Строительные материалы

1. Изложить  сущность работ по флюатированию камня  кремнийорганическими соединениями.

   Для защиты каменных материалов от разрушения необходимо прежде всего предотвратить проникновение воды и ее растворов в глубину материала, для этого применяют так называемое флюатирование. При обработке известняка флюатами (например, кремнефтористым магнием) образуются нерастворимые в воде соли, которые закрывают поры в камне и тем самым повышают его водонепроницаемость и атмосферостойкость.  

2. Перечислите и кратко охарактеризуйте изделия, изготовленные способом литья и широко применяемые в строительстве. Приведите рисунки некоторых изделий из чугуна.

   Рациональное  использование  природных  ресурсов  и  энергии   является

важнейшей задачей  производства,  экономики  и  экологии.  Поэтому  создание оборудования, позволяющего экономить  тепловую  энергию,  является  наиболее актуальным.

    В решении этой проблемы важная  роль принадлежит литейному производству, т.к.  литьем  получают   большинство   гидравлического   и   энергетического оборудования. Среди  подобного  оборудования  особое  место  занимают  литые теплообменники, конструкция которых  постоянно  усовершенствуется,  позволяя более рационально  использовать  тепловую  энергию.  Другим  направлением  в производстве теплообменников, является их удешевление за счет  используемого при их отливке сплава. т.к. к  подобным  отливкам  предъявляются  повышенные требования по герметичности, то их обычно изготавливают  из  стали,  цветных сплавов или высокопрочного чугуна,  что  значительно  увеличивает  стоимость этих  отливок.  Выход  видится  в  использовании  серого  чугуна,  для  чего необходимо найти способы улучшить его свойства.

    В  производстве  подобных   отливок   также   важная   роль   отводится математическому  моделированию,  которое  в  значительной  степени  упрощает прогнозирование  процесса  формирования  отливки,  структуры  металла  и,  в конечном итоге, качества получаемой отливки.

     Производство   теплоэнергетического   оборудования   является    важной экономической и экологической задачей.  Это определяет актуальность   задачи повышения  надежности  и  долговечности  работы  и  коэффициента   полезного действия  энергетического  оборудования,  в  том  числе  и  теплообменников. Надежность   и   экономичность   работы    этих    агрегатов    определяется работоспособностью радиаторов -  узлов,  работающих  в  условиях  повышенных давлений и в агрессивной среде.

    Теплообменники  подразделяются  на  промышленные  и  бытовые.  

Особые  требования при литье радиаторов предъявляются к металлу отливки.

Сплав должен обладать:

  - прочностью,

  - износостойкостью,

  - коррозионной  стойкостью,

  - герметичностью.

    Такими материалами обычно  служат  сталь,  чугун  и  некоторые   цветные

сплавы. Однако, высокая стоимость стали и цветных сплавов,  а  также  низкие литейные  свойства  этих  сплавов  ограничивают  широкое  их  применение   в качестве  материала   для   отливок   гидросистем   и   теплоэнергетического оборудования. Наиболее широкое применение при  изготовлении  теплообменников получил чугун, как более дешевый, доступный  и  хороший  литейный  материал. Одним из основных требований, предъявляемых  к  чугуну,  является  его герметичность. 

3. Чем объясняется коррозия затвердевшего цементного камня в минерализованных водах.

    Бетон в инженерных сооружениях в процессе эксплуатации может быть подвержен  агрессивному воздействию внешней  среды: пресных и минерализованных вод, совместному действию воды и  мороза, попеременному увлажнению и  высушиванию. Среди компонентов бетона цементный камень наиболее подвержен развитию коррозийных процессов. Для того чтобы бетон стойко сопротивлялся агрессивному воздействию внешней среды, цементный камень должен быть коррозие-, морозо- и атмосферостойким.

  Коррозия цементного камня вызывается воздействием агрессивных газов и жидкостей на затвердевшие части цементного камня: Ca(OH)2 и 3CaO*Al2O3*6H2O.

     Коррозии можно разделить на 3 вида: 1) начинается обычно с растворения свободного гидроксида Ca, выделяемого цементом при гидратации; 2) вызвана образованием легкорастворимых солей при действии кислот, кислородных газов и других агрессивных веществ на гидроксид цементного камня (кислотная, магнезиальная коррозия); 3) обусловлена образованием в порах цементного камня соединий, занимающих больший объем, чем исходные продукты реакции; это вызывает появление внутренних напряжений и растрескивание.

     Коррозия 1-го вида: выщелачивание Са(ОН)2 при действии на цементный камень мягких вод, содержащих мало растворенных веществ: вода оборотного водоснабжения, конденсат, дождевая вода, вода горных рек, равниных рек в половодье, болотная вода. Содержание Са(ОН)2 в цементном камне через 3 месяца твердевания составляет 10-15%. После его вымывания и в результате уменьшения концентрации СаО начинается разложение гидросиликатов и гидроалюминатов Ca. Выщелачивание Са(ОН)2 в количестве 15-30% общего содержания в цементном камне вызывает понижение его прочности на 40-50%. Выщелачивание можно заметить по появлению белых пятен (подтеков) на поверхности бетона. Для ослабления коррозии выщелачивания ограничивают содержаниее трехкальциевого силиката (C3S) в клинкере до 50%. Главным средством борьбы с выщелачиванием Са(ОН)2 является введение в цемент активных минеральных добавок и применение плотного бетона. Процесс выщелачивания замедляется, когда в поверхностном слое бетона образуется малорастворимый СаСО3 вследствие естественной карбонизации Са(ОН)2 при взаимодействии с СО2 воздуха. Выдерживание на воздухе бетонных блоков и свай, применяемых для сооружения оснований, повышает их стойкость.

     Коррозия 2-го вида. Углекислотная коррозия развивается при действии на цементный камень воды, содержащей слабую угольную кислоту. Избыточный диоксид углерода разрушает карбонатную пленку с образованием хорошо растворимого дикарбоната Ca Ca(HCO3)2. Общекислотная коррозия происходит при действии растворов любых кислот, имеющих значение водородного показателя рН<7 (искл. поликремневая и кремнефтористоводородная кислоты). Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных предприятий; они могут проникать в почву и разрушать бетонные фундаменты, коллекторы и другие подземные сооружения. Кислота образуется при взаимодействии сернистого газа с влагой в воздухе. В выбросах промышленных предприятий, кроме SO2, могут содержаться другие кислые газы, а также хлор и хлористый водород. Кислота вступает в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, при этом образуются растворимые соли (CаC12) и соли, увеличивающиеся в объеме (СаS04*2Н2О). Это приводит к увеличению пористости, уменьшению прочности цементного камня. Бетон на п-те защищают от непосредственного действия кислот с помощью слоев из кислотоупорного цемента. Магнезиальная коррозия наступает при воздействии Са(ОН)2 с магнезиальными солями (MgCl2 3-5%), встречается в растворенном виде в грунтовых водах и всегда содержится в большом количестве в морской воде. В результате этого взаимодействия образуется растворимый CаC12, легко вымывается из бетона. Коррозия под действием минеральных удобрений. Вызывают аммиачные удобрения-аммиачная селитра, сульфат аммония. В результате протекания простых химических реакций образовывается хорошо растворимый нитрат Ca (Ca(NO3)2), легко вымывается водой. Также происходит взаимодействие KCl c Ca(OH)2, что ускоряет процесс коррозии. Влияют фосфорные удобрения: суперфосфат, соединения, содержащие Р. Коррозия под влиянием органических веществ. Большой агрессивностью отличаются уксусная, молочная и винная кислоты. Жирные насыщенные и ненасыщенные кислоты (олеиновая, стеариновая, пальмитиновая и дp.) разрушают цементный камень, так как при взаимодействии с Са(ОН)2 они омыляются. Вредны и масла: льняное, хлопковое, рыбий жир. Нефть, нефтя-ные продукты (керосин, бензин, мазут, нефтяные масла) не представляют опасности для бетона, если они не содержат нафтеновых кислот или соединений серы. Однако надо учитывать, что нефтепродукты легко проникают через бетон. Они могут содержать фенолы, агрессивно влияют на бетон.

     Коррозия 3-го вида. Сульфо-алюминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня соединений, содержащих сульфатные ионы. Образование в порах цементного камня малораство-римого трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) сопровождается увеличением объема этого камня в 2 раза. Развивающееся в порах кристаллизационное давление приводит к растрескиванию защитного слоя бетона. Вслед за этим происходят коррозия стальной арматуры, усиление растрескивания бетона и разрушение конструкции. Вместе с тем, могут оказаться агрессивными сточные воды промышленных предприятий, грунтовые воды, если в них содержится сульфат Na Na2SO4. Вследствие взаимодействия Ca(OH)2 с Na2SO4 идет образ-е сульфата Ca и гидроалюмината, что приводит к разрушению бетонных конструкций. Для борьбы с этой коррозией используюся специальные сульфатостойкие портлаты. Щелочная коррозия проявляется в 2-х формах: под действием концентрированных растворов щелочей на цементный камень и под влиянием щелочей, имеющихся в клинкере цемента. Если бетон насыщается раствором щелочи, а затем высыхает, то под влиянием CO2 образуется сода и поташ. Эти соединения кристаллизуются, расширяются в объеме, что приводит к разрушению цементного камня. В составе заполнителей для бетона, в особенности в песке, встречаются реакционные модификации кремнезема: опал, халцедон, вулканическое стекло. Они вступают при обычной t в разрушительные для бетона реакции со щелочами цемента. В результате образуются набухающие студенистые отложения белого цвета на поверхности, появляется сеть трещин, поверхность бетона местами вспучивается и шелушится. Разрушение бетона может происходить через 10-15 лет после окончания строительства.