Другое на тему Тему нужно придумать (Связанное со строительством)

Содержание:

Оглавление. 4

Реферат. 5

Аналитический обзор. 6

Материалы и методы исследования. 18

Декомпозиция исследуемой
системы.. 28

Планирование и обработка
эксперимента. 30

Заключение. 34

Список литературы. 35

Приложения. 38

Введение:

Заключение:

Таким образом, в рамках рассматриваемой темы и
сформулированного задания можно сделать следующие выводы:

1. Аналитический обзор показал, что перспективным
направлением в индивидуальном строительстве является разработка высокопрочных
газоблоков, сочетающих высокую плотность при высоком показателе огнестойкости.
При этом уменьшение плотности может быть достигнуто за счет использования
различных газообразующих добавок.

2. Основными материалами для изготовления газобетона
является Портландцемент,
Алюминиевая пудра,
известь, Кальций
хлористый кальцинированный технический, известняк, вода.

3. В рамках декомпозиции установлен элементарный
управляющий фактор (величина плотности), позволяющая изменять контролируемый
критерий - предел огнестойкости.

Для аппроксимации экспериментальных данных наилучшей
моделью является

Фрагмент текста работы:

1. Аналитический обзор

Снижение материалоемкости строительных конструкций
является важным шагом к реальной экономии материальных и энергетических
ресурсов, снижения экологической нагрузки, связанной с их непосредственным
изготовлением, а также получением используемых для них вяжущих веществ.

Практическая реализация данного тезиса может быть
осуществлена за счѐт двух различных подходов. Первый предполагает изготовление
конструкций сложных переменных сечений с полыми слабонагруженными (нерабочими)
участками. Второй – сохранение сплошного сечения конструкции, но изготовление ее
из поризованного материала.

Изготовление конструкций сложных эффективных полых
сечений, с одной стороны, позволяет ориентироваться на обычные материалы
(тяжѐлые обычные и мелкозернистые бетоны), с другой стороны многократно
повышает сложность их изготовления. Традиционные методы заводского и
монолитного формования становятся мало пригодны. Крайне перспективным с
технологической точки зрения становится их аддитивное изготовление методом
строительной печати [1-7].

Однако данная технология находится в зачаточном
состоянии и имеет много нерешѐнных принципиальных вопросов, например –
армирование. Переход на пористые конструкционные материалы с технологической
точки зрения является более реальным, позволяет производить проектирование,
армирование и изготовление конструкций традиционными методами, пусть и с
определѐнными изменениями, позволяющими учесть особенности характера работы
подобных композитов. Этим обусловливается актуальность неавтоклавных
разновидностей ячеистых бетонов, в том числе и как конструкционных материалов
[8, 9].

Общим при обоих подходах к снижению материалоѐмкости,
является необходимость повышения прочности применяемого материала для
компенсации уменьшающегося эффективного сечения конструкций. Процесс повышения
прочности строительных композитов на основе неорганических вяжущих сочетает в
себе экстенсивную (увеличение расхода вяжущего) и интенсивную составляющие. К
последней можно отнести повышение активности вяжущего, применение химических и
минеральных добавок, оптимизацию хода процесса структурообразования и условий
его протекания, различные технологические приѐмы.

Газобетон — материал, который получают из смеси
цемента и песка в которую добавляют реагенты, которые при взаимодействии с
цементом, образуют пену. В качестве реагентов для газобетона используют
порошкообразный алюминий или пасту из него. В результате реакции алюминиевого
порошка и цемента (или извести) в бетоне образуются поры — пузырьки воздуха,
равномерно распределенные по объему. Пузырьки заключены в оболочку из вяжущего
— цемента или извести. Такой бетон называют ячеистым или легким.

Газобетон в строительстве стали
использовать не так давно. В 30-е годы прошлого века в Швеции появился
первый завод по выпуску искусственного камня с ячейками, заполненными воздухом.
Материал быстро завоевал популярность благодаря сочетанию ценных физико-механических
свойств и относительно недорогой цены. Основное назначение легких пористых
блоков — возведение жилых, промышленных или гражданских зданий малой этажности.
Дом из газобетона, баня, гараж или хозпостройка — наиболее распространенные
сооружения в частном индивидуальном строительстве.

Газобетонные блоки, успешно конкурируя с другими
стройматериалами, обладают рядом достоинствам и имеют, одновременно, слабые
стороны. Свойства газобетона оказывают влияние на технологию строительства, а
также на эксплуатационные характеристики газобетонного здания.

Рассмотрим
главные преимущества материала:

· долговечность.
Газобетонные строения могут эксплуатироваться на протяжении более четырех
десятилетий;

· запас
прочности. Пористый стройматериал устойчив к механическому воздействию,
сохраняет целостность при сжатии и изгибе;

· доступная
цена. Благодаря дешевизне ячеистых блоков можно значительно сэкономить на
возведении коробки строения;

· уменьшенная
теплопроводность блоков. Газобетонные стены жилого дома удерживают тепло в
помещении, снижая затраты на отопление;

· повышенная
паропроницаемость материала. В помещении из газобетона поддерживается
комфортный уровень влажности;

· увеличенные
габариты газоблоков. Позволяют значительно ускорить процесс возведения
газобетонных стен;

· уменьшенные
допуски размеров. Газобетонные блоки не отличаются по габаритам, что исключает
необходимость подгонки;

· огнестойкость.
Ячеистый бетон сохраняет свою структуру, не воспламеняется при воздействии
открытого огня;

· небольшой
вес. Легкие блоки не создают повышенных нагрузок на основание, что позволяет
уменьшить затраты на строительство фундамента;

· пористая
поверхность газоблоков. Она обеспечивает повышенные абсорбирующие свойства,
обеспечивающие улучшенный контакт со штукатуркой;

· морозостойкость.
Газобетон, защищенный штукатуркой, способен подвергаться многократному
замораживанию с последующим оттаиванием;

Дом из газобетона своими
руками – советы строителя

· шумоизоляция.
Благодаря ячеистой структуре газобетонного массива, внешним шумам проблематично
проникнуть в помещение;

· простота
обработки газоблоков. Податливый газобетон легко подвергается механической
обработке. Рис.1 Свойства газобетона

Недостатки газобетона:

1) Из данного материала возможно возводить здания не
выше 3 этажей ввиду его ограниченных способностей к сжатию;

2) Как следствие достаточно высокой впитываемости
влаги, газобетон требует дополнительной облицовки внешних стен.

3) Неавтоклавный газобетон имеет высокий коэффициент
усадки, что негативно сказывается на стойкости стен.

Благодаря указанному комплексу достоинств многие
застройщики осуществляют строительство домов своими руками из газобетона.
Наряду с преимуществами газоблоков, имеется недостаток – способность
незащищенного ячеистого массива поглощать влагу. Повышенная влажность
газобетонного материала вызывает развитие плесени и является причиной
промерзания.

В зависимости от условий вторичного твердения материала выделяют два типа
газобетонных блоков:

· Синтезного
твердения (автоклавные). Твердение осуществляется в специальных автоклавах при
повышенном давлении и в среде насыщенного пара.

· Гидратационного
твердения (неавтоклавные). В данном случае твердение происходит в среде
насыщенного пара при атмосферном давлении либо с устройством электропрогрева.

В зависимости от основного вяжущего компонента,
газобетонные блоки подразделяют на:

· Известковые
содержат до 50% массы извести-кипелки. Кроме того, в состав входит гипс и шлак
либо цемент, составляющие до 15% массы.

· Цементные
состоят из портландцемента (до 50% массы).

· Шлаковые,
которые содержат больше 50% смеси шлака с гипсом, известью либо щелочью.

· Зольные,
в состав которых входит больше 50% высокоосновных зол.

· Смешанные
имеют в составе шлак и известь или их смесь, а также портландцемент,
концентрация которого может колебаться от 15 до 50%.

В зависимости от типа кремнеземистого компонента,
газобетонные блоки подразделяют на:

· Изготовленные
на природных песках. Чаще всего применяется кварцевый песок, но могут
использоваться и другие его типы.

· Изготовленные
с использованием вторичных продуктов других производств. К последним относится
зола гидроудаления, отходы ферросплавного производства, зола-унос с ТЭС,
вторичные продукты, получаемые при обогащении разных видов руд.

При транспортировке
данного материала блоки укладываются на деревянные поддоны и упаковываются
термоусадочной пленкой. Возможна их транспортировка на открытых грузовых
платформах. Доставка может осуществляться как автомобильным, так и
железнодорожным и водным транспортом.

Газобетон является пористым материалом и относится к
ячеистым бетонам, делится на автоклавный и неавтоклавный. Различия в плане
состава между ними незначительны, но в процессе производства разница
существенна.

Сама
технология изготовления газобетона заключается в смешивании наполнителей
(цемента и песка) с газообразующими добавками (известь и алюминиевая пудра).
После их перемешивания, между алюминиевой пудрой и известью начинается
химическая реакция с выделением газа – водорода. Именно этот газ и создает в
газобетоне поры, которые обеспечивают хорошую теплоизоляцию и легкий вес.

В соответствии
с ГОСТ 30244 строительные материалы характеризуются по огнестойкости, а
конструкции, построенные из этих материалов — по пожарной опасности.
Огнестойкость — это способность стройматериалов ограничивать распространение
пожара и сохранять эксплуатационные свойства при высоких температурах. Числовым
выражением огнестойкости является предел огнестойкости, который обозначается
индексом REI.

Предел
огнестойкости — параметр, показывающий время в минутах до наступления
предельных состояний при пожаре:

· R — потеря несущей
способности;

· Е — потеря
целостности конструкции;

· I —
теплоизолированность конструкции или крайняя точка возгорания.

Предел
огнестойкости газобетонных блоков зависит от их плотности и геометрических
размеров. Например, предел огнестойкости газобетонных блоков 100 мм REI180. Это
значит, что даже тонкая стена из газоблока воспламенится при воздействии
критической температуры только через 3 часа. Конструкция из блоков потеряет
свою целостность и разрушится после 3 часов непрерывного горения. Трудно
представить, чтобы пожар длился столько времени. Степень огнестойкости
газобетонных блоков 200 мм еще выше — REI240. При этом, чем ниже плотность
газобетона (D), тем выше предел огнестойкости. Это объясняется уменьшением
теплопроводности блоков с понижением плотности. В свою очередь снижение
теплопроводности приводит к уменьшению дегидратации — распаду воды на водород и
кислород, а, как известно, без кислорода невозможен процесс горения.

Высокий предел
огнестойкости газобетона — причина того, что все газобетонные конструкции в
соответствии с СП 112.13330 относятся к классу К0 — непожароопасные. Степень
огнестойкости стены из газобетонных блоков — 1 (первая), т.е. самая высокая.
Материал при пожаре не выделяет токсичные и любые другие газы. Столь высокая
огнестойкость газобетона обеспечивает возможность строительства противопожарных
стен и специальных защитных конструкций для строений из более пожароопасных
материалов.

Другими
словами, при возникновении пожара конструкции из газоблока не только не сгорят,
но и защитят от горения менее пожаропрочные элементы. Если найти в Сети
соответствующие фотографии, то можно увидеть, что газобетон после пожара
остался практически целым, тогда как деревянная кровля и отделка дома полностью
сгорели. Максимум, что можно обнаружить на фотографиях после пожара
газобетонного строения – это сеточка трещин от усадки вследствие удаления
кристаллизованной влаги. При этом глубина трещин, как правило, незначительная —
3-10 мм.

Огнестойкость
стены из газобетонных блоков достаточно высокая, а что происходит с материалом,
если пожар все же случился. В его структуре происходят изменения:

· +100 С.
Повышается прочность до 2 МПа, при этом объем, масса, цвет и прочие
характеристики остаются неизменными. Именно при такой температуре получают
автоклавный газобетон.

· +300 С.
Прочность незначительно снижается — до 1.8 МПа, что выше, чем до нагревания.
Масса уменьшается на 2%. Цвет блоков изменяется — становится более темным.
Повреждения на поверхности отсутствуют.

· +500 С.
Прочность уменьшается до 1.6 МПа, масса — на 4%. Материал приобретает серый
цвет, но видимых повреждений не наблюдается.

· +700 С.
Прочность составляет 90% от номинальной — 1.6 МПа, масса меньше первоначальной
на 6%. Блоки имеют темно серый цвет, на поверхности заметны трещины глубиной до
3 мм.

· +900 С.
Прочность падает до 1.2 Мпа, что на 7% ниже исходной. Масса материала снижается
на 7%, блоки уменьшаются в объеме на 10%. Цвет материала — светло серый, на
поверхности много трещин глубиной до 10 мм.

· +1000 С.
Кладка из газоблоков разрушается. Прочность составляет 0 МПа. Цвет газобетона —
ярко белый, поверхность имеет глубокие трещины.

 Рис. 2 Изменения цвета газобетона при нагреве.

При нагреве
газобетона до температур 300°С не происходит усадки материала и снижению его
прочности на сжатие. Трещины на поверхности газобетона начинают появляться на
отметках температуры 700-900°С. Темнеть газобетон начинает при нагреве до
500°С. После отметки температуры нагрева газобетона 300°С нагрев газобетона на
каждые 200°С снижает показатели прочности на сжатие на 13%.

Проведенные
эксперименты показали, что газобетон способен достаточно успешно противостоять
температурам до 900°С. При нагреве
газобетона до 1000°С его прочность на сжатие падает до 0 МПа.

Таким образом,
отвечая на вопрос, какую температуру выдерживает газобетон, можно смело
утверждать, что ячеистый материал способен противостоять температуре до +900 ℃.
Если температура пожара составляла ниже +700 ℃, то газоблоки можно использовать
повторно. Таблица 1 -
Динамика физических свойств автоклавного газобетона при нагревании Температура
нагрева автоклавного газобетона в течение 30 мин, °С Прочность
на сжатие (МПа) Масса
образцов % Объем
образцов % Цвет Наличие
трещин на поверхности 100 2,0 100 100 Исходный серовато- белый нет 300 1,8 98 100 Легкое потемнение нет 500 1,6-1,7 96 100 Потемнение до серого нет 700 1,4 94 100 Потемнение до серого да 900 1,2 93 100,14 Осветление серого да 1000 0 89 100,14 Ярко белый да Низкая
теплопроводность обеспечивает защиту заглубленных слоев от воздействия жара
огня. Поэтому, когда наружная поверхность газобетона после полутора часов
непрерывного пожара терят гидратационную влагу и гидросиликаты кальция
деградируют до безводных силикатов, внутренние слои остаются в исходной
целостности. Таблица 2 - Огнестойкость автоклавного газобетона Температура
нагрева неармированного автоклавного газобетона, °С Прочность
на сжатие (Н/мм2) Прочность
на срез (Н/мм2) без нагрева 1,26 0,82 100 1,33 0,87 200 1,33 0,86 400 1,27 0,82 800 0,2 0,13 1000 0,19 0,12 В этом исследовании
огнестойкости автоклавного газобетона установлено небольшое повышение прочности
газобетона при нагреве до 400°С. При температурах выше следует падение
прочности автоклавного газобетона на сжатие и сопротивление срезу, которое
падает до критичных значений (снижение прочности в 6 раз и более) при
температурах выше 800°С. Потеря прочности автоклавного газобетона при
воздействии высоких температур происходит и у фиброармированных автоклавных
газобетонных блоках, и у блоков усиленных перлитом.

Таблица 3 - Динамика роста температуры "стандартного
пожара"*
(Согласно стандартам ИСО 834 и СЭВ 1000-78) Время,
мин t,°C Время,
мин t,°C Время,
мин t,
°C 5 576 50 915 120 1049 10 679 60 945 150 1082 15 738 70 970 180 1110 20 781 80 990 210 1133 25 810 90 1000 240 1153 30 841 100 1025 270 1170 40 885 110 1035 300 1186 При реальном внешнем пожаре устанавливается
равновесная температура (за счет теплоотдачи во внешнюю среду) около 680°С.
Среднеобъемная температура газовой среды реального внутреннего пожара в
помещении при отсутствии газообмена очага пожара с атмосферой и без
присутствия различных видов горючих веществ температуры достигают
800-900°С. Больше всего нагреваются газы у потолка помещений. В среднем,
максимальная температура открытого пожара для горючих газов составляет 1200 -
1350°С, для жидкостей 1100-1300°С и для твердых горючих материалов
органического происхождения 1100-1250°С.

Тушение пожара водой, приводящее к быстрому
охлаждению нагретого автоклавного газобетона, может привести к быстрому
охлаждению стеновых боков и дополнительной потери прочности, по сравнению с
остыванием нагретых газобетонных блоков в обычных атмосферных условиях. Таким образом, после пожара
в газобетонном доме обязательно следует провести экспертизу прочности материала
стен, чтобы установить насколько газобетон утратил прочность на сжатие, которая
определяет несущие способности стены из газобетона по материалу.

Для сравнения, тяжелый бетон подвергается хрупкому
разрушению (достигает предела огнестойкости по целостности) - по образованию
сквозных отверстий или сквозных трещин в бетоне наступает через 5 - 20 минут
после начала пожара (температуры при 400—700°С) и сопровождается отколами
бетона от нагреваемой поверхности.9 В
тонкостенных железобетонных конструкциях толщиной 40 - 200 мм это приводит к
образованию сквозных отверстий и трещин. В конструкциях толщиной более 200 мм
это приводит к отколам кусков бетона толщиной до 50 - 100 мм, что уменьшает
поперечное сечение элемента. Причиной хрупкого разрушения тяжелого бетона
при пожаре является образование трещин в структуре бетона и их переход в
неравновесное спонтанное развитие под воздействием сжимающих напряжении от
внешней нагрузки и неравномерного нагрева по толщине сечения элемента и
растягивающих напряжений от фильтрации пара.

В современном строительстве применению газобетонных
блоков отводится особая роль, так как они обладают существенными преимуществами
перед другими строительными материалами. Физико-технические свойства данного
материала позволяют возводить «теплые», благодаря низкой теплопроводности,
огнестойкие дома и, что немаловажно, за короткий срок