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论文范文红砖建筑粉带现象的研究

论文类型:论文范文
论文字数:
论点:红砖,水分,盐类
论文概述:

土木论文: 红砖建筑粉化带现象的研究由硕士毕业论文中心,硕士论文组整理提供,本文阐述了红砖建筑粉化带现象的研究

论文正文:

民用论文:红砖建筑粉化现象的研究由硕士论文中心和硕士论文组提供。阐述了红砖建筑粉化区现象的研究。

1.
5.12四川地震引起了我们对建筑安全和质量的关注。面对8.0级地震,大多数建筑都很脆弱,尤其是在医疗和交通条件落后的农村地区。因此,如果发生大规模地震,农村地区的伤亡将比城市地区更严重。在中国农村,红砖被广泛用于建筑。它们的强度比混凝土结构弱,这使得农村地区的建筑更容易在地震中倒塌。但是这一切能仅仅因为红砖不如混凝土好而引起吗?事实上,这也是红砖性能没有达到极限的一个重要原因。换句话说,少量红砖拖垮了整栋建筑,这部分红砖早就失去了在整栋建筑中的作用。本文从物理和化学两个方面阐述了红砖建筑粉化区的成因,并通过实验模拟红砖粉化现象来验证其成因。最后,我们找到了解决这一现象的办法。

红砖简介
红砖是由粘土、页岩、煤矸石等制成的烧结建筑砖。作为原材料,其被手动或机械地粉碎、混合、捏合和压制成形,干燥并通过氧化火焰在大约900摄氏度的温度下烧制。烧结普通砖为矩形六面体,标称尺寸长240毫米,宽115毫米,高53毫米。我国传统的青砖制作工艺是在高温烧制阶段后期关闭整个窑炉,使窑炉供氧不足,砖坯中铁离子从红色三价铁还原为青色低价铁,形成青砖。根据相关专家的研究,青砖在抗氧化、水化、大气侵蚀等方面的性能明显优于红砖。中国古代的“秦砖汉瓦”可以保存几千年,表明青砖具有优异的性能。然而,由于青砖烧制工艺复杂、能耗高、产量小、成本高,难以实现自动化和机械化生产。因此,在轮窑和砖挤压机等大型工业制砖设备出现后,红砖发展迅速。除了使用一些古老的建筑外,青砖基本上已经退出历史舞台。随着科学技术的发展和人们环保意识的提高,新型免烧砖不断被引进。然而,专家认为红砖仍然是迄今为止性能和舒适度最好的建筑墙体材料。在农村和中小城市,由于其经济性、便利性和建筑透气性等特性,其他产品在很长一段时间内仍将难以替代。

3粉碎原理
红砖主要由硅酸盐、氧化铁、有机酸盐和无机酸盐组成,其中有机酸盐是红砖原料中有机物不完全燃烧和其他物质复杂化学反应产生的。红砖粉碎失败有两个原因。常见的情况是红砖中应该有水:红砖中有许多弱酸盐,可以分离出来,而有机酸盐是弱酸,容易与之反应,导致红砖本身结构组成的变化,砖体体积的变化,从而崩解和粉碎。这是化学腐蚀。一些溶于水的可结晶盐,如。,当水足够时,以离子的形式存在于溶液中。当水从红砖表面蒸发时,这些盐形成结晶水合物,例如、、在结晶过程中,体积膨胀并损坏红砖。这是物理腐蚀,其影响比化学腐蚀更严重。这就是红砖容易被碱性物质腐蚀的原因。在这一点上,我们可以看到为什么用来制造红砖的地球已经在户外堆积了很长时间。红砖原料粘土堆放在露天,由于粘土含有水溶性碱、盐类或有机物、杂物等,红砖制造过程和使用过程中这些成分的化学反应没有利用红砖的使用寿命,因此粘土优选暴露在阳光下和雨中。雨水能溶解粘土中的碱和盐,日晒能风化、分解有机物和其他杂物。只有经过长期的努力,它才能用来制造红砖。然而,由于生产周期短、生产规模大、红砖占用土地大,堆垛过程只需几个月到几年。与几十年来堆积一些高档陶瓷原料所需的时间相比,前者只需要很短的时间,因此它可以起到一定的作用,并且不能解决红砖的弱酸和弱碱恐惧特性。换句话说,用原材料堆积的红砖质量比没有用原材料堆积的红砖好。

4粉化带现象
此时,有人说红砖容易粉化失败的原因已经了解。在使用过程中注意它,并在所有红砖上增加保护措施是很重要的。这样,就很难避免鲁莽。为了延长红砖的使用寿命,不仅要了解红砖本身的性能和缺陷,还要熟悉红砖的具体用途。否则,将会造成浪费,因为除非增加保护措施,否则并非所有红砖都具有最大的经济价值。

我们不妨去乡下观察一下。不难发现,历史悠久的红砖建筑确实出现了红砖粉化现象。基于碱性土壤的红砖建筑出现粉化现象越来越早,越来越严重。此外,仔细观察会发现一个有趣的现象。红砖粉化区不在环境最复杂的地面上,也不在暴露在阳光和最剧烈风雨下的屋檐附近,而是在离地面0.5m-1.5m的范围内(如图1所示)。任何整体的失败都取决于关键部分的首次失败。在红砖建筑的其他部位,即使是木梁和檩条也完好无损,粉化带的失效严重缩短了整个建筑的使用寿命,造成建筑材料的浪费。即使在某些特定条件下,红砖粉化带形成早,粉化严重,容易导致意外事故和人员伤亡。因此,粉化带中的红砖应进行特殊处理,而其他部位的红砖如果同等处理,显然会造成不必要的浪费。因此,红砖粉化失效的研究对合理使用建筑材料、提高建筑质量、保护人民生命财产具有重要意义。

(图1)

接下来,解释为什么粉碎区在离表面0.5m-1.5m的范围内,以及它的具体粉碎过程。

如果红砖建筑是位于空的城堡,由于雨水的冲刷作用,其体内会导致粉化的成分只会越来越少,并且不会有明显的粉化区。红砖通常使用寿命长。粉碎区出现的关键是红砖建筑建在地面上。由于红砖的毛细作用,水沿着红砖的孔隙上升,直到达到毛细力(一种拉动水在毛细管中上升的力)和水本身之间的重力平衡高度,即毛细上升高度。通过一些学者的研究结果,我们可以大致计算出这个高度。

4.1计算方法
h = 2σ cosθ/rρ g

其中:r-毛细管半径,m。

ρ-液体密度,kg/m

重力加速度m/s

σ-液体牛顿/米的表面张力

θ-是弯月面和毛细管之间的角度

当毛细管完全湿润时,θ=0o,σ = 72.8× 10牛顿/米,ρ = 1,g=9.8米/秒

那么h = 15× 10-/r (m)

其中,H为毛细管上升高度,r为毛细管半径,基准粘土粒径为0.5-0.005毫米,红砖毛细管直径为0.05毫米,即半径r = 0.025mm毫米,得到H=0.6m..
4.2实验方法
砂毛细上升高度的测定

(卡明斯基管观察方法)

粒度(mm)

毛细管上升高度(厘米)

到达最大高度的时间(白天和晚上)

5-2

3.5

3

2-1

6.5

4

1—0.5

13

6

0.5-0.1

25

8

0.1-0.05

105

72

0.05-0.025

266

300

这两种方法的计算结果一般符合0.5m-2.0m的范围。当然,由于红砖实际微结构的复杂性、红砖建筑周围环境的复杂性以及水分的蒸发,现有的计算理论部门足以获得准确的高度。

通过毛细作用到达粉碎区的水具有两种功能:一是溶解各种可溶性盐并产生各种离子,这些离子产生化学反应并加速化学腐蚀;另一个是水中有各种可溶性盐,其中有些盐能够发生结晶反应。这些外来盐和红砖本身含有(相对少量)盐,这些盐通过红砖表面水分蒸发形成的微小水流被输送到表面。随着水分的减少,首先发生结晶反应,结晶水合物膨胀,使红砖表面粉碎。此时,物理腐蚀完成。水继续蒸发,结晶水和盐分离,即风化。当结晶水也被风化时,一层通常被称为“泛碱”的白色粉末会留在红砖墙上。简单的“泛碱”工艺对红砖没有腐蚀作用。当然,在粉碎失败的过程中,水会冻结和膨胀,风雨会加速红砖的粉碎。

5.实验模拟
下面是一个模拟红砖粉化过程的简单实验:

1.取一个干净的矿泉水瓶A,按一勺碱性面粉与一碗水的比例配制溶液,然后倒入矿泉水瓶中,溶液深度约为2厘米。取两块约1cm的红砖,清洗干净,放入矿泉水瓶中,旋上盖子,密封,然后完全浸泡。此时,解决方案是清晰的(如图2所示)。取一个干净的矿泉水瓶B,然后倒入约2厘米深的纯净水。取两块约1cm的红砖,清洗干净,放入矿泉水瓶中,旋上盖子,密封,然后完全浸泡。此时,解决方案是明确的。

(图2)

2水平放置矿泉水瓶A和B,盖子的一端稍微向下倾斜,使底部的碎片与溶液完全分离,并将它们放在阳光下,以保持它们在8: 10到20: 00之间。这样做的效果是促进结晶膨胀。提出矿泉水瓶A和B,使碎片完全浸泡,冰箱内温度从20: 10到8: 00保持在零下10摄氏度。这样做的效果是通过冰的膨胀使效果更加明显和迅速。观察。

3.重复步骤2 20天。如图3所示,第5天和第15天分别从左到右。

(图3)

4.比较矿泉水瓶甲和乙,得出观察结论。如图4所示,今天是第20天。(左边是矿泉水瓶子甲,右边是矿泉水瓶子乙)

(图4)

结果表明,矿泉水瓶A中红砖碎片的粉碎比矿泉水瓶b中红砖碎片的粉碎严重,说明化学腐蚀和物理腐蚀导致红砖粉碎的结论是正确的。当然,浸没时不会发生粉碎现象。将碎片浸入溶液中拍照,使红砖粉可以悬浮在溶液中,两者的粉碎程度比较可以看得更清楚。

6.概述和保护措施
了解红砖粉碎的原理。要防止这种现象,关键是从材料和建筑结构入手,防止毛细作用和结晶膨胀。广大农民和土木工程师在实际生产过程中,总结出了几套较为有效的防护措施。

1.粉碎带及以下墙体使用石材等抗粉碎性好的建筑材料。石头也有气孔,所以会出现毛细现象,但其抗粉化性能比红砖强得多。因此,虽然也会发生一系列腐蚀作用,但粉化现象要比红砖墙轻得多。这一措施未能完全解决问题的原因在于石材的成本远高于红砖,而且石材无法在当地获得,这尤其影响了其在平原地区的应用。

2.用水泥、石灰等建筑材料制作红砖墙的墙裙,高度至少覆盖粉化带。该措施的优点是可以避免风雨对红砖墙体的影响,减缓风化效果,进一步减缓粉化效果。缺点是粉化现象无法避免,但它是看不见的。随着时间的推移,红砖粉积聚在夹层中,导致红砖墙和墙裙脱离粘结并脱落。此时,观察红砖墙,我们可以发现仍然有粉化带,粉化带的失效仍然早于墙的其他部分。

3.基础灌浆方法。基础灌浆基于液压、气动或电化学原理。通过注浆管将浆液(如净水泥浆)均匀注入土层中,对土层进行填充、渗透和压实,驱除土壤颗粒之间的水分和气体,硬化后将土壤颗粒粘结成一个高强度、低压缩性、高抗渗性和良好稳定性的整体。这种方法可以在很大程度上防止毛细现象的发生,也可以加强基础防止沉降。然而,对技术和设备的需求很高,成本也很高。目前,它还没有在农村地区普及。

4.当红砖建筑开始建造时,一层防水材料,如塑料薄膜、油毡等。,铺设在墙壁和表面之间,以在一定程度上隔离水。然而,由于防水材料不能位于表面和墙壁的接合处,毛细现象将随着时间的推移而仍然存在,这将导致粉碎。

由此可见,迄今为止,还没有完全有效的保护措施得到广泛应用。因此,探索低成本、易操作、普遍适用、有效的红砖建筑防粉化措施还有很长的路要走。

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