Презентация физические свойства строительных материалов: Основные свойства строительных материалов — презентация онлайн

Разное

Лекция 3 Теплофизические свойства строительных материалов Теплопроводность

Лекция № 3 Теплофизические свойства строительных материалов Теплопроводность

.

.

.

Термическое (тепловое) сопротивление материала

.

.

.

(R 0 = R 1 + R 2 + … + Rn)

.

Огнестойкость

.

Огнеупорность

Механические свойства строительных материалов

. R

. σ

.

• Где . Rсж , Rр, Rизг • Р … [Н] • F … [мм 2] • b и h … [мм] • l … [мм] … [МПа]

Испытание бетонного образца на прочность при сжатии

Разрывная машина для испытания на прочность при растяжении

Разрывная машина для испытания на прочность при растяжении

Твердость

Шкала твёрдости Мооса

Истираемость и износостойкость

Барабан для испытания истираемости щебня

Взаимосвязь состава, строения и свойств строительных материалов, способы формирования заданных структуры и свойств

Si.

О 2 и Аl 2 О 3

клинкерных минералов

Фазовый состав

опал диатомита, трепела

клинкера портландцемента

.

(асбестоцемент, гипсоволокнистые листы, стеклопластики).

План-конспект урока по дисциплине Строительные материалы. Тема «Физические свойства строительных материалов»

Санкт-Петербургское Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Санкт-Петербургский техникум отраслевых технологий, финансов и права»

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

Преподавателя Воронцовой Елены Станиславовны

Тема: Физические свойства строительных материалов

Место урока в учебном плане:

Урок № 4 в ОП 12 «Строительные материалы и изделия».

Тип урока: Освоение и закрепление знаний

Вид урока: практическая работа.

Цель: научить производить расчет влажности материала, пористости и объемной массы материала, водопоглощения материала по массе и по объему, рассчитывать теплопроводность и морозостойкость материала.

Задачи:

Образовательные:

— освоить методику расчета влажности материала, пористости и объемной массы материала, водопоглощения материала по массе и по объему, рассчитывать теплопроводность и морозостойкость материала.

Развивающие:

— развивать способность анализировать учебный материал, сопоставлять, выделять главное и второстепенное

— развитие способностей обучающихся к самообразованию; рече–мысленной деятельности при выдвижении и обсуждении гипотез; интеллектуальных способностей на уровне анализа и синтеза основных понятий;

— развитие любознательности, наблюдательности, сообразительности; образного мышления и технического кругозора, в т. ч. с опорой на жизненный практический опыт обучающихся.

Воспитательные:

— повышение познавательной активности учащихся на уроке;

— формирование у учащихся потребности самоконтроля;

— воспитывать культуру общения, речи (в том числе с использованием специальной терминологии), усидчивость, внимательность

Средства обучения:

      • интерактивная доска;

        презентация к уроку «Физические свойства строительных материалов»

        учебник Б.Ю. Барабанщиков «Строительные материалы и изделия».

План урока:

№
п/п

Этап урока

Используемые методы

Продолжительность

1

Организационный момент

  

5 мин

2

Проверка домашнего задания

Ответы на вопросы по теме задания, фронтальный опрос

10 мин

3

Решение задач

Совместная работа

40 мин

4

Обсуждение решения

Совместная работа

10 мин

5

Закрепление изученного материала

Самостоятельная работа

20 мин

6

Определение домашнего задания

Самостоятельная работа

5 мин

№
п/п

Работа преподавателя

Работа студентов

1

Организационный момент.

Проверка присутствующих, заполнение журнала

Подготовка к уроку

2

Проверка домашнего задания.

Проверка тетрадей

Повторение пройденного материала

3

Повторение главных физических свойств материалов

Ответы на вопросы преподавателя

4

Решение задач

Участие в решении задач

5

Организация самостоятельной работы

Решение задач

6

Выдача домашнего задания

Запись задач

Задача № 1.

Вычислить влажность строительного песка, если масса пробы влажного песка 600 г, а высушенного — 560 г.

Решение:

Влажность песка .

Задача № 2.

Образец камня в сухом состоянии весит 77 г, а после насыщения водой 79 г. Вычислить объемную массу и пористость, если его плотность 2,67 г/см3, а объемное водопоглощение 4,28%.

Решение:

Водопоглощение по массе .

Объемная масса .

Пористость .

Задача № 3.

Образец горной породы в виде цилиндра диаметром и высотой 15 см имел массу в сухом состоянии 6,9 кг. После водонасыщения образца масса его увеличилась до 7,4 кг. Истинная плотность горной породы 2,9 кг/м3, а средняя 2,6 кг/м3. Определить пористость горной породы и водопоглощение по массе и по объему.

Решение:

Пористость горной породы .

Объем образца

Водопоглощение образца по массе

Водопоглощение образца по объему

    Задача № 4.

    Рассчитать морозостоек материал конструкции или нет, если образец из него не имеет следов разрушения, а средний предел прочности при сжатии образцов после испытания на морозостойкость был 46 МПа, а предел прочности при сжатии аналогичных образцов в водонасыщенном состоянии до испытания на морозостойкость составил 52 МПа.

    Решение:

    Коэффициент морозостойкости материала

    Задача № 5.

    Вычислить теплопроводность кирпичной кладки, если через наружную стену из кирпича площадью 30 м2 за отрезок времени t = 24 часа проходит Q = 8900 кДж теплоты.

    Решение:

    Теплопроводность кирпичной стены

    1 кДж = Вт/3,6 тогда 2,1/3,6 = 0,58 Вт/м°С.

    Задания для самостоятельной работы.

    Задача № 1.

    Вычислить среднюю плотность образца горной породы неправильной формы, если при взвешивании на воздухе его масса была 120 г, а в воде 67 г. До погружения образца в воду его покрыли парафином. Масса парафинового образца равнялась 122,6 г. Плотность парафина 0,93 г/см3.

    Задача № 2.

    Материал в воздушно-сухом состоянии имеет среднюю плотность 1500 кг/м3, а влажность по массе 4%. Материал погрузили в ванну с водой и выдержали в ней до полного насыщения, после чего средняя плотность увеличилась до 1920 кг/см3.

    Определить открытую пористость материала.

    Литература

    Барабанщиков, Ю. Г. Строительные материалы и изделия 2014.. 

    А. Борисов. Справочник строителя. Полный комплекс строительных и отделочных работ для сдачи дома в эксплуатацию. 2007 г.

    В. Н.Основи, Л.В.Шуляков, Д. С. Дубяго .Справочник по строительным материалам и изделиям. Ростов н/Д Феникс. 2005

    Конспект урока составлен преподавателем Воронцовой Е.С.

    __________________ Е.С. Воронцова

    Физические , химические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и их сплавов — презентация

    библиотека
    материалов

    Содержание слайдов

    Номер слайда 1

    Физические , химические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и их сплавов

    Номер слайда 2

    Цель урока: Сформировать знания по теме « Свойства металлов и сплавов», необходимые для формирования профессиональных компетенций

    Номер слайда 3

    Задачи урока: Актуализировать знания по теме «Плавление и кристаллизация металлов». Изучить и закрепить знания по теме « Физические и химические свойства металлов и их сплавов»Формировать умения анализировать изучаемый материал.

    Номер слайда 4

    Физические свойства. Для металлов наиболее характерны следующие свойства: цвет, плотность, температуру плавления, удельная теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, удельное электрическое сопротивление (электропроводность), магнитные свойства и др.

    Номер слайда 5

    Физические свойства. Цветом называют способность металлов отражать световое излучение с определенной длиной волны. Например, медь имеет розово-красный цвет, алюминий — серебристо-белый.

    Номер слайда 6

    Плотность. Плотность металла характеризуется его массой, заключенной в единице объема. По плотности металлы делятся на следующие группы: Легкие (плотность не более 5 г/см3) — магний, алюминий, титан и др. Тяжелые (плотность от 5 до 10 г/см 3) — железо, никель, медь, цинк, олово и др. Очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3) — молибден, вольфрам, золото, свинец и др.

    Номер слайда 7

    Металл/Плотность г/см3 Магний/1,74 Железо/7,87 Алюминий/2,70 Медь/8,94 Титан/4,50 Серебро/10,50 Цинк/7,14 Свинец/11,34 Олово/7,29 Золото/19,32

    Номер слайда 8

    Температура плавления.  В зависимости от температуры плавления металл подразделяют на следующие группы: Легкоплавкие (температура плавления не превышает 600 o. С) — цинк, олово, свинец, висмут и др.;Среднеплавкие (от 600 o. С до 1600 o. С) — к ним относятся почти половина металлов, в том числе магний, алюминий, железо, никель, медь, золото;Тугоплавкие ( более 1600 o. С) — вольфрам, молибден, титан, хром и др. Ртуть относится к жидкостям. При изготовлении художественных отливок температура плавления металла или сплава определяет выбор плавильного агрегата и огнеупорного формовочного материала. При введении в металл добавок температура плавления, как правило, понижается.

    Номер слайда 9

    Металл/Темп. плавления o. С /Темп. кипения o. СОлово/232/2600 Серебро/960/2180 Свинец/327/1750 Золото/1063/2660 Цинк/420/907 Медь/1083/2580 Магний/650/1100 Железо/1539/2900 Алюминий/660/2400 Титан/1680/3300

    Номер слайда 10

    Удельная теплоемкость. Это количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева.

    Номер слайда 11

    Металл/Темп. o. С/Удельная теплоемкость, Дж/кг*o. СМагний 0-100/1,03 225/1,18 Цинк 0/0,35 св.420/0,51 Титан 0-100/0,47 440/0,68 Медь 97,5/0,40 Св.1100/0,55 Олово 0/0,22 240/0,27 Алюминий 0-100/0,87 660/1,29 Золото 0-100/0,12 1100/0,15 Железо 0-100/0,46 1550/1,05 Свинец 0/0,12 300/0,14

    Номер слайда 12

    Физические свойства. Теплопроводностью называют, способность металлов передавать тепло от более нагретых к менее нагретым участкам тела. Серебро. медь, алюминий обладают большой теплопроводностью.

    Номер слайда 13

    Железо имеет теплопроводность примерно в три раза меньше, чем алюминий, и в пять раз меньше, чем медь. Теплопроводность имеет большое значение при выборе материала для деталей. Например, если металл плохо проводит тепло, то при нагреве и быстром охлаждении (термическая обработка, сварка) в нем образуются трещины. Некоторые детали машин (поршни двигателей, лопатки турбин) должны быть изготовлены из материалов с хорошей тeплопpoводностью. В единицах СИ теплопроводность имеет размерность Вт/ (м*К).

    Номер слайда 14

    Коэффициент теплового расширения. Эта величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1 o. С, имеет важное значение при эмальерных работах.

    Номер слайда 15

    Тепловое расширение характеризуется  коэффициентом  линейного   расширения α = (l2 –l 1) [l 1 (t 2 – t 1)], где l 1 и l 2 длины тела при температурах t 1 и t 2. Коэффициент объемного расширения равен 3 α. Тепловые расширения должны учитываться при сварке, ковке и горя­чей объемной штамповке, изготовлении литей­ных форм, штампов, прокатных валков, калибров, выполнении точных соединений и сборке приборов, при строительстве мостовых ферм, ук­ладке железнодорожных рельс.

    Номер слайда 16

    Способность металлов проводить электрический ток оценивают двумя взаимно противоположными характеристиками — электропроводностью и удельным электросопротивлением. Электрическая проводимость оценивается в системе СИ в сименсах (См), а удельное электросопротивление — в Ом/м.

    Номер слайда 17

    Хорошая электропроводность необходима, например, для токоведущих проводов (медь, алюминий). При изготовлении электронагревателей приборов и печей необходимы сплавы с высоким электросопротивлением (нихром, константан, манганин). С повышением температуры металла его электропроводность уменьшается, а с понижением — увеличивается.

    Номер слайда 18

    Магнитные свойства характеризуются абсолютной магнитной проницаемостью или магнитной постоянной, т. е. способностью металлов намагничиваться. В единицах СИ магнитная постоянная имеет размерность Гн/м. Высокими магнитными свойствами обладают железо, никель, кобальт и их сплавы, называемые ферромагнитными. Материалы с магнитными свойствами применяют в электротехнической аппаратуре и для изготовления магнитов.

    Номер слайда 19

    Химические свойства

    Номер слайда 20

    Химические свойства металлов. Химические свойства характеризуют способность металлов взаимодействовать с окружающей средой и сопротивляться действию агрессивной среды :-Стойкость к кислотам;-Стойкость к окислению на воздухе;-Стойкость к окислению в воде и тд.

    Номер слайда 21

    Химическое разрушение металлов под действием на их поверхность внешней агрессивной среды называют коррозией. Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называют жаростойкими или окалиностойкими. Такие металлы применяют для изготовления деталей, которые эксплуатируются в зоне высоких температур.

    Номер слайда 22

    Химическая стойкость различных металлов неодинакова и определяется положением в электрохимическом ряду напряжения металлов: Li K Rb Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au. Этот ряд характеризует химическую активность металлов только в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водной среде.

    Номер слайда 23

    Многие металлы образуют на поверхности оксидную пленку, которая защищает их от дальнейшего окисления. 2 Мg + О2 = 2 Мg. О4 Аl + ЗО2 = 2 А12 О3

    Номер слайда 24

    Взаимодействие с водой. Активные металлы (щелочные металлы) взаимодействуют с водой при обычных условиях с образованием гидроксидов и выделением водорода:2 Nа + 2 Н2 О == 2 Nа. ОН + Н2 Са + 2 Н2 О = Са(ОН)2 + Н22 Аl + 6 Н2 O = 2 Аl(ОН)3 + ЗН2

    Номер слайда 25

    Творческое задание: Ответь на вопрос : При изготовлении лампы накаливания используют вольфрам. Можно ли заменить вольфрам на свинец или алюминий ?Ответ обоснуй.

    Номер слайда 26

    Сопротивление металлов коррозии, окалинообразованию и растворению определяют по изменению массы испытуемых образцов на единицу поверхности за единицу времени. Химические свойства металлов обязательно учитываются при изготовлении тех или иных изделий. Особенно это относится к изделиям или деталям, работающим в химически агрессивных средах.

    Номер слайда 27

    Технологические свойства. Эти свойства характеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях. Технологические свойства определяют при технологических пробах, которые дают качественную оценку пригодности металлов к тем или иным способам обработки.

    Номер слайда 28

    Технологические свойства. К основным технологическими свойствам относят: обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства и др.

    Номер слайда 29

    Эксплуатационные свойства. Эти свойства определяют в зависимости от условий работы машины специальными испытаниями. Одним из важнейших эксплуатационных свойств является износостойкость.

    Номер слайда 30

    Алгоритм выполнения задания:1. Анализ условий работы лампы накаливания, определить наиболее важные свойства для данного изделия (занести в таблицу).2. Найти значения свойств для данных металлов (используя интернет или другие ресурсы).3. Сделать вывод: (можно заменить или нет и почему?){5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Название свойства металла. Вольфрам. Свинец. Алюминий

    (PDF) ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИСТОРИЧЕСКИХ ЗДАНИЙ

    Арт. 29

    СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ 4-2017

    ————————————— ————————————————— ————————

    DOI 10.14311/CEJ.2017.04.0029 359

    Общая оценка

    Статистический анализ основных механических характеристик (прочность на сжатие fb, модуль

    упругости E) выбранных материалов (песчаный мергель, песчаник, известняк песчаник, трахит, обожженный

    кирпич) продемонстрировал значительный или очень значительный разброс измеренных значений (коэффициент

    вариации € (0.11; 0,47)) соответствует плоскому распределению плотности вероятности, за исключением песчаника

    , измеренные значения которого имеют резко пикообразное распределение.

    Стандартные отклонения € (5,3; 32,9), где самые низкие значения стандартных отклонений были

    рассчитаны для жженого кирпича (7,9 для всего набора данных, 5,3 для выбранной местности – строения), а

    самые высокие значения стандартных отклонений были рассчитано для известкового песчаника (32,9 для всей совокупности данных)

    и для песчанистого мергеля (15.6 для всей совокупности данных значений, 13,5 для выбранной местности – структуры).

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Значительный разброс измеренных значений основных механических характеристик природного камня

    и жженого кирпича требует получения значений, характеризующих основные характеристики стеновых элементов

    (прочность, модуль упругости и др.), из достаточного количества места отбора проб для определения остаточной несущей способности

    особенно каменной кладки и смешанной кладки.Значения

    , полученные на основе, например.

    места отбора проб действительны в основном в непосредственной близости от места отбора проб и не могут быть экстраполированы для более крупных частей каменной кладки. Остаточная несущая способность

    каменной кладки, определенная на основании недостаточного количества мест отбора проб или значений

    , полученных из соответствующих нормативных документов и литературы, может быть отнесена только к приблизительным.

    БЛАГОДАРНОСТЬ

    Статья написана при поддержке проекта НАКИ DG16P02M055 «Разработка и

    Исследование материалов, процедур и технологий реставрации, консервации и

    Усиление исторических каменных конструкций и поверхностей и систем профилактического ухода

    Исторические и культурные объекты, находящиеся под угрозой антропогенного и природного риска».

    Список литературы

    [1] Witzany, J. et al.: Chemická a et et al.: Chemická a biochemická deglanadi ardake karlova Mostu, анализируемая Одолнность a

    Безпености Каменне МостНи Конструкс Прши Соводни, Průzkum Základového Zdiva Zdladů Mostních Pilíůů,

    stavební Obzor, 12, 2003. № 6. С. 161–180.

    [2] Котлик П., Шрамек Дж. , Каше Дж.: Опука, СТОП, Прага, 2000, ISBN 80-

    8-5-1.

    [3] Ханикирж, Вл., Клужкова, А., Боушка, П., Вокач, М.: Старнутый фарфоровый керамический завод, В:

    СИЛИС — Керамический зправодай, Том.25, № 6/2009, стр. 5-10, Прага, ISSN 1210-2520.

    [4] Heidingsfeld, V.: Fyzikální and chemická koroze stavebních materialů. В: Voda nepřítel památek.

    Odborný seminář СТОП. Praha: 1997, pp. 9-12

    [5] Witzany, J., Čejka, T., Výzkum fyzikálně mechanicých vlastností porezních zdících prvků, Stavební

    obzor. 2008, 17(10), 289-292. ISSN 1210-4027.

    [6] Вицани, Дж., Чейка, Т., Крофтова, К., Шмидтова, М., Влияние процессов деградации на эксплуатационную пригодность строительных материалов исторических зданий, Журнал гражданского строительства.2016,(3), ISSN 1805-

    2576.

    [7] Kotlík, P. et al.: Stavební materiály historických objektů – Materials, koroze, sanace, Vydavatelství

    VŠCHT, 9 -9.

    [8] Гошек, Дж., Ставка материалов для реконструкции. 1-е издание 1996 г. ISBN 80-01-01156-9 .

    [9] Neubergová, S., Analyza vlivu vybraných degradačních činitelů na fizikalně mechanické vlastnosti

    přírodního kamene, DDP, Praha: České vysoké učení technické v Praze

    Последние достижения в области строительных материалов на основе полимеров

    С развитием человеческого общества требования к строительным материалам становятся все выше. Развитие полимерных материалов и их применение в области архитектуры значительно расширили и расширили функции строительных материалов. С развитием материаловедения и технологий было разработано множество функциональных материалов. Полимерные материалы обладают многими превосходными свойствами по сравнению с неорганическими материалами, и их также можно улучшить для улучшения функциональных свойств путем смешивания или добавления различных добавок (например, антипиренов, антистатиков и антиоксидантов).В этой статье строительные материалы на основе полимеров представлены тремя классами в соответствии с приложениями, то есть субстратами, покрытиями и связующими, и тщательно продемонстрированы их последние признаки прогресса в приготовлении и применении.

    1. Введение

    Строительная индустрия играет важную роль в развитии истории человечества. Развитие строительной индустрии неотделимо от различных строительных материалов. Строительные материалы можно разделить на конструкционные материалы, декоративные материалы и некоторые специальные материалы.Конструкционные материалы включают дерево, бамбук, камень, цемент, бетон, металл, кирпич, керамику, стекло, инженерные пластмассы и композитные материалы; к декоративным материалам относятся различные покрытия, краски, гальваника, шпон, керамическая плитка различных цветов, стекло со спецэффектами; к специальным материалам относятся водонепроницаемые, влагостойкие, антикоррозионные, огнезащитные, звукоизоляционные, теплоизоляционные, герметизирующие.

    С развитием науки о материалах и технологии полимерные материалы демонстрируют потенциал применения в строительной промышленности благодаря своим превосходным свойствам по сравнению с неорганическими материалами, таким как водонепроницаемость, антикоррозионная стойкость, износостойкость, антисейсмичность, легкий вес, хорошая прочность, звукоизоляция, теплостойкость. изоляция, хорошая электрическая изоляция и яркие цвета.Благодаря своим превосходным свойствам полимерные материалы нашли широкое применение в строительной отрасли, например, в качестве изоляционного слоя водопроводных труб, дренажных труб, проводов и кабелей, а также стеновых изоляционных материалов.

    Обычно используемые строительные полимеры включают полиэтилен (PE), поливинилхлорид (PVC), полиметилметакрилат (PMMA), полиэфирную смолу (PR), полистирол (PS), полипропилен (PP), фенольную смолу (PF) и кремнийорганическую смолу. (ОСР). Добавляя функциональные добавки в эти полимеры или добавляя эти полимеры в традиционные строительные материалы, такие как бетон и раствор, строительные материалы на основе полимеров имеют большой потенциал в строительстве.В этой статье строительные материалы на основе полимеров представлены тремя классами в соответствии с приложениями, то есть субстратами, покрытиями и связующими, и тщательно продемонстрированы их последние признаки прогресса в приготовлении и применении.

    2. Полимерные подложки

    Полимер — вид материала на основе природных или синтетических макромолекулярных соединений, который пластифицируется и формуется при высокой температуре и давлении с соответствующими наполнителями и добавками и сохраняет форму изделий неизменной при нормальной температуре и давления [1–3].Как правило, полимер состоит из синтетической смолы, наполнителя, пластификатора, отвердителя, красителя, стабилизатора и т. д. [4, 5]. Добавление некоторых функциональных добавок может улучшить характеристики пластмасс и расширить их применение. Например, при добавлении пенообразователей можно обрабатывать пенопласты, а при добавлении антипиренов можно обрабатывать огнестойкие пластмассы. Они имеют широкий спектр применения, и в этом разделе основное внимание уделяется материалам подложки на полимерной основе, включая бетон, сборные элементы и усиливающие соединители [6–9].

    2.1. Полимербетон

    Полимербетон – относительно новый высококачественный материал. По сравнению с цементным бетоном он имеет много преимуществ, таких как хорошая механическая прочность, короткий период отверждения, высокая адгезия, износостойкость, атмосферостойкость, водонепроницаемость и высокие изоляционные характеристики [10–14]. Благодаря этим свойствам полимербетон имеет более широкое применение в строительстве по сравнению с обычным цементным бетоном, например, в сборных стенах; гидротехнические сооружения, включая дамбы, резервуары и пирсы; дорожные покрытия и настилы; и подземных сооружений [15–17].В полимербетоне можно использовать многие типы полимеров, включая полиэфирные, фурановые, виниловые, каучуковые, фенольные, эпоксидные и акриловые смолы [18–20].

    Полиэфирный полимербетон (ППБ) нашел широкое применение в строительстве благодаря своим преимуществам быстрого схватывания и твердения, высокой механической прочности, низкой проницаемости и хорошей химической стойкости [21–25]. Секо и др. [26] подготовили строительные изделия из ППК и охарактеризовали их долговечность по степени повреждения и потери механической прочности после замораживания и оттаивания. Результаты показали, что после 25 циклов замораживания с последующим оттаиванием в воде в соответствии с европейским стандартом EN 14617-5 поверхностные повреждения строительных материалов из поликарбоната отсутствуют.

    Полимербетон на основе эпоксидной смолы при хорошей прочности обладает отличными свойствами, но его стоимость очень высока, что ограничивает его широкое применение [27, 28]. По сравнению с эпоксидной смолой эпоксидно-уретановый акрил [29, 30] на 100 % реакционноспособен и не требует выпаривания растворителя или специального оборудования для регенерации растворителя, а значит, загрязнение окружающей среды и воздействие на работающих сведены к минимуму.Кроме того, он даже обладает некоторыми улучшенными свойствами, такими как износостойкость, гибкость, эластичность, ударопоглощающая способность и устойчивость к окружающей среде. Агаврилоайе и др. [31] разработали новый полимербетон на основе эпоксидно-уретанового акрила и заполнителей и охарактеризовали его свойства с помощью механических и теплофизических испытаний. Эпоксидно-уретановый акриловый бетон показал сопоставимые механические характеристики, включая прочность на сжатие, прочность на изгиб и модуль упругости, с бетоном из полиэфирной смолы.

    В дополнение к обычным полимерам, биополимеры также использовались для приготовления полимербетона. Биополимеры — это полимеры, производимые живыми организмами, которые обычно дешевы, биоразлагаемы и возобновляемы. Эти преимущества делают их привлекательным материалом для пищевых и непищевых применений. Кулшрешта и др. [32] приготовили новый бетон на биологической основе, смешав песок, воду и кукурузный крахмал, а затем нагрев полученную смесь (рис. 1). В присутствии воды кукурузный крахмал после нагревания образует гель, который может затвердевать и соединяться с песчинками.Прочность бетона на основе кукурузы (CoRncrete) очень чувствительна к концентрации воды и зависит от размера песка, метода нагрева и времени.


    2.2. Сборные полимерные элементы

    Строительная отрасль переходит на сборную или модульную конструкцию, преимущества которой заключаются в быстром строительстве, качественном контроле, меньшем количестве отходов и перерывах в строительстве [33, 34]. Чтобы реализовать это преобразование, сборное здание или элементы должны обладать высоким соотношением прочности к весу, простотой установки и малым весом.Полимеры, армированные волокном (FRP), обладают всеми этими свойствами и поэтому все чаще используются в строительной отрасли. Благодаря превосходным свойствам внедрение FRP в сборные здания выгодно как для структурных, так и для неконструктивных компонентов, и они могут произвести революцию в индустрии сборных домов и обеспечить адекватное жилье для быстро растущего населения. Легкий характер FRP устраняет проблему транспортировки и подъема в сборных системах, поскольку он может производить легкие ненесущие элементы, такие как перегородки, заполняющие стены, парапеты, навесные стены и фасадные системы [35–37].Эти FRP также обладают превосходной атмосферостойкостью, высокой долговечностью, адаптируемой эстетической привлекательностью и экономичными производственными процессами. Эти возможности повышают привлекательность архитекторов и дизайнеров для использования FRP в фасадах зданий.

    Типичная структура FRP показана на рисунке 2(a) [38]. FRP использовались для замены традиционных строительных материалов (например, железобетона и дерева) в современных зданиях. FRP также могут укрепить существующие элементы конструкции и уменьшить количество армирующих и вяжущих материалов в бетоне [39-42].В последние годы некоторые конструктивные (т. е. стены, балки, колонны и плиты) и ненесущие (т. е. фасады и навесные стены) элементы в зданиях были изготовлены из стеклопластиков [43–45]. Рисунок 2(b) показывает несколько примеров, в которых FRPs используются для строительства фасадов новых зданий.

    При использовании в конструкционных применениях прочность FRP обеспечит несущую способность конструкций [46, 47]. Высокое отношение прочности к весу, хорошие изоляционные свойства и превосходная электрохимическая коррозионная стойкость делают стеклопластики альтернативой традиционному железобетону, особенно в прибрежных районах [48, 49].Однако механические свойства FRP, включая модуль упругости и прочность, снижаются с температурой окружающей среды, что может привести к непригодному для использования прогибу и потере прочности на растяжение [50–56]. Варьирование прочности и модуля упругости стеклопластиков колеблется от 20 до 100 %, что связано с типом волокна, ориентацией, объемной долей волокон, типом смолы и наполнителей [52].

    Кроме того, теплопроводность FRP обычно ниже, чем у традиционных строительных материалов (т.д., дерево и бетон) [57]. Тестирование, проведенное Скоттом и Беком [58], показало, что теплопроводность FRP изменяется линейно от 0,77 Вт/мК до 0,85 Вт/мК. Это изменение теплопроводности зависит от типа волокна, типа смолы, объемной доли волокна, структуры волокна, наполнителей и т. д. Кроме того, стеклопластики проявляют свойства пиролиза при воздействии огня [59]. Однако имеется ограниченное количество убедительных данных об общем поведении структурных элементов FRP при пожаре [60, 61]. Таким образом, огнезащита является одной из важных тем исследований применения FRP в зданиях.

    Легкие стеклопластики с хорошей теплоизоляцией в ненесущих элементах (т. е. фасаде) уменьшат приток или потерю тепла в окружающую среду. Фасад часто является ненесущим элементом и предназначен для сопротивления движению строительной конструкции. Тем не менее, фасадные системы FRP потенциально могут способствовать распространению огня по зданиям и стать наиболее критическим элементом в случае пожара, если система фасада не спроектирована или не понята должным образом. Еще одним фактором, угрожающим возможностям фасадной системы FRP, является пожар, вызванный ветром; это может снизить эффективность пожара, поскольку может увеличить риск воспламенения, распространения огня, воспламеняемости и выделения тепла [62].Тепловыделение фасада из стеклопластика от пожара может быть значительным и привести к перекрытию или последующему обрушению здания [63, 64]. Вспышку можно предотвратить, используя антипирены, такие как органоглина, в системе FRP; например, 5% органоглины в армированном стекловолокном полимере (GFRP) могут помочь свести к минимуму перекрытие, а также горизонтальное распространение пламени [34].

    Тепло, выделяемое композитными фасадными панелями из стеклопластика, также было изучено, и риск тепловыделения композитного фасада из стеклопластика значительно меньше, чем у традиционной полимерной фасадной системы. Исследование Nguyen et al. [35] на фасадной системе из стеклопластика показали, что тепловыделение фасадной системы из стеклопластика соответствует требованиям пожарной безопасности в соответствии с EN13501, но не соответствует требуемым требованиям безопасности, связанным с задымлением. Кроме того, Nguyen et al. [35] предположили, что выделение тепла и дыма из стеклопластиков можно улучшить с помощью антипиренов, таких как тригидрид алюминия. Выделение дыма и токсичных газов из стеклопластиков при пожаре является еще одной проблемой при использовании для наружного фасада.В зависимости от FRP и других компонентов фасада, таких как полипропиленовая вата и горючая обшивка, густой черный дым угарного газа и других токсичных газов, таких как цианистый водород, может выделяться непосредственно в окружающую среду. Это выделение дыма может создать опасность токсичности и коррозионную среду [65, 66].

    2.3. Элементы усиления

    Полимеры или стеклопластики также применяются для укрепления или ремонта каменных конструкций, особенно древних зданий. За последнее десятилетие были проведены значительные исследовательские кампании для оценки эффективности методов усиления на основе однонаправленных листов FRP, наклеенных на поверхности стен с помощью эпоксидной смолы.Техника позволила получить значительное увеличение несущей способности существующей кладки при незначительном увеличении массы конструкции, но возникают серьезные проблемы расслоения, которые необходимо решать с помощью механических анкеров. Гаттеско и др. [67] изготовили сетку из армированного стекловолокном полимера (GFRP), нанеся термоотверждающуюся смолу на длинные стеклянные волокна, а затем скрутив пропитанные смолой поперечные волокна поперек продольных проволок, чтобы сформировать сетку. Сетка из стеклопластика использовалась для армирования образцов кладки, укрепленных растворным покрытием, покрытым с обеих сторон стены.Испытательные эксперименты показали, что сетка из стеклопластика обладает отличным укрепляющим эффектом.

    Томазевич и др. [68] укрепили ряд стен из каменной кладки с различными типами полимерных покрытий. Одно полимерное покрытие состоит из стеклопластиковой сетки в качестве армирования и фиброармированного цементного раствора толщиной 15–20 мм в качестве матрицы. Другое полимерное покрытие состоит из полос ткани GFRP шириной 30 см в качестве армирования и эпоксидной смолы в качестве матрицы. Были проведены тестовые эксперименты, в которых полимерные покрытия наносились с обеих сторон стен и крепились к кирпичной кладке в углу, и не было выявлено существенной разницы в эффективности между разными типами покрытий.

    Gattesco и Boem [69] продемонстрировали метод, при котором для укрепления поверхности каменной кладки используется покрытие из раствора с внедренными сетками из стеклопластика. Техника применения сетки из стеклопластика (рис. 3) включает нанесение тонкого слоя защитного покрытия на поверхность каменной стены или свода, проделывание нескольких отверстий (диаметром 25 мм), нанесение сетки из стеклопластика, вставку Г-образного соединителя из стеклопластика в отверстие , и нагнетание тиксотропного цементного раствора. Кроме того, для улучшения соединения соединителя с поверхностью строительного раствора используется дополнительное сетчатое устройство из стеклопластика.Кроме того, используется строительный раствор толщиной около 3 см.

    2.4. Прочее

    В дополнение к бетону, сборным конструкционным элементам и усиливающим элементам, полимеры имеют широкий спектр других применений, таких как пластиковые обои, декоративные панели, пластиковые полы, пластиковые двери и окна, оболочки трубопроводов, пластиковые пленки, герметики, трубы , и санузлы.

    Полиметилметакрилат (ПММА) представляет собой оптически прозрачный термопласт с отличной устойчивостью к атмосферным воздействиям и царапинам.В настоящее время оно широко применяется в строительной отрасли в качестве замены неорганического стекла благодаря его высокой ударной вязкости, легкому весу и устойчивости к раздавливанию [70]. Прочность на растяжение и ударная вязкость ПММА в 7-18 раз выше, чем у обычного стекла, а его коэффициент пропускания достигает 92%, что также выше, чем у стекла. На рис. 4 показаны некоторые типичные применения ПММА в строительстве, включая туннели, навесы и уличные фонари [71].

    Фольга из этилентетрафторэтилена (ЭТФЭ) широко используется в некоторых экологических и эстетических зданиях, включая теплицы, стадионы и терминалы аэропортов, поскольку конструкции из ЭТФЭ демонстрируют выдающиеся структурные, световые, тепловые и энергетические характеристики по сравнению со стеклянными конструкциями [72].В 1981 году фольга ETFE была впервые использована для изготовления крыш в зоопарке Бургерса в Нидерландах. После этого фольга ETFE привлекла огромное внимание в строительной технике. На рисунке 5 показаны два типичных здания с фольгой ETFE, включая Национальный центр водных видов спорта и выставку Changzhou Flora Expo в Китае [73].

    3. Полимерные покрытия

    Строительные покрытия используются для нанесения на поверхность строительных изделий и формирования сплошной пленки с целью защиты строительных изделий, украшения окружающей среды и выполнения специальных функций. Их можно использовать во многих частях зданий, таких как наружные стены, внутренние стены, полы, потолки и крыши. Обычные строительные покрытия включают огнезащитные покрытия, водонепроницаемые покрытия, теплоизоляционные покрытия, самовосстанавливающиеся покрытия, стерилизующие покрытия, ледофобные покрытия и антикоррозионные покрытия.

    3.1. Огнезащитные покрытия

    Огонь представляет серьезную угрозу для людей и строящихся ими зданий. Разработано множество новых методов и материалов для предотвращения воздействия на них огня.В настоящее время все больше внимания уделяется огнезащитному оформлению зданий. Пассивная огнестойкость высотных зданий представляет собой серьезную проблему из-за использования несущих стальных конструкций и привлекает все больше внимания после обрушения Всемирного торгового центра. К традиционным пассивным огнезащитным материалам относятся бетонное покрытие, гипсокартон и покрытие на основе цемента. Эти материалы имеют плохую эстетику.

    Огнезащитные покрытия были разработаны для предотвращения опасности возгорания для людей, что одновременно может обеспечить хороший эстетический вид. Они могут повышать огнестойкость зданий и замедлять распространение пламени, тем самым давая время на тушение пожара. Обычные огнезащитные покрытия можно разделить на не вспучивающиеся покрытия и вспучивающиеся покрытия. Невспучивающиеся покрытия обычно содержат полимерную синтетическую смолу, легированную негорючими веществами, такими как галоген, фосфор и азот, в качестве основных материалов мембраны. Вспучивающиеся покрытия обычно состоят из негорючей смолы, антипирена, углеобразователя и пенообразователя.

    3.1.1. Невспучивающиеся огнезащитные покрытия

    Shao et al. [74] успешно подготовили эффективное огнезащитное покрытие с использованием фенольной эпоксидной смолы (PER), полифосфата аммония (APP) и графена, функционализированного дубильной кислотой (TGE), и проверили его огнестойкость и теплоизоляцию, нанеся его на поверхность Пенопласт EPS (EPS/ATG). Это огнезащитное покрытие эквивалентно экранированию плиты из пенополистирола. Огнезащитное покрытие PER/APP/TGE, приготовленное в соотношении 20 : 20 :0. 65 обладает отличной огнестойкостью. Результаты экспериментов с коническим калориметром показали, что пиковая скорость тепловыделения плиты из пенополистирола EPS/ATG20 была снижена на 53,8%, а время воспламенения увеличилось в 75,7 раза по сравнению с плитой из пенопласта EPS. Теплопроводность пенопластовой плиты EPS/ATG20 увеличилась до 0,053 Вт/мК, что на 0,048 Вт/мК выше, чем у пенопластовой плиты EPS. Покрытие PER/APP/TGE наделило плиту из пенополистирола EPS/ATG не только отличной огнестойкостью, но и хорошей теплоизоляцией.

    Меламин и меламиновые смолы представляют собой серию высокоэффективных антипиренов для полимерных строительных материалов благодаря вспениванию вспучивающихся слоев, образованию обугливания и выделению аммиака и азота. Отвержденные меламиновые системы используются в термочувствительных объектах, таких как мебель, оконные рамы и подоконники. Фараг и др. [75] использовали различные отвержденные метилированные поли(меламин-со-формальдегидные) (cmPMF) смолы в качестве огнезащитных покрытий для строительных материалов из поли(стирола) (PS) и полиэтилена (PE).

    Полимерные покрытия этого типа, наносимые окунанием, должны иметь толщину в несколько десятых микрона, чтобы обеспечить достаточную огнестойкость. Для обеспечения адекватной адгезии между толстым покрытием и полиолефиновой матрицей, а также в случае высоких температур при воздействии огня на полимерную подложку сначала наносили слой плазменного полимера толщиной в сотни нанометров. Тонкий плазменный полимерный слой был приготовлен плазменной полимеризацией аллилового спирта при низком давлении. Толстое покрытие меламинового форполимера и отверждаемой меламиновой смолы с тонким слоем плазменного полимера в качестве промотора адгезии привело к положительному влиянию на огнестойкость полистирола и полиэтилена.

    3.1.2. Вспучивающиеся огнезащитные покрытия

    Вспучивающееся огнезащитное покрытие представляет собой новый тип пассивного огнезащитного покрытия, которое обычно используется в виде пленки. Он расширяется во много раз по сравнению с исходной толщиной, образуя изолирующий углерод, который обеспечивает барьер между огнем и конструкцией. Это может предотвратить повышение температуры стальных деталей до критической точки и помочь сохранить целостность конструкции в случае пожара. Из-за красоты, гибкости, быстрого использования, простоты осмотра и обслуживания вспучивающееся огнезащитное покрытие является лучшим выбором для архитекторов и дизайнеров для пассивной огнезащиты несущей стальной каркасной конструкции.

    Органическое вспучивающееся покрытие имеет хорошее качество отделки и может использоваться в качестве верхнего покрытия при воздействии на открытом воздухе. Однако иногда после воздействия огня он образует пушистый уголь, который может упасть при большой скорости ветра. Как правило, органическое вспучивающееся покрытие основано на кислотном катализаторе, углеобразователе и вспенивающем агенте в связующих на основе растворителей или на водной основе. По сравнению с щелочно-силикатными покрытиями, такие покрытия обладают лучшей атмосферостойкостью и водостойкостью. Люди предпочитают пассивную противопожарную защиту стальных каркасов, потому что они обеспечивают отделку, которая не влияет на внешний вид открытых стальных конструкций, как цементные покрытия. В настоящее время органическое вспучивающееся покрытие широко используется в современных аэропортах, небоскребах, спортивных или торговых центрах, отелях и других местах, что позволяет архитекторам использовать стальные элементы для создания и проектирования [76, 77].

    Сюй и др. [78] подготовили три вспучивающихся огнезащитных покрытия, таких как акриловая смола/расширяемый графит (ЭГ), алкидная смола/ЭГ и эпоксидная смола/ЭГ, и проверили их огнезащитные свойства, нанеся их на материалы с фазовым переходом, стабилизированные по форме. . Результаты показали, что все три огнезащитных покрытия могут образовывать толстые слои пористого угля при воздействии огня и, таким образом, задерживать испарение парафина, улавливать образующиеся горючие вещества, препятствовать передаче тепла в матрицу и предотвращать диффузию кислорода.

    3.2. Водонепроницаемые покрытия

    Гидроизоляция является общей и серьезной проблемой для обеспечения нормального использования строительных элементов, таких как бетонные настилы мостов или крыши [79]. В этих строительных элементах наиболее широко применяются ортотропные битумные мембраны, модифицированные сополимером стирол-бутадиен-стирол (СБС) и атактическим полимером полипропилена [80]. Технологические и материальные свойства модифицированных полимерами битумных мембран (ПБМ) определяют функциональность и прочность сцепления с бетоном, что напрямую влияет на срок службы зданий.Как правило, ПБМ состоят из одного или двух армирующих несущих слоев и двух полимерно-битумных уплотняющих материалов, которые наносятся с двух сторон на несущие слои. Полимерно-битумный уплотнительный материал представляет собой смесь битума, минеральных наполнителей и полимеров. Почти все полимеры полимерно-битумного уплотнительного материала модифицированы эластомером или пластомером, в котором эластомером обычно является сополимер стирол-бутадиен-стирол (СБС), а пластомером обычно является атактический полимер полипропилена.При использовании в настилах мостов номинальная стандартная толщина гидроизоляционного ПБМ составляет 5 мм. ПБМ обычно соединяют с бетонной поверхностью с помощью эпоксидной смолы в качестве связующего вещества путем термической сварки с использованием пламени или горячего воздуха.

    В дополнение к гидроизоляции бетонных настилов или крыш мостов, многие другие строительные элементы, включая стены, фасады и объекты культурного наследия, также требуют гидроизоляции. Проникновение воды в эти строительные элементы серьезно влияет на их долговечность. Распространенным подходом к защите этих строительных элементов является использование водонепроницаемых покрытий для предотвращения проникновения воды внутрь [81, 82].Кроме того, нанесение водонепроницаемых покрытий обладает многими другими свойствами, такими как устойчивость к пятнам, защита от биологического обрастания, защита от прилипания, защита от коррозии и самоочищение [83–85]. Наиболее эффективным и недорогим методом получения покрытий с такими свойствами является применение полимерных материалов, изготовленных из различных мономеров, таких как акриловые, фторированные и материалы на основе кремния [86, 87].

    Создание гидрофобной поверхности является полезным методом для водонепроницаемых покрытий [88–90].Низкая поверхностная энергия и микро- или наноструктура поверхности являются ключом к гидрофобности поверхности [91-93]. В прошлом полимерная матрица, включенная или сформированная на месте с неорганическими наночастицами, широко исследовалась для разработки наноструктур и продвижения покрытий на водной основе [94]. Добавление неорганических наночастиц может улучшить гидроизоляционные, механические, термические, электрические, оптические или адгезионные свойства полимерной матрицы, а также некоторые другие функциональные свойства [95–99].

    Среди многочисленных неорганических наночастиц, используемых в полимерных покрытиях, нанокремнезем наиболее широко исследуется для повышения механической прочности, модуля и термической стабильности, а также для повышения водостойкости полимерных покрытий на водной основе [100–105]. Хуанг и др. [106] использовали нанокристаллы целлюлозы (CNC) в качестве каркасного материала для изготовления наноструктуры CNC/SiO 2 в виде ожерелья (называемой стержнем CNC/SiO 2 ) путем выращивания SiO 2 in situ в качестве строительного материала. блоки супергидрофобных покрытий (рис. 6).Стержни CNC/SiO 2 напылялись на предварительно обработанные клеем подложки, а затем после сушки получали супергидрофобные покрытия CNC/SiO 2 . Приготовленные покрытия демонстрируют чрезвычайно высокую механическую прочность в тяжелых условиях и хорошие показатели гидрофобности.


    Цао и др. [107] синтезировали частично фторированный олигоадипамид (FAD), содержащий боковые сегменты PFPE, вместе с двумя диамидами, т. е. этилендиамидом (DC2) и гексаметилендиамидом (DC6), включающими сегменты перфторполиэфира (PFPE) путем реакций конденсации.Используя коммерческий фторэластомер в качестве контроля, FAD продемонстрировал гораздо лучшие водоотталкивающие свойства в образцах мрамора Кералы и аналогичный гидрофобный эффект в образцах камня Лечче. Таким образом, этот новый олигомерный продукт обладает хорошим потенциалом для защиты каменного наследия.

    Для защиты исторических зданий от граффити Lettieri et al. [108] разработали нанонаполненное покрытие на основе фторсодержащей смолы с наночастицами SiO 2 и нанесли два продукта с разработанными покрытиями на пористые известняковые камни для исследования их антиграффити-способности.Разработанные покрытия показали высокую гидрофобность и олеофобность, что полностью соответствует требованиям, предъявляемым к антиграффити-системам.

    Кроме гидрофобных покрытий, существует еще один тип покрытия, а именно покрытие на водной основе, которое может препятствовать продвижению воды и широко используется в строительстве тоннелей и строительных подвалов. Акрилат магния (CA-Mg 2 ) гидроизоляционные материалы с дробеструйной мембраной представляют собой тип гидрогеля, который обычно используется в водонепроницаемых слоях. Пан и др.[109] добавили мономер CA-Mg 2 в раствор поли(винилового спирта) (ПВС), который подвергли обработке замораживанием/оттаиванием, и получили гидрогель взаимопроникающей полимерной сети (IPN) CA-Mg 2 /ПВС. Новый гидрогель ВПС содержит сеть CA-Mg 2 , образованную координационными связями Mg 2+ , и сеть ПВС, образованную водородными связями между гидроксильными группами. Затем они подготовили новый гидроизоляционный материал с дробеметной мембраной на основе гидрогеля ВПС, который мог достигать напряжения разрушения 1.44 МПа и эффективность самовосстановления 80% за 3 часа.

    Сбарделла и др. [110] разработали новые гибридные покрытия на водной основе с использованием сополимера акрилата с наночастицами SiO 2 и охарактеризовали их с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Добавление нанокремнезема создало поверхность с наноразмерной структурой и, таким образом, увеличило шероховатость поверхности, тем самым увеличив угол контакта с водой и создав поверхность с хорошим балансом между гидрофильностью и гидрофобностью.

    3.3. Прочие

    Помимо огнезащитных и водонепроницаемых покрытий, существует множество других функциональных покрытий, таких как теплоизоляционные покрытия [111–114], самовосстанавливающиеся покрытия [115, 116], стерилизующие покрытия [117], ледофобные покрытия [118] и антикоррозионные покрытия [119], незаменимые также в строительстве.

    Джуниор и др. [112] разработали теплоизоляционный полимерный композит с использованием термопластичного крахмала (TPS), малеатного полиэтилена (PE-g-MA) и волокна курауа.Теплоемкость или удельная теплоемкость композита пропорциональна количеству волокна курауа. Выпускаемые композиты имеют хорошие перспективы для получения теплоизоляционных покрытий для строительной техники.

    Неджад и др. [120] приготовили самовосстанавливающееся покрытие путем пропитки электроформованного волокна из поликапролактона матрицей из эпоксидной смолы с эффектом памяти формы путем смешивания и разделения фаз, вызванного полимеризацией. После нанесения контролируемого повреждения исследовали способность покрытия к самовосстановлению.Самовосстанавливающееся покрытие показало превосходное закрытие термических трещин и коррозионную стойкость. Благодаря простоте процесса гибридный метод больше подходит для крупномасштабных приложений.

    Кроме того, нанесение полимерных покрытий сопровождается загрязнением летучими органическими соединениями (ЛОС). Общие ЛОС включают бензол, толуол, этилбензол и ксилол. Мартинес и др. [121] разработали фотокаталитические покрытия для строительных материалов с использованием наночастиц TiO 2 , внедренных в покрытие на основе полимерной матрицы.Фотокаталитическое покрытие подходит для разложения бензола, толуола, этилбензола и о-м-п-ксилолов.

    4. Полимерные связующие
    4.1. Связующие растворы

    Растворы представляют собой серию материалов, которые фиксируют керамическую плитку на различных основаниях, в основном на бетоне. Цемент обычно является наиболее широко используемым вяжущим материалом в строительных растворах для склеивания. С развитием полимерной науки и технологии многие полимеры стали использоваться для модификации цемента или строительного раствора с целью улучшения их свойств.Полимеры играют важную роль в снижении жесткости и придании гибкости клеевым растворам. Чем больше соотношение полимер/цемент, тем менее жестким и более гибким будет клеевой раствор. Кроме того, на характеристики полимера сильно влияет температура стеклования полимера (Tg) и эмульгатор, используемый для производства коммерческого полимера. Как правило, чем ниже Tg, тем ниже модуль Юнга строительного раствора. Кроме того, добавление полимеров обеспечивает многие другие свойства, такие как обрабатываемость, водоудержание, механические свойства, прочность сцепления, гибкость и гидрофобность [122, 123].

    К настоящему времени широко изучены микроструктура, взаимодействие полимерцементной матрицы, эволюция гидратации, процесс пленкообразования и механические характеристики полимер-модифицированных строительных растворов [124–126]. Например, Maranhao и John [127] оценили параметры четырех коммерческих растворов, модифицированных полимерами, в типичных внешних и внутренних условиях, включая гибкость раствора и прочность сцепления с керамической плиткой. Они обнаружили, что строительные растворы обладают более высокой гибкостью и прочностью сцепления в помещении, чем на открытом воздухе.

    Метилцеллюлоза является важным компонентом клеев и широко используемым полимером для модификации строительных растворов. Пичнярчик и Низюрска [128] провели лабораторные эксперименты по влиянию водного раствора метилцеллюлозы на физические характеристики и микроструктуру клеев для керамической плитки на основе цемента. Результаты исследования растворов с добавлением метилцеллюлозы различной вязкости представлены на рис. 7. Результаты показали, что добавление метилцеллюлозы в растворы значительно повышает начальную адгезию и продлевает открытое время.Кроме того, более высокая вязкость метилцеллюлозы в клеях позволяет получить меньшее скольжение по сравнению с более низкой вязкостью.

    За исключением обычных полимерных вяжущих, биополимеры разработаны в качестве альтернативного вяжущего для укрепления грунта. Биополимерное вяжущее, как самодостаточное местное строительное вяжущее, имеет высокий потенциал при ограничении использования обычного цемента. Чанг и др. [129] разработали микробный биополимер и использовали его в качестве альтернативного вяжущего для строительства зданий из грунта. Научные исследования по проверке относительной прочности грунтов, смешанных с биополимерами, показали, что даже небольшое количество биополимеров, смешанных с грунтом, имеет более высокую прочность на неограниченное сжатие, чем грунт, смешанный с большим количеством цемента.

    4.2. Асфальтовые вяжущие

    Асфальтовые вяжущие давно используются в качестве строительных материалов [130]. Мировое потребление битумных вяжущих превышает более 100 млн т, что связано с их применением в различных областях [131, 132]. Развитие в дорожной промышленности, такое как конструкция тяжелых осей, повышение уровня трафика, большегрузных автомобилей и экологические потребности, потребовали улучшения асфальтовых вяжущих [133–135].Чтобы адаптироваться к развитию дорожной и строительной отрасли, люди используют технологии устойчивого развития и различные типы добавок и модификаторов для модификации асфальтового вяжущего для улучшения его характеристик [136–141].

    В последние десятилетия модификация полимеров все чаще используется для улучшения характеристик асфальтового покрытия при высоких температурах без снижения его характеристик при низких температурах [142]. Однако модифицированный полимерами асфальт может стать нестабильным при длительном хранении при высоких температурах, что приведет к его деградации при производстве, транспортировке и строительстве [143–146].Чен и др. [147] модифицировали асфальты стирол-бутадиен-стиролом (SBS) и исследовали влияние концентрации полимера на экономичность и производительность автомагистралей с интенсивным движением. Результаты показали, что на формирование вяжущих материалов, модифицированных СБС, влияет температура хранения и содержание полимера. Формирование взаимосвязанной непрерывной сети может улучшить реологические свойства полимер-модифицированных асфальтов (ПМА). Существуют существенные различия в сопротивлении колееобразованию и сопротивлении растрескиванию между сильно модифицированной асфальтовой смесью и обычной асфальтовой смесью.На рис. 8 показаны результаты определения глубины колеи при различном количестве SBS.


    В последние годы использование материалов, полученных из возобновляемых ресурсов (RRDM), для замены и модификации асфальтовых вяжущих [148–152] также является ярким пятном. Материалы растительного и растительного происхождения были разработаны как RRDM для модификации асфальтовых вяжущих [153–157]. Многие типы RRDM, такие как биоуголь, рисовая шелуха, зола плодов пальмы и соевая мука, были успешно исследованы. Тарар и др. [158] оценили влияние подсолнечной муки (SF) на реологические аспекты асфальтовых вяжущих, чтобы выяснить, можно ли использовать подсолнечную муку в качестве дорожного и строительного материала.По сравнению с немодифицированным клеем, клей, модифицированный SF, показал более высокую стабильность при более высоких температурах. Комплексный модуль асфальтобетонных вяжущих материалов, модифицированных SF, линейно зависит от угла сдвига фаз, что свидетельствует об устойчивости SF и всех асфальтовых вяжущих. Кроме того, было улучшено сопротивление деформации сдвига цементных материалов, модифицированных SF. Таким образом, битумное вяжущее, модифицированное SF, представляет собой новый состав, который может улучшить характеристики колейности и высокотемпературные характеристики битумных вяжущих.

    5. Резюме

    В последние годы строительные материалы на основе полимеров широко используются в строительстве. Благодаря добавлению функциональных добавок в эти полимеры или добавлению этих полимеров в традиционные строительные материалы, такие как бетон и строительные растворы, строительные материалы на основе полимеров имеют большие преимущества по сравнению с обычными строительными материалами. В этой статье применение строительных материалов на основе полимеров представлено тремя классами, то есть субстратами, покрытиями и связующими, и тщательно продемонстрированы их последние признаки прогресса в приготовлении и применении.

    Добавление полимеров позволяет получить бетон с хорошей механической прочностью, короткой продолжительностью отверждения, хорошими адгезионными свойствами, устойчивостью к истиранию и атмосферным воздействиям, водонепроницаемостью и отличными изоляционными свойствами. Внедрение FRP в сборные здания выгодно как для структурных, так и для неструктурных компонентов, и они могут произвести революцию в индустрии сборных домов и обеспечить адекватное жилье для быстро растущего населения. Помимо бетона и сборных элементов в области оснований зданий, материалы на основе полимеров также могут использоваться для укрепления стен или украшения внешнего вида стен.

    Строительные покрытия на полимерной основе широко используются для защиты строительных изделий, украшения внешнего вида и выполнения специальных функций, таких как огнезащитные покрытия, водонепроницаемые покрытия, теплоизоляционные покрытия, самовосстанавливающиеся покрытия, стерилизующие покрытия, ледофобные покрытия и антикоррозийные покрытия. Кроме того, применение полимерных вяжущих эффективно улучшит характеристики сцепления раствора или цемента. В некоторых регионах полимерные вяжущие могли бы даже полностью заменить цемент с уменьшением производительности подстилки.Поэтому строительные материалы на основе полимеров будут находить все более широкое применение в строительстве.

    Доступность данных

    Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Вклад авторов

    Все авторы внесли свой вклад в написание рукописи.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана Научно-исследовательским проектом Департамента образования провинции Чжэцзян (Y201941709) (J.С.).

    Материалы | WBDG — Руководство по проектированию всего здания

    Введение

    Термин «материалы» относится ко всем физическим веществам, которые собираются для создания интерьера и экстерьера здания. Сегодня большинство зданий строятся из множества материалов, каждый из которых имеет очень специфические функциональные требования и сложные требования к сборке. Например, сборка наружной стены содержит материалы, которые защищают от дождя и ветра, теплоизолируют жителей от внешних температур, конструктивно поддерживают здание и связанную с ним систему ограждений, а также обеспечивают желаемую внутреннюю и внешнюю отделку.Кроме того, окна, двери, вентиляционные отверстия и другие отверстия соединяются с внутренней и внешней частью здания. Список можно продолжить, но этот пример должен служить иллюстрацией сложности и важности процесса выбора материала при проектировании здания. Эти решения должны основываться на ряде тщательно продуманных вопросов, как описано ниже, включая символизм, уместность, физические свойства и технику.

    Описание

    А. Символизм

    Рисунок 1.Деревянные клинья символизируют камень
    Фото: Майкл Петрус

    Определенные материалы имеют определенные коннотации в культурах и регионах. Такие термины, как естественный или искусственный, вечный или эфемерный, строгий или богатый, описывают несколько таких ассоциаций. Мы часто ссылаемся на непреходящие качества камня или на эфемерную природу стекла или бумаги. В некоторых случаях материал, связанный с желаемым символическим выражением, недоступен или слишком дорог, и его заменяют другим материалом для воспроизведения этого материала и достижения желаемого эффекта.Маунт-Вернон, дом Джорджа Вашингтона, иллюстрирует эту ситуацию. Символическая основательность камня была воспроизведена в резной и расписной деревянной конструкции фасада дома. См. рис. 1.

    B. Соответствие

    Существуют три основные области, которые необходимо оценить при выборе соответствующих материалов и узлов.

    Совместимость материалов с климатическими, культурными и эстетическими условиями

    Климатические условия являются одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при выборе материалов и сборки.Слишком часто мы видим здания, в которых не учитывались местные условия окружающей среды, либо путем воспроизведения одного и того же прототипа от Аляски до Аризоны, либо путем проектирования здания для конкретного места, которое игнорирует климатические проблемы. В результате получается здание с плохими эксплуатационными характеристиками, не способное обеспечить комфорт жителей без чрезмерных затрат энергии и почти полностью зависящее от механических систем для исправления плохих строительных решений (см. «Высокоэффективное ОВКВ»). Материалы также должны быть совместимы с конкретными региональными и местными культурными и эстетическими условиями.Например, юго-западное жилищное строительство из самана и плоской крыши не будет хорошо экспортироваться в Новую Англию, где широкое использование деревянного каркаса, вагонки и скатных крыш соответствует климатическим условиям, а также культурным традициям.

    Применимость материала к площади и размеру здания, включая требования к долговечности, конструкции и противопожарной защите

    Выбор материалов часто законодательно ограничивается типом и размером здания в целях защиты общественного здоровья, безопасности и благосостояния.Например, отдельно стоящий дом на одну семью имеет гораздо меньше ограничений, чем высотное офисное здание или здание федерального суда, из которых в случае чрезвычайной ситуации должны быть эвакуированы сотни жителей. Как правило, здания с большим числом посетителей (особенно для собраний, таких как театры, лекционные залы и рестораны) и большей закрытой площадью требуют более огнестойкой конструкции и более сложных систем противопожарной защиты. Еще одной проблемой является дополнительный износ густонаселенного и интенсивно используемого здания, такого как государственная школа или больница, где долговечность материала является серьезной проблемой.

    Воздействие на окружающую среду при получении сырья, обработке и производстве строительных материалов, воздействии на транспортировку и вопросы переработки

    В дополнение к перечисленным выше проблемам, которые легко поддаются количественной оценке, не менее важен долгосрочный экологический след производства материалов, который необходимо анализировать комплексно. Например, необходимо задать ряд вопросов и ответить на них.

    • Откуда взялся этот материал? В идеале материалы должны быть получены из возобновляемых источников, таких как древесина, заготовленная в устойчиво управляемых старовозрастных лесах.

    • Как он был обработан или изготовлен? Энергия и ресурсы, затраченные на подготовку материала, иногда называемые «воплощенной энергией», должны быть приняты во внимание.

    • Как он попал на место? Воздействие и расходы на транспортировку должны быть сведены к минимуму, при этом местные материалы часто являются лучшим выбором, чем импортируемые издалека. Например, если вы строите в Вермонте, выберите местный камень, а не мрамор, импортированный из Италии.

    • Как долго это продлится? Как в итоге он будет утилизирован? Материалы следует выбирать с учетом долговечности и срока службы. По возможности следует выбирать переработанные материалы. Рассмотрите возможность проектирования легко разбираемых зданий, которые можно будет повторно использовать и перерабатывать в будущем.

    • Как этот материал будет воздействовать на окружающую среду, находясь на месте? Например, многие краски, ковры, акустическая потолочная плитка, виниловые напольные и настенные покрытия, а также клеи содержат летучие органические соединения (ЛОС).Избегайте использования материалов, содержащих летучие органические соединения, и выбирайте строительные материалы с низкой токсичностью, чтобы избежать газовыделения после завершения строительства.

    • Как использование определенного материала может минимизировать строительные отходы? Выбирайте строительные материалы, которые не содержат много побочных продуктов. Например, строительство с многоразовой опалубкой для монолитного железобетона позволяет избежать отходов фанеры и деревянной опалубки на месте.

    См. раздел «Цели устойчивого проектирования» для всестороннего обсуждения устойчивого проектирования зданий, включая основные принципы, стратегии реализации и связи между устойчивыми строительными материалами.

    С. Физические свойства

    В процессе выбора материала необходимо учитывать ряд физических свойств. В то время как некоторые свойства присущи материалу и неизменны, другие качества могут быть определены в процессе изготовления или отделки. В следующей схеме перечислены только основные соображения, поскольку каждый материал обладает уникальной комбинацией свойств.

    Прочность

    Прочность материала количественно определяет сопротивление сжатию, растяжению и другим видам нагрузки на данный материал. Например, кирпичная кладка наиболее эффективна в качестве несущего или сжимающего материала, в то время как сталь является более подходящим выбором для более высоких требований к протяжению и растяжению.

    Масса и толщина

    После первоначального выбора материала размерная толщина каждого материала должна основываться на требованиях к долговечности, прочности и эстетических соображениях.

    Физическая и визуальная плотность

    Часто желательна особая тактильная плотность, варьирующаяся от тяжести до легкости в степени непрозрачности, полупрозрачности или прозрачности.См. рис. 2 и 3.

    Рисунок 2. Прочность кладки

    Рисунок 3. Полупрозрачность стекла

    Рис. 4. Гладкая стеклянная поверхность
    Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

    Текстура

    Многие материалы могут быть обработаны до различной текстуры либо во время производства за пределами площадки, либо при отделке материалов на месте. Возможен выбор от гладкого до шероховатого, от мягкого до твердого, а также различные варианты отделки поверхности — матовая, сатинированная, полированная и т. д. См. рис. 4.

    Цвет

    При выборе цветовой палитры здания необходимо учитывать окружающий контекст, а также качество внешнего и внутреннего освещения, при котором цвета будут просматриваться. Прохладный рассеянный свет Сиэтла будет передавать цвета совершенно иначе, чем горячий чистый свет Феникса. Цвета могут быть светопоглощающими или светоотражающими, теплыми или холодными, а палитра может быть монохромной или полихроматической. См. рис. 5 и 6.

    Рис. 5. Рисунок кирпичей в цвете и линиях
    Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

    Рис. 6.Рельефный кирпичный узор

    Температура

    Тактильные качества архитектуры имеют первостепенное значение, особенно тех поверхностей, к которым жители здания прикасаются регулярно, таких как дверная фурнитура, рабочие поверхности и напольные покрытия. Металлические поверхности быстро регистрируют изменение температуры, а камень медленнее поглощает температуру окружающей среды и намного дольше сохраняет температуру. Таким образом, теплопроводность материала является важным фактором комфорта пассажиров.

    Образец

    Рисунок материала должен быть разработан в двух масштабах: сами отдельные элементы, такие как кирпичи или стеклянные панели, и композиция этих элементов в более крупные сборки. Например, в масштабе отдельных элементов необходимо учитывать присущую текстуру древесины или мраморность камня. Создание более крупных узоров происходит при сборке материала на фасадах зданий. См. рис. 7 и 8.

    Рис. 7. Рисунок лепнины
    Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

    Рисунок 8.Узорчатое стекло

    D. Техника

    Методы изготовления и сборки материалов представляют собой сложный аспект строительного процесса. Техника включает в себя процесс изготовления, детализацию того, как материалы и системы соединяются и монтируются, а также мастерство, используемое для выполнения работы.

    Изготовление

    Производство относится к тому, как материал был создан, обработан и собран. Методы изготовления варьируются от ручного производства до массового производства и сборных заводов.Материалы несут следы их изготовления и сборки, которые можно использовать для создания модуляции и богатства поверхности. См. рис. 9.

    Рис. 9. Сборный солнцезащитный козырек
    Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

    Рисунок 10. Открытая стальная ферма

    Деталь

    Детали конструкции определяют, как соединяются отдельные материальные элементы или системы. К распространенным способам столярного дела относятся различные виды механического крепления (гвозди, болты, заклепки)…), сварка, склеивание и так далее. Детали конструкции должны соответствовать общему архитектурному замыслу здания. Внимание к деталям проявляется в хорошо решенном и искусно выполненном здании, например, в элегантной сборке деревянных и бетонных систем на рис. 10.

    Крафт

    Качество проектирования и строительства имеет решающее значение для успеха и долговечности проекта. Наем хорошо обученных и опытных мастеров – лучший способ обеспечить высокий уровень строительного мастерства.См. рис. 11.

    Выветривание

    Течение времени оказывает огромное влияние на внешний вид и срок службы строительных материалов. Таким образом, будущее выветривание необходимо тщательно учитывать при выборе материалов, детализации здания и строительстве. См. рис. 12.

    Рисунок 11. Тщательное мастерство
    Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

    Рис. 12. Изысканно выветренная каменная стена

    Применение

    Применение конкретных строительных материалов и систем обсуждается в многочисленных разделах Руководства по проектированию всего здания.В частности, обратитесь к разделам «Цель устойчивого проектирования» для получения более подробной информации.

    Строительные нормы и правила ограничивают допустимые материалы для конкретного здания в зависимости от типа использования здания и соображений зонирования. Безопасность жизни пассажиров является основной задачей таких норм, которые ограничивают горючесть материала, класс распространения пламени и токсичность дыма. В некоторых юрисдикциях в руководствах по историческому району или других руководствах по визуальному дизайну могут указываться допустимые материалы для экстерьера, выбор цвета и другие эстетические соображения, включая стиль.

    Ресурсы для сохранения исторических зданий включают:

    Дополнительные ресурсы

    Ассоциации

    Существует множество материалов и торговых ассоциаций, некоторые из которых перечислены ниже.

    Металлы

    Каменная кладка и бетон

    Дерево

    Устойчивые материалы (см. раздел «Использование экологически чистых материалов»)

    Публикации

    • Справочник по проектированию и строительству зданий, 6-е изд. Фредерика С.Мерритт и Джонатан Т. Рикеттс. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2001.
      • .
    • Справочник по строительным материалам Д. К. Доран, изд. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн, 1992.
      • .
    • Детали современной архитектуры, тома I и II Эдварда Форда. Кембридж: MIT Press, 1990 и 1996.
      • .
    • Знакомство с архитектурой Стина Эйлера Расмуссена. Кембридж: MIT Press, 1962.
      • .
    • «Форма и природа материалов» Пьера фон Мейсса в Элементы архитектуры: от формы к месту .Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд, 1990: 165–198.
    • Основы строительства зданий: материалы и методы, 6-е издание, Эдвард Аллен и Джозеф Иано. Нью-Йорк: Wiley, 2013.
      • .
    • Руководство по ресурсосберегающим строительным элементам , автор Трейси Мумма. Миссула, Массачусетс: Центр ресурсных строительных технологий Национального центра соответствующих технологий, 1997.
      • .
    • О выветривании: жизнь зданий во времени Мохсен Мостафави и Дэвид Лезербэрроу.Кембридж: MIT Press, 1993.
      • .
    • Исследования тектонической культуры: поэтика строительства в архитектуре XIX и XX веков Кеннета Фрэмптона. Кембридж: MIT Press, 1995.
      • .
    • Строительные товары и материалы от Sweets Network.
    • «Сказочная деталь» Марко Фраскари в Via 7: The Building of Architecture . Кембридж: Массачусетский технологический институт, 1984: 23–37.
    • Тепловое наслаждение в архитектуре Лизы Хешонг. Кембридж: Массачусетский технологический институт, 1979.

    Шаблоны PowerPoint для строительных материалов | Prezi

    Шаблоны игр PowerPoint

    Расшифровка: пример шаблона Jeopardy Автор: Лейкен Физер и Рэйчел Чепмен При создании без шаблона… http://www.edtechnetwork.com/powerpoint.html https://www.thebalance .com/free-family-feud-powerpoint-templates-1358184 Пример шаблона «Сделка или нет» Шаблоны игр PowerPoint Существуют бесплатные шаблоны для таких игр, как «Опасность», «Колесо фортуны» и «Кэб с наличными», которые можно загрузить в Интернете.Однако некоторые шаблоны могут стоить дороже в зависимости от сложности игры. Классные игры, которые превращают повторение и запоминание тестов в удовольствие! (н. д.). Получено 17 февраля 2017 г. с http://people.uncw.edu/ertzbergerj/msgames.htm Fisher, S. (nd). Настройте игру PowerPoint для своего класса с помощью этих бесплатных шаблонов. Получено 17 февраля 2017 г. с https://www.thebalance.com/free-powerpoint-games-for-teachers-1358169 1. Пользователи начнут с большого количества слайдов с одинаковым базовым графическим дизайном.2. Решите и создайте серию вопросов, которые нужно задавать во время игры. 3. Путем гиперссылки определенных ответов на разные слайды игра переходит от слайда к слайду во время игры. 4. Этот вид установки обычно рассматривается как простая игра-викторина. Пример шаблона колеса фортуны https://www.teacherspayteachers.com/Product/Wheel-of-Riches-PowerPoint-Template-Plays-Just-Like-Wheel-of-Fortune-383606 Игры могут веселый и простой способ учиться. Среди популярных шаблонов игр: Family Feud Millionaire Jeopardy и другие викторины.http://www.free-power-point-templates.com/deal-powerpoint-template/ Краткое видео по шаблону «Миллионер» Игры PowerPoint Некоторые игры легче создавать по сравнению с другими Если пользователи не уверены, загружают ли определенные шаблоны безопасно, вы действительно можете создать свою собственную игру, просто используя PowerPoint. добавить сюда логотип Ссылки Пример шаблона Family Feud Игры в PowerPoint — отличный способ представить новые концепции и идеи. Вы можете создать веселую атмосферу соперничества, используя различные шаблоны. обсуждалось.Отлично подходит для студентов, рабочих, семьи и т. д. Например: в таких играх, как Jeopardy и Family Feud, игроки могут выбирать практически любые ответы. Человек, управляющий игрой, должен знать все ответы, чтобы определить, правы игроки или нет. Однако в такой игре, как «Кто хочет стать миллионером», у игроков есть выбор только между ответами: A, B, C или D. Поэтому, когда игрок выбирает свой ответ, человек, запускающий игру, щелкает его, и игра скажет им, правы они или нет.

    Полихлорированные бифенилы (ПХД) в строительных материалах

    Агентство по охране окружающей среды обеспокоено потенциальным широким использованием строительных материалов, содержащих ПХД, в школах и других зданиях, построенных или отремонтированных в период между 1950 и 1979 годами. На этой странице представлены обновленные рекомендации Агентства для администраторов школ и владельцев зданий, включая информацию об управлении ПХД в строительных материалов, чтобы свести к минимуму возможное воздействие на людей, находящихся в здании.

    На этой странице:

    Информация о ПХД в строительных материалах для администраторов школ, владельцев и управляющих зданиями

    Информационный бюллетень: ПХБ в строительных материалах — определение присутствия промышленных ПХД в зданиях или других конструкциях — этот информационный бюллетень был разработан EPA в качестве ресурса, чтобы помочь владельцам собственности или операторам определить, могут ли промышленные продукты ПХБ присутствовать в здании или конструкции.

    Информационный бюллетень: Практические действия по снижению воздействия ПХБ в школах и других зданиях: Руководство для школьной администрации и владельцев и управляющих другими зданиями. В этом информационном бюллетене содержится краткая информация о том, как управлять и снижать воздействие ПХБ в строительных материалах.

    ПХД в строительных материалах: вопросы и ответы. Этот документ с вопросами и ответами предназначен для того, чтобы помочь администраторам школ, владельцам зданий, менеджерам и жильцам лучше понять типы строительных материалов, которые могут содержать ПХБ, потенциал воздействия ПХД на жильцов зданий, и как можно оценить и уменьшить воздействие ПХД.

    ПХБ в строительных материалах: диаграмма. Эта диаграмма дополняет документ ПХБ в строительных материалах: вопросы и ответы , посвященный оценке и снижению воздействия ПХБ в школьных зданиях.

    Содержащие ПХБ балласты люминесцентных ламп (FLB) в школьных зданиях: Руководство для администраторов школ и обслуживающего персонала. На этой странице представлена ​​информация для школьных администраторов и обслуживающего персонала об опасностях, создаваемых FLB, содержащими ПХД, о том, как правильно обращаться с ними и утилизировать их. из этих предметов и как правильно переоборудовать осветительные приборы в вашей школе, чтобы устранить потенциальную опасность ПХБ.

    Уровни воздействия для оценки содержания ПХД в воздухе школьных помещений. Уровни содержания ПХД в воздухе были разработаны для поддержания общего воздействия ПХБ ниже референсной пероральной дозы (RfD) 20 нг ПХБ/кг массы тела в день. RfD представляет собой оценку ежедневного перорального воздействия на население (включая чувствительные подгруппы), которое, вероятно, не будет сопровождаться заметным риском вредных последствий в течение жизни.

    Блок-схема управления материалами, содержащими ПХД, в школьных зданиях.г. балласты люминесцентных ламп, герметик, краска и т. д.) в школьном здании.

    Информация для подрядчиков, работающих в старых зданиях, которые могут содержать ПХД

    Информация на следующих страницах предназначена для помощи владельцам зданий и подрядчикам по очистке, которые могут иметь дело со строительными материалами, содержащими или загрязненными ПХБ, во время плановой реконструкции или ремонта или планируемые мероприятия по сокращению выбросов ПХБ в старых зданиях:

    Заявление об отказе от ответственности

    Независимо от масштаба проекта, связанного с потенциально загрязненными строительными материалами, подрядчики и владельцы зданий должны быть особенно осведомлены о воздействии своей работы в зданиях, в которых проживают группы высокого риска, таких как школы и детские сады. Предоставленная информация предназначена исключительно для ознакомления и не заменяет требования Закона о контроле за токсичными веществами (TSCA) или положений о ПХД в 40 CFR Part 761. или материалы, загрязненные ПХД, должны изучить и понять нормативные требования, и рекомендуется проконсультироваться с Агентством по охране окружающей среды или с опытными профессионалами-экологами в отношении мероприятий по очистке от ПХД. Эта информация не налагает требований или обязательств на EPA или общественность.Использование слова «следует» в этом документе отражает рекомендацию Агентства по охране окружающей среды, а не требование.

    В дополнение к положениям о ПХБ согласно TSCA, ремонтники и персонал по очистке должны также знать, что их деятельность может также повредить асбестосодержащие материалы и/или краску на основе свинца. Узнайте больше о правилах и рекомендациях EPA для красок на основе свинца и асбеста. Управление по охране труда и здоровья (OSHA) также разработало стандарты и рекомендации по опасностям свинца и асбеста специально для работников и работодателей.

    Использование термина «герметик» в этом документе относится к любому герметику или наполнителю для швов, окон или дверей, находящемуся внутри или снаружи здания.

    Методы испытаний на наличие ПХД в зданиях

    Методы испытаний для определения присутствия ПХБ в воздухе помещений

    Агентство по охране окружающей среды США имеет следующие два одобренных метода определения присутствия ПХД в строительных материалах

    Агентство по охране окружающей среды США (EPA) рекомендует, чтобы строительные материалы, предположительно содержащие ПХБ, были проверены непосредственно на наличие ПХБ и удалены, если в здании планируется ремонт.Правила для печатных плат предусматривают соответствующие методы тестирования. Дополнительную информацию об этих процедурах можно найти по телефону:

    Исследование EPA по ПХД в зданиях

    EPA провело исследование для решения нескольких нерешенных научных вопросов, которые помогают оценить масштабы проблем, связанных с ПХД в школьных зданиях, и определить наилучшие долгосрочные -срочные решения. Например, связь между концентрациями ПХД в строительных материалах и ПХБ в воздухе или пыли изучена недостаточно.Результаты этого исследования будут использованы для предоставления дополнительных рекомендаций школам и владельцам зданий при разработке и внедрении долгосрочных решений.

    Исследование ПХБ в школах

    В ответ на обеспокоенность общественности по поводу ПХБ в школах ученые Агентства по охране окружающей среды США (EPA) определили и оценили потенциальные источники ПХБ в школах, чтобы лучше понять их воздействие на детей, учителей и других школьных работников. Агентство по охране окружающей среды также изучает методы сокращения или устранения выбросов ПХД в школах.

    Результаты исследований

    • Герметик, нанесенный в период между 1950 и 1979 годами, может содержать до 40% ПХД и может выделять ПХБ в окружающий воздух. ПХБ из герметика также могут загрязнять соседние материалы, такие как кирпичная кладка или дерево.
    • Флуоресцентные осветительные приборы, которые все еще содержат свои оригинальные балласты света, содержащие ПХБ, превысили свой расчетный срок службы, и вероятность разрыва и выброса ПХД значительна. Внезапный разрыв пускорегулирующих аппаратов, содержащих ПХБ, может привести к облучению находящихся в них людей, а также может привести к дополнительным значительным затратам на очистку.
    • Некоторые строительные материалы (например, краска и каменная кладка стен) и пыль внутри помещений могут поглощать выбросы ПХБ и стать потенциальными вторичными источниками ПХБ. Когда первичные источники выбросов ПХБ удаляются, вторичные источники часто выделяют ПХБ.
    • Инкапсуляция — это метод локализации, в котором используется материал покрытия для отделения источников ПХБ от окружающей среды с целью снижения концентрации ПХБ на поверхности и в воздухе. Инкапсуляция эффективна для снижения концентрации в воздухе до желаемого уровня только при низком содержании ПХБ в источнике.Выбор высокопроизводительных материалов для покрытий является ключ к эффективной инкапсуляции. Несколько слоев покрытий улучшают производительность инкапсуляции.

    AS EPA получает новую информацию, она будет выполнять дополнительные рекомендации относительно печатных плат в школах и как наилучшим образом предотвратить вредное воздействие.

    Прочность материалов — Урок

    (2 оценки)

    Быстрый внешний вид

    Уровень класса: 8 (6-8)

    Требуется

    Время: 30 минут

    Зависимость урок: Нет

    Тематические области: Физическая наука

    .

    Доля:

    Резюме

    Студенты узнают о различных материалах, используемых инженерами в дизайне и строительстве современных мостов.Они также узнают о свойствах материалов, важных для строительства мостов, и рассматривают преимущества и недостатки стали и бетона как обычных материалов для строительства мостов, способных выдерживать сжимающие и растягивающие усилия. Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

    Инженерное подключение

    При проектировании конструкций, таких как мосты, инженеры тщательно выбирают материалы, предвидя силы, которые материалы (элементы конструкции) должны испытывать в течение своего срока службы.Обычно пластичные материалы, такие как сталь, алюминий и другие металлы, используются для компонентов, испытывающих растягивающие нагрузки. Хрупкие материалы, такие как бетон, керамика и стекло, используются для компонентов, испытывающих сжимающие нагрузки.

    Цели обучения

    После этого урока учащиеся должны уметь:

    • Перечислите несколько распространенных материалов, используемых при проектировании и строительстве конструкций.
    • Опишите несколько факторов, которые инженеры учитывают при выборе материалов для конструкции моста.
    • Объясните преимущества и недостатки обычных материалов, используемых в инженерных конструкциях (сталь и бетон).

    Образовательные стандарты

    Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

    Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

    В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

    NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука
    Общие базовые государственные стандарты — математика
    • Разберитесь в проблемах и настойчиво решайте их. (Оценки К — 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Рассуждайте абстрактно и количественно.(Оценки К — 12) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Свободно складывать, вычитать, умножать и делить многозначные десятичные числа, используя стандартный алгоритм для каждой операции. (Оценка 6) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Решайте реальные и математические задачи, связанные с площадью, объемом и площадью поверхности двух- и трехмерных объектов, состоящих из треугольников, четырехугольников, многоугольников, кубов и прямых призм.(Оценка 7) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технологии
    • Здания обычно содержат множество подсистем. (Оценки 6 — 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Выбор конструкций для конструкций основан на таких факторах, как строительные законы и нормы, стиль, удобство, стоимость, климат и функции.(Оценки 6 — 8) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    ГОСТ
    Колорадо — Математика
    • Свободно складывать, вычитать, умножать и делить многозначные десятичные числа, используя стандартные алгоритмы для каждой операции. (Оценка 6) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    • Решайте реальные и математические задачи, связанные с площадью, объемом и площадью поверхности двух- и трехмерных объектов, состоящих из треугольников, четырехугольников, многоугольников, кубов и прямых призм. (Оценка 7) Подробнее

      Посмотреть согласованную учебную программу

      Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

    Колорадо — Наука Предложите выравнивание, не указанное выше

    Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

    Рабочие листы и вложения

    Посетите [www. Teachengineering.org/lessons/view/cub_brid_lesson04] для печати или загрузки.

    Больше учебных программ, подобных этому

    Предварительные знания

    Было бы полезно, если бы учащиеся знали о нескольких типах мостов, таких как балочные, арочные и висячие мосты. Они также должны быть в состоянии понять силы сжатия и растяжения, которые влияют на прочность моста.

    Введение/Мотивация

    Как вы знаете, мосты строятся в первую очередь для того, чтобы создать проход из одной точки в другую — это включает в себя соединение людей с другими местами, сокращение расстояний в пути, доступ к торговым районам, портам, промышленным предприятиям и обеспечение других видов торговли.На самом деле, наверное, каждый из нас когда-то строил мосты самостоятельно. Вы когда-нибудь клали деревянную доску поперек ручья или канавы, или на грязный участок двора? Какие материалы вы использовали? (Попросите учащихся поделиться своим опытом использования доступных материалов для создания моста между двумя местами. )

    Вы когда-нибудь смотрели на мост и задумывались, из чего он сделан и откуда берутся материалы? Представьте себе в нашем примере деревянную доску, перекинутую через небольшой ручей; Вы заметили, как доска прогибалась вниз, когда вы ходили по ней? Подойдет ли этот же материал для действительно длинного моста через большой водоем? Может быть нет.Материалы, используемые даже для простых мостов, таких как пересечение ручья, показывают нам, насколько важно изучение материалов для проектирования и строительства мостов.

    При проектировании мостов инженеры должны хорошо понимать свойства имеющихся у них материалов. И многие вещи необходимо учитывать при выборе материалов для строительства моста. Что это за вещи? (Возьмите идеи у студентов, запишите их на доске и обсудите каждую.) Прочность материала обычно является первым, на что обращают внимание инженеры.Они также думают о стоимости, доступности и пригодности этого материала для конкретного моста. В некоторых случаях скорость строительства является фактором, который также может варьироваться в зависимости от выбранных материалов. После урока учащиеся могут дополнительно изучить концепцию прочности и соответствующие свойства с помощью связанного с этим практического занятия «Разрушая шаблон!».

    Какие материалы обычно используются в строительстве мостов? (Возьмите идеи у учащихся, запишите их на доске.) Сталь и бетон являются наиболее популярными материалами для строительства современных мостов. Другие материалы включают дерево, железо (другой тип стали), пластик и камень. До появления стали и бетона большинство мостов строились из дерева, веревки и/или камня. Камень полезен только при воздействии сил сжатия и поэтому чаще всего используется в арочных мостах. Древесина часто использовалась для строительства мостов с более короткими пролетами, таких как пересечение ручьев или оврагов. Древесина также использовалась с веревкой для пересечения более широких рек и каньонов.

    Пример стального моста, Мост Фолс-Крик, Ванкувер, Канада. Copyright

    Copyright © 2003 Denise W. Carlson. Используется с разрешения.

    Когда люди научились создавать железо (отсюда и «Железный век»), появился новый материал для строительства мостов. Однако железо является хрупким материалом и может внезапно сломаться без предупреждения. Итак, люди возились с ним, чтобы изобрести более очищенное железо, называемое сталью. Сталь является полезным материалом для мостов из-за ее высокой прочности как на сжатие, так и на растяжение.Сталь также является пластичным материалом, а это означает, что ее можно легко согнуть или придать ей различные формы. Сталь звучит как идеальный материал, но сталь также дорогая.

    Бетон – еще один важный материал. В 1824 году британский каменщик по имени Джозеф Аспдин производил цемент на своей кухне. Этот первый тип цемента состоял из нагретой смеси мелкоизмельченного известняка и глины, которую затем измельчали ​​в порошок. Когда этот порошок смешивали с водой, он затвердевал. Этим изобретением Аспдин заложил основу современной цементной промышленности (каламбур!).Какое отношение цемент имеет к бетону? Цемент является компонентом, необходимым для производства бетона. Бетон состоит из цемента, воды, песка и крупного заполнителя (или гравия). Сочетание цемента и воды образует пасту, которая покрывает поверхность мелких (песок) и крупных заполнителей (гравий). Благодаря химической реакции, называемой гидратацией, паста затвердевает и набирает силу, образуя каменную массу, известную как бетон. Бетон — это универсальный материал, которому можно легко придать форму с помощью форм (во многом похожих на пресс-формы).В то время как бетон чрезвычайно прочен при сжатии, он чрезвычайно слаб при растяжении. При проектировании бетонных конструкций инженеры часто не учитывают силы растяжения в бетонной детали. Чтобы компенсировать слабые свойства бетона при растяжении, в бетон часто вводят сталь, чтобы выдерживать любые растягивающие усилия. Такое сочетание бетона со встроенной сталью называется железобетоном.

    Мост через городское озеро Темпе, Темпе, Аризона. Авторские права

    Copyright © Темпе Таун Лейк, Аризона, http://www.tempe.gov/lake/Events/.

    Иногда инженеры должны проектировать мосты с использованием как можно меньшего количества материалов. Одним из примеров системы мостов с минимальным использованием материалов, которая обеспечивает важные связи между людьми, сообществами и ресурсами, является технология проволочных мостов, используемая в сельской местности Непала, называемая экологическими мостами. Эти мосты используются для личного и материального транспорта и служат эффективным связующим звеном между сообществами и труднодоступными районами.

    Переход через реку Камро в Непале по проволочному мосту.авторское право

    Copyright © Ecosystems Pvt. ООО http://www.ecosystemsnepal.com/wire.php.

    Какие могут быть преимущества у этого типа моста? (Возьмите идеи учащихся и обсудите каждую из них.) (Возможные ответы: относительно низкая стоимость, минимальные требования к материалам, минимальное воздействие на окружающую среду, низкие требования и затраты на техническое обслуживание, безопасность, портативность и поддержка пешеходных видов транспорта.) Проволочные мосты имеют минимальные воздействие на окружающую среду, места обитания и природные ландшафты. Они требуют минимального обслуживания, имеют мало (если вообще есть) несчастных случаев или смертельных случаев и довольно портативны. Проволочный мост также поощряет использование пешеходных видов транспорта, что лучше для личного здоровья и поддержания устойчивого развития общества. Каковы могут быть некоторые недостатки простого проволочного моста в некоторых ситуациях? (Возможные ответы: Не подходит для большегрузных, высоких транспортных средств или железнодорожного транспорта.)

    Итак, какие материалы используют инженеры-материаловеды для проектирования и строительства мостов в наших городах? (Возможные ответы: Бетон для фундамента и анкеровки, сталь для балок и тросов и т. д.)

    Предыстория урока и концепции для учителей

    Для строительства современных мостов используются два основных материала: сталь и бетон. Другие типы материалов не так широко используются, как сталь и бетон. В следующем разделе более подробно описаны свойства стали, бетона и типичных материалов, а также инженерные термины, используемые при проектировании моста.

    Сталь

    Сталь — это форма железа, которая создается из железной руды, горной породы с высокой концентрацией железа.Распространенные железные руды включают гематит (Fe 2 O 3 ), магнетит (Fe 3 O 4 ), лимонит (Fe 2 O 3 ) и сидерит (FeCO 0). Все железные руды содержат железо в сочетании с кислородом. Чтобы получить железо из железной руды, необходимо удалить кислород. Один из способов добиться этого — использовать блумэри или доменную печь (см. раздел «Дополнительная мультимедийная поддержка» для ссылки на анимацию доменной печи). В результате этого процесса получается грубая форма железа, называемая «чугун», которая содержит 4-5% углерода и настолько тверда и ломка, что практически бесполезна.Из чугуна создается либо «кованое железо» путем удаления большей части углерода, либо сталь создается путем удаления большей части примесей. Многие виды стали называются сплавами. Например, добавление 10-30% хрома позволяет получить нержавеющую сталь.

    Преимущества использования стали:

    • Сталь очень прочна как на растяжение, так и на сжатие и поэтому обладает высокой прочностью на сжатие и растяжение.
    • Сталь является пластичным материалом, и перед разрушением она поддается или прогибается.
      • Сталь
    • обычно собирается относительно быстро.

    Недостатки использования стали:

    • Сталь дороже бетона и дерева.
    • Сталь может ржаветь при воздействии некоторых условий окружающей среды, что снижает ее прочность.
      • Сталь
    • является тяжелым материалом и, таким образом, уменьшает допустимый пролет элемента при его использовании в качестве балки.

    Бетон

    Бетон представляет собой просто комбинацию двух материалов: цемента и заполнителя.Цемент представляет собой порошок из различных материалов (обычно это определенные виды глины и известняка). Когда цемент смешивается с водой, происходит химическая реакция, называемая гидратацией, в результате которой цемент затвердевает. Заполнитель представляет собой смесь мелких и крупных заполнителей. Мелкий заполнитель обычно представляет собой песок; крупный заполнитель обычно представляет собой гравийную породу. При смешивании цемента, заполнителя и воды образуется затвердевшая масса, называемая бетоном.

    Вид изломанных поверхностей бетонного ядра, снятого с настила моста и испытанного на разрушение огромной растягивающей силой.авторское право

    Copyright © Министерство транспорта США, http://www.fhwa.dot.gov/pavement/concrete/mcl9904.cfm

    Преимущества использования бетона:

    • Бетон чрезвычайно прочен при сжатии и поэтому имеет высокую прочность на сжатие.
    • Бетон дешевле стали.
    • С помощью форм бетону можно придать практически любую форму.

    Недостатки использования бетона:

    • Бетон является хрупким материалом и может треснуть или сломаться без малейшего предупреждения.
    • Бетон очень хрупок, когда к нему прилагается сила растяжения, и поэтому имеет очень низкую прочность на растяжение. (Чтобы устранить эту слабость, сталь часто заделывают в бетон в местах, где, как известно, существуют силы растяжения, создавая железобетон. В бетонной балке сталь размещается вдоль нижней части балки.)
    • Поскольку для полной гидратации требуется определенное время, бетонные элементы не набирают полную прочность до тех пор, пока не пройдет много времени.

    Типовые свойства материалов и технические термины

    Инженеры-строители используют свойства материалов при проектировании элементов моста. Напряжение (σ) — это приложенная нагрузка, деленная на площадь материала, на которую она действует (обычно площадь поперечного сечения элемента). Деформация (ε) — это удлинение или сжатие материала на единицу длины материала. Согласно закону Гука (σ = Eε) напряжение зависит от деформации материала. Модуль упругости (Е) или модуль Юнга материала является константой, связанной с законом Гука.Модуль упругости указывает на жесткость материала. Прочность на растяжение — это величина растягивающего напряжения, которому материал может противостоять до разрушения. Прочность на сжатие — это величина сжимающего напряжения, которому материал может противостоять до разрушения. Материал, обладающий пластическими свойствами, может подвергаться большим деформациям, прежде чем он разорвется или выйдет из строя. Материал, который проявляет хрупкие свойства, не показывает никакой деформации перед разрушением.

    Типовая диаграмма напряжения-деформации для стали и бетона.Copyright

    Copyright © Программа ITL, Колорадский университет в Боулдере.

    Инженеры обращаются к диаграммам напряжения-деформации, которые графически отображают все эти характеристики. На диаграмме деформации стали и бетона кривая стали имеет заметный линейный (прямой) участок; наклон этой линейной области является модулем упругости. Конечные точки этих кривых представляют отказ. Бетонная кривая показывает устойчивое увеличение деформации и напряжения, прежде чем она разорвется. Бетон терпит неудачу практически без предупреждения; таким образом, он считается хрупким материалом. Непосредственно перед тем, как сталь сломается, напряжение в ней снижается, а деформация увеличивается. Это видно на кривой стали как участок кривой с отрицательным наклоном. Когда сталь выходит из строя, она представляет собой некоторое предупреждение, обычно в виде больших прогибов; таким образом, сталь считается пластичным материалом.

    Связанные виды деятельности

    Закрытие урока

    Подумайте о мостах вокруг вашего дома, а также о дорогах, велосипедных или пешеходных дорожках, которыми вы пользуетесь.Как выглядят мосты? Какие материалы использовались для их создания? Для создания современных мостов использовались многие типы материалов, включая бетон, сталь, дерево, железо, пластик и камень.

    Сегодня мы узнали, что бетон и сталь являются наиболее часто используемыми материалами в больших современных мостах. В чем преимущество использования стали? (Ответ: Сталь обладает высокой прочностью как на сжатие, так и на растяжение. Сталь можно легко сгибать или придавать ей различные формы.) Бетон? (Ответ: Бетону можно легко придать форму с помощью форм [очень похожих на формы].Бетон также чрезвычайно прочен при сжатии.) Как насчет недостатка стали? (Ответ: Сталь дорогая.) Бетон? (Ответ: Бетон очень слаб на растяжение.)

    Инженеры учитывают все преимущества и недостатки материалов, решая, какие из них использовать в своих конструкциях мостов. Что еще должны учитывать инженеры при выборе материалов для строительства моста? (Ответ: прочность материала обычно является наиболее важным фактором, который учитывают инженеры.Они также думают о стоимости, доступности, скорости строительства и пригодности этого материала для конкретного моста.)

    Словарь/Определения

    хрупкость: Способность материала практически не поддаваться деформации перед разрушением.

    цемент: порошок из различных материалов (обычно определенных видов глины и известняка), который затвердевает при смешивании с водой. Цемент является составной частью бетона.

    Прочность на сжатие: Величина сжимающего напряжения, которому материал может противостоять до разрушения.

    бетон: сочетание цемента и заполнителя в одну твердую массу. Пример: Гравий, песок, цемент и вода были смешаны для создания нашего бетонного тротуара.

    пластичность: способность материала подвергаться большим деформациям до того, как он разорвется или выйдет из строя.

    инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашего мира.

    железная руда: горная порода с высоким содержанием железа.

    элемент: Составная часть любого конструктивного или составного целого, например подчиненная конструктивная балка, колонна или стена.

    Модуль упругости: (E) Указывает на жесткость материала.

    железобетон: Бетонный элемент со сталью, встроенной внутрь, для сопротивления растягивающим усилиям.

    сталь: рафинированное железо, практически не содержащее примесей.

    деформация: удлинение или сжатие материала на единицу длины материала.

    напряжение: приложенная нагрузка, деленная на площадь материала, на которую она действует.

    Прочность на растяжение: Величина растягивающего напряжения, которому материал может противостоять до разрушения.

    Оценка

    Оценка перед уроком

    Мозговой штурм : Всем классом предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении.Напомните учащимся, что в мозговом штурме никакая идея или предложение не является «глупой». Все идеи должны быть выслушаны с уважением. Займите некритическую позицию, поощряйте дикие идеи и препятствуйте критике идей. Пусть они поднимут руки, чтобы ответить. Запишите их идеи на доске. Спросите у студентов:

    • Что необходимо учитывать при выборе материалов для изготовления моста?

    Оценка после внедрения

    Вопрос/Ответ : Спросите учащихся и обсудите в классе:

    • Какие материалы обычно используются для создания мостов? (Возможные ответы: Дерево, веревка, камень, проволока, железо, сталь, бетон, сплавы, пластик. )

    Итоги урока Оценка

    Рабочий лист : Оцените понимание учащимися урока, назначив прилагаемый рабочий лист по сопротивлению материалов в качестве домашнего задания. Рабочий лист включает в себя задание на сопоставление для закрепления словарного запаса и определений.

    Рабочий лист по математике : Оцените понимание учащимися урока, назначив прилагаемый рабочий лист по математике сопротивлению материалов в качестве домашнего задания. Три математические задачи включают в себя решение уравнений, и их сложность возрастает.Задайте младшим учащимся только первый вопрос. Добавьте следующую задачу для старших школьников. Назначьте третий вопрос в качестве задачи по математике для продвинутых учащихся.

    Домашнее задание

    Предупреждение о мостах : В следующий раз, когда учащиеся будут ехать на машине или автобусе, попросите их отметить и записать на бумаге типы материалов, используемых при строительстве мостов, которые они пересекают. Проведите обсуждение результатов в течение следующего урока.

    Расширение урока

    Многие типы заполнителей, такие как песок, гравий, галька, стекло, вермикулит и каучук, использовались для изготовления бетона.Одним из недостатков бетона является то, что он слаб, когда к нему прикладывается сила растяжения, и поэтому имеет очень низкую прочность на растяжение. Бетон имеет тенденцию к растрескиванию, и часто принимаются специальные меры предосторожности при проектировании, чтобы предотвратить растрескивание. В железобетон часто встраивают сталь. Почему может быть так много типов агрегатов? (Вопросы для обсуждения: Для достижения разных целей в разных областях применения. Иногда в бетонную смесь добавляются другие материалы, чтобы придать ей особые характеристики, не характерные для простых бетонных смесей, что делает бетон менее хрупким, более прочным, более долговечным, лучшим изолятором или менее могут пострадать от замораживания-оттаивания. Примеры: добавление синтетических волокон для повышения эластичности, добавление кусочков цветного стекла для более декоративных целей, переработка стеклянных и резиновых отходов из сбора вторичной переработки или старых шин.) Чтобы узнать больше, назначьте исследование в Интернете.

    Подготовьте учащихся к другому заданию TeachEngineering по сопротивлению материалов, легко соотносимому с бетоном: «Инженерное дело для трех поросят».

    Дополнительная мультимедийная поддержка

    Покажите учащимся анимацию доменной печи на веб-сайте Howstuffworks: http://www.howstuffworks.com/framed.htm?parent=iron.htm&url=http://www.bbc.co.uk/history/british/victorians/launch_ani_blast_furnace.shtml

    Посмотрите четырехминутный видеоклип о вызванном ветром обрушении моста Такома-Нарроуз в Вашингтоне в 1940 году. Этот висячий мост, получивший название «Скачущая Герти», рухнул через четыре месяца после постройки. См. http://www. youtube.com/watch?v=3mclp9QmCGs

    .

    использованная литература

    Комитет МСА 318.Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона (ACI 318-02) и комментарий (ACI 318R-02): стандарт ACI. Американский институт бетона: Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2002 г.

    .

    Комитет AISC по руководствам и учебникам. Руководство по стальным конструкциям: расчет коэффициентов нагрузки и сопротивления, третье издание. Американский институт стальных конструкций, 2001 г.

    Мозг, Маршалл. Как работает железо и сталь. HowStuffWorks, Inc. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.howstuffworks.com/iron.htm

    Основы бетона. Ассоциация портландцемента. По состоянию на 16 октября 2007 г. (Хороший обзор бетона и цемента) http://www.epa.gov/ttn/chief/old/ap42/ch21/s12/reference/ref_05c11s12_2001.pdf

    Бетон в классе: основы цемента и бетона. Ассоциация портландцемента. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.cement.org/basics/concretebasics_classroom.asp

    Словарь.com. Издательская группа Лексико, ООО.По состоянию на 16 октября 2007 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

    Экосистемы — проекты WireBridge. Экосистемы, Pvt. Ltd. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.ecosystemsnepal.com/wire.php

    Часто задаваемые вопросы: основы цемента и бетона. Ассоциация портландцемента. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.cement.org/basics/concretebasics_faqs.asp

    Хиббелер, Р.C. Механика материалов, третье издание. Прентис-холл: река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси, 1997.

    .

    Нильсон, Артур Х. Проектирование бетонных конструкций, двенадцатое издание. WCB McGraw-Hill: Бостон, Массачусетс, 1997.

    .

    Ассоциация портландцемента. По состоянию на 16 октября 2007 г. http://www.cement.org/

    .

    авторское право

    © 2006 Регенты Университета Колорадо

    Авторы

    Джонатан С. Гуд; Джо Фридрихсен; Натали Мах; Денали Ландер; Кристофер Валенти; Дениз В. Карлсон; Малинда Шефер Зарске

    Программа поддержки

    Комплексная программа преподавания и обучения и лаборатория, Колорадский университет в Боулдере

    Благодарности

    Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Грант Министерства образования и Национального научного фонда ГК-12 №. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

    Последнее изменение: 15 января 2022 г.

    Введение в строительные полимеры | ChemCo Systems

    Свойства материалов и поведение

    Большинство строительных полимеров обладают термореактивными свойствами – это особенно важно для использования в строительстве. Исключениями являются очень эластичные эпоксидные смолы, некоторые полиуретаны, полимочевины, гибриды этих материалов и некоторые латексные полимеры. Последние термопластичны или почти таковы.

    Изделия из термореактивных полимеров состоят из сильно сшитых молекулярных элементов, сохраняют свою форму при нагревании, но не плавятся. При температуре от 240 до 300°F они разлагаются. Термореактивные полимеры являются жесткими (высокий модуль упругости), несколько хрупкими при низких температурах и имеют ограниченную гибкость при более высоких температурах.Средняя точка диапазона температур, при котором происходит переход от жесткого к гибкому, называется температурой стеклования.

    Температура теплового изгиба (HDT) — это простой индикатор температуры стеклования. Большинство строительных полимеров имеют HDT в диапазоне от 65 до 120°F. При температурах в области стеклования и выше конструкционные полимеры, подвергающиеся высоким нагрузкам, будут деформироваться, что приведет к потере связи и окончательному отказу от применения.

     

    Диаграмма HDT для типичной эпоксидной смолы    

    При выборе материала всегда следует учитывать тот факт, что многие конструкционные полимеры используются в диапазоне температур стеклования. Знайте HDT продукта, который вы хотите использовать. Многие отказы могут быть связаны с игнорированием изменений поведения материала, которые происходят в этом температурном диапазоне.

    Термореактивные полимеры с температурой значительно ниже HDT (~20°F) могут выдерживать значительные нагрузки без деформации (ползучести), что является основой их конструкционного использования в строительстве (заделка трещин, заполнение болтами и дюбелями, склеивание).

    За исключением истинно эластомерных изделий, все строительные полимеры имеют более или менее выраженные вязкоупругие свойства. При нагрузке они не полностью реагируют так, как упругое тело (пружина), и они не текут как жидкость (реагируют как амортизатор на удар).

    Реакция строительного полимера на напряжение (нагрузку) носит частично упругий и частично вязкий характер. Преобладание каждого из компонентов в ответ на стресс (нагрузку) зависит от состава полимера, уровня стресса, продолжительности воздействия стресса и температуры.Кратковременные нагрузки вызывают быструю упругую реакцию. Реакция на длительные нагрузки проявляется в ползучести, которая является формой вязкого течения.

    Благодаря своей вязкоупругой природе строительные полимеры обладают свойствами, зависящими от времени и температуры. Типичное жесткое поведение напряжения-деформации при низкой температуре изменяется на эластомерное поведение при высокой температуре, в то время как увеличение скорости деформации при заданной температуре приводит к все более жесткой реакции. Все вязкоупругие строительные полимеры имеют температурный диапазон, в котором они являются жесткими или гибкими.Температура стеклования разделяет два диапазона.

    В строительных конструкциях важно, чтобы строительный полимер не расползался под длительной нагрузкой. Склонность к ползучести зависит от уровня нагрузки и преобладающей температуры. У каждого материала есть оболочка, в которой ползучесть не приводит к разрушению при заданной температуре и уровне нагрузки.

    Строительные полимеры, используемые в «несущих» приложениях, должны иметь высокое значение HDT. Когда такие полимеры подвергаются постоянным нагрузкам, особенно когда эти нагрузки имеют высокую компоненту сдвига, окружающий элемент конструкции всегда должен оставаться как минимум на 20°F ниже HDT.В критических случаях и в качестве меры безопасности в случае пожара должна быть предусмотрена тепловая защита. Принимая во внимание требования к характеристикам материалов в приложениях, несущих нагрузку, продукты ChemCo Systems были специально разработаны с более высокими показателями HDT, чем обычно предлагаются в отрасли.

    Термопластичные полимеры плавятся при нагревании и возвращаются в исходное состояние при повторном охлаждении, если только они не были нагреты до точки выше температуры их разложения. Их температура стеклования очень низкая (<-40°F).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *