодаря легкости эти металлы нашли широкое применение в производстве летательных аппаратов. Алюминий и магний по прогнозам ученых — металлы будущего. С развитием энергетики будет развиваться алюминиевая и магниевая промышленности, так как для производства этих металлов требуется большое количество электроэнергии. Планируется внедрение в производство алюминия и магния комплексной переработки сырья. На основе алюминия и магния получают сплавы с высокими физико-механическими свойствами.

Бериллий — хрупкий металл, имеет низкую пластичность. При обычных условиях бериллий устойчив против коррозии, так как на его поверхности образуется тонкая плотная оксидная пленка, которая предохраняет металл от дальнейшей коррозии. При высокой температуре бериллий активно коррозирует.

Механические свойства бериллия зависят от примесей, вида материала (прокат, литье, горячепрессованный из порошка и т. д.). Например, материал, полученный горячим прессованием порошков, имеет предел прочности 320 МПа (32 кгс/мм2), а материал, полученный литьем, — 120 МПа (12 кгс/мм2).

Бериллий применяется как легирующая присадка при производстве бериллиевых бронз, при изготовлении изделий для электротехнической, радиотехнической и других отраслей промышленности (фольга, лента, листы, трубы, поковки и штамповки). Изделия и заготовки из бериллия получают методом литья, ковкой, штамповкой, волочением и зонным прессованием. Бериллиевые бронзы обладают высокой упругостью при высоких температурах, прочностью, коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью, сопротивлением усталости.

Благодаря высокой упругости, повышенному сопротивлению усталости и другим свойствам детали из бериллиевых бронз (пружины, мембраны и др.) выдерживают несколько миллионов рабочих циклов (знакопеременных нагрузок). Уникальные свойства бериллиевых бронз позволяют применять их в точном приборостроении, самолетостроении, военной, ракетной и космической технике.

В группу благородных металлов входят золото, серебро и металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, радий, осмий и рутений). К этой группе относится также полублагородная медь.

Благородные металлы имеют высокую коррозионную стойкость в обычных условиях, а некоторые из них и в агрессивных средах (кислотах и щелочах).

Золото, серебро и платина находят широкое применение в радиоэлектронике и электротехнике, в производстве высокоточных и надежных приборов.

Полублагородная медь применяется как надежный проводник в энергетике, электротехнической промышленности, в производстве электрических машин, трансформаторов, электродвигателей и т. д. На основе меди производят большую группу сплавов — латуней и бронз с различными физико-химическими и механическими свойствами.

В группу легкоплавких металлов входят цинк, свинец, олово, висмут, таллий, сурьма и др. Эти металлы имеют низкую температуру плавления. Легкоплавкие металлы применяются в различных металлургических процессах, электронной и полупроводниковой промышленности, для изготовления плавких вставок, низкотемпературных припоев и сплавов.

Из-за низких механических свойств чистые цветные металлы прямого применения в промышленности практически не находят, но широко применяются в виде различных конструкционных сплавов, проводников и припоев.

 

 

Основы материаловедения.

 

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Практическая работа №2 Дать определение основным понятиям металла используемых в санитарно- технических работах

Металлы делятся на черные и цветные. В настоящее время в строительстве применяют в основном черные металлы (сталь и чугун), изготавливая из них различные строительные конструкции (фермы мостов, каркасы зданий, элементы покрытии и т.п.). В последнее время достаточно широкое применение стал получать алюминий. Для отделочных, а также санитарно-технических деталей, кроме черных, употребляют сплавы цветных металлов.

Виды металлических строительных материалов и изделий. Применяемые в строительстве металлические материалы можно разделить на прокатный профильный металл широкого и специального назначения, прокатный металл простых сечений, сталь для армирования бетона, трубы, стальные отливки и чугунное литье. Широкое применение имеет сталь прокатная простого профиля: полосовая, квадратная, круглая, широкополосная, толстолистовая, тонколистовая, кровельная, волнистая, а также стальной прокат (уголки равнобокие и неравнобокие, двутавры, швеллеры и т.д.), см. рис. выпускаются также специальные профили для оконных и фонарных переплетов и других элементов и деталей.

 

Рис. Виды стального проката:

а - равнобокий уголок; б - неравнобокий уголок; в - швеллер; г – двутавр

Профильный металл, применяемый для строительных конструкций (уголки, двутавры, швеллеры), выпускается разных размеров. В стандартах и справочниках приводятся таблицы всех видов выпускаемого проката с указанием их размеров, массы 1 м и других, необходимых для их использования данных.

Стальные трубы изготавливаются диаметром от 5 до 1420 мм для широкого использования в строительстве.

Для армирования бетона применяют горячекатанную арматурную сталь и холоднокатанную проволоку. В зависимости от профиля стержневая и проволочная арматура подразделяется на гладкую и периодического профиля (рис ).

Рис. Виды арматуры:

а - горячекатаная периодического профиля; б - гладкая стержневая

При диаметре от 3 до 9 мм арматурная сталь может поставляться в бухтах (мотках), диаметром от 10 мм и более - в виде стержней длиной 6-12 м.

Из проволоки изготовляют арматурные изделия в виде прядей, канатов и сеток. Арматура делается из сталей различных марок чаще всего Ст.З и Ст.5.

Монтаж санитарно-технических систем следует производить при строительной готовности объекта (захватки) в объеме:

для промышленных зданий — все здание при объеме до 5000 м3 и часть здания при объеме свыше 5000 м3, включающая по признаку расположения отдельное производственное помещение, цех, пролет и т. д. или комплекс устройств (в том числе внутренние водостоки, тепловой пункт, систему вентиляции, один или несколько кондиционеров и т. д.);для жилых и общественных зданий до пяти этажей — отдельное здание, одна или несколько секций; свыше пяти этажей — пять этажей одной или нескольких секций. До начала монтажа внутренних санитарно-технических систем генеральным подрядчиком должны быть выполнены следующие работы:

монтаж междуэтажных перекрытий, стен и перегородок, на которые будет устанавливаться санитарно-техническое оборудование; устройство фундаментов или площадок для установки котлов, водоподогревателей, насосов, вентиляторов, кондиционеров, дымососов, калориферов и другого санитарно-технического оборудования;

возведение строительных конструкций вентиляционных камер приточных систем;

устройство гидроизоляции в местах установки кондиционеров, приточных вентиляционных камер, мокрых фильтров;

устройство траншей для выпусков канализации до первых от здания колодцев и колодцев с лотками, а также прокладка вводов наружных коммуникаций санитарно-технических систем в здание;

устройство полов (или соответствующей подготовки) в местах установки отопительных приборов на подставках и вентиляторов, устанавливаемых на пружинных виброизоляторах, а также «плавающих» оснований для установки вентиляционного оборудования; устройство опор для установки крышных вентиляторов, выхлопных шахт и дефлекторов на покрытиях зданий, а также опор под трубопроводы, прокладываемые в подпольных каналах и технических подпольях; подготовка отверстий, борозд, ниш и гнезд в фундаментах, стенах, перегородках, перекрытиях и покрытиях, необходимых для прокладки трубопроводов и воздуховодов;

нанесение на внутренних и наружных стенах всех помещений вспомогательных отметок, равных проектным отметкам чистого пола плюс 500 мм;

установка оконных коробок, а в жилых и общественных зданиях — подоконных досок;

оштукатуривание (или облицовка) поверхностей стен и ниш в местах установки санитарных и отопительных приборов, прокладки трубопроводов и воздуховодов, а также оштукатуривание поверхности борозд для скрытой прокладки трубопроводов в наружных стенах;

подготовка монтажных проемов в стенах и перекрытиях для подачи крупногабаритного оборудования и воздуховодов;

установка в соответствии с рабочей документацией закладных деталей в строительных конструкциях для крепления оборудования, воздуховодов и трубопроводов;

обеспечение возможности включения электроинструментов, а также электросварочных аппаратов на расстоянии не более 50 м один от другого;

остекление оконных проемов в наружных ограждениях, утепление входов и отверстий.

Общестроительные, санитарно-технические и другие специальные работы нужно выполнять в санитарных узлах в следующей очередности.

Подготовка под полы, оштукатуривание стен и потолков, устройство маяков для установки трапов.

Установка средств крепления, прокладка трубопроводов и проведение их гидростатического или манометрического испытания.

Гидроизоляция перекрытий.

Огрунтовка стен, устройство чистых полов.

Установка ванн, кронштейнов под умывальники и деталей крепления смывных бачков.

Первая окраска стен и потолков, облицовка плитками. 7. Установка умывальников, унитазов и смывных бачков. 8. Вторая окраска стен и потолков.

Установка водоразборной арматуры.

Строительные, санитарно-технические и другие специальные работы в вентиляционных камерах необходимо выполнять в следующей очередности.

Подготовка под полы, устройство фундаментов, оштукатуривание стен и потолков.

Устройство монтажных проемов, монтаж кран-балок.

Работы по устройству вентиляционных камер.

Гидроизоляция перекрытий.

Установка калориферов с обвязкой трубопроводами.

Монтаж вентиляционного оборудования и воздуховодов и другие санитарнотехнические, а также электромонтажные работы.

Испытание с наливом воды в поддон камеры орошения.

Изоляционные работы (тепло- и звукоизоляция).

При монтаже санитарно-технических систем и проведении смежных общестроительных работ не должно быть повреждений ранее выполненных работ.

Размеры отверстий и борозд для прокладки трубопроводов в перекрытиях, стенах и перегородках зданий и сооружений принимаются в соответствии с действующими нормами и правилами, если другие размеры не предусмотрены проектом.

Сварку стальных труб следует проводить любым способом, регламентированным стандартами. Типы сварных соединений стальных трубопроводов, форма, конструктивные размеры сварного шва должны соответствовать требованиям ГОСТ 16037-80.

Сварку оцинкованных стальных труб нужно осуществлять самозащитной проволокой марки Св-15ГСТЮЦА с Се по ГОСТ 2246-70 диаметром 0,8–1,2 мм или электродами диаметром не более 3 мм с рутиловым или фтористо-кальциевым покрытием, если применение других сварочных материалов не согласовано в установленном порядке.

Соединение оцинкованных стальных труб, деталей и узлов сваркой при монтаже и на заготовительном предприятии нужно выполнять при условии обеспечения местного отсоса токсичных выделений или очистки цинкового покрытия на длину 20–30 мм со стыкуемых концов труб с последующим покрытием наружной поверхности сварного шва и околошовной зоны краской, содержащей 94 % цинковой пыли (по массе) и 6 % синтетических связующих веществ (полистерина, хлорированного каучука, эпоксидной смолы).При сварке стальных труб, деталей и узлов нужно выполнять требования ГОСТ 12.3.003-86.Стальные трубы (неоцинкованные и оцинкованные), а также их детали и узлы диаметром условного прохода до 25 мм включительно на объекте строительства следует соединять сваркой внахлестку (с раздачей одного конца трубы или безрезьбовой муфтой). Стыковое соединение труб диаметром условного прохода до 25 мм включительно можно выполнять на заготовительных предприятиях.

При сварке резьбовые поверхности и поверхности зеркала фланцев должны быть защищены от брызг и капель расплавленного металла.

В сварном шве не должно быть трещин, раковин, пор, подрезов, незаваренных кратеров, а также пережогов и подтеков наплавленного металла.

Отверстия в трубах диаметром до 40 мм для приварки патрубков необходимо выполнять путем сверления, фрезерования или вырубки на прессе. Диаметр отверстия должен быть равен внутреннему диаметру патрубка с допускаемыми отклонениями +1 мм.

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Твердые сплавы

К твердым сплавам относится отдельная группа соединений, которые способны сохранять свои свойства при достаточно высоких температурах, длительном механическом воздействии на другие материалы. Даже при достижении температуры в 1150 °C твердый сплав сохраняет все физические и механические свойства.

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвёрдых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля.

Твёрдые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30

По химическому составу твёрдые сплавы классифицируют:

вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ВК);

титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТК);

титанотанталовольфрамокобальтовые твёрдые сплавы (ТТК).

Твёрдые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:

Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;

М — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);

К — для обработки чугуна;

N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;

S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;

H — для закаленной стали.

Применение специальных твердых сплавов дает возможность вести обработку металлов со сверхвысокими скоростями резания, поскольку эти сплавы обладают очень высокой твердостью, износоустойчивостью и красностойкостью.

Твердые сплавы для режущего инструмента, получаемые методом порошковой металлургии, состоят из твердых карбидов W, Ti, Ta и вязкой связки Со. Чем выше содержание Со в сплаве, тем выше ударная вязкость, но ниже твердость. Температура красностойкости таких сплавов до 1000-1050°С.

Примеры маркировки:

ВК2 - вольфрамокобальтовый твердый сплав, содержащий 2% Со и 98% W ;

Т5К10 - вольфрамотитанокобальтовый твердый сплав, содержащий 10% Со, 5% TiС и 95% WC;

ТТ10К8 - вольфрамотитанотанталокобалътовый твердый сплав, содержащий 8% Со, 10% TiС +TаС , 82% WC .

Хорошо зарекомендовали себя новые твердые сплавы, не содержащие дефицитного вольфрама. В этих сплавах используют TiС и связку из Ni и Мо .

Примеры маркировки:

КТС-1 - содержат 17-15% Ni; 9-7% Мо , остальное TiC (карбид титана);

ТН-20 - содержит 20% Ni , 5-10% Mo , остальное TiC (титано-никелевый) .

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением применяют для изготовления электронагревателей и элементов сопротивлений (рези­сторов) и реостатов. Сплавы для электронагревателей обладают высокой жаростойкостью, высоким электрическим сопротивлением, удовлетворительной пластичностью в холодном состоянии. Указанным требованиям отвечают железо-хромоалюминиевые сплавы, например марок Х13Ю4 (≤ 0,15 % С; 12 — 15% Сr; 3,5 — 5,5 % Аl), 0Х23Ю5 (≤ 0,05 % С; 21,5 — 23,5 % Сr; 4,6 — 5,3 % Аl), и никелевые сплавы, например марок Х15Н60 — ферронихром, содержащий 25% Fе, Х20Н80 — нихром. Стойкость нагревателей из железохромоалюминиевых сплавов выше, чем у нихромов. Сплавы выпускают в виде проволоки и ленты, применяют для бытовых приборов (сплавы Х13Ю4, Х15Н60, Х20Н80), а так­же для промышленных и лабораторных печей (0Х23Ю5).

Характерной особенностью получения подобных соединений является применение специфических технологических процессов. Таким процессом является специальное прессование. Он осуществляется тщательным перемешиванием металлических порошков с добавлением порошкового кобальта. Затем производится процесс так называемого термического спекания. Применяют высокотемпературное сплавление специальной шихты. Такая шихта состоит из большого числа компонентов. В нее входят: вольфрам, кобальт, битое стекло, кокс, легирующие добавки, например, хром. Для идентификации всего многообразия таких соединений, ГОСТ установлена следующая маркировка твердых сплавов. Марки твердых сплавов состоят из заглавных букв русского алфавита и набора цифр. Каждая буква несет свою смысловую нагрузку. В качестве примера можно привести следующие марки:

·         ВК2 – первая буква «В» указывает на наличие в составе вольфрама, вторая определяет наличие кобальта. Цифра указывает на процентное содержание каждого металла. В нашем случае это 2% приходится на кобальт, основу составляет вольфрам. Его содержание достигает 98%;

·         ВК6М – это также вольфрамокобальтовый твердый слав. Шестерка означает процент имеющегося кобальта. Остальные 94 процента – это вольфрам. «М» конкретизирует область применения. Она указывает на применение данного материала при производстве инструмента для обработки металлов, которые трудно, практически невозможно обработать (например, нержавеющая сталь).

·         Сплав ВК8 имеет состав: 92% стали, 8% вольфрама.

·         Т5К10 – такая маркировка указывает - этот образец включает три элемента: вольфрам, титан, кобальт. В нем содержится: вольфрама – 85%, титана – 5%, кобальта -10%.

·         Т14К8 – имеет такой же состав элементов. Но отличается их процентное содержание: вольфрам – составляет 78%, титан -14%, кобальт – 8%.

·         ТТ7К12 – в его состав входят четыре основных металла: вольфрам, титан, тантал, кобальт. Вольфрам – 81%, кобальт – 12%, остальное приходится на сплав двух оставшихся металлов.

·         Современные технологии позволили разработать уникальные соединения с добавлением таких элементов, как никель и молибден. Например, КТС-1 или ТН-20.

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Коррозия металлов

Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства. В тех случаях, когда окисление металла необходимо для осуществления какого-либо технологического процесса, термин “коррозия” употреблять не следует.

1. Разрушение металлов под воздействием ок­ружающей среды называют коррозией. Другими словами, коррозия – это процесс превращения металлов в окисленное состояние.

Классификация видов коррозии металлов:

1. По виду коррозионного процесса:

-электрохимическая (действие на металл электролита);

-химическая (действие на металл бензина, масла, смолы и т. д.);

-смешанная (атмосферная коррозия).

2. По виду коррозионной среды:

-природная (под действием атмосферы, морской, речной, озёрной воды, почвы);

-промышленная (под действием солей, кислот, щелочей).

3. По характеру коррозионного разрушения (рис.):

-равномерная (а), неравномерную (б), избирательную, воздействующую на определенную фазу (в), пят­нами (г), язвенную (д), точечную (ё), сквозную (ж), ножевую (з), трещинами (и), межкристаллитную (к), подповерхностную (л) и послойную (м) коррозии.

 

2. Электрохимической коррозией называют процесс самопроизволь­ного взаимодействия металла с жидкостью – электролитом, в ходе которого последовательно протекает окисление металла и восста­новление окислительного компонента; окислительный компонент при этом не входит в состав продукта коррозии (например, Fе + 2Н2О = Fе(ОН)2 + 2Н+ + 2е).

Химической коррозией называют процесс самопроизвольного взаи­модействия металла с окислительным компонентом коррозионной среды, не зависящий от электродного потенциала металла. В чистом виде химическая коррозия наблюдается, например, при горячей обработке металлов (продуктом является окалина), на деталях топок и котлов, тепловых двигателей, танкеров, газо - и нефтепроводов и пр.

Атмосферная коррозия совмещает особенности химической и электрохимической коррозии.

3. На практике применяются следующие способы защиты металли­ческих изделий от коррозии; металлические и неметаллические по­крытия, ингибиторы коррозии, электрохимическая защита.

Металлические покрытия бывают анодные и катодные. Анод­ные покрытия – покрытие железа цинком. Анодное покрытие защищает основной металл готовых изделий электрохимически. Катодные покрытия производят металлами, электродным потенциал которых в данном электролите выше потенциала основного металла. Катодные покрытия создают механическую защиту основ­ного металла. Металлические покрытия наносят гальваническим, термодиффу­зионным, горячим способами, а также напылением, плакированном, припеканием.

Неметаллические покрытия – к ним относятся по­крытия лаками, красками, смазкой, эмалями, а также резиной и эбонитом (гуммирование).

Ингибиторы коррозии- это соединения, которые вводят в небольших количествах в агрессивную среду для предотвращения или уменьшения скорости коррозии. Их используют для защиты металлоконструкций буровых скважин, трубопроводов, теплообменных аппаратов, химического оборудо­вания.

Химическая защита – это создание на поверхности изделий защитных неметаллических пленок за счет окисления поверхностного слоя металла. Сам процесс называют оксидированием, а на железе и стали – воронением. Для воронения сталей заготовки погружают в растворы азотно-кислых солей при температуре 140 °С. Применяют для алю­миния, магния и их сплавов для защиты изделий от воздуха и осадков.

Электрохимическая защита разделяется на протекторную и ка­тодную.

Сущность протекторной защиты: вблизи поверхности, подлежащей защите, уста­навливают протекторы из металла, имеющего в данном электролите меньший электродный потенциал, чем потенциал основного металла. Протектор будет анодом, а основной металл – катодом. Протектор будет постепенно разрушаться, защищая тем самым основной металл (подводные части судна).

Катодную защиту применяют для подземных металлических соору­жений (трубопроводов, кабелей и т. д.), которые присоединяются к отрицательному полюсу источника постоянного тока; положи­тельный полюс заземлен.

4. Металлокерамические твердые сплавы применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также в виде фильер для волочения. Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, развёртки, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.

Металлокерамические твердые сплавы очень тверды (82…92 HRA) и способны сохранять режущую способность до температур 1000… 1100°С.

Металлокерамические твердые сплавы пред­ставляют собой композиции, состоящие из особо твердых тугоплавких соединений в сочетании с вязким связующим металлом.

Наибольшее практическое применение для производ­ства металлокерамических твердых сплавов имеют кар­биды WС, ТiС и ТаС. Связующим металлом в спеченных твердых сплавах является кобальт, а иногда никель и железо.

В зависимости от состава карбидной фазы твердые сплавы разделяют на три основные группы: вольфрамовую (однокарбидные сплавы WС – Со (типа ВК)), титано-вольфрамовую (двухкарбидные сплавы WC – ТiС – Со (типа ТК)), титано-тантало-вольфрамовую (трехкарбидные сплавы WC – ТiС – ТаС – Со (типа ТТК)).

Для изготовления металлокерамических твердых сплавов порош­кообразные составляющие тщательно перемешивают и смесь прессуют под давлением от 100 до 420 МПа. Полученные прессовки спекают в электропечах при температуре 1500 °С в атмосфере водорода или в вакууме. При спекании связующий металл (кобальт) расплавляется и, обволакивая зерна карбидов, связывает их.

Твердые сплавы чаще изготов­ляют в виде стандартных пластин различной формы для оснащения ими резцов, фрез, сверл и других режущих инструментов. Пластины в режущем инструменте крепят либо медным припоем, либо механическим способом.

5. Сплавы первой группы различаются по содержанию кобальта (2 ... 30%) и по зернистости карбидной фазы. С увеличением содержания кобальта растет вязкость сплава, но снижается твердость и износостойкость. Ук­рупнение зерен карбида вольфрама повышает вязкость сплава, но снижает твердость.

Однокарбидные сплавы применяют для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки хрупких материалов: чугуна, цветных металлов и спла­вов, неметаллических материалов (резины, фибры, пласт­масс), а также нержавеющих и жаропрочных сталей, титана и его сплавов. Сплавы с низким содержанием кобальта ВК3, ВК3М, ВК4 применяют для чисто­вой и получистовой обработки, а сплавы ВК6, ВК6М, ВК8 – для черновой обработки. Вязкие сплавы с боль­шим содержанием кобальта (более 20%) используют для оснащения штампового инструмента, работающего при значительных ударных нагрузках. Мелкозернистые твердые сплавы (ВКЗМ, ВК6М) применяют при обработке твердых чугунов по литейной корке. Сплав ВК15 применяют для режущих инструментов по дереву.

Для армирования горного инструмента используют сплавы ма­рок ВК6, ВК6В, ВК4В, ВК8, ВК11В, ВК15.

Из сплавов марок ВК6, ВК8, ВК15 изготовляют также фильеры и матрицы для волочения и прессования (выдавливания); сплавы ВК6 и ВК8 используют и при изготовлении деталей измерительных инструментов, работающих на износ. Для изготовления штампов используют сплавы марок ВК15, ВК20, ВК10КС, ВК20К, ВК20КС.

Сплавы второй группы благодаря высокой твердости и износостойкости применяют преимущественно при вы­сокоскоростной обработке сталей резанием. Свойства сплавов определяются содержанием карбида титана и кобальта. С увеличением содержания ТiС повышается износостойкость сплава и уменьшается его прочность, а увеличение содержания кобальта повышает вязкость и снижает твердость.

Наивысшей для двухкарбидных сплавов износостой­костью и допустимой скоростью резания при чистовой обработке обладает сплав Т30К4. Сплавы Т15К6, Т5К10 предназначены для получистовой и черновой обработки углеродистых и легированных сталей (поковок, штампо­вок, отливок). Сплав Т5К12В применяют для тяжелой черновой обработки поковок, штамповок и отливок, а также для строгания углеродистых и легированных сталей.

Сплавы третьей группы применяют для черновой и чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов и сталей. Добавка карбида тантала или ниобия оказывает положительное влияние на прочность и режущие свойства сплавов. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12, ТТ7К15, ТТ8К6, ТТ20К9 и др.

Примеры расшифровки марок металлокерамических твердых сплавов:

ВК6 – содержит 6 % кобальта, остальное карбид вольфрама (94 %).

Т15К6 - содержит 6 % кобальта, 15 % карбида титана, остальное карбид вольфрама (79 %).

ТТ7К12 – содержит 12 % кобальта, 7 % карбида титана и карбида тантала, остальное карбид вольфрама (81 %).

Буква М обозначает мелкозернистую структуру и поэтому более высокую износоустойчивость в сравнении с теми же марками нор­мальной зернистости; буквы В или КС в конце маркировки опре­деляют более высокие эксплуатационную прочность и сопротивление ударам и выкрашиванию за счет крупнозернистой структуры; буква О указывает на содержание 2 % карбида тантала, что несколько увеличивает твердость и износостойкость сплава.

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Характеристика чугунных труб для перемещения веществ

Чугунные трубы являются материалом, издавна нашедшим свое применение в системах наружной и внутренней канализации, отопительных системах, а также системах водоснабжения. Не смотря на то, что с появлением металлопластиковых труб чугунные трубы стали использоваться несколько меньше, однако полностью вытеснить их из обихода пока не удалось ни одному материалу. Стоит отметить, что чугунные трубы перестали использоваться в быту в качестве, например, канализационных труб, но некоторые их виды и далее продолжают активно использоваться.

Производство чугунных труб осуществляется из так называемого серого чугуна. Серый чугун представляет собой сплав железа и углерода, который во время охлаждения металла образует хлопьевидные или пластинчатые включения. Серый чугун подвергается легированию церием, магнием, а также другими металлами, в результате чего происходит модификация углерода, в процессе которой он приобретает шаровидную форму. Благодаря этому,  прочность и пластичность серого чугуна значительно возрастают, что существенно увеличивает срок эксплуатации изготовленных из него деталей – до 100 лет. Легированный серый чугун получил название высокопрочного чугуна и имеет маркировку ВЧШГ. Все трубы производятся в соответствии ГОСТ.

Качество и производство чугунных труб должно соответствовать требованиям, прописанным в ГОСТ 9642-98 и 9583-75. Все чугунные трубы должны иметь сертификат соответствия. Итак, напорные канализационные чугунные трубы ГОСТ 9583-75 производятся с шаровидным графитом, а канализационные чугунные трубы ГОСТ 9642-98 производятся из серого чугуна, легированного пластичным графитом.

Применение чугунных труб

Совсем до недавнего времени трубы из серого чугуна активно применялись в водопроводных сетях. Данные трубы имели большой диаметр и служили для организации водоснабжения микрорайонов и поселков. Также такие трубы использовались в канализационных системах, где из них монтировались стояки, лежаки, коллектора и выпуски.

 

В настоящее время в водопроводах на замену чугунным трубам пришли стальные. Это связано с одним очень весомым недостатком труб из серого чугуна, который заключается в слабом соединении двух подобных элементов между собой, что приводило к расхождению труб во время грунтовых подвижек. В канализации данные трубы применяются по сей день. Во многих многоквартирных домах, которые были построены еще в 90-х годах, система отвода канализационных стоков в подвале сооружена из чугунных труб.

На самом деле чугунные трубы, произведенные из высокопрочного материала, имеют достаточно широкую область применения. Их применяют:

• в напорных и самотечных канализационных системах;
• для строительства теплотрасс;
• для поднятия при необходимости стоков на необходимую высоту;
• в качестве обсадных труб при бурении;
• для строительства магистралей нефтегаза высокого давления.

Большим преимуществом чугунных труб является их высокая устойчивость к повреждению коррозией, чем и обусловлена его достаточно длительная эксплуатация.

Также чугунные трубы применяются в производственных отопительных котлах. Однако, в них идут специальные экономайзерные чугунные трубы, основным предназначением которых является предварительный подогрев поступающей в котел воды, после чего уже в котле происходит нагрев воды для отопления до необходимой температуры. Экономайзер выполняет роль своеобразного теплообменника, в котором ребристые трубы выполняют функцию передатчика тепла.

Характеристика чугунных труб

Чугунные раструбные трубы подразделяются на три класса: А, Б и ЛА. Главное их отличие друг от друга заключается в толщине стенки. Все они имеют одинаковый удельный проход, размер которого колеблется в пределах 65 – 1000 мм. Основные характеристики приведены в таблице чугунных труб:

 

Монтаж чугунных труб

На сегодня на рынке существует два вида чугунных труб – SME – с раструбом и без него – SMU. В связи с этим, крепление чугунных труб осуществляется по-разному. Однако, подготовка к монтажу одного и второго вида осуществляется по одному и тому же принципу. Оба вида труб предварительно проходят проверку на качество, а именно:

• проверяется диаметр, который должен соответствовать указанному значению;
• проверяется диаметр раструба, который также должен соответствовать заявленному значению;
• края изделий должны быть чистыми, а также металл на них должен быть распределен равномерно;
• трубы простукиваются с целью определения в теле чугуна раковин;
• - осматривается изоляционный слой. Битумное покрытие должно иметь гладкую поверхность, а также должно выдержать нагрев до температуры в + 800С.

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Характеристика пластиковых труб для перемещения веществ

Трубопроводная продукция из полиэтилена широко применяется для прокладки магистралей различного назначения. Поэтому важно знать эксплуатационные свойства изделий и какая основная техническая характеристика полиэтиленовых труб. Информация, предоставленная в этой статье, поможет более точно, определиться с оптимальным вариантом применения полиэтиленовых изделий для монтажа водопроводной или другой системы.

Свойства полиэтилена

В большей степени физические параметры труб определяются свойствами материала, из которого они производятся. Полиэтилен относится к самым популярным видам пластика, из которого делается множество продукции, в том числе и трубопроводная. Популярность полиэтилена обусловлена целым арсеналом положительных свойств, благодаря которым он в лучшую сторону отличается от альтернативной продукции. Основные из них: устойчивость против солнечного ультрафиолета и высокой влажности, благодаря добавлению на производстве специальных модификаторов, неподверженность воздействию кислот, щелочей и спиртовых составляющих, невысокая плотность полиэтиленовой трубы (около 0,950 г/см³), которая придает ей легкость, способность выдерживать достаточно высокую температуру без изменения своей формы и структуры, высокая эластичность, небольшой вес полиэтиленовой трубы способствует тому, что в воде изделия не тонут, очень просты при транспортировке и проведении погрузочно-разгрузочных работ. Благодаря таким свойствам полиэтилена, он нашел применение для изготовления трубопроводной продукции для прокладки в основном водопроводных, газовых и канализационных систем.
Основные параметры ПЭ труб

Наиболее значимые и существенные следующие основные технические характеристики труб ПЭ: Рабочая температура и давление. Диаметр изделия. Удельный вес. Пропускная способность (шероховатость). Запас прочности. Относительное удлинение при разрыве и после нагревания. Термическая стабильность. Срок эксплуатации (более 50 лет). Рабочая температура Производителем согласно техническим требованиям устанавливается температура рабочей среды, транспортирующейся по трубам из полиэтилена, не более 40,0ºС, поэтому ПЭ водопроводная продукция маркируется синей полосой (трубы для газового обеспечения маркируются желтой полосой). Нижний предел рабочей температуры равняется 0ºС. ПЭ труба для транспортировки газа Несмотря на установленный диапазон, полиэтиленовая труба температуру рабочей среды вполне способна выдерживать до 80,0ºС (разумеется, не постоянно). При замерзании в холодное время года воды в полиэтиленовой трубе, она не разрушается, а только немного растягивается. Рабочее давление Давление рабочей среды, на которое гарантированно рассчитывается изделие зависит от таких факторов, как: Марка используемого полиэтилена. Полиэтилен ПЭ32 обладает невысокой прочностью, а ПЭ 80, и тем более ПЭ 100 являются высокопрочными материалами. Толщина стенки (от 2,0 до 60, мм). Чем стенка толще, тем труба выдержит большее давление. Диаметр трубы. Чем больше диаметр изделия, тем меньшую силу давления на см² испытывает труба. В итоге, рабочее давление для ПЭ водопроводной трубы находится в диапазоне от 6,0 до 16,0 атмосфер. Это значение указывается в маркировке после символов SDR. Трубы ПЭ, характеристики которых соответствуют техническим требованиям, производятся с разными диаметрами в диапазоне от 10,0 мм до 1200,0 мм. Для квартирного или частного водопровода достаточно применять изделия, диаметром в 20,0 мм. Трубы большого диаметра применяются для магистралей, обеспечивающих водой большие промышленные объекты или целые жилые районы. Удельный вес Удельный вес ПЭ трубы зависит от диаметра и толщины стенки изделия. Его очень легко рассчитать самостоятельно. Для этого необходимо: Измерить радиус трубы и вычислить площадь погонного метра изделия.

Умножить рассчитанную площадь пог./метра на толщину стенки трубы и на значение плотности полиэтилена. Полученные значения показывают, что полиэтиленовые трубы, имеющие большой диаметр, характеризуются удельным весом более 200 кг на погонный метр, поэтому монтаж таких изделий вручную без применения специальной техники невозможен. Пропускная способность Степень гладкости (шероховатости) внутренней поверхности очень существенно влияет на пропускную способность трубы. ПЭ изделия характеризуются небольшим коэффициентом шероховатости (до 0,1). Это свойство позволяет использовать трубы на один шаг диаметра тоньше, по сравнению со стальной продукцией. Внутренняя поверхность труб из ПЭ Запас прочности Все полиэтиленовые изделия для обеспечения безопасности эксплуатации водопроводов изготавливаются с достаточным запасом прочности. Коэффициент запаса прочности характеризует, какую большую нагрузку выдерживают трубы от заявленных рабочих параметров. Он равняется для ПЭ труб 1,250 (водопровод) и до 3,150 (газопровод). Относительное удлинение и термическая стойкость Благодаря этим параметрам определяется степень пластичности труб. Проведенные испытания полиэтиленовых труб показывают, что качественные изделия под влиянием существенных механических нагрузок не ломаются, а только растягиваются. Порог механического давления составляет 16,0 МПа (для ПЭ 80) и 21,0 МПа (для ПЭ 100). При воздействии повышенной температуры на изделие, его длина согласно техническим условиям, увеличивается не более чем на 3%. Характеристика термической стабильности определяет устойчивость труб против окисления при воздействии высокой температуры на протяжении более чем 20 минут.

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Стальные трубы и соединительные части к ним.

Классификация соединений стальных труб. Сталь­ные трубопроводы санитарно-технических систем, по которым перемещаются вода, пар, газ, состоят из отдельных участков труб, которые соединяются между собой: резьбой, сваркой, фланцами, накидными гайками. Места соединения труб (сты­ки) должны быть прочными, герметичными и долговечными. Большинство соединений на трубах изготовляется неразъем­ными (сварные, резьбовые), но для возможности демонтажа трубопроводов при их ремонте, а также в местах установки ар­матуры предусматриваются разъемные соединения (фланце­вые, накидной гайкой).

Соединение стальных труб на резьбе применяют на водогазопроводных трубах. На обычных трубах резьбу нарезают, а на тонкостенных накатывают. Резьба на трубах должна быть чис­той. Не допускается нарезка с сорванной или неполной резь­бой общей длиной более 10 % длины рабочей части. В санитар­но-технических устройствах для резьбовых соединений при­меняют нарезку или накатку наружной резьбы на концах соединяемых труб и навертывание муфты с резьбой. Длина резьбы соединительных труб должна быть такой, чтобы между обоими концами труб, ввернутыми до отказа в муфту, оставал­ся зазор не менее 5 мм. Данный вид резьбового соединения на­зывают коротким. Если при резьбе типа «цилиндр на цилиндр» необходимо сделать разъемное соединение, то на одном конце трубы нарезают короткую резьбу, а на другом резьбу - длин­ную, т.е. такой длины, чтобы на нее можно было согнать контр­гайку и следом за ней муфту с запасом 2-3 нитки (рисунок ниже). Соединение с навернутыми на нее муфтой и контргайкой называ­ют сгоном.

Соединение стальных труб с помощью муфты и контргайки (сгон)

 

Для уплотнения сгона при теплоносителе с температурой не более 95 °С между контргайкой и торцом муфты ставится промазанный уплотняющей пастой и ссученный из льняной пряди жгутик; в системах паровых и с перегретой водой - тонкий асбестовый шнур, промазанный графитовой замаз­кой.

При изготовлении разъемного соединения стальных труб используют фитинги из ковкого чугуна с утолщениями на концах - буртиками, необходимыми для большей прочности, и стальные (без буртиков). Соедини­тельными частями из ковкого чугуна с цилиндрической резь­бой для соединения труб по прямой и заглушки концов явля­ются: муфты прямые и переходные, соединительные гайки, футорки, контргайки, пробки (рисунок ниже).

Соединительные части из ковкого чугуна для соединения труб по прямой

                                                         

а - муфта прямая; б - муфта переходная; в - соединительная гайка; г - футорка; д - контргайка; е - пробка

Для соединения труб под углом и устройства ответвлений применяют соединительные части из ковкого чугуна - уголь­ники прямые и переходные, тройники прямые и переходные, кресты прямые и переходные. Торцы фитингов должны быть ровными и перпендикулярными оси соединительной части. Внутренняя и наружная резьбы должны быть чистыми, без за­усенцев и рванин. Допускаются участки с сорванной резьбой, если их длина в сумме не превышает 10 % длины резьбы.

Непроницаемость стыка при резьбовых соединениях обес­печивается с помощью уплотнительного материала - льна, ас­беста, натуральной олифы, белил, суриковой и графитной за­мазки. При цилиндрических резьбовых соединениях труб, по которым течет холодная и горячая вода (с температурой до 100 °С), уплотнительным материалом служит льняная прядь, пропитанная суриком или белилами, замешенными на нату­ральной олифе. Для трубопроводов с теплоносителем температурой более 100 °С в качестве уплотнителя применяют асбесто­вую прядь вместе с льняной, пропитывая их графитом, за­мешенным на натуральной олифе; при этом резьбу вначале промазывают суриком или белилами. На короткие резьбы сухую льняную прядь наматывают со второй нитки от торца трубы по ходу резьбы тонким ровным слоем «врасстилку», без обрыва. Прядь необходимо предварительно тщательно рассу­чить, чтобы волокна хорошо отделялись. Намотанную прядь сверху по ходу резьбы промазывают разведенным суриком. Прядь не должна свисать с конца трубы или входить внутрь трубы, так как это может вызвать засорение трубопровода.

Фасонные части нужно навертывать на трубы до отказа так, чтобы они заклинились на последних двух конусных нитках (сбеге) резьбы, что обеспечивает надежное соединение. Соеди­нения на резьбе следует выполнять после сварки трубопровода. Если необходимо выполнить сварной стык после уплотнения резьбового соединения, то он должен располагаться на рас­стоянии не менее 400 мм от резьбового соединения.

Фланцевые соединения стальных труб. Фланцевым называется соединение стальных труб, осуществляемое при помощи при­варенных к их концам фланцев. Применяемые для соединения стальных труб фланцы должны соответствовать ГОСТам 12820-80,12821-80 и 12822-80. Присоединительные и уплот­нительные поверхности стальных фланцев обрабатывают и по­крывают антикоррозионной смазкой. Эти поверхности не должны иметь следов механических повреждений. Торцевые поверхности фланцев должны быть перпендикулярны оси тру­бы. Конец трубы, включая шов приварки фланца к трубе, не должен выступать за плоскость фланца. Отверстия во фланцах под болты или шпильки должны быть сверлеными с ровными краями, опорные места под болты и гайки обработанными. Правильность установки фланца проверяют с помощью флан­цевого угольника. Прокладки служат уплотнительным материалом между фланцами. Поверхности прокладок должны быть гладкими, без заусенцев, рванин и порезов. Не допускаются мягкие про­кладки со следами излома, складками и трещинами. Для трубо­провода, предназначенного для холодной или горячей воды (до 100 °С), прокладки изготовляют из тряпичного картона толщи­ной 3 мм.

Основы материаловедения.

Раздел 1 Основные сведения о материалах.

Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах.

Методическое пособие по теме урока: Трубопроводная и санитарно- техническая арматура.

Водопроводная арматура (классификация).

Во внутр.водопроводе в зависимости от назначения различают: запорную, водоразборную, регулирующую и предохранительную арматуру. Пробковые проходные краны, запорные вентили, задвижки – предназначены для отключения отдельных участков. Места установки данной арматуры: .в основании стояков водопроводной сети в здании более 3 этажей; на всех ответвлениях в местах водопровода; на ответвлении в каждую квартиру; на подводках к проводным, канализационным устройствам (бачки, смывные краны); приборы специального назначения; на ответвлениях, питающих более 5 водоразборных точек; перед наружными поливочными кранами. На трубопроводы с d>50мм в качестве запорной арматуры устанавливают задвижку, а <50мм – вентили.

Водоразборная арматура.

К раны туалетные, смесительные, лабораторные, банные, поливочные. Делится на: вентильную, пробковую. Для вентильной арматуры основным элементом является затвор или клапан, который перемещаясь возвратно-поступательно, постепенно открыв или закрыв проход воды. Основным элементом пробковой арматуры является коническая пробка с отверстием, с помощью которого при повороте на 90градусов происходит быстрое закрытие крана.

Запорная арматура.

Задвижки. Бывают полнопроходные и суженные. Выпускают клиновые и параллельные, в зависимости от формы затвора. Есть с выдвижным и с не выдвижным шпинделем. Простота их изготовления. Стальная задвижка: рабочей средой являются жидкие и газообразные неагрессивные нефтепродукты, вода, пар. Чугунная задвижка: для полного отключения и включения потока среды. Управление задвижек: ручное или с помощью электропривода. Достоинства: применяется при высоких температурах, простота обслуживания, устойчив к коррозии.

Регулирующая и предохранительная арматура.

Р егулирующая – регуляторы расхода, напора, предназначены для регуляторы расхода воды, а также для поддержания определённого напора в сети. Регулир.арматура обеспечивает нормальную эксплуатацию. Данную арматуру устанавливают на вводах в здание, квартиры, на этажах многоквартирных зданий.

Предохранительная – для защиты от повреждения сети и оборудования при внезапном повышении напора (предохр.клапанов). Клапаны бывают пружинные и грузовые рычажные. Предохр.арматура включает обратные клапаны, они предотвращают движение воды в обратном направлении, закрывая при этом проход.

Утепление и звукоизоляция трубопроводов и оборудования.

Заключается в отделении одного теплопроводящего от другого. Позволяет сохранить температуру и предупредить замерзание холодных трубопроводов. Теплоизоляция хол.водоснабжения и оборудования проводится с целью предотвратить промерзание труб от образования конденсата и появление коррозии. Если с горячим водоснабжением, то снизить теплопотери и сделать систему отопления экономичной. изоляция служит для гашения нежелательных шумовых эффектов, неизбежно возникающих в случаях перепада давления внутри труб. Для изоляции трубопроводов и резервуаров используются минераловатные цилиндры и маты.

 

 

По области применения[править | править код]

Общепромышленная арматура — имеющая многоотраслевое применение и к которой не предъявляют какие-либо специальные требования конкретного заказчика.

Арматура специального назначения — разработанная и изготовленная с учётом специальных требований заказчика применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Арматура для опасных производственных объектов — предназначенная для применения на производственных объектах, на которых имеются опасные вещества и используют оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды более 115°С.

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Вяжущие материалы

Для получения качественной штукатурки, имеющей определенную фактуру и свойства (звукоизоляция, теплоизоляция, влагостойкость), применяют различные материалы: вяжущие, заполнители, воду, добавки.

Вяжущие — порошкообразные вещества, после затворения водой переходят со временем из тестообразного в камневидное состояние. Вя­жущее, твердеющее и набирающее прочность только на воздухе, называ­ют вяжущим воздушного твердения. Вяжущее, сохраняющее и повы­шающее свою прочность на воздухе, но еще лучше в воде или во влажных условиях, называют вяжущим гидравлического твердения.

Основные вяжущие, применяемые для штукатурных работ: цементы (портландцемент, пуццолановый, шлакопортландцемент, расширяющий­ся, гидрофобный, кислотостойкий, цветные и другие специальные цемен­ты), строительный гипс, известь строительная (негашеная молотая, из­вестковое тесто и известь гидратная), глина.

Заполнители — составная часть растворов, к которым относятся пе­сок, шлак, щебень, другие материалы.

Применяют песок горный, речной, морской, озерный и карьерный с размерами зерен от 0,3 до 5 мм. Недопустимо содержание в песке глини­стых частиц более 5% . Плотность песка составляет 1,5... 1,7 т/м3. Для штукатурных работ лучшим считается песок остроугольной формы сред­ней и мелкой (но не пылеватой) крупности. Допускается применять гра­вий природный, недробленый, окатанной формы и щебень природный, дробленый, рваной остроугольной формы, с зернами размером 2,5...20 мм. Рассмотренные заполнители относятся к тяжелым с плотностью более 1000 кг/м3.

Легкие заполнители для штукатурных растворов имеют плотность менее 1000 кг/м3. Шлак — куски рваной формы, продукт сжигания ка­менного угля. Для получения шлакового песка шлак размалывают на мельницах и просеивают. Применяют такие пески плотностью 0,7...0,9 т/м3 как звуко- и теплоизоляционный материал при оштукатуривании перего­родок и наружных фасадов. Пемза — пористая вулканическая порода плотностью до 0,6 т/м3. Древесный уголь добавляют в штукатурный рас­твор для уменьшения массы штукатурки.

Декоративные заполнители применяют в штукатурках для придания им блеска и более выразительного внешнего вида. Они применимы, когда штукатурка является завершающим слоем отделки поверхности. К таким заполнителям относятся слюда, антрацит, кварц, битое стекло, каменная крошка. Слюда и битое стекло крупностью 1...6 мм добавляют в небольшом количестве в растворы для придания поверхностям кристаллическо­го блеска.

Каменная крошка различных цветов получается в результате дробле­ния мрамора, гранита, известняка, других каменных пород. В строитель­ные растворы добавляется каменная крошка с зернами крупностью 0,3...5 мм. При заглаживании и шлифовке схватившегося раствора поверхность при­обретает блеск и кажущуюся фактуру естественного материала

Добавки можно разбить на три основные группы. Минеральные и ор­ганические добавки — золы, шлаки, пемза, трепел, диатомиты, пуццола­на, обожженная глина. При смешивании в тонкоизмельченном состоянии с воздушной известью и при затворении водой они образуют тесто, спо­собное после твердения на воздухе твердеть и под водой.

Химические добавки придают цементным растворам водонепрони­цаемость и другие защитные свойства. К таким добавкам относится рас­творимое (жидкое) стекло. Это тяжелая густая жидкость буровато-желто­го цвета, которую растворяют в воде в пропорции 1:6. Этим раствором за­творяют приготовленную сухую смесь. При затвердевании жидкое стек­ло образует на поверхности штукатурки водонепроницаемую и огнеупорную пленку. Такой штукатурный раствор применяют для ошту­катуривания сырых мест.

Пластифицирующие добавки — лигносульфонаты технические (ЛСТ), мылонафт, древесный пек и целый ряд других добавок, приведенных в ГОСТ24211-2003 «Добавки для бетонов и растворов». Они повышают пластичность растворов, удобоукладываемость, морозостойкость, позволяют уменьшить расход це­мента. В цементных растворах в качестве пластификаторов используют также глину и известь. Применяют морозостойкие добавки для наружных работ.

Штукатурные растворы применяют для внутренней и наружной отделки зданий. При затвердевании растворы превращаются в твердую камневидную массу.

Качество раствора подразумевает обеспечение нескольких важных его характеристик. Свежеприготовленный раствор должен быть удобоукладываемым, иметь хорошую подвижность, пластичность, водоудерживающую способность, хорошую адгезию (прилипаемость) к основанию; раствор на поверхности должен быстро твердеть, иметь нужную густоту, не давать большой усадки и не растрескиваться при высыхании.

Удобоукладываемость— способность раствора легко; наноситься и распределяться на поверхности, хорошо заполняя при этом все неровно­сти. Такие свойства присущи жирным пластичным растворам — глиня­ным, известковым и смешанным, и они практически отсутствуют в жест­ких цементных растворах.

Вяжущими называются такие вещества, которые после затворения водой способны переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное и связывать при этом отдельные камни или мелкие зерна заполнителей.

Вяжущие материалы, или вяжущие вещества, бывают неорганические (глина, известь, гипс, цементы, растворимое стекло др.) и органические (битумы, дегти, клеи и др.).

В штукатурных работах применяют неорганические вяжущие материалы. Их изготовляют преимущественно в виде порошка, а иногда теста; перед применением смешивают с заполнителем и водой, в результате чего они схватываются, а затем затвердевают.

Вяжущие подразделяются на воздушные и гидравлические. Воздушные (глина, воздушная известь, гипс) затвердевают и сохраняют свою прочность только на воздухе, гидравлические (гидравлическая известь, гидравлический гипс и цементы) затвердевают на воздухе и в воде.

При оштукатуривании сухих поверхностей применяют воздушную известь и гипс, а постоянно сырых — гидравлическую известь и цементы.

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Практическая работа №3 Определение свойств гипса.

Гипс — минерал, водный сульфат кальция. Волокнистая разновидность гипса называется селенитом, а зернистая — алебастром. Один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала. Название происходит от греч. гипсос, что в древности обозначало и собственно гипс, и мел. Плотная снежно белая, кремовая или розовая тонкозернистая разновидность гипса известна как алебастр
Химический состав – Ca[SO4] × 2H2O. Сингония моноклинная. Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп [SO4]2-, тесно связанные с ионами Ca2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы H2O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.

СВОЙСТВА

Цвет самый разный, но обычно белый, серый, жёлтый, розовый и т.д. Чистые прозрачные кристаллы бесцветны. Примесями может быть окрашен в различные цвета. Цвет черты белый. Блеск у кристаллов стеклянный, иногда с перламутровым отливом из-за микротрещинок совершенной спайности; у селенита – шелковистый. Твёрдость 2 (эталон шкалы Мооса). Спайность весьма совершенная в одном направлении. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки. Плотность 2,31 – 2,33 г/см3.
Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38°, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107° вследствие образования “полугидрата” – CaSO4 × 1/2H2O.
При 107°C частично теряет воду, переходя в белый порошок алебастра, (2CaSO4 × Н2О), который заметно растворим в воде. В силу меньшего количества гидратных молекул, алебастр при полимеризации не даёт усадки (увеличивается в объеме прибл. на 1%). Под п. тр. теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени даёт CaS. В воде, подкисленной H2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л. растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.

Сегодня минерал «гипс» — это в основном сырье для производства α-гипса и β-гипса. β-гипс (CaSO4·0,5H2O) — порошкообразный вяжущий материал, получаемый путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4·2H2O при температуре 150—180 градусов в аппаратах, сообщающихся с атмосферой. Продукт измельчения гипса β-модификации в тонкий порошок называется строительным гипсом или алебастром, при более тонком помоле получают формовочный гипс или, при использовании сырья повышенной чистоты, медицинский гипс.

При низкотемпературной (95-100 °C) тепловой обработке в герметически закрытых аппаратах образуется гипс α-модификации, продукт измельчения которого называется высокопрочным гипсом.

В смеси с водой α и β-гипс твердеет, превращаясь снова в двуводный гипс, с выделением тепла и незначительным увеличением объема (приблизительно на 1 %), однако такой вторичный гипсовый камень имеет уже равномерную мелкокристаллическую структуру, цвет различных оттенков белого (в зависимости от сырья), непрозрачный и микропористый. Эти свойства гипса находят применение в различных сферах деятельности человека.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	6/C.22-20
Nickel-Strunz (10-ое издание)	7.CD.40
Dana (7-ое издание)	29.6.3.1
Dana (8-ое издание)	29.6.3.1
Hey’s CIM Ref.	25.4.3

Гипсовые вяжущие — группа воздушных вяжущих веществ, в затвердевшем состоянии состоящих из двуводного сульфата кальция (CaSO4 • 2Н2О), включает в себя собственно гипсовые вяжущие (далее для краткости — гипс) и ангидритовые вяжущие (ангидритовый цемент и эстрихгипс).

Гипс — быстротвердеющее воздушное вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция CaSO4 • 0,5Н2О, получаемого низкотемпературной (< 200° С) обработкой гипсового сырья.

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Заполнители для растворов.

При изготовлении строительных растворов и мастик применяют заполнители для растворов и наполнители лля мастик.

Заполнителями обычно служат природные кварцевые и полевошпатовые (иногда известняковые) пески, наполнителями —тонкомолотые порошки (например, мел, мраморная мука, пигменты).

Введение заполнителей и наполнителей в составы строительных растворов и мастик: – снижает их стоимость, так как заполнителями и наполнителями обычно служат дешевые местные материалы; – уменьшает леформации при усадке и набухании; – придает растворам и мастикам дополнительные цепные свойства; – повышает например, пористость и уменьшает теплопроводность (при введении легких заполнителей); – усиливает сопротивление истиранию (при использовании оеоботвердых заполнителей); – повышает киелотостойкость (при применении кислотоупорных наполнителей); – увеличивает прочность на растяжение и изгиб (при введении волокнистых армирующих материалов типа асбестового волокна); – улучшает декоративный вид изделия (при использовании цветных мраморных и гранитных заполнителей в виде крошки и наполнителей в виде муки).

Песок (ГОСТ 8736—77) — основной заполнитель в строительных растворах — состоит из зерен размером от 0,14 до 5 мм. Плотность песка не менее 1800 кг/м3.

На свойства раствора, в котором заполнителем служит песок, влияет форма зерен и чистота песка. Форма зерен речного и морского песка окатанная, горного (или овражного)—остроугольная. Остроугольные зерна лучше сцепляются с цементным камнем, чем окатанные, однако горный песок больше загрязнен глиной, органическими примесями и нуждается в промывке. Качество песка определяется минералогическим и зерновым составом, а также содержанием вредных примесей.

Зерновой состав песка, отвечающий требованиям ГОСТ 8735—75, характеризуется минимальным объемом пустот и обеспечивает получение раствора заданной марки при минимальном расходе цемента.

Для строительных растворов рекомендуется применяют пески с модулем крупности 1,0 –

График зернового состава песка приведен на рис. 1. Па основании результатов просеивания строят кривую, которую сопоставляют с предельными кривыми ГОСТ 8735—75. Заштрихованная область характеризует пески, допускаемые для растворов. Если песок не удовлетворяет по зерновому составу требованиям ГОСТа, его необходимо обогатить недостающими фракциями.

Нежелательные (вредные) примеси в песке – глина, ил и мелкие пылевидные фракции, слюда, сернистые и сернокислые соединения н органические вещества – удаляют при промывке. Общее количество примесей, определяемое отмучиванием, не должно превышать 3%, в том числе содержание глины в комках не более 0,5% по массе.

Асбест хризотиловый (ГОСТ 12871—67)—волокнистый минерал, составляющие волокна которого в одном направлении связаны очень прочно, а в другом — весьма слабо. По химическому составу он представляет собой гидросиликат магния 3MgO • 2Si02 • 2Н20.

Асбест отличается способностью к расщеплению и высокой прочностью при растяжении вдоль волокон — около 3000 МПа. При распушке асбеста часть волокон разрывается и прочность падает до 100—800 МПа. Хризотиловый асбест обладает гибкостью, несгораемостью (плавится при температуре около 1550 °С), высокой адсорбционной способностью по отношению к цементу, малой теплопроводностью и высокой щелочсстонкостыо. Кислотостойкость асбеста незначительна.

В зависимости от длины волокна и содержания гали и пыли хризотиловый асбест делится на восемь сортов и в зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокна) — на четыре вида: жесткий, промежуточный, полужесткий и мягкий. Чем длиннее волокна, тем выше сорт асбеста.
Для мозаичных смесей и растворов применяют следующие заполнители.

 

Каменную крошку изготовляют дроблением кусков природного камня (гранита, мрамора). Для этой цели используют отходы камнедобывающих карьеров и кам- необрабатывающих заводов или природные камни, получаемые из горных пород путем механической обработки. Предел прочности при сжатии используемых пород для получения каменной крошки должен быть не менее 60 МПа.

Каменную крошку классифицируют по крупности и назначению.

Каменная мука предназначена для отбеливания цементов в мозаичных растворах. Количество муки, вводимое в раствор, определяется степенью отбеливания, но не должно превышать 30% от массы цемента.

Каменную муку получают из отсевов, оставшихся при изготовлении кзменной крошки, и отходов при распиливании блоков !ранита и мрамора на плиты.

Тонкость помола каменной муки регламентируют остатком на сите с сеткой № 02 (900 отв/см2), который должен составлять не более 0,5% от массы пробы.

Кислотостойкие наполнители (тонкомолотые андезит, базальт, диабаз, бештаунит, гранит, кварцевый песок) применяют при изготовлении кислотоупорных растворов и мастик. Кислотостойкость их должна быть не ниже 96%, влажность — не более 2%. Тонкость помола кислотостойких наполнителей характеризуется остатком на сите с сеткой № 02 (900 отв/см2), который не должен превышать 0,5% от массы пробы.

Дробленое стекло, получаемое из отходов и боя непрозрачного и обычного стекла, целесообразно применять в качестве декоративного заполнителя в мозаичных растворах. Это удешевляет стоимость раствора и создает при выполнении покрытия своеобразный рисунок.

Дробленый уголь (антрацит) довольно часто используют в качестве декоративного заполнителя в растворах для мозаичных полов и каменных нггукатурок.

Высокая плотность антрацита обеспечивает значительное сопротивление истиранию, а блестящий черный цвет придает покрытию красивый внешний вид.

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Наполнители для растворов.

От того, насколько верно подобран и приготовлен раствор для штукатурки для применения внутри или снаружи помещений, зависит качество и долговечность всей отделки, в том числе и чистовой, которая будет выполняться по штукатурному слою.

 Наверное, не представляется новым и все уже давно знают, что современные штукатурные растворы по новым технологиям производятся из сухих строительных смесей, которые затворяются указанным производителем количеством воды, л/1кг сухой смеси.

Да, такие смеси пользуются популярностью, так как с помощью них быстро и качественно можно выполнить работу, но штукатурить дом такими составами — это затея не из дешевых. Дело в том, что по цене они в разы, а то и в десятки раз выходят дороже, чем традиционные составы из-за наличия в них всякого рода модификаторов, пластификаторов и высококачественного, отборного наполнителя.

 Так что если бюджет стройки невелик, то возможно, есть смысл применять старые-добрые цементные или известковые штукатурные растворы. Посему в данной статье рассмотрим традиционные растворы, а точнее состав раствора для штукатурных работ, который вмещает в себе перечень компонентов:

 вяжущее;

наполнитель;

модифицирующие добавки.

От многих факторов может зависеть состав раствора для штукатурки, так как каждый компонент имеет те или иные свойства, как: прочность, водостойкость, морозостойкость, скорость схватывания, пластичность и так далее.

Среди факторов, влияющих на подбор компонентов для штукатурного раствора, имеют место и вид поверхности, и назначение помещения и количество средств на штукатурку, в конце-концов.

 Далее рассмотрим разновидности каждого компонента, их свойства и сферу применения.

Виды вяжущих, входящих в состав раствора для штукатурки, пропорции раствора для штукатурки

Вяжущее для штукатурного раствора – это компонент, от которого зависит практически все: прочность, водостойкость, скорость схватывания и отчасти, пластичность.

Так, например, состав раствора для штукатурки на основе цемента имеет наивысшую степень прочности и водостойкости по сравнению с известковым раствором, который в отличие от первого применяется лишь для штукатурки стен внутри жилых помещений. Зато известковый раствор более пластичен, следовательно, легок в работе.

Есть и растворы, которые вмещают в себе два вяжущих, например цементно-известковый или известково-гипсовый растворы, которые именуются сложными растворами. Для прояснения составим перечень вяжущих компонентов, которые входят в состав раствора для штукатурки:

цемент;

известь;

гипс.

В данном случае перечень вяжущих невелик, это все его виды, которые применяются при приготовлении и современных сухих строительных смесей для штукатурных растворов, и при приготовлении традиционных составов, пропорции которых мы рассмотрим ниже для каждого отдельного вяжущего.

Цементное вяжущее считается самым прочным и водостойким.

 Применяется при изготовлении цементно-песчаных и цементно-известковых штукатурных растворов, которые применяются для отделки стен внутри и снаружи.

 Существуют разновидности цементов, как портландцемент и шлакопортландцемент, которые чаще всего применяются в растворах для штукатурки; бывают также пуццолановые их разновидности, в том числе и быстротвердеющие.

Важным является то, какой марки применяется цемент, например, если взять цемент марки М400, то на 1 такой мешок придется четыре мешка песка для штукатурных растворов (или другого соответствующего мелкозернистого наполнителя) для того, чтобы марка раствора вышла М100.

Марка цемента	Соотношение цемент:известь:песок и производимая марка раствора
	150	100	75	30	25	10
400	1:0,2:3	1:0,4:4,5	1:0,5:5,5	1:0,9:8	—	—
	1:0:3	1:0:4,5	1:0:5,5	—	—	—
300	1:0,1:2,5	1:0,2:3,5	1:0,3:4	1:0,6:6	1:1:10	—
	1:0:2,5	1:0:3	1:0:4	1:0:6	1:1:9	—
200	—	—	1:0,1:2,5	1:0,3:4	1:0,8:7	1:0,8:7
	—	—	1:0,2:2,5	1:0:4	—	1:1:9

Ежели взять марку М500, то на нее придется пять частей соответствующего наполнителя для марки раствора М100. Соответственная пропорция наблюдается и при изготовлении цементно-известковых растворов.
 Известковое вяжущее обладает особыми свойствами, главное из которых – бактерицидное.

 

Известь препятствует развитию микроорганизмов даже спустя десятилетия после применения.

 

Растворы на основе извести пластичны, хорошо липнут к стене и легко разравниваются, а также поддаются затирке.

 

Существуют две ее основные разновидности – гидравлическая и воздушная. Гидравлическая известь менее пластична, следовательно, с таким раствором тяжелее работать, однако она более крепкая после схватывания, да и схватывается она быстрее воздушной извести.

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Специальные добавки.

Пластификаторы относятся к специальным добавкам — очень многочисленному семейству. Различные добавки способны придавать растворам и самые различные свойства.

Пластифицирующих добавок тоже много. Глина — естественная осадочная порода. В штукатурных растворах применяется в качестве пластифицирующей добавки. Лучшие результаты дает применение глины в виде жидкого теста.

В глине-пластификаторе не должны содержаться органические вещества в таких количествах, при которых глина окрашивается в темный цвет. Противопоказаны и растворимые соли в количестве, которое может вызвать появление выцветов. Прежде чем применять глину в растворе, ее необходимо проверить в лаборатории.

Концентраты сульфитно-спиртовой барды (ССБ) — отходы производства целлюлозы. Выпускаются в жидком, твердом и порошкообразном виде. Требуют предохранения от увлажнения. Применяются в качестве пластификатора цементных растворов. Вводятся в количестве 0,1–0,15 % (в расчете на сухое вещество) массы цемента. Действие ССБ зависит от химического состава цемента, поэтому количество пластификатора рекомендуют в некоторых случаях уточнять опытным путем.

Пластификатор ЦНИПС-1 — смыленный древесный пек. Применяется как добавка к цементным растворам. По виду это паста черного цвета. Привозят ее обычно на стройку в бумажных мешках массой 15 кг. Чтобы получить нужную добавку (водный раствор), содержимое мешка (15 кг) разводят, энергично размешивая, в 200 л подогретой до 20–30 °C воды. Хранить такой раствор можно не более 7 дней. Обычно применяют 3–6 л раствора пластификатора ЦНИПС-1 на 1 м3 цементного раствора. Более точное количество рекомендуется установить опытным путем.

Мылонафт — мыла нерастворимых в воде органических кислот. Требует осторожного с ним обращения: хранения в специально отведенных местах, в специальной таре, защиты от солнечных лучей и атмосферных осадков.

Мылонафт — пластификатор для цементных растворов. Расход его определяют опытным путем. Обычно он составляет около 3 л на 1 м3 раствора.

Активные минеральные (гидравлические) добавки. Эти добавки (природные и искусственные) смешивают в тонкоизмельченном виде с воздушной известью, затворяют водой и получают тесто, которое, начав твердеть в воздухе, может продолжать твердеть и под водой.

К природным гидравлическим добавкам относятся:

диатомиты — горные породы, представляющие собой скопление панцирей древних водорослей, ныне аморфный кремнезем. В рыхлом состоянии 1 м3 диатомита весит 300–700 кг;

трепелы — тоже горные кремнеземистые породы. Они тяжелей диатомитов: 1 м3 весит 600–800 кг;

опоки — уплотненные диатомиты и трепелы;

вулканические пеплы — могут встречаться в природе в виде рыхлых залежей или частично уплотненных отложений;

туфы — сильно уплотненные, сцементированные пеплы, плотностью камня 1100–1300 кг/м3. Разновидность туфов — трассы, плотность которых в измельченном состоянии 800-1000 кг/м3;

пемза — самая легкая камневидная порода, имеющая пористое губчатое строение. Ее плотность около 400 кг/м3.

К искусственным гидравлическим добавкам относятся: кремнеземистые отходы, получаемые при извлечении глинозема из глины;

обожженные глины — их получают искусственно, обжигая глинистые и углистые сланцы. Иногда эти породы самовозгораются в заброшенных отвалах и пустых шахтных породах, давая готовые обожженные глины;

топливные золы и шлаки — твердый продукт сжигания некоторых видов топлива;

доменные гранулированные шлаки — получают при выплавке чугуна. Их необходимо быстро охладить, чтобы придать мелкозернистую структуру.

Добавки, замедляющие схватывание, приходится вводить в цементные растворы очень редко. К этому прибегают лишь в тех случаях, когда на каких-нибудь специальных работах нужен замедленный против обычного срок густения. Тогда к портландцементам добавляют сернокислое железо или слабый раствор серной кислоты.

И наоборот, очень часто замедлители схватывания необходимы при работе с гипсовым раствором.

Практически чистый гипсовый раствор не применяется, к нему добавляют известь. Чистый гипс уже через 4 мин начинает схватываться, а окончание схватывания наступает не позднее 30 мин. Известково-гипсовый раствор имеет значительно большие сроки схватывания. Если этого недостаточно, добавляют животный клей, буру.

При введении в раствор клея нужно добавить и каустическую соду в размере 1,5 % массы клея. Если этого не сделать, клей может загнить.

Жидкий клееизвестковый замедлитель схватывания гипса наиболее доступен для приготовления в условиях стройки и широко применяется. В составе его животный клей (плиточный галерита или жидкий), известь-пушонка или известковое тесто и вода.

Плиточный клей предварительно замачивают в воде на 8-12 ч — до полного набухания. Затем одну часть клея и одну часть (по весу) извести помещают в котел и заливают пятью частями воды. Дают закипеть, потом, помешивая, томят на небольшом огне 4–5 ч. При закладке на котле риской отмечают уровень содержимого (он не должен быть выше 2/3 объема котла), по мере испарения доливают воду до риски. Клеевой раствор после варки разбавляют холодной водой с таким расчетом, чтобы на каждый килограмм сваренного клея в пересчете на сухое вещество приходилось 9 л воды. Такой замедлитель имеет 10 %-ную концентрацию.

Как определить, сколько замедлителя нужно на замес известковогипсового раствора или гипсовых мастик?

Например, для получения 10 л известково-гипсового раствора мы решили поместить в воду для его затворения 0,1 л замедлителя. Из этого расчета надо приготовить небольшую порцию раствора и через каждые 5 мин опускать в него и сразу вынимать кусок проволоки диаметром 1,5–2 мм. Через какое-то время след на растворе после очередного опускания проволоки перестанет заплывать — раствор потерял текучесть. Необходимо засечь время от начала затворения до потери текучести. Если это время больше 50 мин, то дозу замедлителя надо уменьшить, если меньше 35 мин — увеличить.

Существуют еще порошковые замедлители схватывания раствора, например, наиболее распространенный порошок БС. Но порошковые замедлители требуют особых условий для приготовления раствора, на стройплощадках их изготовить нельзя. Их привозят в готовом виде.

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Строительные растворы.

Строительный раствор объединяет понятия «растворная смесь», «сухая растворная смесь», «раствор».

Строительным раствором называют материал, получаемый в результате затвердевания смеси вяжущего вещества (цемент), мелкого заполнителя (песок), затворителя (вода) и в необходимых случаях специальных добавок. Эту смесь до начала затвердевания называют растворной смесью.

Сухая растворная смесь — это смесь сухих компонентов — вяжущего, заполнителя и добавок, дозированных и перемешанных на заводе, — затворяемая водой перед употреблением.

Вяжущее в растворе обволакивает частички заполнителя, уменьшая трение между ними, в результате чего растворная смесь приобретает необходимую для работы подвижность. В процессе твердения вяжущий материал прочно связывает между собой отдельные частицы заполнителя. В качестве вяжущего используют цемент, глину, гипс, известь или их смеси, а в качестве заполнителя — песок. Строительные растворы классифицируют в зависимости от ряда факторов: применяемого вяжущего, свойств вяжущего вещества, соотношения между количеством вяжущего материала и заполнителя, плотности и назначения.

Классификация строительных растворов по виду вяжущего

По виду применяемого вяжущего вещества строительные растворы бывают:

- Простые - с использованием одного вяжущего (цемент, известь, гипс и др.);

- Сложные - с использованием смешанных вяжущих (цементно-известковые, известково-гипсовые, известково-зольные и др.).

Составы простых растворов обозначают двумя числами. Первое число (обычно единица) показывает, что вяжущего материала в растворе одна объемная (или массовая) часть. Последнее число в соотношении с первым показывает, сколько объемных (или массовых) частей заполнителя приходится на одну часть вяжущего материала. Например, известковый раствор состава 1:3 означает, что в данном растворе на 1 ч. извести приходится 3 ч. заполнителя. Для сложных растворов соотношение состоит из трех чисел, из которых первое число (единица) выражает объемную часть основного вяжущего материала, а второе число показывает, каково количество дополнительного вяжущего нужно взять на одну часть.

Классификация растворов в зависимости от условий твердения

В зависимости от условий твердения существуют следующие растворы:

- Воздушные растворы - твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, гипсовые); - Гидравлические - начинающие твердеть на воздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях (цементные).

Классификация растворов в зависимости от количественного соотношения компонентов

В зависимости от соотношения между количеством вяжущего материала и заполнителя различают:

- Жирные растворы - растворы с избытком вяжущего материала. Их смеси очень пластичны, но дают при твердении большую усадку; нанесенные толстым слоем жирные растворы растрескиваются;

- Нормальные растворы;

- Тощие растворы - содержат относительно небольшое количество вяжущего материала. Однако они дают очень малую усадку, что весьма ценно при облицовочных работах.

Классификация растворов в зависимости от плотности

По плотности строительные растворы подразделяют на:

- Тяжелые — средней плотностью в сухом состоянии 1500 кг/м3 и более, приготовляемые на обычном песке;

- Легкие — средней плотностью до 1500 кг/м3, которые приготовляют на легком пористом песке из пемзы, туфа, керамзита и др.

Классификация растворов по назначению

По назначению строительные растворы бывают:

- Кладочные (для каменной обычной и огнеупорной кладки, монтажа стен из крупноразмерных элементов);

- Отделочные (для оштукатуривания помещений, нанесения декоративных слоев на стеновые блоки и панели);

- Специальные (обладающие особыми свойствами - гидроизоляционные, акустические, рентгенозащитные).

Общие свойства строительных растворов

В качестве вяжущих для приготовления строительных растворов используют портландцемента, шлакопортландцементы, специальные низкомарочные цементы, известь, гипс, смешанные вяжущие, а также вяжущие с минеральными добавками.

Известь в строительных растворах используют в виде известкового теста или молока. Гипс применяют в штукатурных растворах как добавку к извести;

Мелким заполнителем для тяжелых растворов служат кварцевые природные пески, а также пески, полученные дроблением плотных горных пород; для легких растворов — пески из пемзы, шлака, керамзита, туфа и ракушечника. Размер зерен песка не должен превышать 2,5 мм, а содержание в песке глинистых, илистых и пылевидных частиц, количество которых определяют отмучиванием, не должно превышать 10% по массе.

Для улучшения пластических свойств раствора в его состав вводят пластифицирующие добавки в виде глиняного молока, сульфатно-дрожжевой бражки, мылонафта. В качестве гидравлических добавок применяют трепел, вулканический пепел и др.

Свойства. Важнейшими свойствами строительных растворов являются прочность, морозостойкость, подвижность и водоудерживающая способность растворных смесей.

Растворные смеси характеризуются удобоукладываемостью, подвижностью и водоудерживающей способностью. Удобоукладываемость — это способность растворной смеси легко распределяться ровным, тонким слоем на кирпичном или другом основании, обусловливается подвижностью смеси, ее нерасслаиваемостью и водоудерживающей способностью. Подвижность растворной смеси характеризуется глубиной погружения в нее металлического стандартного конуса в сантиметрах массой 300 г, высотой 145 мм и диаметром основания 75 мм (угол при вершине 30°) и определяется на стандартном приборе. Подвижность растворной смеси в зависимости от назначения раствора принимается:

- для обычной бутовой кладки — 4—6 см и для вибрированной бутовой кладки—1—3 см;

- для заполнения и расшивки швов в стенах из бетонных и кирпичных панелей и крупных блоков — 5—7 см; для обычной кладки из пустотелого кирпича или керамических камней — 7—8 см;

- для обычной, кладки из обыкновенного кирпича, бетонных камней и камней из легких горных пород (туф и др.) —9—13 см, для штукатурных растворов — 7— 12 см.

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Свойства растворных смесей и растворов.

Строительные растворы по существу являются мелкозернистыми бетонами, поэтому по аналогии с бетонами перед изучением строительных растворов следует рассмотреть свойства свежеприготовленных растворных смесей.

Свойства растворных смесей.

Основным свойством растворной смеси является удобоукладываемость, под которой понимают способность смеси укладываться на поверхности тонким однородным слоем. Удобоукладываемость смесей зависит от степени их подвижности и водоудерживающей способности.

Подвижностью растворной смеси называют ее способность легко растекаться по поверхности камня тонким слоем и заполнять все неровности до основания. Степень подвижности растворной смеси определяют при помощи стандартного конуса массой 300 г с углом вершины 30о и высотой 15 см (рис.14). Конус погружают в растворную смесь вершиной. Чем больше глубина его погружения, тем большей подвижностью обладает растворная смесь. За показатель подвижности принимают глубину погружения конуса в сантиметрах.

 

Рис.. Стандартный конус для определения подвижности растворной смеси (1 – подвижный стержень с конусом; 2 – линейка; 3 – штатив; 4 – сосуд с растворной смесью).

 

Степень подвижности смеси зависит от количества воды затворения, от состава и свойств исходных материалов. Для повышения подвижности растворных смесей в их состав вводят пластифицирующие минеральные добавки. Пластифицирующие добавки позволяют достигать требуемую подвижность растворной смеси при меньшем расходе воды и цемента, т. е. получать растворы большей прочности или экономить цемент. Рабочую подвижность раствора в летних и зимних условиях принимают в зависимости от его назначения и вида стенового материала.

Водоудерживающей способностью называют свойство растворной смеси удерживать воду при укладке ее на пористое основание и не расслаиваться в процессе транспортирования. В том случае, когда растворная смесь обладает хорошей водоудерживающей способностью, частичное отсасывание воды уплотняет растворную смесь в кладке, что повышает прочность раствора. Водоудерживающая способность зависит от соотношения составных частей растворной смеси. Она повышается при увеличении расхода цемента, замене части цемента известью, введении высокодисперсных добавок (зол, глин и др.), а также некоторых поверхностно-активных веществ.

Свойства строительных растворов. Основные свойства строительных растворов – прочность и морозостойкость.

Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего, водоцементного отношения, длительности и условий твердения (температуры и влажности окружающей среды). При укладке растворных смесей на пористое основание, способное интенсивно отсасывать воду, прочность затвердевших растворов значительно выше, чем тех же растворов, уложенных на плотное основание. Прочность раствора характеризуется его маркой. Марку раствора устанавливают по пределу прочности при сжатии образцов в виде кубов размером 70,7х70,7х70,7мм или балочек размером 40х40х160мм, изготовленных из растворной смеси после 28-суточного твердения их при 15– 25оС. Для строительных растворов предусмотрены следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 300.

Растворы, как и бетон, при нахождении в нормальных условиях способны твердеть и набирать прочность в течение длительного времени. Например, средняя прочность раствора в возрасте 7 сут составляет 40 – 50 % марочной, 14 сут – 60 – 75%, 60 сут – 120 % и 90 сут – 130%. Если твердение цементных и смешанных растворов происходит при температуре, отличной от 15оС, то величину относительной прочности этих растворов принимают по специальным таблицам.

При применении растворов на шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе следует учитывать резкое замедление нарастания прочности при температуре твердения ниже 10оС, а при температуре ниже 0оС их твердение практически прекращается.

Морозостойкость затвердевшего раствора характеризуется следующими марками: Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300. Требуемую марку раствора получают расчетом и подбором состава. Проверяют морозостойкость раствора путем испытания образцов-кубов в морозильных камерах.

Строительный раствор состоит из вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды, возможные добавки.

Строительные растворы применяют для связывания в монолит кирпичной кладки крупных изделий, для отделки стен, потолков, устройства полов, штукатурных работ.

Основная особенность применения строительного раствора заключается в том, что он укладывается тонким слоем без специального, как правило, механического уплотнения, однако, при повышенной жесткости растворной смеси может использоваться например, вибрация.

Строительные растворы характеризуются большим разнообразием видов и могут быть классифицированы по различным признакам:

По средней плотности:

- тяжелые растворы плотностью ρо > 1500 кг/м3

- легкие растворы плотностью ρо < 1500 кг/м3

По функциональному назначению:

- Кладочные, применяемые для каменной кладки и монтажа стен из больших элементов

- Штукатурные растворы - для оштукатуривания стен, потолков, перегородок

- Монтажные - для заполнения швов между крупными элементами

- Специальные строительные растворы - декоративные, гидроизоляционные, для полов, акустические, рентгенозащитные и др.

По виду вяжущего вещества:

- Цементные, приготовленные на цементах

- Известковые - на основе извести

- Гипсовые - с применением гипсовых вяжущих

- Смешанные, получаемые на основе нескольких вяжущих веществ, например, цементно-известковые, цементно-глиняные.

Материалы для растворов.

- Вяжущими для простых растворов служат портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый ПЦ, а также известь и строительный гипс. Для экономии гидравлических вяжущих и улучшения технологических свойств растворов широко применяют смешанные вяжущие вещества.

- Вода для затворения растворов не должна содержать примеси, влиять на твердения вяжущих веществ. Подходящей является питьевая вода.

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Определение состава раствора.

Состав строительного раствора определяют расчетом исходя из его требуемой прочности и подвижности, а также учитывая свойства исходных для раствора материалов.
В основу расчета состава раствора по прочности положены формулы Н. А. Попова. Зависимость предела прочности раствора при сжатии от активности цемента и цементно-водного отношения Ц/В определяется формулой

Выбор вида раствора

Как правило, вид раствора указан в проекте. Если проект не содержит таких указаний, то его выбирают самостоятельно. При этом прежде всего учитывают назначение раствора - для внутренних или наружных штукатурок.
Затем предопределяют вид раствора по вяжущему материалу (глиняный, известковый, цементный, гипсовый, цементно-известковый, цемент но-глнняный, известково-гипсовый, известково-глиняный и т. д.)
При выборе вида раствора важно знать его расположение в штукатурке — для подготовительных или отделочных слоев. Вяжущее и другие компоненты раствора выбирают в зависимости от условий эксплуатации и долговечности здания или сооружения, от назначения штукатурки и вида оштукатуриваемой поверхности.
При выборе вида раствора руководствуются следующими рекомендациями.
Для штукатурки наружных каменных и бетонных стен, не подвергающихся увлажнению, используют известковые и цементные растворы на портландцементе марки 400, а также растворы на известесодержащих вяжущих. Наружные деревянные и гипсовые стены штукатурят известковыми растворами с добавками гипсового вяжущего, гажи, глины.
В помещениях с относительной влажностью воздуха при эксплуатации более 60 % (бани, прачечные, ванные комнаты, цехи с мокрыми технологическими процессами и т. п.) при оштукатуривании применяют для обрызга цементные и цементно-известковые растворы на портландцементе.
Для штукатурки помещений с относительной влажностью воздуха при эксплуатации менее 60 % используют следующие виды растворов:
для внутренних поверхностей наружных каменных и бетонных стен, а также поверхностей бетонных покрытий -- цементноизвестковые и известковые;
для поверхностей внутренних каменных и бетонных стен и перегородок - известковые;
для гипсовых перегородок — известково-гипсовые и гипсовые с наполнителем;
для мест сопряжения конструкций в крупнопанельном и крупноблочном строительстве — сухая растворная смесь, затворяемая водой на рабочем месте.
Крупность заполнителя и подвижность растворной смеси для обычных штукатурок зависят от расположения слоя в штукатурке
Перед применением растворные смеси для обрызга и грунта (без легких и армирующих добавок) процеживают через сито с размером ячеек 2,5Х2,5 мм.
Растворы всех видов, применяемые для накрывки, процеживают через сито с размером ячеек 1,2X 1,2 мм.
Сухие гипсовые смеси просеивают через сито с размером ячеек 1 X 1 мм.

Состав любого раствора может быть выражен как качественно, так и количественно. Обычно при качественной оценке раствора применяют такие понятия, как насыщенный,ненасыщенный,пересыщенный(илиперенасыщенный),концентрированныйиразбавленныйраствор.

Насыщенным называется раствор, в котором содержится максимально возможное при данных условиях (t, р) количество растворённого вещества. Насыщенный раствор часто находится в состоянии динамического равновесия с избытком растворённого вещества, при котором процесс растворения и процесс кристаллизации (выпадения вещества из раствора) протекают с одинаковой скоростью.

Для приготовления насыщенного раствора растворение вещества необходимо вести до образования осадка, не исчезающего при длительном хранении.

Ненасыщеннымназывается раствор, который содержит вещества меньше, чем его может раствориться при данных условиях.

Перенасыщенныерастворы содержат в себе по массе больше растворённого вещества, чем его может раствориться в данных условиях. Образуются перенасыщенные растворы при быстром охлаждении насыщенных растворов. Они неустойчивы и могут существовать ограниченное время. Очень быстро лишнее растворённое вещество выпадает в осадок, а раствор превращается в насыщенный.

 

Следует отметить, что при изменении температуры насыщенный и ненасыщенный растворы могут легко обратимо превращаться друг в друга. Процесс выделения твёрдого вещества из насыщенного раствора при понижении температуры называется кристаллизацией. Кристаллизация и растворение играют огромную роль в природе: приводят к образованию минералов, имеют большое значение в атмосферных и почвенных явлениях. На основе кристаллизации в химии распространён метод очистки веществ, который называется перекристаллизацией.

Для приблизительного количественного выражения состава раствора используют понятия концентрированный и разбавленный растворы.

Концентрированнымназывается раствор, в котором масса растворённого вещества соизмерима с массой растворителя, т.е. не отличается от него более чем в 10 раз.

Если же масса растворённого вещества более чем в десять раз меньше массы растворителя, такие растворы называются разбавленными.

Однако следует помнить, что деление растворов на концентрированные и разбавленные условно, и чёткой границы между ними нет.

Точный количественный состав растворов выражают при помощи массовой доли растворённого вещества,его молярной концентрации, а также некоторыми другими способами.

Подбор состава, приготовление растворов

Составы растворных смесей выбирают или подбирают в зависимости от назначения раствора, требуемой марки и подвижности и условий производства работ. Подобранный состав растворных смесей должен иметь необходимую подвижность (без расслоения и водоотделения при укладке) при минимальном расходе вяжущего вещества и обеспечить получение требуемой прочности в затвердевшем состоянии.

Составы строительных растворов подбирают по таблицам и расчетным путем, в обоих случаях они уточняются экспериментально применительно к конкретным материалам.

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Приготовление и транспортирование раствора.

Суть приготовления растворов заключается в том, что в сполоснутую дистиллированной водой подставку изначально отмеривают необходимое количество воды, в которой затем происходит растворение взвешенных лекарственных веществ. Ядовитые и сильнодействующие лекарственные вещества и их растворы после обязательной проверки доз добавляют в рассчитанное количество дистиллированной воды в первую очередь.

Транспортировку растворных смесей осуществляют самосвалами или миксерами в зависимости от дальности расстояния. Не рекомендуется перевозить раствор самосвалами более чем на 5 км. Зимой кузов машины необходимо утеплить, либо использовать систему отопления, выполненных от выхлопных газов ДВС. По строительной площадке смеси перемещаются при помощи или бетононасосов.

Приготовление растворов. Растворы приготовляют в виде готовых к применению смесей или в виде сухих смесей, затворяемых водой перед использованием.

Процесс приготовления растворной смеси состоит из дозирования исходных материалов, загрузки их в барабан растворосмесителя и перемешивания до получения однородной массы в стационарных или передвижных растворомешалках разной емкости.

Чтобы раствор обладал требуемыми свойствами, необходимо добиться однородности его состава. Для этого ограничивают минимальное время перемешивания. Средняя продолжительность цикла перемешивания для тяжелых растворов должна быть не менее 3 мин. Легкие растворы перемешивают дольше. Для облегчения перемешивания известь и глину вводят в раствор в виде известкового или глиняного молока.

Для приготовления цементных растворов с неорганическими пластификаторами в растворосмеситель заливают известковое (глиняное) молоко такой консистенции, чтобы не нужно было дополнительно заливать воду, а затем засыпают заполнитель и цемент. Органические пластификаторы сначала перемешивают в растворосмесителе с водой в течение 30-45 сек, а затем загружают остальные компоненты.

Растворы, как правило, приготовляют на централизованных бетонорастворных заводах или растворных узлах, что обеспечивает получение продукции высшего качества.

Зимой для получения растворов с положительной температурой составляющие раствора - песок и воду - подогревают до температуры не более 60оС. Вяжущее подогревать нельзя.

Транспортирование. Растворные смеси с заводов перевозят автосамосвалами или специальными машинами, в которых смесь постоянно помешивается, что предохраняет ее от расслоения. Если используют автосамосвалы во избежание расслоения смеси нормируется дальность ее перевозок (например, дальность перевозок цементно-известковых растворов по асфальтовой дороге - не более 10 км, по булыжной 5-6 км.).

На крупных стройках растворную смесь подают к месту использования по трубам с помощью растворонасосов.

Сроки хранения растворных смесей зависят от вида вяжущего и ограничиваются сроками его схватывания. Известковые растворы сохраняют свои свойства долго (пока из них не испарится вода). В высохший известковый раствор можно добавить воду и вторично перемешать его. Цементные растворы необходимо использовать в течение 2-4 часов; разбавление водой и повторное перемешивание схватившихся цементных растворов не допускается, так как это приводит к резкому падению марки раствора.

Сухие растворные смеси. В последние годы рынок материалов в нашей стране, и особенно за рубежом расширился за счет массового внедрения в строительство разнообразных строительных смесей. Главное их назначение - отделочные, а также монтажные работы внутри зданий и снаружи (кладка стен, отделка фасадов, устройство наливных полов). Среди сухих смесей - цементно-известковые, используемые при положительных и небольших отрицательных температурах (с противоморозными добавками) гипсовые сухие штукатурные смеси для реставрации панельных домов, монолитного домостроения и др. Расход гипсовой сухой смеси составляет примерно до 80 м2/т. Практикуется также комбинированное применение различных сухих смесей, клеев для укладки настенной и напольной кафельной плитки, разные виды шпаклевок.

Сухие смеси, например, отечественные «Плитонит», имеют высокую адгезию и большую пластичность, нестекаемость с вертикальных стен, морозостойкость. В них используют цемент марок М-400 и М-500, кварцевый песок с фракциями до 0,6 мм и повышенной однородностью и стабильностью состава, органические добавки Waken и Dow, которыми широко пользуются зарубежные фирмы в своих составах сухих смесей. Из зарубежных шпаклевочных смесей у нас используют французские (фирмы «Семин»), финские (фирмы «Лохья»). Сухие смеси при их правильном выборе и применении ускоряют строительные работы на производстве и обеспечивают высокое их качество.

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Практическая работа №4

Сухие растворные смеси.

Сухие штукатурные смеси: виды и применение

Смеси сухие штукатурные относятся к наиболее распространенным строительным материалам и предназначены, главным образом, для работы с черновыми поверхностями. Прежде всего, это относится к кирпичной кладке, стеновым поверхностям из монолитного и газобетона, а также к иным материалам с шероховатой фактурой и перепадами высот. Сегодня на рынке присутствует ряд марок и модификаций таких смесей, как универсальных, так и обладающих специфическими рабочими характеристиками и рассчитанных на конкретные сферы применения.

Практическое использование сухих штукатурных смесей

При помощи штукатурки ведут отделку потолков и стен, конструктивных элементов строений (эркеров, арок, колонн), подготовку поверхностей под чистовую обработку. Важно, что согласно технико-санитарным требованиям применение цементных или гипсовых штукатурных смесей является непременной стадией обустройства жилых пространств.

Основные функции, которые выполняет штукатурка:

1. Выравнивание поверхностей по завершению общестроительных операций, компенсация перепадов высот;
2. Устранение следов монтажа коммуникаций или их маскировка;
3. Создание поверхностей с повышенной адгезией для дальнейших отделочных работ;
4. Дополнительная звуко- и термоизоляция помещений.

Универсальность и долговечность описываемого материала фабричного производства позволяет применять его (с учетом особых свойств отдельных марок) практически на всех строительных объектах.

В отечественных производственных и климатических реалиях более всего используются штукатурные смеси таких категорий:

1. Цементные.

Применимы для оштукатуривания потолков и стен внутри и снаружи строений. Готовая поверхность отличается прочностью и эксплуатационной долговечностью, однако нуждается в последующем шпатлевании.

2. Гипсовые.

Обеспечивают максимальный комфорт для пребывания в помещении, поскольку участвуют в регулировании влажности. Отдельные марки подобных смесей пригодны для финишной отделки поверхностей.

3. Известковые.

Состоят из извести как вяжущего компонента и песка, служащего наполнителем. Примечательны экологичностью и быстрым схватыванием. Имеют низкую цену, однако при застывании дают усадку, чувствительны к толщине слоя и восприимчивы к воздействию влаги.

4. Специальные.

Здесь присутствуют дополнительные модифицирующие добавки, придающие штукатурке надлежащую термо- или гидростойкость, защищающие ее от огня либо от нежелательных биологических воздействий вроде плесени и грибка. Служат для решения специфических строительных задач.

Во всех видах сухих штукатурных смесей в качестве основного наполнителя используется песок мелкой фракции. Различия состоят в типе вяжущего вещества, наличии модификаторов и пропорциональном соотношении компонентов. Так, для фасадной штукатурки более пригоден цемент (смеси марок М 150 и М 200), а для внутренних работ в жилых помещениях желателен гипс. Если же финансовые средства на отделку ограничены, оптимальным решением станет известковая штукатурка. Для декоративных целей хорошо использовать смеси с включением мраморной крошки, тонирующих средств, перлита и полимеров.

Среди отделочных растворов ныне популярны:

• структурная штукатурка, имеющая в составе чипсы или каменную крошку и создающая при застывании поверхность оригинальной текстуры;
• декоративная штукатурка, придающая поверхностям или конструктивным элементам зданий при финишной отделке завершенный эстетичный вид;
• фактурная штукатурка, имеющая обычно цементную основу и наполнитель с явно выраженной структурой, имитирующей дерево, металл или камень.

По этапам использования сухие готовые штукатурные смеси условно делят на стартовые (для непосредственного нанесения на обрабатываемую поверхность и заделывания трещин) и финишные (для окончательной отделки).

Рекомендации по выбору штукатурных смесей

 

Готовый штукатурный состав следует выбирать, опираясь на желаемые свойства смеси и эксплуатационные особенности обрабатываемой поверхности. Ценовому фактору здесь принадлежит вторичная роль.

Для жилых помещений по степени важности характеристики штукатурки распределяются так:

1. Экологическая безопасность;
2. Практичность в использовании;
3. Срок службы.

Аналогичное распределение для производственных помещений будет несколько иным:

1. Механическая прочность плюс устойчивость к внешним воздействиям;
2. Оптимальная цена собственно материала и стоимость его укладки;
3. Гарантированное обеспечение заданных техусловий (влагостойкости, шумоизоляции и пр.).

Во влажных и неотапливаемых помещениях, а также для первичного выравнивания панелей более всего применимы цементно-песчаные штукатурные составы. В то же время для внутренних работ, включая отделку под поклейку обоев или покраску, лучше приобретать гипсовые смеси.

При небольших перепадах высот на стенах и потолках целесообразно пользоваться особыми тонкослойными штукатурками с минеральными, силикатными или полимерными наполнителями, обеспечивающими нужную прочность застывшего материала и необходимую адгезию рабочих поверхностей.

Штукатурка используется практически при всех ремонтных или строительных работах, причем работать с готовыми сухими смесями, к которым достаточно добавить воду, очень удобно. Но они могут отличаться по составу, и именно от этого зависят их ключевые особенности. Остановимся на основных видах сухих штукатурных смесей.

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Растворные смеси для обычных штукатурок.

Выбор типа раствора. Вяжущие и другие компоненты раствора выбирают в зависимости от вида оштукатуриваемых поверхностей, назначения, условий эксплуатации и долговечности сооружения. Обычно тип раствора указывается в проекте. Если в проекте таких данных нет, то при выборе растворов руководствуются следующими рекомендациями.

При оштукатуривании наружных каменных и бетонных стен, в том числе подвергающихся увлажнению, применяют цементные и цементно-известковые растворы, для деревянных и гипсовых стен - известковые растворы с добавкой глины или гипсового вяжущего.

При оштукатуривании стен в помещениях с влажностью воздуха во время эксплуатации не более 60% используют следующие растворы:

- известковые и цементно-известковые - для внутренних поверхностей наружных каменных и бетонных стен, а также поверхностей бетонных покрытий;

- известковые - для поверхностей внутренних каменных или бетонных стен и перегородок;

- известково-гипсовые и гипсовые с добавлением наполнителя - для гипсовых перегородок.

При оштукатуривании помещений, влажность воздуха в которых во время эксплуатации более 60% (ванные комнаты, прачечные, бани и т.п.), для первого слоя штукатурки (обрызга) применяют цементные и цементно-известковые растворы.

Подвижность растворных смесей и крупность заполнителя для обычных штукатурок зависит от назначения раствора.

Штукатурные растворы должны иметь хорошее сцепление с оштукатуренной поверхностью как после твердения, так и в момент нанесения. Последнее обеспечивается правильным составом растворной смеси и правильно выбранной подвижностью. В таком случае благодаря тиксотропным свойствам смеси она легко наносится и хорошо удерживается на вертикальных и потолочных поверхностях.

Простые глиняные растворы. Их преимущество - низкая стоимость, недостатки - низкие прочность и водостойкость. Они пригодны для оштукатуривания стен малоэтажных зданий в сельской местности, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха помещений не выше 60%. В качестве вяжущего материала применяют карьерную глину или глиняный порошок, выпускаемый кирпичными заводами. Для облегчения приготовления глиняного раствора, предварительно глину размачивают.

В качестве заполнителей для придания раствору большей прочности, вязкости и облегчения сушки применяют не песок, а соломенную сечку, опилки, стружку, льняную или конопляную костру. Растворы с такими заполнителями должны проходить без остатка через сито с ячейками 3х3 мм.

Состав глиняного раствора зависит от жирности глиняного теста (табл 6.3). Для определения жирности приготовляют тесто подвижностью, соответствующей погружению эталонного конуса на 13-14 см. Это тесто процеживают через сито, взвешивают и определяют его плотность. По плотности судят о степени жирности глиняного теста. При использовании глиняного порошка его дозируют при тощей глине в таком же количестве, как и тесто; при глине средней жирности его дозировку уменьшают по сравнению с объемом на 15%, а при жирной глине - на 25%.

Таблица - Составы глиняных растворов

 

 

Глина	Содержание песка, %	Плотность глиняного теста, кг/м3	Составы растворов в частях по объему
Жирная Средняя нормальная Тощая (суглинок)	5 15 30	1300-1400 1400-1500 1500-1600	1:4 1:3 1:2,5

 

Смешанные глиняные растворы. Для повышения водостойкости в глиняные растворы добавляют известь, реже цемент или черные вяжущие материалы (битумы, дегти). При этом получают глиноизвестковые, глиноцементные, глинобитумные и другие растворы. Рекомендуются следующие составы растворов в частях по объему:

Глиноизвестковые:

на молотой негащеной извести 1:0,2:(3-5);

на гашеной извести и известковом тесте 1:0,3:(3-5);

глиноцементные 1:0,15:(4-5);

глинобитумные 1:(0,01-0,05):(2,5-4).

Раствор готовят в растворосмесительных установках. Сначала готовят глиняное молоко, для чего в смеситель загружают глину и воду примерно в равных объемах и перемешивают в течение 4-5 мин. Полученное тесто сливают через решетку, а оставшуюся в барабане глину перемешивают с новыми порциями воды и глины. Через 10-20 замесов очищают барабан смесителя от отходов (гальки, нераспадающихся комьев и т.п.).

Битумные вяжущие материалы для растворов поступают на стройку в жидком или твердом виде. При приготовлении растворов с жидкими вяжущими материалами в смеситель сначала подают воду, а затем глину и битумный вяжущий материал и перемешивают их в течении 30-40 с.После этого загружают заполнитель и перемешивают еще не менее 1 мин. Если применяют твердые битумные материалы, то их сначала нагревают до плавления, а потом смешивают с глиной.

Для приготовления известково-глиняных растворов известковое тесто добавляют в хорошо перемешанное и процеженное глиняное молоко и после тщательного перемешивания вводят заполнитель.

Глиняные растворы можно хранить долго под мокрой рогожей и мешковиной. Глиноизвестковые растворы пригодны для использования в течение 2-3 суток с момента приготовления. Глиноцементные растворы нужно использовать до того как начнет схватываться цемент, т.е. не позднее чем через 1-2 ч. после их затворения.

Известковые растворы хорошо сцепляются с кирпичными, шлакобетонными и деревянными поверхностями, несколько хуже с бетонными поверхностями. Поэтому при оштукатуривании бетонной поверхности первый слой (обрызг) выполняют цементным или известково-цементным раствором.

Известковые растворы на воздушной извести достаточно прочны при эксплуатации в сухих условиях, а растворы на гидравлической извести пригодны для оштукатуривания фасадов и других поверхностей, подвергающихся увлажнению. Работать с известковыми растворами легко благодаря их большой пластичности. Однако эти растворы медленно схватываются и твердеют.

Для штукатурных растворов используют хорошо выдержанную полностью погасившуюся известь. Плохо погасившиеся частицы могут вызвать в штукатурном слое отколы («дутики»).

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Растворные смеси для специальных штукатурок.

Кроме обычных штукатурных и кладочных растворов в строитель­стве используют много разнообразных растворов специального назна­чения: гидроизоляционных, теплоизоляционных, акустических, рентгенозащитных, кислотоупорных и т. п. Каждый из таких растворов является штукатурным раствором, выполняющим еще одну специальную функцию. Такие растворы используют для покрытия поверхностей специальных сооружений: хранилищ, отстойников, тоннелей и т. п.

Гидроизоляционные растворы — это, как правило, жирные цемен­тные растворы (состава 1:1...1:3), приготовленные на специальных цементах или с добавками, снижающими до минимума капиллярную пористость и (или) придающими гидрофобные свойства растворам.

Растворы на расширяющихся и напрягающих (НЦ) цементах — наи­более распространенный простой по составу и надежный вид гидро­изоляционных растворов. Минимальная пористость раствора дости­гается за счет эффекта расширения твердеющего цемента и связывание цементом большого количества воды затворения. При это расширение и уплотнение цементного камня идет тем интенсивнее чем больше на него действует вода из окружающей среды.

Растворы на жидком стекле дают не только водонепроницаемые, но и непроницаемые для нефтепродуктов покрытия. Чтобы получить водонепроницаемый раствор, жидкое стекло разводят в воде и этим составом затворяют сухую цементно-песчаную смесь. Затвердевая, жидкое стекло образует на поверхности штукатурного слоя водонеп­роницаемую пленку. Однако эта пленка может разрушаться под дей­ствием углекислого газа, содержащегося в воздухе, поэтому накрывку обычно выполняют жирным цементным раствором и поверхность железнят (посыпают сухим цементом и заглаживают).

Растворы с жидким стеклом схватываются уже через 1...2 мин после их затворения. Схватывание происходит тем быстрее, чем больше в растворе жидкого стекла. Поэтому приготовлять раствор надо малыми порциями, сразу же их используя. Быстрое схватывание растворов на жидком стекле позволяет заделывать ими такие трещины, из которых сочится вода.

Водонепроницаемые штукатурки получают также из растворных смесей с алюминатом натрия (Na2O • А12О3). Эти растворы используют реже, чем растворы на жидком стекле, так как они раздражающе действуют на кожу и слизистые оболочки. Растворы с алюминатом натрия применяют для заделки трещин в бетоне, через которые про­сачивается вода, для устройства водонепроницаемых штукатурок по сырым, невысыхающим поверхностям бетона и каменной кладки, а также для устройства водонепроницаемых цементных стяжек в сануз­лах.

Для приготовления штукатурных растворов сухую цементно-пес­чаную смесь состава 1:(2...3) затворяют 2...3 %-ным раствором алю­мината натрия. Растворы эти приготовляют на портландцементе марки 400...500.

Растворы с органическими добавками. К таким растворам относятся полимерцементные растворы, содержащие 10... 15 % (в пересчете на сухое вещество) водных дисперсий полимеров (поливинилацетата–ПВА, синтетических каучуков, акриловых полимеров и др.). Такие растворы имеют высокую адгезию к любым основаниям и низкую проницаемость для воды, нефтепродуктов и других жидкостей.

Гидрофобизированные растворы получают, вводя в состав растворной смеси кремнийорганические полимерные продукты (например, ГКЖ-94).

Растворы для оштукатуривания печей. Кирпичные печи в большин­стве случаев оштукатуривают глиняными растворами. Состав этих растворов зависит от жирности глины. Так, для глины средней жир­ности оптимальный состав раствора 1 : 2.

Лучшие результаты дают смешанные растворы с добавкой асбеста; например, глиноизвестковые или глиноцементные состава 1:1:2 с добавкой 0,1 ч асбеста. При составлении таких растворов асбест перемешивают с песком или с цементно-песчаной смесью. Затворяют смесь глиняным или известковым молоком.

Теплоизоляционные растворы получают, используя в качестве за­полнителя пористые материалы (вспученный перлит, керамзитовый песок, опилки и т. п.). Составы и способы их приготовления не отличаются от составов и способов приготовления растворов с песча­ным заполнителем; обычно несколько увеличивается время перемеши­вания.

Акустические растворы. Чтобы снизить шумы в помещениях, на­пример, радиостудиях, их стены оштукатуривают акустическими рас­творами. Для этого применяют легкие растворы плотностью 600... 1200 кг/м3, заполнителем в которых служат пористые пески крупностью 3...5 мм, получаемые из пемзы, шлаков, вспученного перлита, керамзита и др. Так, например, производят сухие гипсоперлитовые смеси для устройства теплоизоляционных и акустических штукатурок. В состав таких смесей входят песок из вспученного перлита, гипс и замедлитель схватывания.

Огнезащитные растворы имеют состав, аналогичный акустическим и теплоизоляционным растворам, но с добавлением асбеста или минераловатных гранул. В качестве связующего рекомендуется гипсовое вяжущее.

Декоративные растворы предназначены для заводской отделки лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков, а также для отделки фасадов зданий и интерьеров. Они должны обладать необходимой прочностью на сжатие и сцепление с отделываемой поверхностью, светостойкостью, водостойкостью и морозостойкостью. Требования к декоративным растворам по водостойкости и морозостойкости устанавливаются в проектной документации с учетом реальных температурно-влажностных режимов эксплуатации зданий и помещений.

В зависимости от вида декоративной отделки растворы подразделяются на цементно-песчаные, известково-песчаные, терразитовые и камневидные. Кроме растворов, декоративную отделку подготовленных поверхностей осуществляют с использованием полимерцементных, цементно-перхлорвиниловых, цементно-коллоидных и других составов.

Для приготовления декоративных растворов и составов в зависимости от их назначения и вида отделываемых поверхностей применяют вяжущие в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл.

Таблица  Рекомендуемые вяжущие для отделочных работ

Отделываемые поверхности	Вяжущие для растворов и составов
Лицевые поверхности панелей из тяжелых и легких бетонов	Портландцементы белые и цветные
Лицевые поверхности панелей и блоков из силикатных бетонов	Известь, портландцементы белые и цветные, полимерцементы, коллоидный цементный клей (КЦК)
Фасады зданий из панелей и блоков, фасады зданий кирпичные	Известь, портландцементы белые и цветные
Интерьеры в панельных и блочных зданиях	Гипсополимерцемент (ГПЦ), коллоидный цементный, клей (КЦК), цементперхлорвинил (ЦПХВ)
Интерьеры в кирпичных зданиях	Известь, гипс, гипсополимерцемент (ГПЦ), цементперхлорвинил (ЦПХВ)

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Свойства растворных смесей.

Общие сведения

В отличие от бетона строительный раствор содержит только мелкий заполнитель, таким образом, является по своему содержанию мелкозернистым бетоном, и для него справедливы закономерности, присущие бетонам.

Отсутствие крупного заполнителя придает строительным растворам и некоторые специфические особенности по сравнению с бетонами, например, повышенную пластичность.

Строительным раствором называют искусственный каменный материал из правильно подобранной смеси, полученный в результате твердения.

Строительный раствор состоит из вяжущего вещества, мелкого заполнителя, воды, возможные добавки.

Строительные растворы применяют для связывания в монолит кирпичной кладки крупных изделий, для отделки стен, потолков, устройства полов, штукатурных работ.

Основная особенность применения строительного раствора заключается в том, что он укладывается тонким слоем без специального, как правило, механического уплотнения, однако, при повышенной жесткости растворной смеси может использоваться например, вибрация.

Строительные растворы характеризуются большим разнообразием видов и могут быть классифицированы по различным признакам:

По средней плотности:

- тяжелые растворы плотностью ρо > 1500 кг/м3

- легкие растворы плотностью ρо < 1500 кг/м3

По функциональному назначению:

- Кладочные, применяемые для каменной кладки и монтажа стен из больших элементов

- Штукатурные растворы - для оштукатуривания стен, потолков, перегородок

- Монтажные - для заполнения швов между крупными элементами

- Специальные строительные растворы - декоративные, гидроизоляционные, для полов, акустические, рентгенозащитные и др.

По виду вяжущего вещества:

- Цементные, приготовленные на цементах

- Известковые - на основе извести

- Гипсовые - с применением гипсовых вяжущих

- Смешанные, получаемые на основе нескольких вяжущих веществ, например, цементно-известковые, цементно-глиняные.

Материалы для растворов.

Вяжущими для простых растворов служат портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый ПЦ, а также известь и строительный гипс. Для экономии гидравлических вяжущих и улучшения технологических свойств растворов широко применяют смешанные вяжущие вещества.

Известь в строительных растворах применяют в виде известкового теста и молока.

- Вода для затворения растворов не должна содержать примеси, влиять на твердения вяжущих веществ. Подходящей является питьевая вода.

- Заполнителем в растворе служит природный песок (кварцевый, полевошпатный) или песок полученный дроблением плотных пород. Для легких растворов - пемзовый, туфовый, шлаковый, вспученный перлитовый пески.

Природные пески по загрязненности посторонними примесями не должны отличаться от песков для цементных бетонов.

- Наиболее распространенными добавками являются: пластифицирующие добавки - неорганические (известь, гипс), органические (мылонафт, СГБ). В зимнее время в растворы добавляют противоморозные вещества (поташ, нитрит натрия, нитрит кальция). В специальные растворы вводят и другие добавки. Например, в гидроизоляционные растворы вводят уплотнительные добавки (алюминат натрия, хлорное железо, латекс, битумную эмульсию). В рентгенозащитные растворы - вещества, содержащие легкие элементы: литий, кадмий и др.

Состав строительного раствора обозначают количеством материалов на 1 м3 раствора или относительным соотношением исходных сухих материалов. При этом расход вяжущего принимают за 1.

Например, простой раствор сказывается 1: 3, то есть на 1 часть цемента приходится 3 части песка. Смешанные растворы, состоящие из 2-х вяжущих или содержащие минеральные добавки обозначаются тремя цифрами, например, 1: 0,6: 4 (цемент: известь: песок).

 Свойства раствора и растворной смеси

Удобоукладываемость - это свойство растворной смеси равномерно укладываться плотным и тонким слоем на пористое основание и не расслаиваться при хранении, перевозке и перекачке растворной смеси насосами. Если раствор имеет свойство легко укладываться, то он способен заполнять все неровности поверхности основания и образовывать целостность сцепления со всей поверхностью. Удобоукладываемость зависит от подвижности и водоудерживающей способности.

Подвижность растворной смеси - это ее способность легко растекаться по поверхности камня тонким слоем и заполнять все неровности основания.

Степень подвижности растворной смеси определяется с помощью стандартного конуса, яки погружают в растворную смесь. Глубина погружения конуса (см) в раствор принимается в зависимости от производственного назначения раствора. Например, для кирпичной кладки подвижность растворной смеси составляет 9-13 см.

Подвижность растворной смеси зависит:

- От количества воды затворения;

- От состава и свойств исходных материалов.

Для повышения подвижности растворной смеси вводят пластифицирующие минеральные добавки (известь, глина), а также поверхностно-активные вещества (мылонафт, СГБ).

Водоудерживающая способность - это свойство растворной смеси удерживать воду при укладке ее на пористое основание и не расслаиваться в процессе транспортировки. Водоудерживающую способность увеличивают путем введения в растворную смесь неорганических дисперсных добавок (известь) и органических пластификаторов. Смесь с этими добавками отдает воду пористой основы постепенно, при этом раствор становится плотнее, хорошо сцепляется с камнем, повышает прочность.

Прочность раствора - характеризует его качество в затвердевшем состоянии. В кирпичной кладке растворы испытывают напряжения не только при сжатии, но и при изгибе и срезе. В связи с эти строительный раствор должен иметь необходимую прочность на растяжение при изгибе и раскачивания. Важными свойствами раствора является усадка, прочность сцепления с поверхностью камня и т.д.

Rц – активность цемента (марка)       - цементно-водное отношения

Прочность строительного раствора характеризуется его маркой:

М4; 10; 25; 50; 75; 100; 150; 200 (кгс/м3)

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Хранение растворных смесей.

В среднем, продолжительность хранения смесей составляет от полугода до года. После истечения срока годности, они частично или полностью теряют свои характеристики даже при правильном хранении. Однако, несоблюдение условий хранения приводит к утрате свойств в более короткие сроки.

Обязательное условие для хранения кладочных смесей – сухое помещение с температурой воздуха не менее +5°С. Хранить их следует в целой, герметичной упаковке. Необходимо отметить, что многослойные бумажные мешки, в которых обычно продаются смеси, не в состоянии защитить их от влаги и слеживания. А упаковывать каждый мешок в полиэтилен – не самое удобное занятие. Поэтому крайне важно оградить мешки от попадания на них атмосферных осадков. Мешки с сухими смесями целесообразнее хранить на деревянных поддонах при влажности воздуха, составляющей не более 60%.

Согласно гарантии производителей, срок хранения упакованных гипсовых смесей составляет 6 месяцев, а цементных – не более 12 месяцев. Учтите, что использовать смеси по истечении гарантированного срока нежелательно.

К чему приводит нарушение условий хранения

К сожалению, длительное хранение цемента приводит к утрате материалом заявленной проектной прочности. А у гипсовых смесей значительно увеличивается время схватывания. Резкие колебания температуры в помещении, где хранится строительный материал, способствует появлению конденсата и частичному схватыванию цемента. По этой причине смесь из поврежденных или вскрытых мешков необходимо применить в первую очередь.

Основную опасность для сухих смесей представляет не только влага, но и углекислота, которая присутствует в атмосфере. При нарушении условий хранения, потеря активности цементных смесей составляет около 15% в месяц. Именно данный параметр отвечает за его марку и прочность кладки. Например, цемент марки 500 спустя 2-3 месяца может продемонстрировать показатели марки 400. А спустя еще полгода его необходимо вообще выбросить. При хранении смесей в мешках, даже при соблюдении всех правил, мешки рекомендуется регулярно переворачивать. Это позволит сохранить воздух в смеси, и она останется рассыпчатой.

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормы и требования к хранению сухих смесей

Главные условия строительных смесей — полное отсутствие резких перепадов температур и влажности, хорошая вентиляция в помещении. При длительном хранении необходимо придерживаться рекомендуемых показателей, правил.

1. В правилах хранения в соответствии с ГОСТом указан допустимый предел влажности в помещении не выше 60%. Допустимый диапазон температур от -5 до +22 градусов по Цельсию.
2. Место для хранения обустраивают в сухом, хорошо проветриваемом помещении нежилого типа, так как вдыхание строительной пыли сказывается негативно на состоянии бронхолегочной системы.
3. Мешки с материалами укладывают на поддоны как можно выше от пола, штабелями в 1-1,5 метра высотой. Это улучшит циркуляцию воздуха, поможет избежать образования конденсата, а значит порчи и затвердевания сыпучих материалов. Условие обязательно в зимнее время при хранении в неотапливаемом помещении.
4. При транспортировке и укладке следите за сохранением целостности мешков, так как срок хранения смеси в поврежденной упаковке всего 45-60 дней. В то время, как в целой 6-12 месяцев.

Если показатели превышают 60%, ее необходимо снизить. Это доступно с применением климатического оборудования — адсорбционного осушителя.

Необходимое для поддержания условий оборудование

Адсорбционные осушители воздуха отличаются высокой производительностью. Применяются не только на складах для создания оптимальных условий хранения. В строительстве ускоряют сушку бетонной стяжки, наливного пола, черновой, чистовой отделки. Действуют деликатно, не поднимая температуры воздуха, осушают равномерно весь объем помещения. Поэтому все характеристики, как сухих смесей, так отделки остаются неизменными.

 

Часто строительные или ремонтные бригады закупают стройматериалы, цемент, штукатурные, гипсовые смеси впрок, опасаясь их подорожания. Если случился вынужденный простой, материалам необходимо обеспечить условия хранения. Но, трудность состоит в том, что сухие смеси обладают свойствами гигроскопичности, основную угрозу для них представляет повышенная влажность, намокание. Состав, набравший влагу, меняет или полностью теряет собственные свойства, становится непригодным к дальнейшему использованию. А как вы знаете — построить хороший дом или сделать качественный ремонт из плохих материалов невозможно.

 

 

 

 

Основы материаловедения.

Раздел 2 Растворы и растворные смеси.

Тема 2.1 Вяжущие материалы. Растворы и растворные смеси.

Методическое пособие по теме урока: Зачет

1. К сдаче зачета допускаются обучающиеся, выполнившие и защитившие все практические  работы.

2. Зачет проводится в форме тестового задания.

4.  Во время проведения зачета запрещается:

- использование любых рукописных и печатных материалов

- разговоры с другими лицами (кроме преподавателя);

- перемещение в аудитории без согласования с преподавателем.

5.  Порядок проведения зачета комплексного:

-  обучающемуся выдается тестовое задание;

-  после выполнения обучающимися тестового задания, преподавателем проводится проверка выполненного задания и объявляется результат зачета;

-  по просьбе обучающегося зачетное задание может быть однократно заменено другим;

-  по решению преподавателя с обучающимся может быть проведено дополнительное собеседование для принятия окончательного решения о результатах сдачи зачета;

-  повторная сдача зачета проводится по согласованию с преподавателем не ранее, чем через два дня после предыдущей сдачи, необходимых для подготовки по сдаваемой дисциплине.

-  результат сдачи зачета оформляется преподавателем в зачетной ведомости.

Критерии оценок:

Часть А- правильный ответ 1 балл

Часть В- правильный ответ 2 балла

Часть С- правильный ответ 3 балла

 16-32 балла  – зачтено

Менее 16 баллов - не зачтено

Зачет

 Основы материаловедения

1 вариант

Часть А

1Химический элемент это…

2.Вещества могут быть в состоянии…а)газообразном   б) жидком  в) твердым  г) все варианты верны

3.Сплав это…

4.К механическим свойствам относят…а)коррозийная стойкость  б)упругость   в) усадка

5.Продуктом доменного производства является… а)сталь  б)медь  в) чугун

6.Высокоуглеродистые стали содержат углерода…а)0,25-2%  б)3%  в)4%

7.К техническим свойствам относят …а)свариваемость   б)кислотоустйчивость   в) жаропрочность

8.Силумины это сплав…а)алюминий+медь  б)алюминий+ кремний    в)алюминий+олово

9.Электротехническая коррозия возникает при…

10.В состав пластмасс входят..

11. Для очистки оборудования от извести используются  (декальцинации)

а) растворители б) кислоты в) щелочи

12. По назначению материалы могут быть:

а) сгораемые и несгораемые - б) природные и искусственные в) теплоизоляционные и отделочные

13. Гидравлическое вяжущее набирают прочность   а) на воздухе и в воде   б) на воздухе   в) в автоклаве

14. Гипс по срокам схватывания бывает    а) А,С,Д    б)А,В,С   в)А,Б,В

15. Растворы по плотности бывают а) тяжелые и легкие  б)воздушные и гидравлические    в)простые и сложные 

16. К природным материалам относятся  а) кирпич б) стекло в) природные камни

17. Сколько степеней помола бывает у строительного гипса?   а) 1,2,3, б) 4,9,7 в) 5,5,5.

18. Время схватывания раствора на жидком стекле?    а) 5минут б) 3минуты в) 1-2 минуты

19. К эксплуатационным свойствам относятся    а) истираемость б) хрупкость в) вязкость

20. Укажите материалы ввысокой влагостойкостью  а) керамические материалы б) глина в) древесина

Часть  В

1. Перечислить виды теплоизоляционных материалов

2. Написать сущность термической обработки чугуна

3. Строительный раствор это…………….

Часть С

1.Определить основные свойства цветных металлов

2. Определить виды заполнителей по объему весу

 

Зачет Основы материаловедения

2 вариант

Часть А

1.Вещество состоит из…..  

2.Металлы и сплавы это вещества… а)аморфные  б)кристаллические   в)оба варианта верны

3.Компонентами называют…

4. К техническим свойства относят…а)свариваемость  б)кислостойкость   в) жаропрочность

5.Стали бывают…а) только углеродистые  б)только легированные в) углеродистые и легированные

6.Среднеуглеродистые стали содержат углерода….а)0,25-0,65%   б)до 0,25  в)до 2%

7.Изделия из цветных металлов можно изготовить  при помощи штамповки  … а)да   б) нет  в) иногда

8.Литейные латуни получают путем…..а)ковки  б) штамповки  в)литья

9.Припои бывают…а)только мягкие  б) только твердые   в) оба варианта верны

10.Химическая коррозия возникает при…….

11. Для растворения минеральных загрязнений (известь, ржавчину, высолы, остатки цемента и так далее) используют

12. По происхождению строительные материалы могут быть:

а) сгораемые и несгораемые - б) природные и искусственные в) теплоизоляционные и отделочные

13. К механическим свойства относят….  а) теплопроводность   б) растворимость   в) твердость

14. По происхождению строительные материалы бывают

а) природные  б) природные и искусственные в) искусственные

15. Воздушные вяжущие набирают прочность      а) в автоклаве    б) в воде     в) на воздухе 16. Какие по составу бывают лаки а) масляный б) нитро в) оба ответа верны

17. По прочности строительный гипс имеет

а) 12 марок    б)  20 марок   в) 5 марок

18. По составу растворы бывают

а) Тяжелые и легкие  б) воздушные и гидравлические    в) простые и сложные

19. Соотношение цементно- песчаного раствора а)1:2  б) 1:3   в)1:4

20. Свойства растворной смеси

а) подвижность б) вязкость в) пластичность

Часть В

1. Область применения активных минеральных добавок

2. Указать требования к качеству воды, используемую для приготовления растворов

3.Дать характеристику оргстеклу

Часть С

1.Определить по образцам виды сплавов меди

2. Определить подвижность растворных смесей при ручном нанесении для первого, второго и последующих, отделочных слоев.

 

Ключ к зачету

по дисциплине  Основы материаловедения

     

1 вариант		2 вариант
Часть А		Часть А
1	Совокупность атомов обладающих одинаковым зарядом ядра	1	Атомов
2	г	2	б
3	Кристаллическое вещество в состав которого два и более элементов	3	Сплавы получаемые путем сплавления составных частей
4	б	4	а
5	в	5	в
6	а	6	а
7	а	7	а
8	б	8	в
9	Взаимодействие металла с коррозийными средами	9	в
10	Связующие, наполнители, пластификаторы, красители и спец.добавки	10	При воздействии на металлические части газов и жидкостей не проводящих электрического тока
11	б	11	б
12	в	12	б
13	а	13	в
14	б	14	б
15	а	15	в
16	в	16	в
17	а	17	а
18	в	18	в
19	а	19	б
20	а	20	а
Часть В		Часть В
1	Асбест и его производные, минвата, пенобетонные изделия	1	Для повышения подвижности, пластичности, водостойкости, уменьшения расхода портландцемента
2	Нагревание изделия до определенной температуры, при некоторой выдержке и охлаждение с определенной скоростью	2	Для приготовления растворов модно брать воду водопроводную, питьевую и из естественных источников. Морскую и соленую воду использовать нельзя. Не пригодны для растворов сточные воды. Малопригодны стоячие воды из источников заросших растениями
3	Механическая смесь вяжущего вещества, заполнителя и воды, составленная в определенной пропорции	3	Прозрачная не сгораемая пластмасса при нагревании до 100-110 градусов размягчается и приобретает пластичность
Часть С		Часть С
1	Коррозийная стойкость, высокая электропроводность, лучшая обрабатываемость	1	Латунь- медь с цинком, бронза- медь с оловом, оловянные алюминиевые
2	Тяжелые заполнители- природные пески, искусственный или дробленный песок, песок перлитовый вспученный, каменная крошка, каменная мука, дробленная слюда и стекло Легкие заполнители- пемза, вулканические туфы, топливный шлак, металлургический шлак, керамзит, перлит, древесные опилки	2	Первый подготовительный слой (обрызг)-8-12 см Второй и последующие слои- грунт- 7-8 см Отделочный слой (накрывочный)- с гипсовыми вяжущими- 9-12 см, без гипсовых вяжущих- 7-8 см

 

 

Скачано с www.znanio.ru