Ознайомлення з видами та властивостями портландцементу

Портландцемент – гідравлічна в’яжуча речовина, яку отримують спільним помелом клінкеру з гіпсом або іншими добавками. Портландцементний клінкер - продукт випалювання до спікання (при температурі 1450^оС) сировинної суміші, що містить приблизно 75% карбонатних порід і 25% алюмосилікатних (глини). Як карбонатні породи використовують вапняки, крейду, вапняки-черепашники, вапнякові туфи. Для регулювання строків тужавлення й підвищення міцності до складу портландцементу вводять двоводний гіпс.

За речовинним складом та міцністю при стиску (на 28 добу) цементи загальнобудівельного призначення поділяють на такі типи і марки:

Тип І – портландцемент (містить від 0 до 5% мінеральних добавок), марки М300, М400, М500, М550, М600.

Тип ІІ – портландцемент із мінеральними добавками (від 6 до 35%), марки М300, М400, М500, М550, М600.

Тип ІІІ – шлакопортландцемент (від 36 до 80% доменного гранульованого шлаку), марки М300, М400, М500.

Тип ІV – пуцолановий цемент (від 21 до 55% мінеральних добавок), марки М300, М400, М500.

Тип V – композиційний цемент (від 36 до 80% мінеральних добавок, причому доменного гранульованого шлаку від 18 до 60%, пуцолани від 10 до 40%). Марки М300, М400, М500.

Основні властивості портландцементу наведено в табл.5.4.

Таблиця 5.4

Оцінка властивостей портландцементу

Властивість портландцементу	Показник
Істинна густина, г/см^3	3,0...3,2
Тонкість помелу: - залишок на ситі №008 (не більше), мас.%	15,0
Водопотреба (тісто нормальної густоти), %	22...28
Строки тужавлення: - початок (не раніше), хв. (залежно від виду цементу) - кінець (не пізніше), год	45 (60)
Рівномірність зміни об’єму: - наявність на зразках-плескачиках діаметром 7...8 см, товщиною 1 см радіальних тріщин по діаметру, посічки тріщин, деформованої поверхні	Не допуска-ється
Вміст ангідриду сірчаної кислоти SO3, %	4,0...4,5
Граничне значення стандартної міцності при стиску на 28 добу (не менше), МПа (за ДСТУ Б В.2.7-112-2002) для марки 300	28,5 38,0 47,5 52,5 57,5

Вивчення властивостей будівельних матеріалів і виробів на основі неорганічних в’яжучих речовин

Під час виконання роботи потрібно: ознайомитись зі зразками бетонів різного призначення та визначити їхні розміри, середню густину; користуючись підручником “Матеріалознавство”, конспектом лекцій, нормативною та іншою спеціальною літературою, навести основні властивості та вимоги стандартів до вказаних бетонів у таблиці 5.5.

Характеристики декоративних матеріалів і виробів на основі неорганічних в’яжучих речовин (п’ять матеріалів різного призначення за вибором викладача) наводять у таблиці 5.6.

Вивчені зразки використовують при виконанні графічної частини роботи.

Таблиця 5.5.

Характеристика бетонів різного призначення

Різновиди бетонів	Вихідні компоненти	Розміри зразка, м	Об’єм V, м^3	Маса m, кг	Середня густина pm, кг/м^3	Властивості, вимоги стандартів	Особливості застосування
довжина	ширина	висота
Конструкційний
Гідротехнічний
Дорожній
Крупнопористий
Ніздрюватий
Жаростійкий
Радіаційноза-хисний

Таблиця 5.6.

Характеристика декоративних матеріалів і виробів на основі неорганічних в’яжучих речовин

Найменування матеріалу, виробу	Основні компоненти	Власти-вості	Особливості застосування
Декоративний бетон (штампований, напилений, трафаретний, «структурний», терраццо, митий та ін.)
Черепиця бетонна
Декоративні штукатурні розчини (штукатурки) (кам’яні, камінцеві, сграфіто, теразитові, «короїд» та ін.)
ФЕМи (2-3 різновиди, схеми укладання)
«Штучний мармур»

Графічна частина

Навести приклади використання трьох матеріалів і виробів в інтер’єрі або екстер’єрі (за вибором викладача)та особливості їхнього застосування (у вигляді табл. 5.8).

Таблиця 5.8.

Особливості використання обраного матеріалу чи виробу на основі неорганічних в’яжучих речовин

Найменування виробу	Основні компоненти	Особливості використання	Переваги	Недоліки

Лабораторна робота №6

Полімерні будівельні матеріали (4 год)

Метою роботи є вивчення різновидів полімерних матеріалів та виробів, їх властивостей, особливостей отримання та застосування, а також ознайомлення зі способами їх декорування.

Полімерними речовинами називають високомолекулярні сполуки, які складаються з елементарних (мономірних) ланок, об’єднаних у макромолекули різної будови. Головними критеріями класифікації полімерних речовин є хімічна природа, походження, спосіб синтезу та тверднення, склад основного ланцюга макромолекул та характер їхньої будови, здатність до пластичних деформацій при циклічній дії температурного фактора.

За хімічною природою полімерні речовини поділяють на органічні та неорганічні. У складі неорганічних високомолекулярних сполук (полімерів) атоми карбону відсутні, а в органічних – макромолекули складаються переважно з цих атомів.

За походженням розрізняють полімерні матеріали природні (біополімери, наприклад, білки, нуклеїнові кислоти) та штучні. До природних полімерів відносять складові деревини (лігнін та целюлозу), а також бавовну, вовну, шкіру, каучук тощо. Штучні полімерні матеріали отримують синтезом із простих низькомолекулярних речовин – мономерів. До штучних відносять поліетилен, поліпропілен, фенолформальдегідні смоли.

За характером просторової структури полімерні матеріали поділяють на лінійні, розгалужені та просторові. Структурні елементи можуть розташовуватись у макромолекулі у вигляді відкритого ланцюга або побудованої в лінію послідовності мономерів (лінійні полімери, наприклад, каучук природний), ланцюга з розгалуженням (розгалужені, наприклад, амінопектин), тривимірної сітки (зшиті просторові полімери, наприклад, отверджені епоксидні смоли).

За способом синтезу та тверднення органічні штучні полімерні речовини поділяють на полімеризаційні та поліконденсаційні.

При реакції полімеризації процес сполучення молекул мономеру відбувається без зміни його хімічного складу і виділення побічних речовин. Прикладами таких полімерів є полівінілхлорид, полістирол, поліетилен, поліакрилати, синтетичний каучук.

При реакції поліконденсації утворюються високомолекулярні сполуки з виділенням побічних продуктів реакції, хімічний склад таких полімерів відрізняється від вихідних речовин. Прикладами є поліефіри, поліуретани, а також фенолоальдегідні, карбамідні, епоксидні, кремнійорганічні полімери.

За здатністю до пластичних деформацій при дії температурного фактора органічні полімери поділяють на термопластичні та термореактивні.

Термопластичні полімери (поліетилен, полістирол)як полімеризаційного, так і поліконденсаційного типу, при підвищенні температури здатні до пластичних деформацій: при нагріванні вони розм'якшуються і переходять у в'язкопружний стан, а при охолодженні - твердіють, зберігаючи задану форму. Такі перетворення можуть повторюватися неодноразово. Термореактивні полімери також обох типів (фенолформальдегідні, карбамідні та інші полімери) здатні розм’якшуватись при підвищенні температури, але після охолодження вони не можуть зворотно змінювати свої властивості. Це пояснюється об’єднанням лінійних молекул у просторові сітки. З цієї ж причини термореактивні полімери здебільшого є більш теплостійкими, ніж термопластичні. Незворотні зміни в структурі термореактивних полімерів можуть бути викликані не тільки дією температурного фактора, але й хімічного реагенту (розчинника), ультрафіолетового або γ-випромінювання.

Полімерними матеріалами, або пластичними масами, називають матеріали, які містять у своєму складі високомолекулярні органічні речовини й на певній стадії виробництва набирають пластичності, яка повністю або частково втрачається після затвердіння полімеру.

Розрізняють пластичні маси прості, що складаються лише з полімерної речовини, і складні, до складу яких, крім полімеру, входять: наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, барвники та інші добавки для надання спеціальних властивостей.

Будівельні матеріали та вироби на основі полімерних органічних речовин класифікують за видом основного полімеру, який входить до їхнього складу, за методом виробництва та галуззю застосування в будівництві.

Залежно від фізичного стану при нормальній температурі та інших властивостей пластмаси поділяють на жорсткі (модуль пружності Е >1ГПа) (фенопласти, амінопласти, гліфталеві), напівжорсткі ( 1 ≥Е >0,4ГПа) (поліпропілен, поліаміди), м'які (Е =0,02...0,4 ГПа) (полівінілацетат, поліетилен) та еластичні (Е <0,02 ГПа) (каучуки, поліізобутилен).

Залежно від кількості введеного наповнювача розрізняють пластмаси ненаповнені (частіше всього до них відносять плівки), наповнені – містять до 70% наповнювача (рулонні, плиткові та ін.), високонаповнені – містять наповнювача більше 70% від маси полімеру.

За структурою пластмаси бувають щільні, ніздрюваті, крупнопористі, волокнисті, шаруваті; за фактурою поверхні – гладкі, рифлені, тиснені; за кольором – одно- та багатокольорові.

Виготовлення полімерних матеріалів та виробів передбачає підготовку сировинних компонентів, їх дозування, змішування, формування й стабілізацію. Вироби формують вальцюванням (каландруванням), екструзією, пресуванням, литтям під тиском, термоформуванням, зварюванням, склеюванням тощо. Ніздрюваті теплоізоляційні матеріали виготовляють спінюванням та пороутворенням.

При вивченні натурних зразків полімерних матеріалів слід звернути увагу на їх декоративне оздоблення. Інформацію, отриману при опрацюванні підручника “Матеріалознавство”, конспекту лекцій, нормативної та іншої спеціальної літератури, заносять до таблиці 6.1.

Вивчені зразки використовують при виконанні графічної частини роботи.

Таблиця 6.1.