Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Реферат по материаловедению

.docx
Скачиваний:
54
Добавлен:
12.06.2017
Размер:
1.02 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской федерации

ФБГОУ ВПОС «Уральская государственная архитектурно-художественная академия»

Кафедра архитектурно-строительной экологии.

Реферат по материаловедению:

«Анализ материалов, используемых в архитектурном проекте»

Выполнил: ст. гр. 134; Кочурова Е.А.

Руководитель: ст. пр. Золотов Т.В.

Екатеринбург

2014

Содержание

Сведения о Ротонде

3

Основные материалы, применяемые в проекте и их свойства

4

Защита материалов от коррозионных воздействий

11

Перспективы применения материала

13

Приложение

15

Список литературы

17

  1. Сведения о Ротонде

Харитоновский парк , в котором находится Ротонда, — английский парк в Екатеринбурге, примыкает к усадьбе Расторгуевых — Харитоновых. Парк был заложен в 1826 году. В парке есть искусственное озеро с двумя насыпными островками и круглой беседкой-ротондой.

Ротонда, являющаяся символом парка, была построена на искусственном острове в центре пруда. Она была возведена в 1935-1937 гг. при реконструкции парка, проводимой под руководством архитектора Емельянова В.В. До Ротонды на островах не было никаких искусственных сооружений. Изначально из центра ротонды били струи фонтана, но уже очень давно фонтан не работает.

  1. Основные материалы, применяемые в проекте и их свойства

  1. Бетон

Бетон – искусственный камень, получаемый затвердеванием подобранной смеси из вяжущих мелкого и крупного заполнителей и воды. До затвердения это бетонная смесь. В качестве вяжущего вещества наибольшее применение имеют цементы различных сортов и видов, известь, гипс ,и др. Заполнителями в бетоне служат песок, гравий, щебень, шлак, пемза и некоторые другие природные и искусственные материалы.

Свойства:

Прочность характеризуется его маркой, которая определяется пределом прочности при сжатии стандартных бетонных кубов размером 150х150х150 мм, испытываемых в возрасте 28 суток после твердения в нормальных влажностно - температурных условия. Это свойство сопротивления разрушению под действием напряжения, которое вызвано внешними нагрузками. Количественной характеристикой прочности является предел прочности материала, который численно равный разрушающему напряжению для данного материала. Вследствие того, что строительные материалы отличаются неоднородностью, то предел их прочности определяется средним результатом испытания серии образцом. В экспериментальных исследованиях для определения прочности строительных материалов применяют образцы, имеющие правильную геометрическую форму - призмы, кубы, стержни, цилиндры, полоски. Процедура испытания, размеры образцов, скорость и вид нагрузок, правила обработки результатов должны быть выдержаны в строгом соответствии с существующими требованиями стандарта. Отметим, что размеры и форма образцов, а также состояние опорных поверхностей в значительной мере влияют на результаты испытаний. Так, например, кубики малых размеров имеют более высокий предел прочности при сжатии, чем кубики, изготовленные из того же материала, однако имеющие больший размер. Этот факт объясняет то, что при сжатии возникает поперечное расширение образца. Силы трения, которые возникают между плитами пресса и опорными гранями образца, удерживают частицы образца, которые прилегают к плитам, от разрушения и поперечного расширения. Как правило, строительные материалы испытывают растягивающей или сжимающей нагрузкой. Однако прочность также можно измерять при срезе, изгибе и пр.

Строительные материалы в зависимости от прочности разделяются на марки. Стоит отметить, что марка строительного материала по прочности - это самый важный показатель его качества. Все строительные материалы охватывает единая шкала марок. Марка в нормативных документах указывается в кгс/см2.

Плотность материала - это отношение массы материала к его объему.

Плотность бетона очень не простая характеристика, так как при добавлении различных компонентов в смесь она либо увеличивается либо уменьшается. При застывании прочность бетона увеличивается, следовательно и его плотность, так как не нужная вода испаряется. Чтобы увеличить плотность бетона можно сделать смесь на основе пуццоланового портландцемента, расширяющегося или глиноземистого цемента, при застывании в бетоне практически не образуются пустоты. Конечно можно уменьшить количество воды и увеличить количество цемента в смеси, тогда и плотность бетона увеличиться, но здесь есть подводные камни — это сложность при укладке. Также плотность бетона увеличивают добавки-пластификаторы, они по мимо увеличения плотности бетона улучшают общие характеристики готовой смеси. Если состав бетона будет по ГОСТу, то и плотность будет вполне известной величиной.

Существует несколько видов бетона:

Легкий — плотность бетона от 500 до 1800 кг/м³. К такому бетону относятся ячеистые, газо и пенобетоны, керамзитобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый. Несущая способность такой смеси после застывания очень мала.

Тяжелый или обычный бетон — плотность бетона от 1800 до 2500 кг/м³. Наполнителем для такого бетона служит гравий, щебёнка (базальт, гранит, известняк). Такой бетон имеет отличные износостойкие свойства, поэтому его часто применяют в промышленном строительстве.

Особо тяжелый бетон — плотность бетона свыше 2500 кг/м³. Так называемые баритовый, магнетитовый, лимонитовый бетонные смеси. Такой бетон используют при строительствах АЭС, так ка он защищает от ионизирующего излучения.

Конечно лучше всего покупать уже готовый бетон, изготовленный по ГОСТу, а не самим колдовать, потому что не всегда мы можем добиться желаемого результата в таком деле, как строительство.

Морозостойкость - свойство материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное число циклов попеременного замораживания и оттаивания без видимых признаков разрушения и значительного снижения прочности и массы. Морозостойкость - одно из основных свойств, характеризующих долговечность строительных материалов в конструкциях и сооружениях. Как известно, вода, находящаяся в порах материала, при переходе в лед увеличивается в объеме примерно на 9... 10 % и вызывает растягивающие напряжения. Ритмично чередующаяся кристаллизация льда в порах с последующим оттаиванием приводит к дополнительным внутренним напряжениям. Могут возникнуть микро- и макротрещины с возможным разрушением структуры и снижением прочности.

Для испытания на морозостойкость стандартные образцы материалов или целые мелкоштучные изделия (например, кирпич) вначале насыщают водой, а затем замораживают при температуре минус 15...20 °С. Затем образцы извлекают из морозильной камеры и оттаивают в воде комнатной температуры. Такое замораживание и оттаивание составляет один цикл. Марка по морозостойкости (Р10, Р15, Р25, Р35, Р50, Р75, Р100, Р150, Р200, РЗОО для каменных материалов) характеризуется числом циклов замораживания и оттаивания, которое выдержал материал, при допустимом снижении прочности или уменьшении массы образцов.

Высокой морозостойкостью обладают плотные материалы, которые имеют малую пористость и закрытые поры. Материалы пористые с открытыми порами и соответственно большим во до-поглощением часто оказываются неморозостойкими.

Подвижность бетона - способность бетона заполнять форму, в которую он уложен. Подвижность бетона считается временным свойством, поскольку может быть измерена только в тот период, пока материал пребывает в жидкой форме. С течением времени в структуре начинаются различные процессы схватывания, что приводит к возникновению процессов загустения. Соответственно, подвижность бетона уменьшается, вплоть до того момента, как состав не станет твёрдой и монолитной массой.

Показатель «подвижность бетона» зависит от воздействия внешних факторов: физического влияния со стороны человека или вибрации. Также бетон может «двигаться» под собственным весом. Подвижность смесей из бетона напрямую связана с добавляемым в них количеством воды. Не меньшую роль здесь играет и объем пластификаторов на один кубический метр. Малоподвижным считается тот стройматериал, в содержании которого упомянутых выше ингредиентов меньше всего. В общем выделяют 5 степеней удобоукладываемости бетона.

Усадка бетона - уменьшение объема (линейных размеров) данного материала с течением времени, в результате физических, физико-химических и химических процессов. Различают также усадку бетона в зависимости от времени:

До затвердевания (усадка свежеуложенной уплотненной бетонной смеси) - пластическая усадка; Усадка твердеющего бетона (до проектного возраста); Усадка бетона зрелого возраста (после проектного возраста).

В зависимости от причин, которые вызывают усадку, различают: Усадку в результате происходящих в цементном камне химических процессов взаимодействия исходных материалов (гидратация) - контракционная усадка, химических процессов взаимодействия продуктов гидратации с проникающими из внешней среды компонентами - карбонизационная усадка;

Усадку в результате физических и физико-химических процессов, вызывающих удаление воды (обезвоживание) из структуры бетона - влажностная усадка и радиационная усадка при высыхании.

В течение первых 4 -б часов с момента укладки и уплотнения бетонной смеси при условии возможности испарения воды из свежеуложенного бетона развивается пластическая усадка. Деформации усадки пропорциональны количеству испарившейся из бетона воды и могут достигать 2 -3 мм/м. Проявление пластической усадки недопустимо, поскольку ведет к необратимому катастрофическому ухудшению всех свойств бетона.

Водонепроницаемость бетона - способность его не пропускать воду под давлением. Она важна для гидротехнических сооружений, резервуаров для хранения воды. По степени водонепроницаемости бетон подразделяют на марки W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18 и W20. Цифры 2-20 обозначают давление в кгс/см2, при котором стандартные бетонные образцы диаметром и высотой 15 см не пропускают через себя воду. Проницаемость бетона может оцениваться коэффициентом фильтрации, Кф, см/с, определяемым по формуле:

Кф = ? x Q x ?(S x t x p), где ? — коэффициент, учитывающий вязкость воды при различной температуре; Q— вес фильтрата; ? — толщина образца, см; S — площадь образца, см2; t— время испытания образца, в течение которого измеряют вес фильтрата, с; p — избыточное давление, МПа.

Поры и капилляры размером менее 10-5 см непроницаемы для воды, более 10-5 см — способны пропускать воду при действии давления или градиента влажности.Объем макропор в бетоне колеблется от 0 до 40%. Их можно вычислить по формуле:

Vмп = [(В - 2?Ц) / 100] х 100.

Водонепроницаемость бетона зависит, в основном, от В/Ц, вида вяжущего, а также от содержания в бетоне тонкомолотых и химических добавок, условий твердения и возраста бетона. Кроме того, на водонепроницаемость бетона влияет структура пор. Понизив В/Ц, мы уменьшаем макропористость и повышаем водонепроницаемость бетона. Это хорошо видно из рис. 1. Уменьшить В/Ц можно повышением расхода цемента при постоянном расходе воды, применением пластифицирующих добавок, в особенности суперпластификаторов, которые понижают водопотребность бетонных смесей на 20-30%. Более высокую водонепроницаемость имеют бетоны на глиноземистом, расширяющемся, напрягающемся и высокопрочном цементах. Они присоединяют при гидратации большее количество воды и образуют более плотный цементный камень. Пуццолановый портландцемент за счет заполнения пор пуццолановыми добавками и их набухания также повышает водонепроницаемость бетонов. Для бетонных конструкций, к которым предъявляются требования ограничения проницаемости или повышенной плотности и коррозийной стойкости, назначают следующие марки по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W10, W12, W14, W1б, W18, W20.

Бетон может выдерживать без фильтрации давление воды 30 и более атмосфер. Марки по водонепроницаемости бетонов в конструкциях конкретных видов устанавливают в соответствии с нормами проектирования и указывают в стандартах, технических условиях и в проектной документации на эти конструкции.

  1. Гранит

Гранит - одна из самых распространенных кристаллических горных пород, традиционно применяющихся в строительной индустрии. Благодаря своим уникальным качествам : механической прочности, морозостойкости, долговечности в сочетании с высокими декоративными свойствами гранит в течение многих столетий является любимым материалом архитекторов и дизайнеров. Неповторимый облик камня позволяет использовать его как для наружной облицовки зданий, строительства набережных или создания грандиозных монументов, так и для внутренней отделки разнообразных интерьеров. В состав гранита входят полевой шпат, слюда, кварц, а также некоторые другие минералы. Их соотношение определяет прочность и цвет камня. По величине зерен различают граниты крупнозернистые (>10мм), среднезернистые (2-10мм) и мелкозернистые (<2мм). Цветовая гамма включает практически весь спектр оттенков - от черного до жемчужно-серого, от нежно-розового до темно-бордового. Зеленоватые, охристо-золотистые, серо-голубые, красновато-коричневые граниты гармонично вписываются в любую среду, предоставляя широкие возможности для выявления художественного замысла, создавая тот или иной необходимый эффект -торжественности или легкости, роскоши или строгости.

Свойства:

Прочность. Гранит считается самым прочным после алмаза веществом. Он устойчив к сжатию и трению. Это объясняется свойствами кварца, входящего в его состав. Кроме того, становится понятно, почему эта порода такая прочная, после того как найден ответ на вопрос о том, какова плотность гранита. Она на самом деле очень высокой - почти три тонны на кубический метр. Прочность гранита обусловлена тем, что породы гранита образовались в результате извержения магмы и отложения ее на значительной глубине земной коры. После медленного остывания под давлением вышележащей толщи земли граниты хорошо выкристаллизовываются и имеют ярко выраженную полнокристаллическую, чаще всего гранобластовую структуру.

Долговечность. Мелкозернистые сорта гранита проявляют первые признаки истирания только через 500 лет. Поэтому иногда его называют вечным камнем.

Устойчивость к атмосферным воздействиям. Гранит может выдержать температуру от минус 60 до плюс 50 градусов Цельсия. Это очень важно в условиях холодного климата. Исследования доказали, что изделия из гранита не теряют своих свойств после 300-разового замерзания и оттаивания.

Водонепроницаемость. Именно благодаря этому свойству гранит такой морозостойкий. Поэтому он идеально подходит для облицовки набережных.

Экологическая чистота. Гранит совсем не радиоактивен и поэтому безопасен для любых строительных работ.

Пожаростойкость. Этот материал начинает плавиться только при 700-800 градусах Цельсия. Поэтому облицевать им дом - это не только красиво, но и безопасно.

Легкость в обработке, сочетаемость с любыми строительными материалами и богатство фактур и расцветок делают его незаменимым для дизайна помещений. Несмотря на прочность и высокую плотность породы, этот камень легко поддается обработке. Его довольно просто резать и полировать. Обычно в продажу поступают большие гранитные блоки, плиты или гранитная крошка и щебень. Из него делают плитку, столешницы и брусчатку. Богатство фактур этого натурального камня делает применение гранита приемлемым для оформления любого интерьера. Очень красиво смотрится необработанный камень, хорошо поглощающий свет. Отполированный до блеска, он проявляет все свои достоинства и красоту слюдяных вкраплений. При обработке породы методом скалывания получается рельефная структура с декоративным эффектом игры светотени. А некоторые виды серого гранита после термообработки становятся молочно-белыми.

  1. Защита материалов от коррозионных воздействий.

Защита бетона от коррозионных воздействий. Чаще всего она основывается на защите поверхности бетона, на использовании бетона с минимальной капиллярной структурой и применении особых добавок, которые не дают образовываться микротрещинам, защищают от выщелачивания и вымывания. Все эти мероприятия можно отнести к одной из двух групп. В первую группу входят такие мероприятия, которые изменяют состав бетона, делают его более устойчивым.

Во вторую группу входят средства, при которых поверхность бетона покрывается различными веществами, пропитками, лаками и так далее. Иногда в состав таких веществ могут входить добавки, которые защищают бетон от образования микроорганизмов на нем. Эффективно использование цельных листов из какого-либо защитного материала. В этом случае увеличивается скорость обработки, а защита не страдает.

Нередко сочетаются оба способа: бетон покрывается специальным веществом, но оно не только находится на его поверхности, но и впитывается внутрь, проникает в его толщу. Такие средства очень эффективны, они могут обеспечивать практически полную гидроизоляцию. Защита поверхности бетонных сооружений от влаги, обеспечивается за счет использования сеалантов, в составе которых имеются полимерцементные композиты. Сеаланты – это особые вещества, основной функцией которых является именно защита и повышение прочности бетонных поверхностей. Находящиеся в составе этих веществ компоненты могут буквально просачиваться на несколько сантиметров вглубь, в результате, структура поверхности бетона изменяется – получается аналог мембраны, которая может пропускать воду только в одном направлении: изнутри наружу. В итоге влажность бетона только уменьшается, а не колеблется со временем.

Защита гранита от коррозионных воздействий. Граниты отличаются хорошими физико-механическими свойствами, высокой кислотостойкостью. Они менее стойки в концентрированных щелочах (подобно андезитам они могут применяться при концентрации растворов гидроокиси натрия и калия, не более 30%).

Гранит используется в строительстве в качестве кислотоупорной облицовки, однако наибольшее применение он находит при производстве кислотоупорного щебня и порошка.

Обработка гранита ввиду его большой твердости сложна и трудоемка, что значительно повышает стоимость облицовки. Кроме того, гранит состоит из зерен минералов, имеющих различные коэффициенты теплового расширения, поэтому он малоустойчив к высоким температурам и применяется при л=200—250° С [27]. Некоторые граниты при продолжительном воздействии сильных минеральных кислот и других агрессивных сред могут подвергаться коррозии на границе между зернами разных минералов, что ведет к снижению прочности.

Наиболее пригодными для антикоррозионной защиты являются граниты с плотной, мелкокристаллической структурой.

  1. Перспективы применения материала

Перспективы применения бетона.

Бетон - наиболее используемый материал в современном строительстве. Для изготовления бетона используют самые доступные материалы - цемент, щебень, песок и воду. Как конструктивный элемент тяжелый бетон, который используется при возведении стен и. фундаментов, не имеет аналогов, превосходящих его по своим прочностным характеристикам. С внедрением практического использования прогрессивных идей и современных строительных технологий в нашей стране появилась необходимость в производстве новых видов бетона с исключительными свойствами, такими как водонепроницаемость и морозостойкость, высокая прочность и коррозионная стойкость, регулируемая деформативносгь и т. д. Получение подобных бетонов нового поколения, преимущественно легких, обширный спектр которых уже вырабатывается в России, достигается путем введения современных добавок, с помощью которых можно добиться наиболее высоких эксплуатационных и технических характеристик. Такие виды бетонов решают проблему пространственных и долговечных строений. Еще одной версией легкого бетона, превосходящего по своим характеристикам распространенный пенобетон и газобетон, является пенополистиролбетон. Данная версия легких бетонов имеет роскошные характеристики, проста в изготовлении и нашла широкое применение в строительстве. Пенополистиролбетон имеет в составе портландцемент, гранулы вспененного полистирола, пористый заполнитель и воздухововлекающие добавки. Совмещение полистирольных гранул, которые являются теплоизоляционным материалом, и бетона позволяет обеспечить максимальное сочетание несущих свойств, звукоизоляции, термоизоляции и огнезащиты. Пенополистеролбетон довольно широко используется в малоэтажном строительстве и в качестве строительного материала при надстройке зданий за счет малого веса, в качестве тепло- и звукоизоляционного материала при устройстве полов, стен кровель. Еще одной особенностью этого материала является возможность создания архитектурных структур.

Перспективы применения гранита.

В последние годы очень широко стал использоваться этот камень для оформления интерьера. Он прекрасно сочетается со всеми материалами: деревом, металлом и керамикой - и подходит для дизайна любого дома. Кроме облицовки стен и пола, еще во многих местах квартиры можно использовать гранит. Свойства его делают этот камень незаменимым для изготовления подоконников и столешниц на кухне. За ними легко ухаживать, они долговечны и не портятся от воздействия влаги и высокой температуры. Очень широко используется гранит также и в ландшафтном дизайне. Дорожка или беседка, облицованные этим камнем, не будут бояться атмосферных воздействий и не потрескаются со временем. Красиво смотрятся клумбы, оформленные им, например, в стиле японского сада камней или в виде террасы. Очень удобно для изготовления бордюров и лестниц тоже применять гранит. Свойства и применение этого камня давно изучены. И он с древности использовался человеком. С появлением новых технологий обработки гранит стал применяться еще чаще, ведь стало возможным улучшить его декоративные свойства. Гранитом отделывают внешние и внутренние стены зданий, камины, бассейны, бани и полы, изготавливают ступени, колонны и скульптуры. Из гранита создают различные элементы интерьера, такие как: подоконники, карнизы, плинтуса, перила, столешницы, столики, лестницы, барные стойки, мозаичные панно. В качестве декоративно-отделочного материала граниты великолепно вписывается в различные, в том числе современные, направления дизайна интерьера. Синтетические материалы не заменят живой, дышащий, узорчатый природный камень. Жизнь гранита измеряется веками, но даже "стареет" натуральный камень красиво и благородно.

  1. Приложение

Бетон

Коррозия бетона

Гранит.

Коррозия гранита

  1. Список литературы

  1. Козине «каменные летописи города», 1989

  2. Лукянин «прогулки по Екатеринбургу», 1995

  3. Звагельская, Стриков «Екатеринбург. История города в архитетуре»,1998

  4. Каталог памятников архитектуры Екатеринбурга, 1998

  5. Свод памятников истории и культуры Свердловской области, 1 том «Екатеринбург», 2007.

  6. http://kamni.ws/

  7. http://1pobetonu.ru/