Книга - Основы инженерных сооружений

Основы инженерных сооружений
Валентина Михайловна Кимкина


УМП предназначено для студентов и преподавателей геологоразведочной направленности, а также строителям. Содержит основные материалы теоретического и практического курса по дисциплине «Основы инженерных сооружений», а также контрольные вопросы и задания по курсу. Сведения наиболее полно систематизированы и конкретизированы.





Основы инженерных сооружений



Валентина Михайловна Кимкина



© Валентина Михайловна Кимкина, 2019



ISBN 978-5-0050-7494-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero







Кимкина В. М.

Учебно-методическое пособие по дисциплине
«Основам инженерных сооружений»
для специальности
«0703000 – Гидрогеология и инженерная геология»

Утвержден на заседании

методического совета колледжа

Разработан _2018г._

(дата)



Переработан_2019г.__

(дата)



г. Семей, 2019 г.



Кимкина В. М. УМП по предмету «Основы инженерных сооружений» -88 стр.



УМП разработано в соответствии с рабочей учебной программой и предназначено для студентов _III_ курса колледжа специальности «0703000 – Гидрогеология и инженерная геология». Оно содержит основные материалы теоретического и практического курса по дисциплине «Основы инженерных сооружений», а также содержит контрольные вопросы и задания по курсу. Сведения наиболее полно систематизированы и конкретизированы. Благодаря четким определениям основных понятий, их признаков и особенностей студент может сформулировать ответ, за короткий срок усвоить и переработать важную часть информации, успешно сдать экзамен. УМП будет полезно не только студентам, но и преподавателям при подготовке и проведении занятий.



Содержание:



Тема 1. Основные строительные материалы.



Для создания строительных конструкций используются различные природные и искусственные материалы.

Правильное их применение возможно только тогда, когда известно их физическо-химические и механические свойства: (плотность, теплопроводность, твердость, хрупкость и так далее).

Кроме того часто играют значение внешние эстетические качества материалов, которые в этом случае называются облицовочные материалы: (краска, пластик, мрамор и так далее).

1. Естественные каменные материалы. Здесь применяются многие

изверженные метаморфические и осадочные породы. Их получают открытым (шахтным) методом в виде колотых камней или пиленых блоков до 50 сантиметров длина стороны.

Широко используется естественные крупнообломочный материал для отсыпки в водонепроницаемой подушки, а также в качестве заполнителей для битонов.

Магматические породы и некоторые осадочные используются в качестве облицовки: (габбро, гранит, мрамор и т.д.).

Прочность естественных каменных материалов в МПа

1 кг/см


= 0,1МПа

1Мпа = 10


 Па 1 Па = 1Н/м




для известняков от 10 до 200 МПа

для песчаников от 30 до 300 МПа

для интрузивных от 100 до 300 МПа.













2. Неорганические вяжущие материалы.

Неорганическими (минеральными) вяжущими материалами называют порошко-образные вещества, которые при смешивании с водой образуют вязкое «тесто» которое в дальнейшем твердеет, превращаясь в каменоподобное тело. В отличие от органических вяжущих материалов (битума, смолы), которые переходят в твердое состояние и обратно при изменении температуры.

Неорганические вяжущие материалы делятся на:

– Воздушные

– Гидравлические

К воздушным относятся известь и гипс, которые отвердевают и долго хранятся только на воздухе.

А) Воздушная известь получается из известняка, мела или доломита путем обжига в специальной шахтной печи при температуре 1000 – 1200


С.

При этом известняк разлагается CaCO3 CaO + CO




негашон.

Получаются в результате реакции воздушная известь (колосковая, негашеная) при взаимодействии с водой CaO + Н


О Са (ОН)


 гидрат кальция, который в зависимости от количества воды дает 3 вида строительного материала.

1. Известь пушонка – когда Н


О <3,5 м


на 1м3 СаО. Применяется в

качестве кладочных растворов.

2. Известковое тесто, когда Н2О = 3,5м


на 1м


СаО. Применяется для

штукатурно – отделочных работ.

3. Известковое молоко, когда Н


О> 3,5 м


на 1м


СаО. Применяется

для изготовления силикатного кирпича.

Б) Строительный гипс. (алебастр) получается путем обжига двухводного гипса (CaSO


x 2H


O) измельченного в порошок при температуре 150 – 170


С.. Получается полуводный гипс. (CaSO4 x O x 5H


O) который быстро твердеет за 6 – 30 мин., после смешивания с водой, превращаясь в цементирующий материал. Применяется при штукатурных работах, в основном по дереву, а также для изготовления гипса – шлаковых и гипсобетонных изделий.

В) Гидравлическая известь. Получается путем тонкого помола известняка обожженного при температуре 1000


С и содержащего от 6 до 20% глин составляющих 6 – 20. Полученное «тесто» затвердевает как на воздухе так и под водой. Применяется для штукатурно-кладочных работ и произведения бетонов низкой марки.

Г) Портланд – цемент один из основных видов цементов получается путем размола в тонкий порошок на шаровых мельницах клинкера.

Клинкер получается путем равномерного спекания при температуре 1400


С во вращающихся печах известковых мергелей или смесь известняка с глиной, при этом должна выполнятся следующая пропорция СаО = 75%

Al


O


+ Fe


O


+ SiO


 ?25%

При изготовлении цемента таким образом могут использоваться любые вещества (глинистые сланцы, угольные шлаки) при условии выдержанности указанных пропорций.

Обжиг проводится во вращающихся печах диаметром 2 метра, длиной 200 м.

Портланд – цемент выпускается следующих марок – 100, 200, 300, 400, 500.

Под маркой понимается давление кг/м


который раздавливает кубик после полного схватывания, которое наступает на 28 день, хотя процесс цементации начинается через 1 – 2 часа и практически заканчивается через

7—9 часов. Портланд – цемент неустойчив к сульфатной агрессии, поэтому кроме обычного портланд – цемента выпускаются специальные.

1. Пуццелановый портланд – цемент состоит из обычной массы и добавок гипса до 5% от массы клинкера и специальных активных добавок до 40% (трепел). Данный цемент стоек к пресной воде и поэтому широко применяется для подводного и гидротехнического строительства.

2. Шлако – портланд – цемент изготавливается также как пуццелановый + добавляют до 70% деленовых шлаков. Он твердеет медленнее обычного и более стоек к агрессивной среде.

3. Пластифицированный портландцемент получается путем совместного помола клинкера с гипсом и пластифицирующей добавкой (сульфидно-спиртовый, т.е. неорганической). При применении данного цемента его идет на 10% меньше, чем портландцемент с теми же характеристиками.

Контрольные вопросы:

1.естественные каменные материалы

2.неорганические вяжущие материалы

А) воздушная известь

Б) строительный гипс

В) гидравлическая известь

Д) портланд —цемент




Тема 2. Бетон


Бетон – это искусственный каменный материал, получившийся в результате отвердения специальной смеси, состоящей из вяжущего материала (цемент), вода, заполнителя (песок, щебень) и специальных добавок.

Состав смеси подбирается таким образом, чтобы к заданному сроку (28 дней) он обладал специальными свойствами – прочность, водонепроницаемость, водостойкость.

Бетон содержит большое количество заполнителя 85 – 90%, тщательно подобранного по фракциям, связанных вяжущим материалом 10—15%. В качестве заполнителя можно использовать любые дешевые материалы:

а) природные (песок, гравий);

б) отходы производства (шлаки);

в) специально изготовленные материалы (керамзит).

Меняя объемную массу заполнителей можно получить бетон различного типа.

а) Особо тяжелые бетоны с объемным весом больше 2,5 т/м


с заполнителем из щебня магнитита, боритов, чугунного-скрана.

б) Тяжелые бетоны (объемный вес 1,8 – 2 т/м


) с заполнителем из щебня, гранитов, диабаза.

в) Легкие бетоны (объемный вес 1 – 1,8 т/м


) с заполнителем из пористых и искусственных материалов (шлаково – бетонные).

г) Особо легкие бетоны (теплоизоляционные) заполнителем являются пористые материалы крупных размеров.








По типам вяжущего материала различают бетоны:

– Цементный широко применяется

– Известковый

– Гипсовый

– Силикатный

– Асфальтовый широко применяется

– Жаростойкий

– Кислостойкий

Обычный цементный строительный бетон приготавливается путем смешивания на 1м


бетона:

200—300 кг бетона.

100—200 л воды.

0,45 м


песка.

0,8 м


щебня или гравия.

То есть пропорции 1:2:4 до 1:3:6 в соответствии цемент, песок, гравий. При этом песок и более мелкие фракции заполняют пространство между крупными фракциями гравия.



Особое требование предъявляется к качеству заполнителя его размерам поэтому при приготовлении раствора заполнитель сортируют и промывают. Прочность бетона оценивается его маркой. Величиной прочности на сжатие различают марки от 25 до 600, причем предельная прочность достигается на 28 день. Скорость отвердевания бетона снижается при снижении температуры, кроме того срок отвердевания можно уменьшить добавлением специальных добавок (хлористый кальций).

Важным фактором прочности бетона является вводно-цементное соотношение. Наиболее хорошее соотношение 0,1—0,2 мл/10л, но такое соотношение затрудняет равномерное размешивание смесей поэтому на практике применяется 0,5—0,6.

Приготовление бетона проводится в специальных устройствах – бетономешалках куда порциями в указанном соотношении засыпают составляющие бетона. Различают кроме обычного строительного бетона следующие виды:

1. Гидротехнический бетон представлен тремя видами:

а) для наружных частей сооружения, подвергающихся многократному воздействию факторов (температура, вода, мороз и т.д.).

б) Массивный бетон, укладываемый во внутренние части сооружения.

в) Подводный бетон, который рассчитан на противодействие химической агрессии.

2. Дорожный бетон – для покрытия дорог, должен обладать высокой морозостойкостью и прочностью на изгиб.

3. Жаростойкий бетон – изготавливается на портланд – цементе с добавкой тонко молотой Пензы, доменных шлаков и огнеупорных материалов в качестве заполнителей. Выдерживает температуру 1800




4. Бетон для биологической защиты – изготавливается на портланд – цементе или глиноземном цементе с заполнителем из тяжелых металлов и с добавлением веществ содержащих бор.

На базе цементов применяются строительные растворы марки которых от 2 до 10 – это воздушно-вяжущие материалы: на базе извести, гипса и гидравлические марка 150 – 200 на базе портланд-цемента.

В качестве заполнителя в таких растворах используют песок, глину, тонко молотый шлак. Растворы применяют для заполнения швов между каменных материалов, а также для штукатурных работ.

Контрольные вопросы:

1.бетон- это…

2.виды заполнителей бетона и типы бетона по объемной массе

3. типы бетона по вяжущему материалу

4. типы бетона по области применения




Тема 3. Железобетон


Бетон имеет прекрасные характеристики на сжатие, но довольно слабые на растяжение. Для этой цели в той части бетонной конструкции, которая работает на растяжении железный прут (арматура сопротивление которой на растяжение чрезвычайно велико.

Для предотвращения выдергивания арматуры из бетона под действием растягивающих усилий заливается еще одна продольная арматура, а затем они связываются сваркой в единую конструкцию, образуется прочный каркас, который воспринимает, как сживающие так и растягивающие нагрузки, такая конструкция называется железобетонной.

Для улучшения сцепления с бетоном, предотвращения выдергивания арматуры ей придается ребристая поверхность. Некоторые виды арматуры имеют направленную ребристость и применяются они в зависимости от направления растягивающих сил. Применяют также предварительно – напряженная арматура в бетоне, которая перед заливкой бетоном предварительно сжимается, в таком состоянии выдерживается до полного отвердения бетона.





Конец ознакомительного фрагмента. Получить полную версию книги.


Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/valentina-mihaylovna-kimkina/osnovy-inzhenernyh-sooruzheniy/) на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.