Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі семей қаласының ШӘКӘрім атындағы мемлекеттік униврситеті

5В073000 “Құрылыс материалдары, бұйымдары және конструкциялары өндірісі” мамандығының студенттеріне арналған

“МАМАНДЫҚҚА БАУЛУ”

ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей

2014

Алғысөз

1. ӘЗІРЛЕГЕН

1.1. Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті, “Геодезия және құрылыс” кафедрасының аға оқытушысы Уркинбаева Жузимкул Исаевна __________

«___________2014 ж.

2.1. Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті, “Геодезия және құрылыс”кафедрасының отырысында

Университеттің оқу-әдістемелік кеңесінің отырысында талқыланды және басылымға ұсынылды

4. Бірінші рет енгізілді

Мазмұны

Олай болса, материалдардың қолданылуы бойынша жіктелуін, қасиеттеріне сай құрылыста қолданылуын білу, үйлердің пайдалану жағдайына байланысты көп материалдар ішінен керектісін таңдай білу немесе бар материал мен бұйымдарды түрлі тәсілдерді қолдана отырып, пайдалана білу, инженер – технолог, инженер- құрылыс мамандарына өте қажет, себебі тұрғызылған үйдің , ғимараттың сапасын төмендетпеу, тиімділігі мен мәңгілігін қамтамасыз ету мамандардың біліміне байланысты.

Қазіргі нарықтық заманда жоғары сапалы құрылыс материалдары мен бұйымдары индустриясын күшейту өзекті мақсат. Осы мақсатпен өндіріс процессін жан жақты механикалау және автоматикалау, ғылыми және техникалық жаңалықтарды кеңінен өндіріс салаларына енгізу құрылыс материалдар өнеркәсібінің тиімділігін асыруда және салынатын құрылыстың сапасын жақсартуда кепілдік әрекет екені даусыз. Мәселен, қабырға материалдары комбирнатында автоматты технологиялық жолында тек еңбек өнімін асыру ғана емес, сонымен қатар жұмысшылар санын 8-10 есе азайту мүмкіншілігін туғызады. Тіпті , кейбір жеке операцияны автоматтандырудың өзі , едәуір экономикалық нәтиже береді.

Соңғы 40-50 жылдардың ішінде көптеген академиялық ғылыми зерттеу институттарында және жоғарғы оқу орындарында жүргізілген ғылыми зерттеу жұмыстары, жыл сайынғы ғылыми техникалық конференциялар, халықаралық және ұлттық конгресстер, сонымен қатар , іс жүзіндегі өндірістік жетістіктер, басылып шығарылатын ғалым зерттеушілердің еңбектері әрбір құрылыс материалын тереңірек танып, олардың құрылыстық техникалық қасиеттерін жетілдіруге ұйытқы болды. Қазір де біздің республикамызда дағдылы және жаңа құрылыс материалдары мен бұйымдарын зерттеу және сапаларын жақсарту әрекеттері жүргізілуде. Құрылыс материалдары өндірісін дамытуда елеулі роль атқарып, көптеген құрылыс мамандарын дайындауға көп үлес қосқан Ресейдің және Украйнаның белгілі ғалымдар , мысалы, керамикалық өндірісте барлық мамандар тәнті болған В.И. Вернадскийдің, П.А.Земятченскийдің, П.П.Будниковтың еңбектері; шыны және шыны бұйым өндірісінде – И.Н.Китайгородскийдің , О.К. Ботвинкиннің, С. Луковскийдің еңбектері; минералдық байланыстырушы материалдар өндірісінде А.А.Байковтың, Д.С.Белянкиннің, Н.А.Торопов, В.А. Киндтің т.б.ғалымдардың еңбектері; қазіргі пластикалық және синтетикалық полимерлер материалдары өндірісінің іргесін қалаған - А.М.Бутлеровтың , С.В.Лебедевтің,Н.Н. Семеновтың еңбектері.

Қазіргі құрылыс материалдары мен бұйымдары саласында ғылыми зерттеу жұмысын дамытуда П.А Ребендердің, А.В.Волженскийдің, П.И.Боженовтың, Ю.М. Буттың, Қазақстанда С.Т.Сүлейменовтың, У.А.Аяповтың, Б.П. Паримбетовтың, К.К.Қуатпаевтың және т.б. ғалымдардың ,еңбектерінің ықпалы күшті болды. Құрылыс материалдры мен бұйымдар курсы өз тұрғысында құрылыс конструкциялары , архитектура, экономика, және құрылыс өндіру технологиясы курстарымен тығыз байланысты болып келеді.

2. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты жіктелуі.

Материалдарды зерттеу барысында жасалатын маңызды қорытынды: - олардың негізгі қасиеттерінің көрсеткіщтері және пайдалану жағдайларындағы тұрақтылығы, құрамындағы заттардың қасиетіне және структурасының сипатына тікелей байланысты. Себебі, материалдарды құрайтын заттардың өздеріне тән химиялық , физикалық қасиеттері , белгілі бір структурасы болады. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты үш түрге бөледі: макроструктура – аспапсыз, құралсыз көзге көрінетін материал құрылысы; микроструктура - оптикалық прибормен көрінетін құрылысы; материал құрамындағы заттардың молекулалық иондық дәрежеде электрондық оптикалық қайта өзгертушісі бар рентгенмен зерттелетін ішкі құрылыс.

Барлық материалдар белгілі МЕСТ-ке, сонымен қатар Құрылыс нормалары мен ережелері деп аталатын нормативті құжаттар жүйесіне сәйкес келеді ( ҚН; Е.) Олар тарауларға бөлінген төрт бөлімнен тұрады:

Бұл құрамның байланысын, материалдардың қасиеті мен құрылымын, сонымен қатар олардың физика-химиялық, физикалық, механикалық және басқа да әсерлердегі өзгеріс заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Кез келген материал құрылымда жүктемеге немесе қоршаған орта әсеріне ұшырайды. Материалдың ғимаратта қолданылуы, жұмыс шартына байланысты құрылыс материалдары төмендегідей жіктеледі:

1. әмбебап типтегі материалдар (қатаң құрылымдарға арналған)

2. арнайы бағыттағы материалдар (әсерден қорғауға арналған)

Олардың қолданылу аймағы материалдардың қасиеттеріне байланысты.

Дәріс №2 Байланыстырғыш заттар және олардың жіктелуі. Шикізаттар және алыну жолдары, жеткізілуі
Тұтқыр заттар органикалық, анорганикалық (немесе мине-ралды) және органоминералды (аралас) болып бөлінеді. Анор-ганикалық немесе минералды түтқыр заттар үнтақты күйінде келіп, майда, ірі толтырғыштар, сумен араластырылса, уақыт өтісімен қатайып, бетон деп аталатын жасанды тасқа айнала-тын ерітінді мен бетон қоспасын түзейді. Анорганикалық түтқыр заттарға өкті, гипсті, магнезиалды ж.б. тек кебу жағдайда ғана қатаятын түтқырлар жатады.

Гидравликалық түтқырлар болса, олар тек ауа бар жағдайда ғана емес, сонымен қатар су ішінде қатаюға және беріктік алуға қабілетті. Оларға гидравликалық әк, портландцемент, саз балшықты цемент, пуццлоңды портландцемент, шлакты портлаңдцемент, үлғайғыш цемент ж.б. жатады.

Тұтқырды сумен араластыра бастағаннан, оның қатты жағдайға ауысуына дейінгі уақытты үстасу кезеңі дейді. Артық қосылған су түтқырдың қатаюын баяулатады, сондықтан үста-су уақытын түтқыр массасынан пайызбен анықталатын цемент қамырының қалыпты қоюлығы жағдайында айқындалады.

Тұтқыр зат сумен араласқан соң, гидратация мен гидролиздің физика-химиялық процестері салдарынан ұстаса бастайды -цемент қамырының қозғалмалығы кемиді. Мүның өзі үсталу кезеңінің басталуына сай келеді. Цемент қамырының қозғал-малығы толығынан жойылып, оның қатты затқа айналуы -үстасудың соңына сай келеді. Тұтқырлар үстасу уақыты бойынша 3 топқа бөлінеді.

Тез үстасатын - үстасудың басталуы 3-10 минутта байқала-ды. Осыңдай қысқа кезеңде ерітінді мен бетонды дайыңдап және тесеп үлгеру іс жүзінде мүмкін емес, сондықтан түтқырларға арнайы үстасу мен заттың қатаюын бөсеңдететін баяулатқыш-тарды қосады.

Қалыпты үстасатын - басталуы 45 минуттан ерте емес, ал аяқталуы 10 сағаттан кем емес; осындай түтқырларға әдетте

бетондар мен ерітінділерді дайындауда қолданылатын, цементтерді жатқызады;

Баяу үстасатын — үстасуы 10—12 сағат откен соң басталады. Қолайлы жайғасымдықтағы ерітінді мен бетон қоспаларын дайындау үшін қосылатын су мөлшерін түтқырмен химиялық қосылуға керекті шығыннан әлдеқайда молырақ алады. Хими-ялық реакцияға түспей, бос қалған су мөлшері біртіндеп буланады да бетонның қуыстылығын өсіреді, оның нәтижесінде бетон беріктігі төмендейді, басқа қасиеттері нашарлайды. Теория бойынша цементтің толық гидрациялануы үшін 18-20% су жеткілікті. Бірақ осындай су мөлшерімен дайындалған ерітінді мен бетон қоспалары кебулеу және қолайлы жайғаспайды.

Гипсті түтқыр заттарды, күйдірілген табиғи гипсты ұнтақтау жолымен алынады. Табиғи гипсты тас дегеніміз жер қойнауында кездесетін екісулы кальций сульфаты –

Са S0₄ • 2Н₂0. Процестің температуралық шарттарына бай-ланысты гипсті тастан, қүрылыс гипсын, жоғарғы берікті гипс, ангидридті цементті өндіреді.

Қүрылыс гипсын арнайы қайнататын қазандарда және пештерде күйдіру арқылы өндіреді.

Гипстік шикізат есебінде гипсті және ангидридті тасты (СаS0₄), кейбір өндіріс қалдықтарын (фосфогипс, борлыгипс) қолданады.

Бірінші сортты гипс өндірісі үшін, табиғи гипсті тастың құрамындағы СаS0₄ • 2Н₂0 мөлшері 90% аз болмауы керек, ал екінші сортьгда 65% аз емес.

Табиғи гипс тасы - шөгінді тау жынысы, ақ түсті, Моос шкаласы бойынша қаттылығы 2, тығыздығы 2200—2400 кг/м³.

Екісулы кальций сульфатын қыздырғанда 65°С бастап оның біртіндеп сусыздану - дегидратация процесі жүреді. Қыздырудың шегі 170°С шектеледі. Осындай жағдайда гипс тасы судың 1,5 молекуласын жоғалтады және баяу түрде 0,5 молекулалы суы бар гипске айналады:

СаS0₄-2Н₂0 = СаS0₄- 0,5 Н₂0 + 1,5 Н₂0.

Осындай затты құрылыс гипсі, ал кейде алебастр деп атай-ды. Жартысулы гипстің екі модификациясы бар - а және р\ Жабық аппараттарда (автоклавта) б-гипсі (жоғаргы берікті), ал ауамен әрекеттесетін ашық аппараттарда в-гипсі пайда болады.

Гипс өндірісі. (3-формалы құрылыс гипсін үш әдіспен алады:

- гипс тасын ұнтақ жағдайына дейін ұсақ майдалайды, осыдан кейін жылумен өңдейді;

- дөрекі ұсақталған гипс тасын күйдіреді, кейіннен ұсақтап ұнтақтайды;

- ұсақталған гипс тасын су буының жоғарғы қысымымен өңдейді, осыдан кейін кептіріп ұсақтайды.

Гипс тасын шахталы, сақиналы, айналмалы пештерде күйдіреді немесе булы қазандықтарда қайнатады. Шахталы пештерге гипс тастарын өлшемдері 70-300 мм кесектер түрінде салады. Сақиналы пештерде, күйдірілетін гипс тастарының ірілігі 15 мм, ал булы қазандықтарда қайнатуда - 25-30 мм көп бол-мауы керек.

Гипс тастарын жылумен өңдеу әдісін, бәрінен бүрын, шикізат қасиеті мен өндірілетін өнім мөлшеріне байланысты таңдап алады.

Гипс тасын балғалы қондырғыларда немесе шарлы диірмендерде ұсақтайды. Егер үнтақты белгілі жағдайға дейін майдалау керек болса, онда тасты алдын ала кептіреді.

Гипсті қазандықтағы қайнамалы қабатта пісіру әдісі іс жүзіңде кең тараған. Осындай қазандықтар, тік оське орнық-тырылған, араластырғышы бар болатты цилиндр түрінде да-йындалады. Оның ішіне гипсті үнтақ артылады. Қазандықтың шет-шетінен қыздыратын қүбырлар жүргізген. Гипс 100-105°С температурада пісіріледі - бөлінген су буының есебінен «қай-найды». Қазандықтың түбіндегі тор арқылы дайын өнім жи-нақтайтын қорапқа түседі. Көлемі 2 м³ қазандықтың қуатты-лығы сағатына 1000 кг дейін. Жоғарғы берікті қүрылыс гипсын қазандықтарда қысыммен (автоклавтарда) қайнатады. Өнімді дайын жағдайына дейін келтіруге 1-1,5 сағат уақыт шығындалады.

Қазіргі уақытта гипсті түтқырларды күйдіру процесі жоғарғы температурада жүреді, айналмалы пештердегі өндірістің өзі

экологиялық жағынан едәуір тиімді деп саналады. Мүндай өдіс тек күрылыс гипсын ғана емес, онымен қатар басқа да гипсті түтқырларды өндіруге мүмкіндік тудырады (9.3.2-сурет).



9.3.2-сурет. Айналмалы пеште гипсті күйдірудің технологиялык процесі:

1 - гипс тасын қабылдайтын қорап; 2 - дөрекі ұнтактайтын диірмен;

3 - айналмалы пеш; 4 - тозаңды шөктіретін камера; 5 - күйдірілген гипстің

корабы; 6 - шарлы диірмен; 7 - дайын бұйым өнімі

Сумен араластырылған соң гипс тез арада үстасады және қатаяды. Қатаю процесінде гипстің көлемі шамамен 1% ұлғаяды, мұның өзі гипс тасындағы ішкі жүйенің тығыздығымен байланысты. Құрылыс гипсінің ұсталуы су мен гипстің араласуынан соң 4-5 мин кейін басталады. ұстасудың аяқталуы 6-дан 30 минут дейінгі аралықта болады. Нормалды қоюлықтағы гипс қамырын өндіру үшін 50-70% су қажет, ал жоғарғы беріктіктегі гипстен қалыпты қоюлықтағы қамырды өндіруде су сүранысы 30-45% толық гидратацияла-нуы үшін гипс массасының 18-19% мөлшерін қүрайтын ғана су қажет. Гипсті бүйымдарды ылғалды жағдайда қолдануға болмайды, себебі гипстің беріктігі бұл жағдайда 50% дейін кемиді. Суға төзімділігін арттыру үшін гипстен дайындалған бүйымдар мен бөлшектерді қанықтыру арқылы оқшаулау үсынылады.

Осыдан басқа гипстің суға түрақтылығын арттыру үшін, оған сөнбеген әкті, цементті, шлакты - үнды, күлді және т.б. құра-мында белсенді аморфты кремнеземі бар ұнтақталған заттарды қосу арқылы гипстің суға төзімділігі арттырылады.

Жарты сулы кальций сульфатының негізіндегі гипсті түтқыр заттар (Са50₄- 0,5 Н₂0) қысқандағы беріктігі жағынан 12 маркаға бөлінеді - Г2-ден Г25 дейін (2-25 МПа). Мұндай жағдайда гипсті бүйымның майысқыштығы, беріктігі 1,2 ден 8,0 МПа дейін өзгереді. Гиспті түтқыр заттың үнтақтығы өскен сайын, оның беріктігі өседі.

Б.Г. Скрамтаев пен Г.Г.Булычев ойластырған жоғарғы берікті гипсті өндірудің екінші әдісі су буының жоғарғы қысымдағы автоклавта гипс тасын жылумен өңдеуге негізделген. Гипс та-сын ауа кірмейтін жабық қазандыққа орнықтырады. Гипс та-сын жылумен өңдеу, қысымы 1,3 атм (125°С), қаныққан су буының әсерімен іске асады және алынған 2 — жартыгидратты үнтақ жағдайына дейін майдалайды. Жоғарғы берікті гипс қамы-рының қалыпты қоюлығы 40-50%, кәдімгі қүрылыс гипісіндегідей 60-70% емес, жеті тәуліктен кейінгі беріктігі 15-40 МПа жетеді.

Қүрылыста жорғарғы берікті гипсті еденнің қүйылмалы жа-былымдарын төсеу үшін, сондай-ақ металлургия өндірісінде калыптарды дайындауда қолданады.

Ангидридті цемент — табиғи гипс тасын температура 600— 700°С күйдіріп алынған сусыз гипсті үнтақтау арқылы алын-ған өнім. Ангидридті цементтің беріктігін арттыру үшін, оған катализатор есебінде әкті, күйдірілген доломитті, домналы шлакты, қатпар тасты, натрий мен кальцийдің сульфаты мен сулы сульфаттарын қосады. Осы цементті ойлап тапқан акаде-мик П.П. Будников. Ангидридті цемент баяу қатаятын түтқыр зат: үстасудың басталуы 1-1,5 сағат, үстасудың аяқталуы 24 сағатқа дейін болады. Ангидридті цементтің суға шыдамдылы-ғы қүрылыс гипсіне қарағанда жоғары. Қысқандағы беріктігі жағынан ангидридті цемент 50, 100, 150, 200 деген маркаларға бөлінеді. Нағыз тығыздығы 2,8-2,9 г/см³, тығыздалғаннан кейінгі төгілмелі тығыздығы - 1200-1500 кг/м³.

Қысқа уақыт аралығында күйдірілетін гипстік түтқырларға қарағанда, ангидридті цементтің қатаюы кезінде оның көлемі үлғаймайды. Қатайған ангидридті цементтің беріктігі су әсер еткен жағдайда кемиді. Керісінше, егер ангидридті цементке домналы шлак қосатын болсақ, оның суға шьгдамдылығы ар-тады. Ангидридті цементтен өндірілген бүйымдар алма-кезек мүздану мен ерудің 15 циклы әсер еткен жағдайдың өзіңде бүзылмайды.

Ангидридті цементтерді түрғын үйлердің едендерін жіксіз жабу, өр түрлі мәнерлі сылақты ертінділерді өндіру, органика-лық және анорганикалық толтырғыш негізіндегі жеңіл бетон-дарды алу, ауыр бетондарды қолдану, сонымен қатар жасанды гранитті өндіру жүмыстарында қолданады. Ангидридті цементті кірпіш қалауға керекті ерітінді қүрамында, жылудоғарғыш ма-териалдар өндірісінде қолданады. Ангидридты цементтен алын-ған қүрылыс бүйымдар пайдалану кезіндегі ауа ылғалдығы 60— 70% көп емес жерлерде қолдануға тағайындалған.

Әрлегіш гипс (цемент) — қүрамында ыластағыш қоспалары жоқ табиғи гипс тасы температурасы 550-700°С жағдайда күйдіріп алынған өнім. Күйдірілген гипсті үнтақтау процесінде оған көмір қышқыдды алюминийді қосады.

Әрлегіш гипстің түсі ақ, шығылыстыру коэффициенті 90% аса-ды (9.3.3-сурет). Үстасу уақытының басталуы 1 сағат, аяқталуы 12 сағатқа дейін. Ақ гипстің 100-400 маркалары шығарылады. Әрлегіш гипсты құрылыста жасанды мраморлы плиталарды, сәулеттік

бұйымдар мен бөлшектерді дайындауда қолданады.

Жогаргы температурада күйдірілген гипс — табиғи гипс тасын немесе ангидридті 800-1100°Стемпературада күйдіріліп алынған түтқыр. Күйдіру кезінде гипс тасы суды толығынан жоғалтады, ал пайда болған сусыз гипстің біразы, белсенді әктің (СаО) пайда болуы арқылы ұщырайды 2СаS0₄ = 2СаО +1 + 2S0₂ + 0₂.

Жоғарғы температурада күйдірілген гипстің 100, 150 және 200 маркалары шығарылады. Оның нағыз тығыздығы 2,8-2,9 г/см³, төгілмелі тығыздығы 900—1100 кг/м³. Жоғарғы температурада күйдірілген гипсті баяу үстасатын тұтқырлар тобына жатқызады. Гипстердің басқа түрлеріне қарағанда, суға төзімділігі жоғары.

Қабырғаға кірпіш төсеуде, ішкі сылақ жүмыстарында, бетон бүйымдары мен жасанды мәрмәр плиталарын дайыңдауда қолданылады.

Дәріс №5 Керамикалық құрылыс материалдары және өндіру әдістері. Оларға қойылатын талаптар

Керамикалық материалдарды сары топырақты (глина) пішіндеп күйдіру арқылы алады. Құрылысына қарай керамикалық материалдарды кеуекті және тығыз деп бөледі. Қолданылуына байланысты: қабырғалық – кәдімгі кірпіш, кеуекті кірпіш және тастар, ірі блоктар мен панельдер; жабынға арналған – тастардан жасалған балкалар мен панельдер, сыртқы каптама (облицовка) үшін қабырғалар мен едендерге арналған тақталар, санитарлы-техникалық бұйымдар, шатырлар, канализацияға арналған кұбырлар Керамикалық материалдарды дайындауда шикізат көзі ретінде сары топырақ, кварцты кұм, шамот, шлак, ағаш ұнтағы пайдаланылады.

Сары топырақ – сумен араласқанда пластиналы қоспа түзетін, кептіргенде белгІлі пішінде болатын, күйдіргенде тастың тығыздығына теңесетін минералды масса немесе тау тілімінің бір түрі. .

Сары топырақтың пластикалығы деп белгілі пішінде жарылмай, ақаусыз түзіп, осы пішінді кептіру және күйдіруде сактауы. Бұл пластикалық коэффициенттермен сипатталады.

мұндағы, W_Т, W_Р – ылғалдылық мәндері, %.

Пластикалығына байланысты сары топырақтар:

жоғары пластикалы (П=25),

орташа пластикалы (П=1З-25),

мөлшерлі пластикалы (П=7-15),

төмен пластикалы (П=7) болып жіктеледі.

Сары топырақтың кұрамында сары топырақ фракциясы неғұрлым көп болса, соғұрлым байланысы берік болады.

Пластикалық әдісте кептіру негізгі әдістердің бірі болып табылады. Кептіру процесі материалдың жылу және масса алмасуының қоршаған ортамен байланысы. Технологиялық процестің соңғы сатысы – күйдіру табылады.

Қабырғалық керамикалық материалдар төмендегідей жіктеледі:

1. Бұйым түріне байланысты

2. Қолданылуына байланысты:

3.Пайдаланылатын шикізат түріне және бұйымның дайындалуына байланысты:

сары топырақ, диатомит, трепелден пластикалык;

жартылай құрғақ әдіспен нығыздалып дайындалған бұйым.

4. Технологиялық қасиеті мен тығыздығына байланысты:

а) жылу технологиялық қасиеттері мен жоғары тиімділіктері – тығыздығы 1400 кг/м кірпіштер және тығыздығы 1450 кг/м³ тастар.

б) шартты тиімділіктері – кірпіштің тығыздығы 1400 кг/м³ жоғары, ал тастың тығыздығы 1450-1600 кг/м³ аралығы.
Арнайы мақсаттағы кірпіштер мен тастар бұл топқа канализациялық құрылымдар мен жол жабындарына арналған тастар меп кірпіштер жатады. Олардың беріктігі, тығыздығы, аязға төзімділігі жоғары болуы керек. Лекальды кірпіш өндірістік түтін құбырлар қалауға қолданылады. Олардың кызу температурасы 700⁰ С.

Канализациялық кұрылымдарға арналған тастардың тығыздығы жоғары болуға тиіс. канализациялық құбырларды отқа төзімді сары топырақтан дайындайды.