Подбор состава строительного раствора
Состав строительного раствора выбирают исходя из заданной марки и степени подвижности растворной массы, необходимой по условиям производства работ.
Составы растворов марок ниже 25 содержатся в специальных инструкциях по растворам. Если по результатам испытаний они отклоняются от заданных показателей, в их состав вводят необходимые поправки.
Для растворов марок 25 и выше состав подбирают по способу, разработанному профессором Н. А. Поповым.
Подбор состава смешанного раствора осуществляется в несколько этапов.
1. Рассчитывают количество цемента на 1 м3 песка, обеспечивающее получение раствора заданной марки:
R28 = KRц(Ц – 0,05) + 4,
где R28 – предел прочности раствора при сжатии, кг/м3; К – коэффициент, учитывающий качество песка и примерно равный: для крупного песка с малой пустотностью – 1; для песка средней крупности – 0,8; для мелкого песка – 0,5…0,7; Rц – активность цемента, кг/м3; Ц – расход цемента, т, на 1 м3 песка; (+4) – постоянный член, определяющий примерную марку смешанных растворов, содержащих столь мало цемента (50 кг/м3 песка), что он при обычной продолжительности смешивания не может быть равномерно распределен по всей массе.
Для растворов, содержащих менее 50 кг или более 550 кг цемента, эта формула не применима.
При подборе состава смешанного раствора пользуются вышеуказанной формулой в преобразованном виде:
Ц = (R28 – 4)/KRц + 0,05.
2. Определяют количество объемных частей песка (П), приходящегося на одну объемную часть цемента, имеющего определенную плотность (rнас):
П = rнас / Ц,
где Ц – расход цемента, т, на 1 м3 песка.
Минимальный расход цемента для цементно-глиняных растворов должен быть – не менее 0,1 т/м3, а для цементно-известковых не менее 0,075 т/м3 рыхлого песка.
3. Находят количество объемных частей известкового (И) или глиняного теста (Г), приходящегося на одну объемную часть цемента и необходимого для получения удобоукладываемого раствора:
И(Г)= 1,15П–0,3.
Полученное на основании этой формулы количество теста уточняют путем опытной проверки удобоукладываемости и нерасслаевоемости раствора. При введении в раствор поверхностно-активных добавок расход известкового теста можно уменьшить; можно их и совсем не вводить, особенно для составов 1:5 и более жирных. Для растворов, содержащих мылонафт, количество объемных частей известкового теста приближенно устанавливается из эмпирической формулы
И = 0,05П – 0,25.
При подборе состава простого цементного раствора используют известную формулу Н.А. Попова:
R28 = 25 Rц (Ц/В – 0,4),
где R28 – предел прочности при сжатии раствора в возрасте 28 сут, кг/см2; Rц – активность цемента, кг/см2; Ц/В – цементно-водное отношение.
Примеры расчета состава смешанного и простого строительного раствора приведены в приложении 3.
Металлы и сплавы
Металлы, применяемые в строительстве, разделяются на две группы – черные и цветные.
Черные металлы представляют собой сплав железа с углеродом. Кроме того, в них могут содержаться в большем или меньшем количестве и другие химические элементы (кремний, марганец, сера, фосфор). С целью придания черным металлам специфических свойств в их состав вводят улучшающие или легирующие добавки (никель, хром, медь и др.). Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяются на чугуны и стали.
Чугун– железоуглеродистый сплав с содержанием углерода
2…4,3 %.
В зависимости от назначения различают чугуны литейные, передельные и специальные. Литейные чугуны применяют для отливки различных строительных деталей; передельные – для производства стали; специальные – в качестве добавок при производстве стали и чугунного литья специального назначения.
Наличие в чугуне марганца, кремния, фосфора, а также легирующих добавок – никеля, хрома, магния и др. – придает ему высокие механические свойства и обеспечивает жаростойкость и коррозионную стойкость. Чугуны с добавками никеля, хрома, магния и других элементов называют легированными. Высокопрочные чугуны получают модифицированием жидкого чугуна присадками Si, Ca и др.
Сталь – ковкий железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2 %.
В зависимости от способа получения различают стали мартеновские, конвертерные и электростали. По химическому составу в зависимости от входящих в сплав химических элементов стали бывают углеродистые и легированные. К углеродистым сталям относят сплавы железа с углеродом и примесями марганца, кремния, серы и фосфора. Углеродистую сталь, полученную различными способами, по характеру застывания принято разделять на спокойную, полуспокойную и кипящую. Легированными называют стали, в состав которых входят легирующие добавки (никель, хром, вольфрам, молибден, медь, алюминий и др.). В зависимости от введенной легирующей добавки сталь может быть хромомарганцевой, марганцевоникелемедистой и т.д. Кроме того, по суммарному содержанию добавок различают стали низколегированные (с содержанием легирующих добавок до 2,5 %), среднелегированные (с содержанием легирующих добавок от 2,5 до 10 %) и высоколегированные (с содержанием легирующих добавок более 10 %).
По назначению стали могут быть конструкционные (применяемые для изготовления различных строительных конструкций и деталей машин), специальные (характеризующиеся высокой жаро- и износостойкостью, а также коррозионной стойкостью) и инструментальные.
По качеству – обыкновенные (рядовые), качественные, высококачественные и особо высококачественные.
Основные свойства металлов и сплавов подразделяют на механические, физические, химические, технологические и эксплуатационные.
К физическим свойствам относятся температура плавления, плотность, температурный коэффициент расширения, электросопротивление и теплопроводность. Физические свойства сплавов обусловлены их составом и структурой.
К химическим свойствам – способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами.
Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим свойствам. К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом. Эти свойства позволяют производить формоизменяющую обработку и получать заготовки и детали машин.
Литейные свойства определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью к ликвации (неоднородности).
Деформируемость – это способность принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разрушения и при наименьшем сопротивлении нагрузке.
Свариваемость – это способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения требуемого качества.
Эксплуатационные свойства включают коррозионную стойкость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость и антифрикционность материала.
Коррозионная стойкость – сопротивление сплава действию агрессивных кислотных и щелочных сред.
Хладостойкость – способность сплава сохранять пластические свойства при температурах ниже 0 °С.
Жаропрочность – способность сплава сохранять механические свойства при высоких температурах.
Жаростойкость – способность сплава сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.
Антифрикционность – способность сплава прирабатываться к другому сплаву.
Эти свойства определяются, в зависимости от условий работы машины или конструкции, специальными испытаниями.
Ключевыми механическими свойствами металлов и сплавов являются твердость, ударная вязкость, предел текучести, предел прочности при растяжении и относительное удлинение [37, 40].
Твердость металлов
Твердость измеряется при помощи воздействия на поверхность металла наконечника (индентора), имеющего форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. Наконечник изготавливается из малодеформи-рующегося материала – твердой закаленной стали, алмаза или твердого сплава. По характеру воздействия наконечника на металл различают несколько методов измерения твердости: вдавливание наконечника (метод вдавливания), метод царапанья, метод упругого отскока бойка и др. Твердость, определенная по методу царапанья, характеризует сопротивление разрушению; твердость, определенная вдавливанием, – сопротивление пластической деформации.
Наибольшее применение для металлов и сплавов получило измерение твердости вдавливанием. В этом случае твердость – свойство металла оказывать сопротивление пластической деформации при контактном приложении нагрузки. Особенность происходящей при этом деформации заключается в том, что она протекает только в небольшом объеме, окруженном недеформи-рованным металлом.