Предмет физической химии и ее роль в изучении строительных материалов (ДМ)

ЛЕКЦИЯ № 1

По учебной дисциплине: «ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В ДОРОЖНОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ»

ТЕМА:

Автор:

старший преподаватель, сл. РА Чесноков В.П.

Обсуждено на заседании ПМК №___

Протокол № ___

«___» ___________ 2013 г.

Балашиха 2013 г.

Содержание

I Введение

II Учебные вопросы:

1. Предмет «Физическая химия» и ее роль в изучении строительных материалов.

2. Общее представление о строительных материалах.

3. Поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Определение, состав, классификация и область применения.

4. Законы оптимальных структур. Краткая характеристика. Принцип долговечности строительных материалов.

III Заключение

Литература:

1. Волокитин Г.Г. «Физико-химические основы строительного материаловедения», учебное пособие, издательство АСВ, Москва – 2004 г. с. 6-25.

2. Горбунов Г.И. «Основы строительного материаловедения», учебное пособие, издательство АСВ, Москва – 2002 г.с. 18-68.

3. Рыбьев И. А. "Строительное материаловедение", учебное пособие, изд. "Высшая школа", Москва - 2002г. стр. 277-311;

4 Королев И.В. «Дорожно-строительные материалы, учебник, изд. «Транспорт», М-1991г. с.323-343.

Материально-техническое обеспечение:

1.Стенды.

2.Ноутбук.

3.Графопроектор.

4.Экран

Введение

Современная наука и техника развиваются в направлении создания новых высокоэффективных материалов, технологий, оборудования на основе физических законов, определяющих структуру и свойства материалов в условиях строительства и эксплуатации инженерных сооружений.

Предмет «Физическая химия» позволяет на основе всестороннего изучения химического и минералогического составов, структуры и свойств на базе передовых технологий производства создавать материалы, отвечающих современным требованиям строительства в различных регионах нашей страны.

Вполне естественно, что нельзя рассматривать в отрыве от дисциплины, занимающих изучением строительных материалов (МВ, ТКМ, ДСМ, ОТПМ и т.д.). Эти дисциплины взаимосвязаны между собой, дополняют и углубляют друг друга.

Предмет физической химии и ее роль в изучении строительных материалов (ДМ)

Возникновение физической химии относится к середине 18 века - к тому периоду, когда знания, накопленные в области физики и химии, создали основу для выделения физической химии как самостоятельной научной дисциплины и дальнейшего ее развития. Первый в мире курс физической химии был создан Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765 гг.).

В 1752 г. Ломоносов дал ясное определение содержания и задач этой новой дисциплины: "Физическая химия - наука, объясняющая на основании положений и опытов, физических причину того, что происходит через химические операции в сложных телах".

Физическая химия представляет собой самостоятельную дисциплину, обладающую своими методами исследования и имеющую весьма большое значение для ряда смежных как теоретических, так и прикладных научных дисциплин, в т.ч. и дорожного материаловедения.

Физическая химия занимается рассмотрением главным образом двух групп вопросов:

1. Изучением свойств и строения различных веществ (а также частиц, из которых они состоят – молекул, атомов и ионов) в зависимости от их химического состава и химического строения, а также условий существования.

2. Изучением химических реакций и других форм взаимодействия между веществами или частицами (направление, скорость, молекулярный механизм) в зависимости от химического состава и строения и от условий, в которых происходит процесс, а также от внешних воздействий – электрических, световых и др.

Физическая химия при изучении строительных и дорожно-строительных материалов – отрасль знаний и превращений исходных компонентов в материалы с заданными свойствами.

Остановимся на основных определениях.

Материалом – называется вид материи, обладающий определенными составом, структурой и свойствами, что обеспечивает возможность его эффективного использования при строительстве и эксплуатации заданного инженерного сооружения.

Структура – это строение материала, характеризующаяся качественным и количественным соотношением составляющих, их взаимным расположением и характером связей между ними.

Свойствами называют способность материалов определенным образом реагировать на воздействие отдельных или совокупных, внешних или внутренних силовых, усадочных, тепловых и других факторов.

Строение материалов может быть кристаллическое, некресталлическое (аморфное), аморфно-кристаллическое

Кристаллическое – гранитный щебень, кварцевый песок, керамические материалы;

Некристаллическое – стекло, битум;

Аморфно-кристаллическое – фарфор, ситаллы.

Любой материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составами.

Цемент:

Химический состав: процентное содержание основных окислов: CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃.

Процентное содержание основных клинкерных минералов: 3CaO х SiO₂ (алит), 2CaO х SiO₂ (белит), 4 CaO х Al₂O₃ х Fe₂O₃ (целит), 3 CaO х Al₂O₃ (трехкальциевый алюминат).

Большинство строительных материалов применяется в твердом состоянии:

¾ органические вяжущие вещества – в вязкотекучем состоянии,

¾ вода – в жидком состоянии

Важнейшим принципом получения материалов с заданными свойствами является учет закономерностей влияния вещественного состава и структуры на свойства материалов. В соответствии с этим нормируют и выбирают требуемые исходные компоненты, а также проектируют структуру, что обеспечивает получение заданных свойств материалов. В соответствии с этим нормируют и выбирают требуемые исходные компоненты, а также проектируют структуру, что обеспечивает получение заданных свойств материалов наиболее выгодным путем.

Одним из основных принципов технологических процессов производства дорожно-строительных материалов высокого качества является комплексность использования различных (физических, механических, химических) методов воздействия на исходное сырье и полученный материал.

Комплексность технологических процессов на примере производства цемента:

1. подбор сырья (известняка и глины) заданного химического и минералогического составов.

2. приготовление сырьевой смеси в определенной пропорции.

3. термическая обработка сырьевой смеси в строгой технологической последовательности с определенной скоростью повышения температуры и интервалами выдержки при данной температуре с целью полноты протекания необходимых химических процессов.

4. выдержка портландцементного клинкера с целью гашения СаО с поливкой воды.

5. помол портландцементного клинкера с добавкой природного гипса CaSO₄ х 2 Н₂О и необходимых ПАВ.

И только после этого производится расфасовка цемента и его отгрузка потребителю.

Если хотя бы на одном из этапов будут нарушены технологические требования, портландцемент не будет необходимого качества.