Что произойдет с кварцем и кварцсодержащими горными породами при нагревании до 600с
Особенности поведения природных каменных материалов в условиях пожара
Мономинеральные горные породы (гипс, известняк, мрамор и др.) при нагреве ведут себя более спокойно, чем полиминеральные. Они претерпевают в начале свободное тепловое расширение, освобождаясь от физически связанной влаги в порах материала. Это не приводит, как правило, к снижению прочности и даже может наблюдаться ее рост при спокойном удалении свободной влаги. Затем в результате действия химических процессов дегидратации (если материал содержит химически связанную влагу) и диссоциации материал претерпевает постепенное разрушение (снижение прочности практически до нуля).
Полиминеральные горные породы ведут себя в основном аналогично мономинеральным, за исключением того, что при нагреве возникают значительные напряжения, обусловленные различными величинами коэффициентов теплового расширения у компонентов, входящих в состав горной породы. Это приводит к разрушению (снижению прочности) материала.
Проиллюстрируем особенности поведения мономинеральных и полиминеральных горных пород при нагреве на примере двух материалов: известняка и гранита.
Поскольку процесс диссоциации СаСО3 протекает со значительным поглощением тепла (178,5 кДж/кг), и образующийся при этом пористый оксид кальция обладает малой теплопроводностью, слой СаО создает на поверхности материала теплозащитный барьер, несколько замедляющий дальнейший прогрев известняка вглубь.
При контакте с водой при тушении пожара (либо влагой из воздуха после остывания материала) происходит повторно реакция гидратации образовавшийся при высокотемпературном нагреве негашеной извести СаО. Причем эта реакция протекает с остывшей известью.
СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,1 кДж.
Образующийся при этом гидроксид кальция увеличивается в объеме и является очень рыхлым и непрочным материалом, который легко разрушается.
После нагревания гранита до 200 оС и последующего остывания наблюдается увеличение прочности на 60%, связанное со снятием внутренних напряжений, возникших в период образования гранита в результате неравномерного охлаждения расплавленной магмы, и разницы величины коэффициентов температурного расширения минералов, составляющих гранит. Кроме того, увеличение прочности в некоторой степени, видимо, также обусловлено удалением свободной влаги из микропор гранита.
При температуре выше 200 оС начинается постепенное снижение прочности, которое объясняется возникновением новых внутренних напряжений, связанных с различием коэффициентов термического расширения минералов.
Особенности поведения искусственных каменных материалов при нагревании
При нагреве бетона выше 200 оС возникают противоположно направленные деформации претерпевающего усадка вяжущего и расширяющегося заполнителя, что снижает прочность бетона наряду с деструктивными процессами, происходящими в вяжущем и заполнителе. Расширяющаяся влага при температурах от 20 до 100 оС давит на стенки пор и фазовый переход воды в пар также повышает давление в порах бетона, что приводит к возникновению напряженного состояния, снижающего прочность. По мере удаления свободной воды прочность может возрастать. При прогреве образцов бетона, заранее высушенных в сушильном шкафу при температуре 105…110 оС до постоянной массы, физически связанная вода отсутствует, поэтому такого резкого снижения прочности в начале нагрева не наблюдается.
При остывании бетона после нагрева прочность, как правило, практически соответствует прочности при той максимальной температуре, до которой образцы были нагреты. У отдельных видов бетона она несколько снижается при остывании за счет более длительного нахождения материала в нагретом состоянии, что способствовало более глубокому протеканию в нем негативных процессов.
Деформативность бетона по мере прогрева увеличивается за счет увеличения его пластичности.
Чем выше относительная нагрузка на образец, тем при меньшей критической температуре он разрушится. По этой зависимости исследователи делают вывод, что с увеличением температуры прочность бетона падает при испытании в напряженном состоянии.
Кроме того, строительные конструкции из тяжелого бетона (железобетона) склонны к взрывообразному разрушению при пожаре. Это явление наблюдается у конструкций, материал которых имеет влагосодержание выше критической величины при интенсивном подъеме температуры при пожаре. Чем плотнее бетон, тем ниже его паропроницаемость, больше микропор, тем он более склонен к возникновению такого явления, несмотря на более высокую прочность. Легкие и ячеистые бетоны с объемной массой ниже 1200 кг/м3 не склонны к взрывообразному разрушению.
Спецификой поведения легких и ячеистых бетонов, в отличие от поведения тяжелых бетонов при пожаре, является более длительное время прогрева вследствие их низкой теплопроводности.
Особенности поведения каменных материалов при нагревании
Основные сведения о неорганических вяжущих веществах.
Основные виды горных пород
По происхождению горные породы делятся на: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические слагают около 90% объёма земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных пород, однако последние занимают 75% площади земной поверхности.
Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы.
Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:
— массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается;
— слоистая: порода состоит из слоев разного состава;
— сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении;
— пористая: вся горная порода пронизана порами;
— пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов.
Неорганическими вяжущими веществами называются материалы (обычно в виде тонких порошков), способные при смешивании с водой или водными растворами некоторых солен образовывать пластично-вязкую массу, которая постепенно затвердевает, превращаясь в прочное камневидное тело.
Характерные признаки неорганических вяжущих веществ— способность смешиваться с водой (гидрофильность), образовывать с водой вяжущее тесто, переходить из тестообразного состояния в твердое.
Вяжущие материалы для бетонов, строительных растворов и изделий из них в зависимости от химического и минералогического состава подразделяют на следующие основные группы: известь, цементы, известь-содержащие гидравлические и подобные вещества, а также гипсовые вяжущие вещества, жидкое стекло и кислотостойкие цементы.
Вяжущие материалы делят на гидравлические, способные твердеть на воздухе и в воде, воздушные, способные твердеть только на воздухе, и автоклавного твердения, которые эффективно твердеют при тепловлажностной обработке.
Кислотостойкие вяжущие материалы способны достигать определенной прочности и сохранять ее только в среде, в которой имеются некоторые минеральные кислоты, но не в чистой воде или в воде, содержащей щелочи.
Вяжущие материалы по прочностным показателям разделяются на марки. Марка вяжущего характеризует его прочность при сжатии при стандартном методе испытания.
Вяжущие материалы оценивают также и по скорости твердения. Наибольшей быстротой твердения (несколько часов) отличается гипсовое вяжущее. Медленнее других твердеет воздушная известь (в течение нескольких месяцев).
Мономинеральные горные породы (гипс, известняк, мрамор и др.) при нагреве ведут себя более спокойно, чем полиминеральные. Они претерпевают в начале свободное тепловое расширение, освобождаясь от физически связанной влаги в порах материала. Это не приводит, как правило, к снижению прочности и даже может наблюдаться ее рост при спокойном удалении свободной влаги. Затем в результате действия химических процессов дегидратации (если материал содержит химически связанную влагу) и диссоциации материал претерпевает постепенное разрушение (снижение прочности практически до нуля).
Полиминеральные горные породы ведут себя в основном аналогично мономинеральным, за исключением того, что при нагреве возникают значительные напряжения, обусловленные различными величинами коэффициентов теплового расширения у компонентов, входящих в состав горной породы. Это приводит к разрушению (снижению прочности) материала.
После нагревания гранита до 200 оС и последующего остывания наблюдается увеличение прочности на 60%, связанное со снятием внутренних напряжений, возникших в период образования гранита в результате неравномерного охлаждения расплавленной магмы, и разницы величины коэффициентов температурного расширения минералов, составляющих гранит. Кроме того, увеличение прочности в некоторой степени, видимо, также обусловлено удалением свободной влаги из микропор гранита.
При температуре выше 200 оС начинается постепенное снижение прочности, которое объясняется возникновением новых внутренних напряжений, связанных с различием коэффициентов термического расширения минералов.
Уже значительное снижение прочности гранита наступает выше 575 оС из-за изменения объема кварца, претерпевающего модификационное превращение. При этом в граните невооруженным глазом можно обнаружить образование трещин. Однако суммарная прочность гранита в рассмотренном температурном температурном интервале еще остается высокий: при 630 оС предел прочности гранита равен начальному значению.
Кварц
Кварц является одним из наиболее распространенных в земной коре минералов. Его свободное содержание — около 12%. Самоцвет образует большинство метафорических и магматических пород, содержится в морском и речном песке, входит в состав других камней в виде силикатов и примесей. Его общая массовая доля в земной коре составляет свыше 60%.
Кварц по-своему прекрасен и уникален. Особое восхищение вызывает редкий голубоватый аквакварц. Минерал имеет множество разновидностей. Он, как ни один другой самоцвет, многообразен по цвету, форме, генезису. В природе встречаются удивительный снежный и сахарный кварц, абсолютно прозрачные и насыщенно черные экземпляры.
Физические и химические свойства минерала
Самоцвет самобытен и уникален. По химическому составу он представляет собой диоксид кремния, может содержать примеси алюминия и железа. Чистый представитель вида, который иначе называется горным хрусталем, обладает высокой теплопроводностью. Он прохладен на ощупь даже в теплую погоду. Самоцвет обладает повышенной устойчивостью к сильным кислотам и прочим химическим веществам. Расплавить его могут только щелочь или плавиковая кислота. За счет высокой плотности кварц является довольно твердым минералом. Поэтому показателю он уступает только топазам, корундам и алмазам.
Температура плавления самоцвета +1700°С. Чистый минерал отличается удивительной красотой и прозрачностью. Не зря многочисленные народы отмечали его льдистость, называя камушки маленькими частичками замерзшей воды. Однако при соединении с другими минералами или химическими элементами самоцвет кардинально меняет свой облик. Он может окрашиваться в самые неожиданные и яркие цвета, образуя новые группы минералов. Например, в природе нередко встречается красный и синий, зеленый и голубой кварц.
Немного истории
Минерал известен человечеству с давних времен. Прекрасными переливами его цвета восхищались еще наши далекие предки. Описание самоцвета, его магических и лечебных свойств встречается практически в каждой культуре. Ученые считают, что свое нынешнее название минерал получил от немецкого «querklufterz». Переводится это слово как «поперечно расположенные жилы». Имя минерала полностью отражает его структуру. Другие исследователи полагают, что слово «кварц» произошло от старокорнуэльского «cross-course-spor». Переводится этот термин точно также, как и предыдущий.
Кристаллический кварц являлся объектом поклонения людей, проживающих на территории древней Индии, Китая, Египта. Несмотря на то что материал невероятно прочен и сложен в обработке, мастера научились создавать из него истинные шедевры. Материал идеально подходит для создания прекрасной посуды, предметов интерьера, украшений. Вещи, изготовленные из него, находили при многочисленных раскопках. В Средневековье кристаллы кварца широко применяли для производства церковной утвари, скульптур, ювелирных изделий. Большинство таких вещей хранилось в царских сокровищницах.
В XVI веке в европейских странах особой популярностью пользовались сосуды различной форы, изготовленные из природного кварца. Для их декора использовали позолоту, драгоценные алмазы, изумруды, рубины. Многие известные исторические личности питали к волшебному самоцвету особую страсть:
Ученые до сих пор не могут сойтись во мнении, когда было создано первое научное описание самоцвета. Связано это с тем, что многочисленные типы кварца открывали в разное время. Зачастую их путали между собой.
Разновидности кристаллического кварца
Вне зависимости от того, какой у минерала цвет, кварц по определению прекрасен. А вот его ценность во многом зависит именно от оттенка:
Удивительная красота всех видов кристаллического минерала очаровывает с первого взгляда. Вовсе не удивительно, что украшения из кварца пользуются неизменной популярностью у покупателей.
Виды скрытокристаллического кварца
Скрытокристаллический кварц не менее распространен, чем кристаллический. Многообразие его форм и расцветок также поражает воображение.
Ювелиры стараются придать кварцу различные фантазийные огранки, поэтому в ювелирных изделиях он смотрится невероятно красиво. Разные виды минерала прекрасно смотрятся в объятиях драгоценных металлов.
Где добывают кварц?
Самоцвет очень распространен и имеет множество видов. Поэтому вовсе не удивительно, что кварцевые месторождения находятся в разных уголках мира:
Где добывают кварц в нашей стране? Преимущественно на Кавказе, Кольском полуострове, Камчатке. Камни, пригодные для создания ювелирных украшений, встречаются гораздо реже, чем поделочные. Это делает их еще более ценными.
В каких сферах применяют кварц?
Горный кварц — ценное минеральное сырье. Сфере его использования не ограничивается одним ювелирным искусством. Минералы широко используют при изготовлении генераторов ультразвука, оптического оборудования, радио- и телефонной аппаратуры.
Применение кварца распространено в стекольной и керамической промышленности. Наиболее востребованы в этих областях горный хрусталь и чистый кварцевый песок. Подходит минерал для производства кремнеземистых огнеупоров и кварцевых стекол. Конечно, не стоит забывать о ювелирном деле. Здесь льдистый кварц и другие разновидности минерала применяют в качестве вставок в ювелирные изделия.
Самое важное свойство самоцвета — пьезоэффект. Его открыли в 1880 г французские ученые, братья Поль и Пьер Кюри. А использовать удивительное свойство минерала на практике впервые предложил их соотечественник Поль Ланжевен. Свое открытие он совершил в годы первой мировой войны. Француз предложил использовать ультразвук для того, чтобы обнаруживать подводные лодки неприятеля. А вот получать этот ультразвук и планировалось с помощью пьезоэффекта.
Изобретатель взял за основу плоскую, гладкую, полированную пластину кварца. Оборудовал ее электродами и держателем. В результате получился пьезоэлектрический резонатор — колебательный контур, обеспечивающий определенную частоту резонансных колебаний. В кратчайшие сроки необычное изобретение обрело широкую популярность не только во Франции, но и в других странах мира.
До недавнего времени пьезокварц использовали исключительно для военных нужд. Однако сегодня ситуация изменилась. Элементы применяют в различных отраслях промышленности, медицины и науки в качестве хороших источников ультразвука. Например, большое распространение получили пьезозажигалки и ультразвуковые устройства для борьбы с грызунами. Такое оборудование, работающее в течение нескольких дней, вызывает у вредителей дискомфорт. Они стремятся как можно быстрее покинуть помещение.
Какими лечебными свойствами обладают украшения с кварцем?
Наши далекие предки верили, что кварц обладает массой полезных свойств. Его в своей практике широко использовали древние лекари и знахари. Считалось, что камни могут наполнять тело человека живительной энергией. Это способствовало восстановлению здоровья, возвращению тонуса, психологического равновесия и физической активности.
Минерал оказывает комплексное воздействие на организм:
Не следует забывать, что самоцвет имеет множество разновидностей. Лечебные свойства камня кварц во многом зависят от его вида. Например, аметист способен победить алкогольную зависимость. Кроме того, он уменьшает голод, что необходимо людям с очень хорошим аппетитом. Характеристика мориона свидетельствует о том, что он оптимально подходит людям, которые имеют проблемы с кровеносной системой. Камень укрепляет сосудистые стенки и восстанавливает нормальный сердечный ритм.
От каких недугов спасет кварцевая вода?
Современные литотерапевты согласны с тем, что камень, чей потенциал огромен, обладает мощными лечебными свойствами. Чтобы добиться нужного эффекта, специалисты советуют использовать кварцевую воду. Приготовить ее предельно просто даже в домашних условиях:
Специалисты утверждают, что такая вода подойдет для любых лечебных процедур. Ее можно пить, использовать для компрессов и растираний. Жидкость помогает:
Кварцевая вода широко применяется и в сфере косметологии. С ее помощью удается избавляться от угрей и прыщей. Если использовать волшебное средство регулярно, можно заметить, что кожа стала более гладкой и эластичной, а количество морщин уменьшилось. Жидкость эффективна и в лечении открытых ран. Ее можно использовать для приготовления примочек при ушибах, порезах, травмах. Болевые ощущения снижаются, а рана заживает гораздо быстрее.
Магические свойства камня
Люди ценят не только лечебные, но и магические свойства кварца. Еще во времена древних цивилизаций удивительный камень использовался для создания ритуальных аксессуаров. Например, всем известные прозрачные хрустальные шары изготавливали из горного хрусталя. Этот же материал идеально подошел для создания линз, которые использовали в храмах для зажигания священного огня.
Особо высока в магическом мире популярность фантомного кварца. Этот самоцвет завораживает одним своим внешним видом. В нем удивительным образом сочетаются переливы желтого, красного, оранжевого, зеленого, синего цветов. Выглядит все это действительно впечатляющее.
Все разновидности кварца удивительным образом влияют на характер и поведение людей:
Конечно, своими магическими свойствами обладает и практически каждая разновидность прекрасного самоцвета.
Изделия из кварца обладают поистине мистической силой. Главное — верить в их чудодейственные свойства, тогда минералы обязательно помогут.
Кому подходит волшебный минерал?
Однозначно ответить на этот вопрос невозможно из-за большого многообразия видов минерала, различающихся по энергетике и свойствам. Астрологи рекомендуют рассматривать влияние конкретного типа камня на человека с определенной датой рождения.
Ко всем остальным знакам зодиака минерал относится нейтрально. Он не принесет ни пользы, ни вреда.
вопросы теста. экзамен сокращенны. Б прочность в твердость г влажность д износостойкость
1.1 К механическим свойствам относятся : АВД
З) морозостойкость
1.2 К химическим свойствам относятся :
Ж) химическая активность
1.3 Верны ли следующие утверждения?
А) Если прочность материала в насыщенном водой
состоянии 150мПа, а образца в сухом состоянии
187,5 мПа, то коэффициент размягчения. Равен 1,25.
Б) Образец куб с размером стороны 10 см имеет
1.5 Верны ли следующие утверждения?
А) Если прочность материала в насыщенном водой
состоянии 150 МПа, а образца в сухом состоянии
187,5 МПа, то коэффициент размягчения. Равен 0,8.
Б) Образец куб с размером стороны 10 см имеет
1.8 Твердость определяют:
А) по шкале твердости
Г) на специальных приборах по методу Бринелля
1.9 От пористости зависит:
1.11 К физическим свойствам относятся :
1.31 Какую способность материала отражает коэффициент размягчения?
1.35 Материал имеет среднюю плотность 1000 кг/м3,
истинную плотность 2000 кг/м3. Пористость
2.1 К осадочным горным породам относят:
2.8 К какому виду горных пород относятся мел, песок,
2.14 Назовите формулу породообразующего карбонатного
2.16 Назовите представителя породообразующих
Тема 3. Лесные материалы
3.1 Часть дерева, предназначенная для укрепления дерева в грунте, для всасывания влаги и растворенных в ней минеральных веществ
А) По степени огнестойкости Древесина относится к сгораемым материалам.
А) По степени огнестойкости Древесина относится к трудносгораемым материалам.
А) удалить из древесины дефектные участки
Б) максимально полно использовать древесину
В) полнее защитить древесину от гниения и
Г) получить конструкции любого размера и формы.
4.6 Плотность обыкновенного полнотелого
4.13 Назовите температуру обжига пористых изделий
Б прочность, однородность,
В) гипсовые вяжущие
Д) магнезиальные вяжущие
В зависимости от способа получения дегтевые вяжущие подразделяются на:
А) сырой низко- и высокотемпературный каменноугольные дегти
Б) отогнанный деготь
А горючесть, высокая склонность к старению
теплопроводность материала с неизменной общей
Г для определения твердения цемента
72. Сырье для получения портландцемента– это
А известняк и глина
73. Сырье для получения извести– это
74. С помощью вискозиметра Суттарда определяют
А нормальную густоту гипсового теста
А устройство перегородок
76. Негашеную молотую известь получают
А помолом комовой извести
77. Портландцементный клинкер состоит из ряда искусственных минералов, образовавшихся при:
А обжиге смеси глины и известняка в соотношении 1:3
Б обжиге гидравлической извести
В варке и измельчении природного гипсового камня
Г обжиге смеси глины и известняка в соотношении 1:1
78. Основное положительное свойство пуццоланового портландцемента:
79. 1 Строительный гипс получают из:
А СаSO4*2H2O или СаSO4
80. Строительную воздушную известь получают из
карбонатных горных пород:
А подготовка(дробление и сортировка) с последующим обжигом при температуре 1000-1200оС
81. 3 Для получения извести пушенки из комовой извести
необходимо практически добавить воды:
А 60-80% от массы комовой
Б 200% от массы комовой
В 32.13% от массы комовой
Г 32.13% от массы молотой
82. Технология производства портландцемента сводится
В приготовлению сырьевой, смеси надлежащего состава, её обжигу до спекания и помолу в тонкий порошок
83. Расположите в правильной последовательности периоды твердения цементного теста:
А растворение, коллоидация, кристаллизация
84. Гидрофобный и пластифицированный
портландцементы обладают следующими
А высокой водо- и морозостойкостью, повышенной водонепроницаемостью и удобоукладываемостью
Б пониженным водоцементным отношением, быстрым твердением и стойкостью в сульфатных водах
В повышает подвижность бетонных смесей, придаёт декоративные свойства бетонам, позволяет транспортировать цемент на большие расстояния
Г уменьшают расход цемента в бетоне, регулируют тонкость помола, замедляют процесс твердения
85 Портландцемент изготавливают из:
А гипса, глины и извести
Г гашением смеси извести и
86. Виды коррозии цементного камня:
А физическая, химическая, электрохимическая
87. Вяжущие спососбные твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде
А Гидравлические
91. Хвойные породы:
А) лиственница; Б) сосна; В) тис; Г) ель; Д) бук;
92. 4 Верны ли следующие утверждения?
А) По степени огнестойкости Древесина относится к
Б) По степени огнестойкости Фибролит относится к
93. 4 Верны ли следующие утверждения?
А) По степени огнестойкости Древесина относится к трудносгораемым материалам.
Б) По степени огнестойкости Фибролит относится к
94. Технология, клееных конструкций позволяет:
А) удалить из древесины дефектные участки
Б) максимально полно использовать древесину
В) полнее защитить древесину от гниения и возгорания
Г) получить конструкции любого размера и формы.
95. К важнейшим положительным свойствам древесины