Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
Высшего образования
«Уральский Федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»
Институт Новых материалов и технологий
Кафедра материаловедения в строительстве
Реферат
Тема: Разрушение каменных материалов под атмосферным воздействием и методы его снижения
Выполнил: студент НМТ-200802
Прокофьев Александр Евгеньевич
Руководитель: Руднов Василий Сергеевич
2022 год
Содержание
Введение
Строительные материалы из природного камня
Строительные материалы из искусственного камня
Виды и причины выветривание природных каменных материалов
Методы снижения атмосферного воздействия
Источники
Введение
Каменные материалы и изделия - строительные материалы и изделия, получаемые из горных пород за счет применения механической обработки (дробление, раскалывание, пиление, шлифование и т.д.). Так получают облицовочные плиты, камни и блоки для кладки стен, фасонные изделия, щебень. В результате механической обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены. Некоторые горные породы (песок, глина, гравий) используют без обработки. Эти виды строительных материалов называют нерудными.
Каменные материалы являются прочными, огнестойкими и долговечными, эти качества позволяют найти им большую область применения для различных нужд человека. Из-за трудоемкой работы с каменными материалами их почти не используют в строительстве массивных сооружений: стены, купола и другие несущие конструкции. Ввиду своей эстетичности и практичности применяются в создании дорожных покрытий, облицовочных работах и т.д. Имеют большое практическое значение отходы камнеобрабатывающих производств - используются в качестве заполнителя для бетонов, сырья для изготовления других каменных изделий.
В период эксплуатации строительного материала в его контактных зонах и вяжущих областях возникают вторичные структурные центры, которые со временем укрепляются. Объединившись с первичными центрами структуры в единое целое, они принимают участие в дополнительных процессах, направленных на уплотнение структуры строительного материала за счет увеличения концентрации твердых фаз, которые являются основным носителем упрочнения. В результате проведения таких манипуляций, возникает не только упрочнение структуры строительного материала относительно механических нагрузок, но и улучшение других имеющихся свойств.
Ярким примером упрочнения структуры материала в эксплуатационном периоде является цементный бетон и его вяжущие части при контакте со щавелевой кислотой. Кислота способна проникать в поры бетона и образовывать там малорастворимые соли в сочетании с плотными продуктами, которые имеют низкую диффузионную проницаемость.
Но нельзя путать упрочнение структуры строительного материала с отвердением, связанным со старением материала. Положительно влияющим на долговечность можно считать упрочнение, не связанное с так называемым «старением» материала, следствием которого является повышенная хрупкость.
Для определения факторов и свойств, влияющих на долговечность строительных материалов, изучают структуру материалов на молекулярном, надмолекулярном и макроскопических уровнях, а потом переходят к изучению их физических свойств.
Существует три основных фактора влияющие на долговечность: физические, химические и механические.
Строительные материалы из природного камня
Материалы из природного камня в строительстве применяются с незапамятных времен. Основными и широко используемыми материалами из природного камня являются песок (горный и речной), гравий, мел, каолин, щебень, которые относятся к грубообработанным каменным материалам. Кроме перечисленных материалов, в строительстве применяются обработанные каменные материалы: пиленые штучные камни и блоки для стен, камни, плиты и профильные изделия с различно обработанной поверхностью для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.
Природные каменные материалы подразделяют на сырьевые и готовые материалы и изделия. Это подразделение в некоторой степени условное, так как отдельные материалы могут быть полуфабрикатами и фабрикатами. Так, щебень для бетонов выступает как полуфабрикат. Он же, применяемый для балластного слоя железнодорожного пути, является готовым материалом.
К сырьевым материалам относят щебень, гравий и песок, применяемые в качестве заполнителей для бетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергели и другие горные породы - для изготовления строительной извести, гипсовых вяжущих, магнезиальных вяжущих, портландцементов.
Готовые каменные материалы и изделия подразделяют на материалы и изделия для дорожного строительства, стен и фундаментов, облицовки зданий и сооружений.
1. К каменным материалам для дорожного строительства относят булыжный, колотый, брусчатый и бортовые камни, щебень, гравий, песок. Их получают из изверженных и прочных осадочных горных пород.
Булыжный камень представляет собой зерна горной породы с овальными поверхностями размером до 300 мм.
Колотый камень должен иметь форму, близкую к многогранной призме или усеченной пирамиде с площадью лицевой поверхности не менее 100 см2 для камней высотой до 160 мм, не менее 200 см2 - при высоте до 200 мм и не менее 400 см2 - при высоте до 300 мм. Верхняя и нижняя плоскости камня должны быть параллельными.
Колотый камень изготавливают из хорошо обрабатывающихся горных пород с пределом прочности при сжатии не менее 100 МПа. Булыжный и колотый камни применяют для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог, крепления откосов насыпей, каналов.
Камень брусчатый для дорожных покрытий имеет форму прямоугольного параллелепипеда. По размерам подразделяют на высокий (БВ), длиной 250, шириной 125 и высотой 160 мм, средний (БС) с размерами соответственно 250, 125, 130 мм и низкий (БН) с размерами 250,100 и 100 мм. Верхняя и нижняя плоскости камня параллельны, боковые грани для БВ и БС сужены на 10 мм, для БН - на 5 мм. Изготавливают его из гранита, базальта, диабаза и других горных пород с пределом прочности при сжатии 200-400 МПа. Применяют для мощения площадей, улиц.
Камни бортовые из горных пород применяют для отделения проезжей части дорог от разделительных полос тротуаров, пешеходных дорожек и тротуаров от газонов и т. п. По способу изготовления подразделяют на пиленые и колотые. По форме бывают прямоугольные и криволинейные. Имеют высоту от 200 до 600, ширину - от 80 до 200 и длину - от 700 до 2000 мм. Щебень представляет собой рыхлый материал, полученный дроблением скальных горных пород с прочностью 80-120 МПа. При размере зерен от 5 до 40 мм его применяют для черного щебня и асфальтобетона при строительстве автомобильных дорог, щебень с зернами от 5 до 60 мм служит для устройства балластного слоя железнодорожного пути.
Гравий - рыхлый материал, образовавшийся при естественном разрушении горных пород. Имеет скатанную форму. Для изготовления черного гравия применяют гравий с размером зерен от 5 до 40 мм, а для асфальтобетона его дробят обычно на щебень.
Песок - рыхлый материал с размерами зерен от 0,16 до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения или полученный искусственным дроблением горных пород. Применяют его для подстилающих слоев дорожных одежд, приготовления асфальтовых и цементных бетонов и растворов.
2. К каменным материалам и изделиям для фундаментов и стен относят бутовый камень, камни стеновые из горных пород, крупные стеновые блоки.
Бутовый камень представляет собой штучный камень размером 150-500 мм и массой 20-40 кг. По форме его подразделяют на рваный, постелистый и плитняковый.
Рваный камень представляет собой куски неправильной формы с бугристой поверхностью. Постелистый имеет не менее одной небугристой грани, плитняковый - две параллельные грани. Получают бутовый камень из изверженных, осадочных и метаморфических горных пород. Применяют для устройства бутовых и бутобетонных фундаментов, подземных стен, стен неотапливаемых зданий.
Камни стеновые из горных пород - материал в виде прямоугольного параллелепипеда размером 390x190x188, 490x240x188 и 390x190x288 мм. Изготавливают их из горных пород со средней плотностью до 2200 кг/м3 в основном из известняков и туфов. Применяют для кладки стен, перегородок и других частей зданий и сооружений. Крупные стеновые блоки изготавливают выпиливанием из горных пород средней плотностью до 2200 кг/м3. Это вулканические туфы, известняк, доломиты. Применяют их для кладки наружных стен.
3. К облицовочным материалам и изделиям из природного камня относят плиты облицовочные пиленые, архитектурно-строительные изделия, плиты декоративные.
Плиты облицовочные пиленые из природного камня получают распиливанием каменных блоков. Они имеют длину от 150 до 1500, ширину от 150 до 1200 и толщину от 8 до 30 мм. Применяют их для наружной и внутренней отделки зданий и сооружений. Для облицовки стен изготавливают плиты из гранита, сиенита, диорита, лабродорита, базальта, мрамора, известняка, песчаника, туфа и других горных пород. Настилка полов выполняется плитами из гранита, лабродорита и реже мрамора. Плиты из мрамора можно склеивать.
4. Архитектурно-строительные изделия из природного камня получают из блоков или непосредственным выпиливанием из горных пород. Предназначены для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений, устройства парапетов, ограждений лестниц. Изготавливают их из гранита, мрамора, плотного известняка, доломита, песчаника и других горных пород.
Цокольные пиленые и колотые блоки имеют длину от 500 до 1500, ширину - от 200 до 1200, толщину - от 40 до 60 для пиленых и от 100 до 300 мм для колотых. Фактура поверхности может быть пиленая, обработанная ультразвуком, шлифованная, лощеная, полированная, «скала», точечная, термообработанная.
Накрывочные пиленые и колотые плиты имеют длину от 500 до 1500, ширину от 200 до 500 и толщину от 15 до 40 для пиленых и от 100 до 150 мм для колотых. Фактура такая же, как и для цокольных плит, за исключением «скалы».
Подоконные пиленые плиты имеют длину от 600 до 1500, ширину от 220 до 400 и толщину от 20 до 40 мм со шлифованной, лощеной или полированной фактурами.
Цельные пиленые и колотые ступени изготавливают длиной от 600 до 1500, шириной от 260 до 400 и толщиной от 80 до 120 у пиленых и от 120 до 200 мм у колотых. Фактура поверхности может быть пиленая, шлифованная, лощеная, полированная или термообработанная. У колотых ступеней - точечная.
Проступи пиленые имеют длину от 600 до 1500, ширину от 300 до 400 и толщину от 20 до 40 мм. Фактура поверхности - пиленая, шлифованная, полированная, термообработанная или точечная.
Парапеты пиленые прямые и криволинейные изготавливают длиной от 500 до 1500, шириной от 80 до 200 и высотой от 500 до 1200 мм, парапеты колотые - длиной от 500 до 1500, шириной от 200 до 400 и высотой от 500 до 1200 мм. Имеют пиленую, шлифованную, полированную, термообработанную или точечную фактуру.
5. Кроме перечисленных выпускают сложнопрофильные архитектурные изделия: колонны, балясины, детали обрамления порталов, детали карниза, междуэтажные пояса, камни кардонные.
Плиты декоративные на основе природного камня получают из природного камня и неорганических или полимерных связующих. Изготавливают с мозаичной, брекчиевидной или орнаментной поверхностью. Имеют прямоугольную форму длиной от 200 до 1500, шириной от 200 до 1200 и толщиной от 10 до 40 мм. Предназначены для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.
По существующим строительным нормам и правилам природные каменные материалы классифицируют по следующим признакам: объемной массе - тяжелые - с объемной массой более 1800 кг/м 3 и легкие - менее 1800 кг/м 3; по пределу прочности при сжатии - на марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000 - соответственно от 0,4 до 100 Мпа. Самым распространенным и применяемым каменным материалом в строительстве является песок горный и речной.
Не менее широко в строительстве применяются такие каменные материалы, как мел и каолин.
Мел представляет собой осадочную горную породу, по химическому составу - чистый углекислый кальций CaCO 3.
В строительстве и лакокрасочной промышленности также широко применяется каолин - продукт разрушения горных пород, содержащих полевые шпаты. Каолин - это белая глина, по химическому составу является водным силикатом алюминия; добавляют в колеры, содержащие мел, для улучшения их малярно--технических качеств.
Для дорожного строительства и при изготовлении бетонных и железобетонных изделий постоянно и в больших объемах используется гравий доломитовый или гранитный, который представляет собой продукт разрушения горных пород, в виде мелких или относительно крупных камней (отшлифованных водой) размером от 5 до 75,0 мм, средней плотностью более 2 г/см 3.