Лекция по «Материаловедение»

Результаты испытания  рулонных материалов сравнивают с требованиями стандартов и устанавливают  соответствие марке испытываемого материала.

 

В. ИСПЫТАНИЕ  ГОРЯЧЕГО АСФАЛЬТОБЕТОНА.

 

Асфальтобетон получают в результате уплотнения оптимальной смеси из битума, минерального порошка, крупного и мелкого заполнителей. Смесь битума и тонкомолотого минерального порошка (известняка, доломита, асбеста, шлака и др.) называют асфальтовым вяжущим, прочность которого обусловлена соотношением Б/Н и пористостью после уплотнения и отвердевания.

 

Асфальтобетон классифицируется по нескольким признакам:

 

По крупности  заполнителя:

 

- крупнозернистый, наибольшая  крупность заполнителя (Д_наиб) – 40 мм;

- среднезернистый, Д_наиб – 20..25 мм;

- мелкозернистый, Д_наиб – 10..15 мм;

- песчаный, Д_наиб – 5 мм;

 

 

По температуре  укладки:

 

- горячий асфальтобетон,  Т_укл =140..170 ⁰С;

- холодный асфальтобетон, , Т_укл до 60 ⁰С;

 

По назначению:

 

гидротехнический, дорожный, аэродромный, для устройства полов, плоской кровли, стяжек. Специальные виды асфальтобетона применяют для кислотно-щелочных, декоративных покрытий.

 Для определения  Физико-механических свойств асфальтобетона  используют образцы цилиндры  с Н=Д, полученные прессованием  под давлением 40 МПа. В зависимости  от крупности заполнителя используют образцы с размерами, мм, Н=Д=50,5; 71,4; 101,0.

 

Таблица 10.3

Технические требования к горячему асфальтобетону

 

Наименование  показателя	Значение для  марки
	I	II
Предел прочности при  сжатии при температуре 50оС, МПа не менее   Водостойкость, не мене   Водостойкость при длительном водонасыщении, не менее   Водонасыщение, % по объему, для:   пористых асфальтобетонов   высокопористых асфальтобетонов	0,7   0,7   0,6       св.5,0 до10,0   “10,0” 18,0	0,5   0,6   0,5       св.5,0 до10,0   “10,0” 18,0
Примечания Для крупнозернистых асфальтобетонов предел прочности при сжатии при температуре 50С  и показатели водостойкости не нормируются. Значения водонасыщения пористых и высокопористых асфальтобетонов приведены как для образцов, отформованных из смеси, так и для вырубок и кернов готового покрытия.

 

 

10.13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ

 

 Среднюю плотность определяют методом  гидростатического взвешивания  и вычисляют по формуле:

                                                                               ,                   

 

где m₀ – масса образца на воздухе, г;

m₁ – масса образца, выдержанного в воде в течение 30 мин, а затем взвешенного на воздухе, г;

m₂ – масса того же образца в воде, г;

ρ – плотность воды (1 г/см³).

 

10.14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОНАСЫЩЕНИЯ И НАБУХАНИЯ

 

Испытание на водонасыщение асфальтобетона проводят в вакуум-приборе с остаточным давлением, равным 10…15 мм рт. ст. Разряжение поддерживают в течение 90 минут. Водонасыщение, %, вычисляют по формуле:

 

                                   В = (m₃ – m₀)/(m₁ – m₂)∙100(%), 

                        

где m₀ – масса сухого образца на воздухе, г;

m₁ – масса образца на воздухе после выдерживания в воде в течение 30 мин, г;

m₂ – масса этого образца, взвешенного в воде, г;

m₃ – масса насыщенного образца на воздухе, г.

Набухание характеризуется  приращением объема образца после  насыщения его водой и вычисляется  по формуле:

 

                          Н = ((m₃ – m₄) – (m₁ – m₂))/(m₁ – m₂)∙100,     

        

где m₁ – масса образца на воздухе после выдерживания в воде в течение 30 мин, г;

m₂ – масса этого образца, взвешенного в воде, г;

m₃ – масса насыщенного образца на воздухе, г;

m₄ – масса того же образца в воде, г.

 

10.15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СЖАТИИ И КОЭФИЦИЕНТА ВОДОСТОЙКОСТИ.

 

Для испытания асфальтобетона на прочность  используют образцы-цилиндры, полученные уплотнением под давлением 40 МПа. Размеры образцов в зависимости  от крупности заполнителя Н = Д = 50,5 мм, 71,4 мм, 101 мм. Перед испытанием образцы  выдерживают при заданной температуре (50±2, 20±2, 0±2 ⁰С). Для определения прочности в водонасыщенном состоянии используют образцы, испытанные на водонасыщение и набухание. Предел прочности при сжатии образца R_сж (МПа) вычисляют по формуле:

 

                                                        R_сж = 0,1 P/S,     

                       

где P – разрушающая нагрузка, кгс,

S – площадь поперечного сечения образца, см².

Коэффициент водостойкости  К_в вычисляют по формуле:

 

                                                         К_в = R_в/R₂₀,

 

где R_в – предел прочности асфальтобетона при сжати после водонасыщения в вакууме, МПа;

R₂₀ – предел прочности сухих образцов асфальтобетона при сжатии, при температуре 20 ⁰С, МПа.

По результатам испытаний  делают выводы о соответствии асфальтобетона техническим требованиям.

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы.

 

1. Какие виды битумов вы знаете?
2. Как определить марку битума?
3. Что такое пенетрация и дуктильность?
4. Какие виды кровельных материалов вы знаете?
5. Какие характеристики необходимо знать при определении марки кровельных материалов?
6. Чем характеризуется гибкость рулонного материала?
7. Что такое асфальтобетон?
8. Какие технические требования предъявляются к асфальтобетону?
9. Как определить прочность и водостойкость асфальтобетона?

 

Глава 11.

 

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ  НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ.

 

11.1 СОСТАВ И СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС

 

Полимеры – это высокомолекулярные смолообразные органические вещества.

Пластические массы – это материалы, в состав которых входят полимеры, и которые способны при нагревании и давлении формоваться, сохраняя приданную им форму после отверждения полимера.

В состав пластмасс входят следующие основные компоненты:

- полимер, играющий роль вяжущего;

- наполнитель (органические или минеральные порошки, волокна, бумага, ткань, древесный шпон), придающие специальные свойства пластмассам и снижающие их стоимость;

- пластификаторы, повышающие эластичность материалов и уменьшающие хрупкость;

- отвердители, ускоряющие  процессы отверждения пластмасс;

- стабилизаторы, придающие  устойчивость свойствам пластмасс  во времени, препятствующие их  деструкции (старению) под действием окружающей среды;

- красители (пигменты) как органического, так и минерального  происхождения.

Для производства пористых пластмасс, в полимеры вводят порообразователи, обеспечивающие создание в материале  пористой структуры. 

 

Положительные свойства пластмасс:

 

- малая плотность.  Плотность колеблется в широких  пределах  10…2000кг/м³;

- высокая прочность при относительно  малой плотности. Так, для стеклопластиков с ориентированным стекловолокном  предел прочности при растяжении составляет 126…217МПа, при изгибе – 168…294МПа;

- низкая теплопроводность. Так, коэффициент теплопроводности  органического теплоизоляционного  материала мипоры составляет λ=0.026 – 0.03Вт/(м*^оС) (для сравнения у воздуха  λ=0.01 Вт/(м*^оС));

- высокая коррозионная  стойкость, водостойкость, водонепроницаемость;

- хорошая окрашиваемость, декоративность, светопроницаемость;

- высокие технологические  свойства: формуемость, склеиваемость,  свариваемость. Пластмассы легко  подаются механической обработке: пилению, сверлению, фрезерованию, строганию и др.

- применение пластмасс способствует индустриализации строительства, снижению материалоемкости и энергоемкости.

 

Отрицательные свойства пластмасс:

 

- низкая теплостойкость (70…210^оС), низкая твердость, высокий коэффициент термического расширения, высокая деформативность, ползучесть, старение пластмасс, горючесть, усугубляемая токсичностью продуктов горения, экологическая проблемность.

 

11.2. ИЗУЧЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ СТРОИТЕКЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО КОЛЛЕКЦИЯМ.

 

Строительные материалы  на основе полимеров можно разделить  на несколько групп.

 

Конструкционные материалы– это материалы для несущих и ограждающих конструкций. Они относятся к композиционным материалам на полимерной матрице – КПМ. Наибольшее распространение получили стеклопластики, асбопластики, древесно-слоистые пластики, полимербетоны.

Стеклопластики получают путем пропитки синтетическим связующим стеклянного волокна с последующим уплотнением в горячем состоянии (штампованием, прессованием). Выпускают в виде листов, труб, скорлуп, погонажных профилей. В зависимости от типа волокна их подразделяют на виды:

• стекловолокниты – КПМ, состоящие из рубленого стекловолокна, пропитанного термореактивным полимером, изготавливают в виде волнистых и плоских листов на полиэфирных смолах. Применяют для устройства легких кровель, перегородок;
• стеклотекстолиты – стеклопластики, изготовленные на основе стеклянной ткани, их применяют для изготовления трехслойных стеновых панелей типа «сэндвич», покрытий-оболочек и других современных строительных конструкций;
• стеклопластики с ориентированными волокнами (СВАМ-стекловолокнистый анизотропный материал). Это один из самых прочных видов пластмасс. Прочность СВАМ при растяжении достигает 1000 МПа при относительной невысокой плотности (ρ₀=1,8…2 г/см³), что в сочетании с химической стойкостью делает его эффективным материалом для несущих строительных конструкций;
• асбопластики получают путем пропитки распушенного асбестового волокна полимерным связующим;
• древесно-слоистые пластики получают горячим прессованием пропитанных полимером листов древесного шпона;
• полимербетоны – композиционные материалы, изготавливаемые на основе  термореактивных полимеров и заполнителей, выбираемых от эксплуатационных условий работы конструкций.

 

Отделочные материалы:

 

Отделочные материалы на основе полимеров подразделяют на плиточные, листовые, рулонные, погонажные.

Наибольшее распространение  получили полистирольные облицовочные плитки, изготавливаемые из полистирола способом литья под давлением. Плитки выпускают прямоугольной или квадратной формы толщиной 1.25 – 1.5мм. Полистирольные отделочные плитки (полиформ) изготавливают из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента, толщина плиток 8 – 10мм.

Таблица 11.1

Эксплуатационные  свойства волокнистых КПМ

 

Показатель	Значения показателя для
	стеклопластиков					асбопластиков
	стекловолокнитов		На  Термопластичной  матрице			Фенольн-ого марки  К-6	Кремнийорга-нических		На термопластичной матрице
	Анилино-феноло-формаль-дегидная смола +62% СВ	Кремний-органи-ческое связую-щее +60% СВ	Полиа-амид-66 +40% СВ	Полибу-тилен-терефт  алат +30% СВ	Поли-сульфон  +30% СВ		К-41-15	КМК-218	Паронита марки ПОН (общнго назна-чения)	Полиэти-лен +17…50% АВ
Плотность кг/м3	1700… 1900	1800… 200	1460	1520	1450	1950	1800… 1900	1800… 2000	1600… 2000	-
Предел прочности при растяжении сжатии изгибе, МПа	80…120 130…200 120…200	15…17 40,..85 40…110	217 - 294	136 - 196	126 - 168	- 80 -	- 132…142 -	- 120…147 -	6 - -	10,5… 12,5 - -
Ударная вязкость кДж/м2	30…100	20…90	-	-	-	20	15…20	3,8…6,2	-	-
Модуль упругости при изгибе МПа	-	-	11200	9450	8400	1500… 25000	-	-	-	2,8…5,8
Теплостойкость по Мартенсу 0С	-	-	260	220	190	200	350	350	100	70
Температурный коэф. линейного расширения  α105, 0С-1	-	-	2,52	2,16	2,52	2,5…2,8	-	-	-	2,9