Керамзит свойства и область применения: свойства виды и основы применения в строительстве

свойства виды и основы применения в строительстве

Керамзит — незаменимый материал для строительства на разных стадиях. Главное преимущество материала — экологическая безопасность. Глина или глинистый сланец является основным составляющим вещества, испокон веков использующегося человеком. Следующие достоинства — дешевизна и отличные качественные характеристики. Основной недостаток — керамзит легко впитывает воду, но плохо отдает. То есть желательно его использовать только в сухих помещениях, или выполнять гидроизоляцию керамзитной поверхности.

В основе производства керамзита лежит свойство вспучиваться при нагреве. Пузырение происходит при резком скачке температуры до 1300°С.Внешний вид — стекловидное зерно овальной формы из пористой массы, покрытое спекшейся оболочкой. Напоминает гравий, но коричневого цвета и без угловатостей. ГОСТ 9757-90 «Гравий, щебень и песок, искусственные пористые» определяет стандарты для строительных технологий.

Вспучивание сырья при высоких температурах также происходит в глиносодержащих породах (аглопорит), вулканическом стекле (перлите), слюде влагосодержащей (вермикулите). Часто эти названия применяют как синонимы керамзита, но характеристики исходного сырья имеют мало что общего, кроме: негорючести и легкого веса, обеспеченного воздушными сотами внутри. Так, перлит имеет меньшую гигроскопичность, то есть он более пригоден для утепления стен в саунах, банях, ванных, бассейнах.Звукоакустические свойства перлита востребованы при строении внутренних перегородок.Аглопорит используется в сфере инженерных конструкций, нестандартных и крупных строениях.

Разновидности керамзита

Керамзитовый щебень(5–40 мм) получают дроблением крупного кускана мелкие. Форме щебня характерны углы и заостренности. Для получения гравия (5–20 мм) уменьшают размер и обтесывают углы. А песок керамзитный(0,1–5 мм)производят при делении керамзита на еще более мелкие частицы. Песок применяют в составе растворов и смесей, также как и природный материал.

По прочности керамзит делят на марки с буквой ‘П’. На витринах представлены марки от П15 до П400. Качественность распределяется по возрастанию.

По теплопроводимости в среднем показатель возрастает от 0,07 Вт/мК до 0,16 Вт/мК. Размер фракции влияет на изменения: чем меньше зерно, тем лучше теплоизоляционные свойства.

Величина фракции определяет насыпную плотность. Так зерна до 40 мм имеют минимальный показатель, и вес, поэтому служат утеплителем и дренажным устройством.  До 20 мм самый востребованный материал, применяемый для стен, полов, крыш, фундаментов, бетонных изделий. До 5 мм не менее популярный вид, который необходим для растворов, производства смесей и бетонных изделий.

Насыпная плотность является основой для маркирования керамзита. В продаже можно встретить от М250 до М800. Число в марке говорит о количестве килограммов на один метр кубический. Например: М250 говорит о том, что на 1 м³ приходится 250 кг керамзита.

Свойства керамзита:

• – Отличная тепло и звукоизоляция служит основой при сооружении производственных и жилых помещений. Так, одни из самых теплых домов, которые построены в СССР, уже стоят более 60 лет — керамзитобетонные.
• – Прочность материала исчисляется множеством десятков лет. Потому что материал не поддается коррозии, не привлекателен для мышей и насекомых. Обожжённая глина в антикварной керамической посуде насчитывает возраст в тысячелетия.
• – Морозоустойчивость обязана глиняному обожженному составу и свойствам вещества.
• – Влагостойкость обеспечена тонкой оболочкой каждого зерна. Если зерно разбито, влага отлично всасывается и крайне долго испаряется.
• – Глина обладает огнеупорными качествами. Обожжённая глина в разы сильней.
• – Пористый состав обеспечивает воздушные малые пространства, благодаря которым проявляется при минимальном весе максимальные изоляционные характеристики.
• – Устойчивость к химическому воздействию.
• – Выгодное соотношение цены и качества.

Применение керамзита

С использованием керамзита бетон получается прочный, и значительно легче, чем при использовании природного щебня. Производство керамзитных блоков востребовано во многих сферах жизнедеятельности. Керамзит применяется для утепления всех поверхностей. Качественные теплые германские полы служат тому примером.

Для коммунальных служб из обожженных глиняных материалов выполняют утепление трубопровода. В дорожном строительстве применяются самые прочные марки. В дамбовых сооружениях, колодцах, в растениеводстве служит как фильтр воды. Дренажная система из керамзита эффективней, чем многие природные материалы. Широко используется в сельском

что этотакое и как его делают, виды и методы применения

Керамзит – современный строительный материал. Современные строительные технологии не стоят на месте, постоянно в нашу жизнь приходят новые, более совершенные материалы. Наука постоянно работает на тем, чтобы уменьшить вес материала, повысить его рабочие характеристики и минимизировать себестоимость. Особенно важен аспект теплопроводности — как в холодном климате, так и в жарком. В различных климатических поясах, вопрос сохранения тепла всегда на слуху, мерзнуть никому не хочется. Одним из таких материалов, в мировом масштабе, является керамзит. Его научились производить относительно недавно, благодаря теплоизолирующим свойствам он стал востребован повсеместно.

Керамзит – свойства, характеристики

• длительный срок эксплуатации;
• пожаробезопасный;
• атмосфероустойчивый;
• прочный;
• не выделяет запаха;
• морозоустойчив;
• экологически чист;
• низкая теплопроводность;
• высокая насыпная плотность;
• легкий вес;
• водоустойчив.

Как делают керамзит

Его производное сырье — определенный сорт легкоплавкой глины, экологически безопасной, без примесей и добавок.

Керамзит изготавливают методом обжига глины в печах при высоком давлении и повышенных температурах. Поэтому, на вопрос — что такое керамзит, можно ответить, что это обработанная глина.

В процессе производства, глина закипает, делается пузырьками — гранулами. Внешняя оболочка начинает плавиться, при этом, создается гладкая, ровная поверхность. Если его разрезать аккуратно пополам, мы увидим, что, внутри каждая гранула имеет пористую структуру. На выходе получают гранулы различного диаметра, которые затем сортируют и складируют по размеру. Именно от размера будет зависеть цена и сфера применения.

Виды керамзита

В зависимости от размера зерна и формы, его подразделяют на такие виды:

• Керамзитовый гравий — полукруглые окатыши, цвет — от красного к коричневому.
• Щебень – крупные осколки керамзита после его дробления. Форма угловатая, с заостренными краями.
• Песок — производственный отсев, по сути побочный, дешевый материал, получаемый в процессе производства.

Керамзитовый гравий в свою очередь делится по фракциям:

• 5 – 10 мм — наиболее востребована в самых различных сферах. Используется как заполнитель в бетонных растворах, участвует в изготовлении теплых, легких керамзитоблоков, применяется в утеплительных фасадных и фундаментных работах. Имеет наивысшую насыпную плотность поэтому часто добавляют к более крупной фракции для заполнения пустот. Крупная фракция имеет низкую насыпную плотность, часто в растворе образуются пустоты, которые негативно сказываются на прочности конечной конструкции.

Такой вид часто используется в различных фильтрационных промышленных системах для очистки воды.

Повсеместное применение имеет в декорировании парковых участков, лужаек, клумб, фонтанов, памятников….В приусадебном участке им отсыпают дорожки, обрамляют цветники.

• 10 – 20 мм также имеет широкую сферу применения. Его часто используют в качестве дренажа для растений. Вносят в почву, тем самым разрыхляя плотный грунт у корней растений, повышая проницаемость грунта влагой и кислородом. В сельском хозяйстве его вносят на грядки в местах посадки овощей, клубники с целью дренирования слежавшегося грунта. Химические свойства керамзита позволяют его применять в качестве дренажа, ведь он не разлагается в почве, а значит экологически безопасен — растения от него ничего вредного не впитают. Вывод однозначен — керамзит для дренажа идеальное решение.

Также данная фракция используется в качестве утеплителя крыш, чердаков, перегородок. С успехом используется в работах для заливки полов. Такой вариант весьма выгоден — полы будут теплыми, не боятся грибка, плесени, влаги.

При прокладке длинных путепроводов, труб, траншея также обязательно утепляется керамзитом, это снижает теплопотери в холодное время года и предохраняет трубы от коррозии.

• 20 – 40 мм самая крупная фракция, также имеет довольно обширное применение. В первую очередь это производство легкого товарного бетона, в больших количествах. Крупный размер зерна способствует его применять в местах, где требуется толстый слой утеплителя. Это могут быть крыши домов, легкий собственный вес не даст высокой нагрузки на стены и перегородки. Еще им утепляют чердаки строений, фундаменты домов.

Керамзитовый песок — отсев, гранулы 0 – 5 мм — это производственные отходы, получаемые в производственном процессе. Как материал, особой ценности не представляет, основное использование имеет в качестве замены обычного песка в растворах. Его себестоимость нулевая поэтому им выгодно замещать обычный строительный песок, цена которого значительно удорожает бетонные массы.

Имеет актуальное применение в устройстве стяжек для пола. Применение керамзита в стяжке позволяет получить ровную теплую поверхность, который не подвержен сырости и грибкам. К тому же, в помещении будет теплее с таким полом. Теплопроводность керамзита значительно ниже, чем у подобных материалов.

При обустройстве гидропонных систем также востребован керамзитовый песок в качестве наполнителя.

Песок, фракции 0 – 3 мм имеет свое уникальное применение в теплых растворах при кладке кирпича. Всем знаком термин — мостики холода, это цементные, холодные швы между кирпичами в кладке. Показатели теплопроводности в среднем 1,15 Вт/м3 С, но, при замене обычного песка на керамзитовый теплопроводность значительно снижается, в цифрах это 0,34 Вт/м3 С.

Преимущества керамзита

— Теплоизоляция и звукоизоляция. Керамзит имеет низкий коэффициент теплопроводности, и по данному показателю вполне сравним с деревом. Благодаря данной особенности слой керамзита надежно защищает стены, полы и крышу дома от зимних холодов. Более того, помимо сохранения тепла, керамзит славится своими звукоизолирующими свойствами, отлично защищая жилище от постороннего шума. При этом данный утеплитель не привлекает насекомых и грызунов, чего нельзя сказать о том же пенопласте.

— Дешевизна. Главным преимуществом керамзита является его низкая стоимость. Нет другого утеплителя, который при сохранении своих свойств, стоил бы так дешево. Особенно это актуально при утеплении подсобных помещений, подвалов и крыш домов, т.е. мест, на утепление которых хозяева не желают тратить много денег. Этим объясняется незаменимость керамзита в промышленном строительстве.

— Устойчивость к огню. Керамзит не горит и не тлеет, а это один из ключевых факторов при выборе утеплителя для дома. В отличие от минеральной ваты, пенопласта и прочих теплоизоляционных материалов, которые не только склонны к горению, но и выделяют в атмосферу вредные вещества, керамзит способен защитить жилище от проникновения огня.

— Морозоустойчивость. Данный утеплитель устойчив к перепадам температур и не меняет своих свойств, вне зависимости от того, жара на улице или лютый мороз. Этой особенностью пользуются строители, утепляющие керамзитом подвальные помещения, расположенные под землей, а также неотапливаемые помещения, расположенные над подвалами.

— Экологичность. Керамзит – экологически чистый материал, который не выделяет вредных веществ атмосферу и никак не влияет на здоровье человека. А это огромное преимущество перед утеплителями, выпускаемыми из синтетического волокна.

— Низкий вес. Благодаря легкости этого утеплителя он не создает дополнительной нагрузки на строение, а для его засыпки нет необходимости создавать специальный каркас.

— Долговечность. Учитывая, что материалом для изготовления керамзита является глина, можно не сомневаться, что этот материал «переживет» строение, в котором является например утеплителем для пола.

— Простота монтажа. Керамзит, без преувеличения, самый простой из известных строительных утеплителей, а потому справиться с ним сможет любой человек, даже без навыков в строительном деле.

Недостатки керамзита

— Хрупкость. Нужно заметить, что керамзит – хрупкий материал. Повредив оболочку, керамзитовый шарик тут же теряет свои теплоизоляционные свойства, а значит, годится разве что в качестве добавки в бетонную смесь.

— Большой слой теплоизоляции. Чтобы обеспечить нормальную теплоизоляцию следует насыпать большой слой керамзита. В этом плане данный материал не подходит для помещений с низкими потолками.

— Низкая влагостойкость. Пористая поверхность керамзитных шариков легко впитывает влагу, а значит, при нарушении правил монтажа, этот материал может натягивать влагу из окружающей среды, становясь причиной распространения плесени и грибка.

Керамзит технические характеристики

Классификация материала определяется по значению насыпной плотности и измеряемой в килограммах на один кубический метр, лежащей в диапазоне от 250 кг до 1000 кг. Этот показатель еще называется объемный веси характеризуется как отношение объема к массе материала. Марки керамзита соответственно начинаются со значения М 250 и заканчиваются наименованием М 1000.

Так как печь вращается, гранулы приобретают почти круглую форму с размером диаметра от 0,2- 0,4 см. Чтобы легче было определиться с маркой, достаточно знать необходимый размер:

• фракции 5-10 мм соответствуют марке 450-400 кг/м3;
• фракции 10-20 мм соответствуют марке 400-350 кг/м3;
• фракции 20-40 мм соответствуют марке 350-250 кг/м3.

ГОСТ регламентирует марку от 250 до М 600. Технические условия повсеместно допускают выпуск материалов со значением М 800 и М 1000. Чтобы окончательно не запутаться, следует помнить простое правило: ниже марка – выше качество.

Керамзит входит в десятку органических теплоизоляционных материалов постоянно востребованных на строительном рынке. Коэффициент теплопроводности сильно зависит от фракций и лежит в диапазоне 0,06-0,17 Вт/м. Характеризует коэффициент линейная зависимость: уменьшаем размер материала – повышаем теплоизоляционные качества.

Сравнительная таблица теплопроводности материалов

Керамзит для чего нужен и где используют?

Использование керамзита при утеплении крыш, стен и полов

Керамзит заслужено можно назвать одним из самых востребованных и распространенных природных строительных материалов. Это сравнительно дешевая продукция, получаемая путем обжига глинистого сланца.

Особенности материала

Можно выделить такие основные преимущества керамзита:

• долговечность;
• прекрасные звуко- и теплоизоляционные свойства;
• огнеустойчивость;
• стойкость к максимально низким и высоким температурам, перепадам температурных режэимов;
• химическая инертность.

Также тапкой утеплитель не привлекает грызунов, не выделяет вредных токсинов. Поэтому является абсолютно безопасным как для человеческого организма, так и окружающей среды.

А благодаря пористой структуре материал отлично впитывает влагу.

Подобные материалы принято классифицировать за марками и фракциями в зависимости от размеров гранул и плотности. Именно от таких параметров и будет зависеть, для чего используется керамзит.

Помимо доступной стоимости такой материал отличается и простотой монтажа. Необходимые работы произвести самостоятельно сможет любой желающий, без привлечения высококвалифицированных специалистов или дополнительной техники.

Утепление помещений

Для утепления стен при помощи керамзита используется несколько распространенных методик. Одна из них предполагает применение трехслойной конструкции. Первый шар – это дерево или кирпич, второй – цементно-керамзитная смесь, третий – керамзитобетон толщиной 40 см.

Вторая методика намного проще. Материал засыпают в свободное пространство между стеной и обшивкой.

Изоляция крыш

Мало, кто сегодня не знает для чего нужен керамзит и что это за материал. В отличие от щебня или песка весит он достаточно мало. Поэтому идеально подходит для утепления чердачных помещений. Он плотно прилегает, отлично просыпается в малейшие щели. Для повышения теплоизоляционных свойств подобный материал можно смешивать с пенопластовой крошкой в равных пропорциях.

Обычно сверху такого слоя устраивают стяжку, которую покрывают рубероидом и черепицей.

Утепление пола

Применять такой материал можно для изоляции как деревянных, так и бетонных полов. При утеплении керамзитом полов можно снизит теплопотери в помещении до 70%. Можно использовать подобный материал при обустройстве наливных полов, сухой или цементно-песчаной стяжки.

Для наливных полов применяют мелкофракционный керамзит в сочетании с выравнивающими смесями. Таким способом получают идеально ровные и прочные конструкции толщиной до 30 см.

Наш завод является лидером по изготовлению керамзита на отечественном рынке. Мы реализуем подобную продукцию россыпью или в мешках, в зависимости от пожеланий заказчика. Ведем лояльную ценовую политику.

Оптовиков и постоянных клиентов ожидают приятные сюрпризы в виде скидок и бонусов.

В широком ассортименте продукции, представленной на сайте можно найти керамзит любых фракций и марок.

Не ищите более заманчивые предложения в Самаре, оставьте заявку на сайте или позвоните по указанным телефонам прямо сейчас. Мы всегда настроены на взаимовыгодное и долгосрочное сотрудничество.

КУПИТЬ КЕРАМЗИТ

Фракции керамзита, как выбрать подходящую?

Это строительный материал, внешним видом напоминающий щебенку или гравий, изготавливаемый методом получасового обжига глины либо глиняного сланца под воздействием температурного режима от 1 000 до 1 300 градусов. В итоге получается легкое и пористое сырье, отличающееся овальными формами. Это керамзит, фракции, особенности и характеристики которого будут рассмотрены ниже.

Общая характеристика и свойства

Параметры для керамзита определены ГОСТом, регламентирующим качество стройматериалов с пористой структурой. Более детально разберем основные свойства:

• состав фракционный. Определены три фракции, варьирующиеся в диапазонах 5 – 10, 10 – 20, 20 – 40 мм. В отдельную категорию выделены фракции, редко использующиеся при строительстве. Относятся к ним щебенка и гранулы керамзита с фракциями от 2.5 до 10 мм, широкая смесевая фракция в 5 – 20 мм. Теплоизоляционные прослойки, применяемые в качестве насыпного материала, представлены смесью всех образцов керамзита, фракции которых составляют 5 – 40 мм. Объясняется это необходимостью заполнения пустотных участков, чтобы увеличить показатель жесткости конструкции и ликвидировать конвекцию воздушных потоков;
• марка по плотности. Установлено семь значений, данные которых приведены в таблице:

• прочность материала. Керамзитовый гравий насчитывает тринадцать марок с разными показателями прочности после сдавливания в цилиндре. Для щебенки нормируют одиннадцать значений с той же абревиатурой, как и у гравийных марок. При этом щебень и гравий одной марки по прочности имеют различия. Необходимо отметить, что с ростом плотности материала увеличивается его прочность. Существует также взаимная связь между марками, регулируемая стандартами, что полностью исключает приготовление керамзита низкого качества с показателем высокой плотности, но от небольших нагрузок сразу разрушающимся;
• коэффициент уплотнения. Данная величина согласовывается с заказчиком и не превышает значения 1.15. Используют ее для учета уплотнения массы материала, полученного от перевозки или хранения, что часто происходит с керамзитом мелкой фракции. Необходимость применения такого коэффициента вызвана частыми отгрузками материалов насыпным методом, что очень удобно для реализации больших объемов;
• тепловая проводимость. Немаловажный параметр, характеризующий уровень теплоизоляции материала. У керамзита такой коэффициент равен 0.10 – 0.18. Диапазон довольно узкий, что еще раз подтверждает высокие теплоизоляционные качества сырья. Данный коэффициент растет при увеличении плотности, что объясняется сокращением численности и размеров пористых участков, в которых содержится воздух;
• влагопоглощение. Еще один важный показатель, определяющий поведение керамзита при воздействии влажной среды. Материал считается устойчивым сырьем, значение водопоглощения составляет 8 – 20 процентов;
• шумоизоляция. Как и многие остальные теплоизоляционные материалы, керамзит отличается повышенной звукоизоляцией. Лучших результатов достигают, укладывая слой по деревянному полу, используя керамзит в качестве прослойки, разделяющей наружную поверхность пола и питы перекрытий;
• устойчивость к низким температурным режимам. Так как основу керамзита составляет глина, и уровень водопоглощения материала низкий, сырье отличается высоким показателем морозоустойчивости. В численном выражении стандарты не нормированы, потому что керамзит противостоит низким температурам «по умолчанию».

Виды фракций

По формам, внешним показателям и технологии изготовления фракции керамзита разделяют на несколько видов.

Мелкий

Мелкие частицы, представляющие собой побочные продукты, полученные во время обжига или дробления материала, применяются вв качестве пористых наполнителей.

Песок фракции 0 – 5 мм стал отличной альтернативой для замены простого кварцевого песка в растворах, что увеличивает коэффициент их тепловой проводимости. Это означает, что раствор, используемый в кладочных работах, на основе керамзитового материала в несколько раз теплее привычного всем пескоцементного состава.

Средний

Керамзитовый гравий относится к числу наиболее востребованных строительных материалов. Представлен он округлых форм зернами, размеры которых достигают 10 – 20 мм. Образуется гравий в пирогенных печах из-за вспучивания сверхплавкого глиняного сырья. Материал считается влаго- и морозоустойчивым, не воспламеняется при пожаре.

Крупный

Такой керамзитовый материал представлен заполнителем произвольной формы, в большинстве случаев – угловатой. Размер камешков достигает 4 см в диаметре. Керамзитовую щебенку получают в результате размельчения больших кусков керамзитовой массы.

Область применения фракций керамзита

Песок, среднее значение которого не превышает 5 мм в диаметре, главным образом используется для внутренней отделки. Эта фракция керамзита отлично подходит для заливки цементных стяжек пола. Раствор, приготовленный с таким материалом, позволяет не только выровнять поверхность, но и утеплить ее. Кроме того, материал применяется в изготовлении различных изделий из бетона, широко используется в растениеводческой сфере в качестве дренажного элемента. Кроме того, из такого наполнителя устраивают гидропонные системы.

Более крупная фракция керамзита (5 – 10 мм) используется для обустройства «теплого» пола по немецкой технологии. Его применяют в качестве засыпного материала под гипсоволокнистые листы. Кроме того, материал представляет собой отличный утеплитель для фасадов. В этом случае применяется действительно уникальная технология: керамзит перемешивается с небольшим количеством цементного материала, приготовленная масса заливается в пространство между несущими стенами и слоем облицовки. Такой способ утепления называется «капсимет». Следует заметить, что если вы сомневаетесь, какой фракции керамзит лучше всего подходит для заливки изделий и конструкций из бетона, можете смело использовать именно этот вид материала.

Гравийный материал отличается небольшой насыпной площадью, поэтому его советуют применять при засыпке чердаков, подвальных помещений, фундаментных оснований, когда необходимо устроить довольно большой слой тепловой изоляции. Является такой керамзит оптимальным вариантом для устройства дренажной системы под посадку деревьев и кустарника.

Керамзит из этой же группы средней и более крупной фракций (10 – 20 мм) используют в качестве утеплительного материала для кровельных конструкций, полов из древесных материалов, стен, если они возводятся колодцевой кладкой. Материал является незаменимым при обустройстве уличных водопроводных и канализационных систем, иных коммуникационных линий. Применяя керамзит для утепления теплотрасс, вы можете быть абсолютно уверены, что потери тепла будут минимальными. В аварийной ситуации не придется тратить много времени на выемку грунта, чтобы найти место течи.

Успешно выполнив ремонтные работы, вы всегда сможете использовать керамзит вторично, так как свойства свои он абсолютно не утратит даже от намокания.

Как отмечают строители, объемы реализации керамзитового материала не многим уступают в продажах более расхожих стройматериалов. Устройство из него теплоизоляционного слоя считается основным, но отнюдь не последним полезным применением потому, что к указанному качеству можно смело добавлять надежную шумоизоляцию. Пользуются популярностью и «подстилающие» качества материала, так что фракции керамзита вполне подойдут в качестве основы для бетонной стяжки. В заключение можно добавить, что на сегодняшний день керамзитовый материал отличается низкой стоимостью, приемлемой для любого потребителя.

% PDF-1.5 % 1 0 obj> endobj 2 0 obj> endobj 3 0 obj> / Метаданные 741 0 R / Pages 6 0 R / StructTreeRoot 361 0 R >> endobj 4 0 obj> endobj 5 0 obj> endobj 6 0 obj> endobj 7 0 obj> endobj 8 0 obj> endobj 9 0 obj> / MediaBox [0 0 595.276 841.89] / Parent 6 0 R / Resources> / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / StructParents 0 / Tabs / S> > endobj 10 0 obj> endobj 11 0 obj> endobj 12 0 obj> endobj 13 0 obj> endobj 14 0 obj> endobj 15 0 obj> endobj 16 0 obj> endobj 17 0 obj> endobj 18 0 obj> endobj 19 0 obj> endobj 20 0 obj> endobj 21 0 объект> endobj 22 0 obj> endobj 23 0 obj> endobj 24 0 obj> endobj 25 0 obj> endobj 26 0 obj> endobj 27 0 obj> endobj 28 0 obj> endobj 29 0 obj> endobj 30 0 obj> endobj 31 0 объект> endobj 32 0 объект> endobj 33 0 obj> endobj 34 0 obj> / MediaBox [0 0 595.276 841.89] / Parent 6 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / StructParents 1 / Tabs / S >> endobj 35 0 obj> endobj 36 0 obj> endobj 37 0 obj> endobj 38 0 obj> endobj 39 0 obj> endobj 40 0 obj> endobj 41 0 obj> endobj 42 0 obj [45 0 R] endobj 43 0 obj> endobj 44 0 obj> endobj 45 0 obj> endobj 46 0 obj> endobj 47 0 obj> endobj 48 0 obj> endobj 49 0 obj> endobj 50 0 obj> endobj 51 0 объект> endobj 52 0 obj> endobj 53 0 obj> endobj 54 0 объект> / MediaBox [0 0 595.276 841.89] / Parent 6 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / StructParents 2 / Tabs / S >> endobj 55 0 obj> endobj 56 0 obj> endobj 57 0 obj> endobj 58 0 obj> endobj 59 0 obj> endobj 60 0 obj> endobj 61 0 obj> endobj 62 0 obj> endobj 63 0 obj> endobj 64 0 obj> endobj 65 0 obj> endobj 66 0 obj> endobj 67 0 obj> endobj 68 0 obj> / MediaBox [0 0 595.276 841.89] / Parent 6 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] >> / StructParents 3 / Tabs / S >> endobj 69 0 obj> endobj 70 0 obj> endobj 71 0 obj> endobj 72 0 obj> endobj 73 0 объект> / MediaBox [0 0 595.276 841.89] / Parent 6 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / XObject >>> / StructParents 4 / Tabs / S >> endobj 74 0 объект> endobj 75 0 obj> endobj 76 0 obj> endobj 77 0 obj> endobj 78 0 obj> endobj 79 0 obj> endobj 80 0 obj> endobj 81 0 объект> endobj 82 0 объект> ручей xSWsNUSuN ծ / B $ H «& ƘHVUĄEEAQ I8 «(rs0̅

Важность глины в геотехнической инженерии

1. Введение

Геотехническая инженерия — это обширная дисциплина, состоящая из механики грунтов и фундаментостроения.Геотехническая инженерия также называется геотехнической инженерией или геомеханикой. Геотехническая инженерия обращается к применению инженерной механики к проблемам почвы и горных пород. Свойства, поведение и эксплуатационные характеристики грунтов рассматриваются инженерной механикой. В дальнейшем полученные данные обрабатываются и интерпретируются [1]. Инженеры-геотехники учитывают оползни и землетрясения при планировании и проектировании сооружений для зданий, дорог, насыпей и свалок. Инженеры-геологи также изучают миллиарды лет геологической истории через почвы.Поэтому исследования неоднородности почв требуют решения сложных задач. Все типы инженерных сооружений, такие как жилые дома, служебные здания, мосты, плотины, дороги и аэропорты, расположены на земле или в земле. Как сказал Ричард в 1995 году, «поддерживается почти каждым строительным грунтом или камнями. Без опоры либо летают, либо плавают, либо падают »[2]. Даже если они хорошо спроектированы, безопасность инженерного сооружения не может быть обеспечена при недостаточной несущей способности, высоком потенциале набухания / усадки и оседании (сжатии) грунта.По этой причине геотехнические работы в почвах стали обязательными. Многие исследования проводились в 1910-х годах из-за большого количества оползней и доков, произошедших в Швеции. Рекомендации, полученные в результате этих исследований, теперь применяются в качестве метода анализа оползней, известного как метод шведских срезов. В 1979 г. Скемптон представил расчеты, связанные с увеличением числа сносов стен [2]. Сегодня новейшие технологии, используемые в геотехнической обработке почвы, являются проблематичными для транспортировки энергии в связи с ростом индустриализации и различных видов строительства.

Если посмотреть на историю инженерной геологии, то Турция — важное место. Карл фон Терзаги, основоположник геотехнической инженерии или отец механики грунтов, исследовал галичскую глину в Турции и заложил основы геотехнической науки. В своих исследованиях богатой глиной земли, которой сегодня много, Терзаги удалось получить образцы глины с побережья Черного моря (Килиос) с помощью двух храбрых студентов, которые пережили множество трудностей, в том числе бандитов, и находясь в 20 км от моря. ближайшая автострада.Глины в исследовании Терзаги в 1925 году пронумерованы II и IV в книге, которая называется «Erdbau Mechanic». Эта книга считается основополагающим документом современной механики грунтов. Математическая формулировка консолидации глины под постоянным давлением с течением времени была исследована в этой книге, и было обнаружено, что может быть аналогия между теплопроводностью и демпфированием дополнительного давления воды в пустотах. Таким образом, «проблема консолидации глины» решена во всех ее аспектах.В 1925 году результаты исследований Терзаги в Турции были опубликованы в книге «Основы физики почвы и механики грунтов» издательства Franz Deutick в Вене. Эта книга признана Всемирным обществом инженеров-строителей основополагающим документом для современного наземного строительства [3].

Первое здание, которое приходит на ум в связи с проблемами почвы, — это Пизанская башня. Его строительство началось в 1173 году и длилось около 200 лет с перерывами. Башня начала наклоняться во время строительства, и наклон продолжился после завершения строительства.В 1982 г. холм был 58,4 м в длину и отклонился от отвеса на 5,6 м (рис. 1). Данная почвенная проблема объясняется оседанием глинистого грунта на высоте до 11 м от поверхности [2]. Почвы, представляющие интерес для геотехнической инженерии, образуются в результате разрушения горных пород. Этот процесс состоит из физического и химического выветривания. Глина в основном состоит из химически измененных и различных материалов коренной породы. Изменение состава и структуры из-за физических, химических и биологических процессов, происходящих в горных породах, называется выветриванием.Физическое выветривание — это механическое разрушение горных пород в результате теплообмена и воздействия ледников, волн и ветра. Биологическое выветривание является результатом деятельности растений и животных в скале. Химическое выветривание вызывается эффектами окисления, восстановления, гидролиза, карбонизации и органических кислот в горных породах. В результате выветривания образуются всевозможные почвы. При физическом выветривании образуются блоки из горных пород, гравия, песка и ила, тогда как глинистые минералы образуются в результате химического выветривания [4].В геотехнической практике глина обычно рассматривается как проблемный грунт. Когда эти почвы видны во время строительства дорожных дамб, стен из навозной жижи, аэропортов и свалок отходов, это становится еще более важным. Глины обычно имеют низкую прочность, высокую сжимаемость и большие изменения объема. Из-за высокой пластичности, проницаемости, несущей способности и осадки глины, это материал, который изучался и все еще изучается в геотехнической инженерии.В этом исследовании обсуждаются характеристики глины и отмечается ее важность в инженерно-геологической практике. Эта глава состоит из пяти основных разделов. В первом разделе представлена ​​важность глины в инженерно-геологической инженерии. В разделе 2 дается определение глины и обсуждаются ее свойства. В разделе 3 представлено использование глины в инженерно-геологической практике. В Разделе 4 резюмируются предыдущие соответствующие исследования. Наконец, в разделе 5 кратко излагается тема глины и приводятся выводы из этой главы.

Рисунок 1.

Пизанская башня [2].

2. Определение и свойства глины

2.1. Определение глины

Глинистые минералы называются вторичными силикатами, потому что они образуются в результате выветривания первичных породообразующих минералов. Глинистые минералы встречаются с мелкими частицами (<0,002 мм), очень мелкозернистыми и чешуйчатыми; они отделены от песка, гравия и ила из-за отрицательной электрической нагрузки на краях кристаллов и положительной электрической нагрузки на грани.Глинистые минералы состоят из двух основных структур. Во-первых, кислород кремнезема образуется за счет связывания ионов кремния с атомами кислорода со всех четырех сторон (тетраэдр). Во-вторых, образуется восьмиугольник с ионами алюминия и магния, координированными с восьми сторон с ионами кислорода и гидроксила (октаэдр). Все глинистые минералы состоят из октаэдрических и тетраэдрических листов с определенными типами катионов, которые находятся в различных формах и связаны друг с другом в определенной системе. Изменения в структуре октаэдрических и тетраэдрических пластин приводят к образованию различных глинистых минералов [4].Более распространенные группы глинистых минералов включают каолинит, иллит и смектит (монтмориллонит). Каолинит состоит из пластин кремнезема и оксида алюминия, и эти пластины очень прочно связаны, потому что каолиновая глина очень устойчива (рис. 2а). Иллит имеет слои, состоящие из двух пластин кремнезема и одной пластины оксида алюминия (рис. 2b). Однако иллит содержит ионы калия между каждым слоем; эта характеристика делает структуру глины более прочной, чем смектит. Смектит имеет слои, состоящие из двух пластин кремнезема и одной пластины оксида алюминия.Поскольку существует очень слабая связь между слоями, большое количество воды может легко проникнуть в структуру (рис. 2c). Это событие вызывает набухание такой глины [5].

Рисунок 2.

Отображение структуры обычных глинистых минералов.

2.2. Свойства глины

Некоторые свойства глины влияют на структуру почвы, которая определяет ее свойства, такие как прочность, гидравлическая проводимость, осадка и набухание. Эти особенности включают изоморфное замещение и способность поверхностного анионного и катионного обмена.Это событие называется изоморфным замещением, если октаэдрические или тетраэдрические узлы заменяются другим атомом, обычно встречающимся в другом месте. Удельная поверхность — это свойство твердых тел, которое определяется как общая площадь поверхности материала на единицу массы. При отделении гидроксильных ионов от поверхности глины, что приводит к дефициту кристаллов на головке кристалла, анионы впоследствии прикрепляются к поверхности, и содержание органических молекул вызывает дисбаланс электрической нагрузки. Этот дисбаланс приводит к чрезвычайному сродству глины к воде и катионам в окружающей среде (рис. 3).Вода — это диполярная молекула, а именно, она имеет один положительный и один отрицательный заряд. Поверхность глиняного кристалла электростатически удерживается на молекуле воды. Кроме того, вода удерживается в кристалле глины за счет водородных связей. Кроме того, отрицательно заряженные глиняные поверхности притягивают катионы в воде. Катионо-анионные изменения в глинистых минералах различаются между глинистыми минералами. Следовательно, ожидается, что глина, которая привлекает больше молекул воды к поверхности, будет иметь большую пластичность, большее набухание / усадку и большее изменение объема в зависимости от нагрузки на нее.Таким образом, вода влияет на глинистые минералы. Например, содержание воды изменяет пределы консистенции, что влияет на пластичность грунта. В конечном итоге изменение пластичности глины напрямую влияет на механическое поведение почвы. Исследования обычно принимают глины как полностью насыщенные в геотехнической инженерии. Следовательно, на поведение глин влияет расположение отдельных частиц глины и содержание воды в порах. Поверхности глин заряжены отрицательно, поэтому они имеют тенденцию адсорбировать положительно заряженные катионы в поровой воде.Таким образом, катионы на поверхности частицы глины, попадающие в воду, распространяются в жидкость. Это покрытие называется двойным слоем. Вкратце, катионы распределяются вокруг отрицательно заряженной поверхности частиц глины с наибольшей плотностью у поверхности и меньшей плотностью с увеличением расстояния от поверхности. Катионы образуют положительно заряженный слой, а двойной слой создается с отрицательно заряженной поверхностью частиц глины. Двойной слой влияет на расположение частиц глины, а значит, и на физические и механические свойства почвы [6].Взаимодействие этих сил в значительной степени контролирует инженерное поведение грунтов. В то же время это взаимодействие приводит к образованию различных составов и поселений в почвенных плоскостях, которые определяются как структуры в глинистых грунтах [4]. Температура окружающей среды, осадки, уровень грунтовых вод, pH и соленость — все это играет роль в свойствах глины, а также в преобразовании породы в глину. Глина, полученная из одной и той же породы, может быть разной в разных условиях окружающей среды.

Рис. 3.

Отображение частиц глины и заряда поверхности.

2.3. Структура глины и физико-химические свойства

Вокруг глины, покрытой жидкостью, имеются изменяющиеся на расстояние двухтактные кривые. Если есть сила, поднимающая два глинистых минерала, частицы слипаются. Это называется флокуляцией. Если результирующая сила является осевой, частицы отделяются друг от друга; это называется дисперсией. Ориентация частиц почвы варьируется от флокулированной до дисперсной (рис. 4).Силы между частицами важны для глины, потому что поведение глины зависит от геологической истории и структуры. Эта разница в ориентации мелкозернистых грунтов влияет на инженерное поведение грунта. Геологический процесс образования почв в природе определяет их расположение. По этой причине инженерно-геологические исследования интересуются физическим и механическим поведением грунтовых конструкций, а также прочностью между структурой, текстурой и характеристиками грунтов.Существует множество исследований влияния ориентации почвы на свойства почвы, такие как прочность, гидравлическая проводимость и набухание-усадка по отношению к каждой частице [7–12]. Ingles [7] исследовал ткань почвы во время уплотнения. За счет увеличения степени ориентации частиц общий объем пустот уменьшился.

Рис. 4.

Ориентация частиц глины.

Флокуляция увеличивается в зависимости от концентрации электролита, валентности ионов, температуры, уменьшения диэлектрической проницаемости, диаметра гидратированных ионов, значения pH и количества ионов, поглощенных поверхностью.Инженерные свойства почвы зависят от размера, формы, большой площади поверхности и отрицательного поверхностного заряда частиц глины. В 1925 году Терзаги предложил идею расположения глины. Он сказал, что глинистые минералы прилипают друг к другу в точках соприкосновения с силами, достаточно сильными, чтобы образовать сотовую структуру. В 1932 году Касагранде показал, что эта сотовая форма представляет собой особую структуру в глинистых почвах, и эта структура может варьироваться в зависимости от многих характеристик окружающей среды [4].На рис. 5 показано дальнейшее сжатие по мере отстаивания почвы. Позже другие исследователи также предложили тканевые модели [13–17].

Рис. 5.

Модель ткани Касагранде (1932 г.) [4].

Коллинз и МакГаун [17] определили расположение элементарных частиц, сборки частиц и поровые пространства в модели ткани. Исследователи представили расположение элементарных частиц, состоящее из одной глины, ила или песка, которое показано на рисунках 6a и b; групповой эффект глиняных плит показан на рисунке 6c, а взаимодействие между илом и песком показано на рисунке 6d.Сборки частиц содержат одно или несколько наборов элементарных частиц или небольших кластеров частиц. Поровое пространство определяется расстоянием между компоновками элементарных частиц и скоплениями частиц. Беннет и Хулберт [18] предположили, что структура почвы в основном определяется физическим расположением частиц, которое достигается во время отложения отложений физико-химическими условиями среды отложения. Ткани почв описывают кластеры, кластеры образуются другими кластерами, а пространство между кластерами, а структура почв описывает ткань, содержание минералов и силы дезактивации.Кроме того, ткани почв иногда можно увидеть под микроскопом. Структуру почв можно более подробно изучить с помощью рентгеновского дифрактометра (XRD) и растрового электронного микроскопа (SEM).

Рисунок 6.

Расположение частиц глины [11]. а) элементарные частицы глины; (б) расположение элементарных частиц песка и ила; в) глинистые комплексы; (d) расположение ила и песка, покрытых глиной; (e) не полностью определенная договоренность.

3. Роль глины в инженерно-геологических изысканиях

В исследованиях поведения почвы, которые не учитывают физико-химические и микроструктурные свойства глинистых почв, может отсутствовать важная информация о физических и механических свойствах почвы.Это связано с тем, что большинство физических и механических воздействий можно объяснить физико-химическими и микроструктурными свойствами почвы. В общем, глина — нежелательный материал, потому что она создает серьезные инженерные проблемы. В отличие от других минералов того же размера, глина при смешивании с водой образует грязь. Глина пластична, ее можно формовать в тесто, а при приготовлении она превращается в твердое вещество с большим приростом прочности. Глина обычно увеличивает объем во влажном состоянии, а после высыхания ее объем уменьшается, что создает множество трещин.

3.1. Физико-механическое поведение глины

В геотехнической инженерии важно определить тип глины, так как этот тип напрямую влияет на важные свойства глины, такие как пределы Аттерберга, гидравлическую проводимость, набухание-усадку, осадку (сжатие) и сдвиг. сопротивление. Пределы Аттерберга, известные как пределы консистенции, определяют взаимосвязь между частицами почвы и водой и состоянием почвы относительно изменяющегося содержания воды. С увеличением содержания влаги глина переходит из твердого состояния в полутвердое, в пластичное и в жидкое состояние, как показано на Рисунке 7.На Рисунке 7 смесь глины и воды показывает общее уменьшение объема, которое эквивалентно объему воды, потерянной около пределов жидкости и пластичности, когда глина переходит из жидкого состояния в сухое, и если уменьшение содержания воды продолжается, нет наблюдается уменьшение объема. Это предельное значение называется пределом усадки. Следовательно, предел усадки — это содержание влаги, при котором объем почвы не будет уменьшаться в дальнейшем, если содержание влаги уменьшится. Предел пластичности — это содержание влаги, при котором почва переходит из полутвердого в пластичное (гибкое) состояние.Предел жидкости — это влажность, при которой почва переходит из пластичного в вязкое жидкое состояние [19]. В геотехнической инженерии обычно используются пределы жидкости и пластичности. Эти пределы используются для классификации мелкозернистого грунта в соответствии с Единой системой классификации почв, системой AASHTO или TS1500 (Турция).

Рисунок 7.

Зависимость водности почв от объема.

3.1.1. Гидравлические свойства проводимости глины

Вода представляет собой проблему в инженерно-геологических изысканиях, например, вода в пустотах в массиве грунта, течет в порах или в давлении или напряжении, которое вода создает в порах.Глина играет важную роль в возникновении проблем с водой, особенно на мелких почвах, и эти проблемы включают проблемы проницаемости, сопротивления сдвигу, схватывания и набухания. Кроме того, дополнительными проблемами могут быть капиллярность, замерзание и инфильтрация. Конструкции, построенные на глине, и устойчивость откосов особенно проблематичны при воздействии воды. Плотины и дамбы также вызывают разрушение конструкций без протечек и трубопроводов [4]. Следовательно, необходимо оценить количество подземной фильтрации при различных гидравлических условиях для исследования проблем, связанных с перекачкой воды для подземного строительства, и для анализа устойчивости земляных дамб и грунтовых подпорных сооружений, которые подвергаются фильтрующим силам [19].

Коэффициент гидравлической проводимости, обычно используемый в геотехнической инженерии, также используется для определения проницаемости. Гидравлическая проводимость — это свойство, которое выражает то, как вода течет в почве. Почвы проницаемы из-за наличия взаимосвязанных пустот, через которые вода может течь из точек высокой энергии в точки низкой энергии [4]. Вязкость жидкости, распределение пор по размерам, гранулометрический состав, коэффициент пустотности, шероховатость частиц и степень насыщения почвы влияют на гидравлическую проводимость почвы.Глиняная почва имеет электрические ионы, поэтому гидравлическая проводимость глин влияет на концентрацию ионов и толщину слоев воды, удерживаемых на частицах глины. В таблице 1 приведены типичные значения для почв. Значение гидравлической проводимости грунтов определяет испытание постоянным напором (для грубых грунтов) и испытание падающим напором (для мелкозернистых грунтов) [19].

Таблица 1

Гидравлическая проводимость грунтов [19].

3.1.2. Поведение глины при набухании-усадке

Эффект набухания-усадки на мелкозернистых грунтах часто рассматривается как проблема в инженерно-геологических приложениях.Усадочные свойства глинистых грунтов эффективно снижают прочность откоса и несущую способность фундамента. Уменьшение обычно наблюдается в результате испарения в засушливом климате, сокращения грунтовых вод и внезапных засушливых периодов. Набухание можно увидеть из-за поднимающейся воды. Эти изменения объема вредны для тяжелого строительства и дорожных покрытий. Набухание возникает, когда внутреннее давление превышает давление покрытия или конструкции. Материальный ущерб от набухания-усадки почв более вероятен в Соединенных Штатах из-за более высокого давления воды, наводнений, тайфунов и землетрясений [4].

Джонс и Хольц [20] подсчитали, что усыхание и набухание почвы ежегодно причиняют ущерб примерно на 2,3 миллиарда долларов США небольшим зданиям и дорожным покрытиям в США. Этот ущерб вдвое превышает ущерб от наводнений, землетрясений и ураганов. Крон и Слоссон [21] подсчитали, что ежегодно набухающие почвы причиняют ущерб примерно в 7 миллиардов долларов. По данным Холтса и Харта [22] 60% из 250 000 недавно построенных домов несут незначительные обширные повреждения почвы, а 10% несут значительные обширные повреждения почвы каждый год в Соединенных Штатах.Кодуто [2] отметил, что обширные почвы нанесли зданию ущерб на 490 000 долларов за 6-летний период. Расчетная годовая стоимость из-за значительных структурных повреждений, таких как трещины на проезжей части, тротуарах и цокольных этажах, пучение дорог и дорожных конструкций, списание зданий; а нарушение работы трубопроводов и других коммунальных служб в Колорадо, по данным AMEC [23], составляет 16 миллиардов долларов.

Давление набухания зависит от типа глинистого минерала, структуры и ткани почвы, катионообменной способности, pH, цементации и органических веществ.Любая связная почва может включать глинистые минералы, но минералы монтмориллонитовой или бентонитовой глины более активны в отношении набухания-усадки. Набухание рассчитывается путем экспериментов по набуханию с химическим и минералогическим анализом, индексами почвы и некоторыми эмпирическими формулами из классификаций почв. Предел усадки определяется на основании лабораторных испытаний или приблизительного расчета, рекомендованного Casagrande. Свойства глины улучшаются за счет химических добавок, таких как цемент, известь, известково-летучая зола, цемент-летучая зола, хлорид кальция и т. Д.[24].

Сооружения переносят нагрузки на грунт через свои основания. Напряжение, создаваемое конструкцией, сжимает грунт. Это сжатие массы грунта приводит к уменьшению объема массы, что приводит к оседанию конструкции, и это следует удерживать в допустимых пределах. Поэтому перед началом строительства следует оценить осадку (сжатие). Осадка определяется как сжатие слоя почвы из-за строительства фундамента или других нагрузок.Сжатие проявляется в деформации, перемещении частиц почвы и вытеснении воды или воздуха из пустот. В целом осадка почвы под нагрузкой делится на три категории: немедленная или упругая осадка, которая вызывается упругой деформацией сухой почвы или влажных и насыщенных грунтов без изменения содержания влаги; оседание первичного уплотнения, которое является результатом изменения объема насыщенных связных грунтов из-за вытеснения воды, занимающей пустоты; и вторичная осадка уплотнения — это изменение объема при постоянном действующем напряжении из-за пластической регулировки грунтовых тканей [19].Осадка консолидации наблюдается, когда сооружение строится на насыщенной глине или когда уровень воды постоянно понижается. Одновременно наблюдается оседание консолидации под действием собственного веса или веса грунта, который существует над глиной. Уплотнение глины занимает много времени, причина этого — низкая гидравлическая проводимость и медленный дренаж глины. Осадку почвы определяют путем одномерного уплотнения (одометр) и гидравлического уплотнения (Роу).В экспериментах регистрируются вертикальные нагрузки и коэффициент пустотности. После этого соотношение между давлением и коэффициентом пустотности определяется по данным измерений. Эти данные также полезны при определении коэффициента консолидации. Коэффициент консолидации определяется методом корня из времени и методом log-t. На рисунке 8 показана взаимосвязь между коэффициентом пустотности и напряжением для типичного теста одометра на уплотнение.

Рисунок 8.

График типичного теста для проверки консолидации с помощью одометра.

3.1.3. Поведение глины при сдвиге

Прочность грунта на сдвиг — один из наиболее важных аспектов геотехнической инженерии. Прочность грунта обеспечивает безопасность геотехнических сооружений. Несущая способность, устойчивость откосов и несущая стена фундаментов зависят от прочности грунта на сдвиг. Разрушение грунтов происходит в виде сдвига. Если напряжения в грунте превышают предел прочности на сдвиг, происходит разрушение. Разрушение почвы при сдвиге зависит от взаимодействия между частицами почвы.Эти взаимодействия делятся на силу трения и прочность сцепления [2]. Когда глинистые почвы подвергаются сдвигу, изменение объема дренажного сдвига зависит от давления окружающей среды, а также от истории напряжений почвы. Кроме того, нагрузка на глинистые почвы не позволяет воде выходить из пор, и, таким образом, создается избыточное давление воды. Если нагрузка не вызывает разрушения, избыточное давление воды гасится, происходит уплотнение и наблюдается изменение объема.Длительный процесс изменения объема глин объясняется очень низкой гидравлической проводимостью. Определение прочности глины на сдвиг выполняется с помощью испытания на прямой сдвиг, испытания на трехосное сжатие, испытания на лопатку и стандартных испытаний на проникновение [4]. На рисунке 9 представлена ​​взаимосвязь между напряжением сдвига и нормальным напряжением для типичного испытания прочности на сдвиг и испытания на трехосное сжатие. После построения диапазона разрушения вычисляются сцепление (c) и угол внутреннего трения (f).

Рисунок 9.

График типичного испытания прочности на сдвиг испытанием на трехосное сжатие.

3.2. Физико-химические и микроструктурные свойства глины

Для определения физико-химических и микроструктурных свойств глинистых почв обычно используются рентгеновский дифрактометр (XRD) и сканирующий электронный микроскоп (SEM). Кроме того, для определения физико-химических свойств и структуры почв используются pH-тест, электропроводность, емкость катионного обмена, гелиевый пикнометр, ртутная порозиметрия (MIP), анализ площади поверхности (SSA), Brunauer-Emmett-Teller ( BET) или аналогичным образом проводят тест с дзета-потенциалом и дисперсией по длине волны рентгеновской флуоресценции и дифференциальный термический анализ (DTA).Значение pH указывает на степень присутствия ионов H + или OH–. Изменение pH влияет на отношения почвы и воды. Низкий pH указывает на флокуляцию, а высокий pH указывает на дисперсию. Электропроводность глины определяется числом и типом ее ионов. Катионообменная емкость — это мера способности вытеснения изоморфов. Изоморфное смещение — это когда остаются другие ионы с валентностью, равной или отличной от валентности этих ионов. Это изменение возникает из-за несбалансированного электрического заряда при каждом изменении.Чтобы предотвратить этот дисбаланс, катионы в окружающей среде попадают на края глин и между блоками.

Анализ с помощью рентгеновского дифрактометра (XRD): Минералогический состав почвы имеет решающее значение из-за его значительного влияния на поведение почвы; на почвы в первую очередь влияют физические, химические и механические свойства глины, а также содержание минералов. В геотехнике важно определить тип минералов, присутствующих в глине, а также их пропорции, чтобы понять механическое поведение.Кривая XRD для типичной глины показана на рисунке 10. Картины дифракции рентгеновских лучей глины показывают минералогический состав монтмориллонита, анортита, кварца, кальцита и кремнезема.

Рис. 10.

Кривая XRD для типичной глины.

Порозиметрический анализ проникновения ртути (MIP): в инженерно-геологической инженерии распределение пор по размерам глины существенно влияет на геотехническое поведение почвы. Распределение пор по размерам для типичной глины из испытаний MIP показано на рисунке 11.На этом рисунке показана взаимосвязь между возрастающим проникновением и диаметром пор.

Рис. 11.

Распределение пор по размерам для типичной глины по результатам испытаний MIP.

Растровый электронный микроскоп (СЭМ): микроструктура почв, особенно глин, наблюдается с помощью универсального аналитического сканирующего электронного микроскопа со сверхвысоким разрешением. СЭМ обеспечивает высокий уровень увеличения. Образцы почвы, увеличенные до 1 000 000 раз, позволяют оценить различия на поверхности путем визуализации структур поверхности.Изменения микроструктурного развития почв играют важную роль в их поведении. В частности, эти параметры могут привести к лучшему пониманию инженерных свойств уплотненных грунтов. СЭМ-изображения типичных глин представлены на рисунке 12. Таким образом, в образцах почвы наблюдаются флокулированные и дисперсные структуры.

Рис. 12.

СЭМ-изображения типичной глины при разном увеличении (а. 1000 ×, б. 10 000 ×, c. 35 000 ×).

Анализ площади поверхности (SSA): на удельную поверхность влияет гранулометрический состав, а также типы и количества различных глинистых минералов.На удельную поверхность влияют физико-химические свойства почв.

4. Предыдущие связанные исследования

Глинистые почвы важны при строительстве зданий, плотин, дорог, аэропортов, тротуаров и автомагистралей [25–34]. Необходимо решить почвенные проблемы, встречающиеся в инженерно-геологических изысканиях. Благодаря двойному слою глина может впитывать воду в 10–500 раз больше собственного веса. Кроме того, это считается проблемной почвой, которая может оседать под нагрузкой, набухать или сжиматься при попадании воды.Karmi et al. [26] исследовали два тематических исследования насыпных дамб в Иране. Исследователи указали, что для больших плотин угол внутреннего трения играет более важную роль в анализе устойчивости, чем параметр сцепления. Abalar [28] исследовал различное содержание мелких частиц и их влияние на трехосное поведение крупного песка. Следовательно, высокая сжимаемость и другие глиноподобные свойства смесей объяснялись характеристиками частиц (размером и формой). Shanyoug et al. [31] исследовали влияние мелких частиц на механическое поведение полностью разложившегося гранита во время динамического уплотнения цементного раствора.Следовательно, исследователи указали, что эффективность уплотнения увеличивается с увеличением содержания мелких частиц.

Naik et al. [32] исследовали поселение в институциональном здании, расположенном в Южном Гоа, Индия. В этом здании образовались трещины, когда конструкция достигла уровня балок. Некоторые фундаменты были расположены в рыхлом насыпном грунте, в соответствии со стандартным тестом на проникновение, и, таким образом, наблюдалась дифференцированная осадка фундаментов. Дафалла [34] исследовал сцепление и угол внутреннего трения для гранулированных грунтов, используя испытание на прямой сдвиг для различного содержания глины и различного содержания влаги.Следовательно, исследователи наблюдали резкое падение когезии и угла внутреннего трения во влажной смеси глины и песка при высоком содержании глины. Кроме того, многие исследователи изучали инженерно-геологические свойства глин и их микроструктуру [35–39]. Rajasekaran et al. [35] исследовали влияние извести и гидроксида натрия на микроизменения в двух морских глинах с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM). Эти исследователи предположили, что добавление извести и гидроксида натрия создает оптимальную пуццолановую реакцию.

Horpibulsuk et al. [36] исследовали развитие прочности и изменения микроструктуры стабилизированной илистой глины. Для качественного и количественного анализа микроструктур образцов были проведены исследования с использованием SEM, проникновения ртути и термогравитационного анализа. Исследователи предположили, что объем крупных пор увеличился из-за наличия более крупных частиц за короткий период времени, тогда как объем мелких пор уменьшился из-за затвердевания гидратированного цемента.Некоторые исследования показали, что пределы Аттерберга и гранулометрический состав являются индикаторами минералогии почвы и для определения многих свойств мелкозернистой почвы [37–38]. В то же время пределы Аттерберга влияют на гранулометрический состав и минеральный состав. Например, увеличение площади поверхности наблюдается при увеличении пределов жидкости [37, 40–43]. Grabowska-Olszewska [44] исследовала взаимосвязь между коллоидной активностью и удельной площадью поверхности модельных почв из смесей каолинита и бентонита.Исследователи заметили, что при увеличении глинистой фракции увеличивается и общая площадь поверхности. Rahardjo et al. [45] исследовали индексные свойства и испытания инженерных свойств остаточных грунтов из двух основных геологических формаций в Сингапуре. Эти исследователи предположили, что вариации индекса и технических свойств остаточных грунтов на разных глубинах в значительной степени зависели от распределения пор по размерам, которое варьируется в зависимости от степени выветривания.

Dananaj et al.[46] исследовали микроструктурное образование и геотехнические свойства Ca-бентонита и Na-бентонита с помощью XRD, химического анализа и сканирующей электронной микроскопии (SEM). Исследователи предположили, что различия в качестве бентонита и количестве смектита влияют на проницаемость. Димитрова и Янфул [47] исследовали факторы, влияющие на сопротивление сдвигу хвостов горных выработок. Эти исследователи предположили, что добавление глины в хвосты рудника вызовет снижение силы трения, но величина этого уменьшения была больше, когда глина была бентонитом, и ниже, когда она была каолинитом.Для стабилизации глин обычно требуются песок, известь, цемент и летучая зола в качестве добавочных материалов. Стабилизация почвы с помощью добавок — самый старый и самый распространенный метод улучшения почвы. Известные применения датируются еще древнегреческими, египетскими и римскими временами [48]. В глинистых почвах предпочтение отдается песку из-за простоты его применения и экономичности. Некоторые исследователи наблюдали глины со стабилизацией песка для изучения механических и микроструктурных изменений почв [49–56].Другие исследователи использовали химические добавки (известь, цемент, летучую золу и битум) для стабилизации глинистых почв [57–62]. Химическая стабилизация может быть наиболее экономичным и практичным методом стабилизации грунтов, а также для проблемных грунтов под существующими конструкциями.

Аль-Мухтар и др. [61] исследовали влияние известковых стабилизаторов на геотехнические свойства высокопластичной глины с использованием микроскопических данных. Эти исследователи предположили, что обработка экспансивного поведения почвы в геотехнических свойствах была вызвана в первую очередь пуццолановой реакцией.Аль-Мухтар и др. [62] исследовали расход извести на 10% -ное улучшение извести, каолинит, иллит, смектит-каолинит, смектит-иллит и смектит, используя дифракционные рентгеновские лучи и термогравиметрические тесты. Эти исследователи предположили, что количество извести, потребляемой во время кратковременной реакции, варьируется от нуля для каолинита до максимального для смектита натрия. Хемисса и Махамеди [63] изучали улучшение с помощью смеси цемента и извести в различных соотношениях на расширяющейся переуплотненной глине. Эти исследователи наблюдали увеличение прочности и долговечности почвы за счет реакции между почвой и добавочными материалами.При химической стабилизации происходят катионообменные процессы, флокуляция и агломерация, реакции карбонизации и пуццолановые реакции. Обрабатываемость почвы влияет на механизмы катионного обмена, флокуляции и агломерации, и, кроме того, несущая способность влияет на реакции карбонизации и пуццолановые реакции [64].

Кроме того, глина во многих случаях желательна из-за ее свойств, которые могут быть использованы при проектировании инженеров-геологов. Глина обеспечивает непроницаемость насыпных дамб, а глина для захоронения отходов обеспечивает эффективную поддержку в виде гелеобразной суспензии для необработанных почв при выемке для удержания воды в пруду.Глина также становится вяжущим материалом, когда она в определенном соотношении соединяется с крупнозернистыми почвами.

5. Выводы

Геотехническая инженерия — одна из важнейших частей любого строительства. Как бы хорошо ни была спроектирована надстройка, начинать строительство нет смысла, если не учтены грунтовые материалы. Как сказал Карл Терзаги в 1939 г., «… В инженерной практике трудности с почвами почти исключительно связаны не с самими почвами, а с водой, содержащейся в их пустотах.На планете без воды не было бы необходимости в механике почвы. ”Недостаточно видеть почву только с поверхности, также необходимо определить, меняются ли классы почвы и грунтовые воды. Глина оказывает большое влияние на инженерное поведение грунтов. Глинистые почвы встречаются в природе. Отложения, выветривание и напряжения во время геологических процессов гарантируют, что естественная структура отличается. В геотехнической инженерии, помимо определения свойств осадки, набухания и прочности, при обнаружении глины необходимо знать минеральные свойства почвы, структуру и прочность частиц.В этой главе были рассмотрены свойства глины, роль глины в инженерно-геологических и геотехнических исследованиях глины. В этой главе были определены важность и преимущества определения свойств глины перед строительством здания. Следовательно, показано, что глина имеет разные свойства, и понятно, что некоторые почвы ведут себя по-разному. Эта глава содержит материалы, взятые из различных источников, а также обзор литературы и предоставит доступную информацию для инженеров-строителей и инженеров-геологов относительно глины.

Свойства почвы — Science Learning Hub

Все почвы содержат минеральные частицы, органические вещества, воду и воздух. Комбинации этих факторов определяют свойства почвы — ее текстуру, структуру, пористость, химический состав и цвет.

Текстура почвы

Почва состоит из частиц разного размера. Текстура почвы относится к размеру частиц, из которых состоит почва, и зависит от доли песка, ила, частиц размером с глину и органических веществ в почве.Песчаные почвы кажутся песчаными, если их растереть между пальцами. Ил на ощупь гладкий — немного похож на муку. Большинство глин липкие и пластичные. Если вы когда-нибудь использовали гончарную глину, вы знаете это чувство.

Почвы состоят из различных комбинаций частиц песка, ила и глины. Почвы, представляющие собой смесь песка, ила и глины, называются суглинками. Название почвы часто определяет доминирующую частицу, например, илистый суглинок Тимару описывает почву, в которой преобладает ил. Другими примерами новозеландских почв являются глина Вайкаре и песок Те Копуру.

Текстура почвы может влиять на то, являются ли почвы свободным дренажем, удерживают ли они воду и насколько легко корни растений прорастают.

• Частицы песка довольно большие. Пористые пространства между частицами в песчаных почвах также довольно большие. Это позволяет воде быстро стекать, а воздуху попадать в почву. Песчаные почвы зимой не переувлажняются, но летом могут быть засухи.
• Частицы ила слишком малы, чтобы мы могли видеть их глазами. Иловые почвы имеют гораздо меньшие поры, но их намного больше.
• Частицы глины меньше 0,002 мм в диаметре. Глинистые почвы плохо дренируются и гораздо дольше задерживают воду в своих поровых пространствах. Однако они могут стать очень твердыми, если высохнут.

Структура почвы

Структура почвы описывает способ слипания частиц песка, ила и глины. Органические вещества (разлагающиеся растения и животные) и почвенные организмы, такие как дождевые черви и бактерии, влияют на структуру почвы. Глины, органические вещества и материалы, выделяемые почвенными организмами, связывают частицы почвы вместе с образованием агрегатов.Структура почвы важна для роста растений, регулирует движение воздуха и воды, влияет на развитие корней и влияет на доступность питательных веществ. Почвы хорошего качества рыхлые (рыхлые) и имеют мелкие агрегаты, поэтому почва легко разрушается, если вы ее сдавливаете. Плохая структура почвы имеет крупные, очень плотные комья или вообще ее отсутствие.

Пористость почвы

Почва p

Переменные и свойства

Переменные и свойства описаны в предыдущих главах этого документа.Вы используете их в скрипте объектов для хранения и управления значениями.

Важно: Читая эту главу, вы должны быть знакомы с информацией о неявных и явных обработчиках run в обработчиках запуска.

В следующих разделах рассматриваются общие проблемы при работе с переменными и свойствами, включая способы их объявления и то, как AppleScript интерпретирует их область действия в сценарии:

Определение свойств

Метки свойств соответствуют правилам, описанным в разделе «Идентификаторы».

В определениях свойств используется следующий синтаксис:

свойство propertyLabel : выражение

propertyLabel

Идентификатор.

выражение

Выражение AppleScript, задающее начальное значение для свойства. Определения свойств оцениваются перед назначением переменных, поэтому определения свойств не могут содержать переменные. 2

После определения свойства его значение можно изменить с помощью команды copy или set .

Значение, установленное определением свойства, не сбрасывается при каждом запуске сценария; вместо этого он сохраняется, пока сценарий не будет перекомпилирован.

Вы не можете объявить свойство в обработчике, но обработчик может получить доступ к свойству, определенному в содержащем его объекте сценария .

Объявление переменных

Имена переменных соответствуют правилам, описанным в разделе «Идентификаторы».

Чтобы создать переменную в AppleScript, вы присваиваете ей значение с помощью команды copy или set .Например, следующие операторы создают и инициализируют две переменные, одну с именем окружность и одну с именем savedResult :

установить окружность равной pi * 3,5 - результат: 10.995574287564

копировать окружность в saveResult --result: 10.995574287564 (копия 1-й переменной)

Как показано в этом примере, при присвоении переменной может использоваться ранее определенная переменная. Он также может использовать свойства, объявленные в том же объекте сценария .

Есть некоторые очевидные и некоторые более тонкие различия в использовании copy и set для создания переменной - см. Использование команд копирования и установки для получения дополнительной информации.

Если вы присваиваете новое значение переменной, которая уже используется, она заменяет старое значение. Вы можете назначить простое значение, выражение или спецификатор объекта - выражения вычисляются, а спецификаторы объекта разрешаются для получения значения, которое нужно присвоить. Чтобы создать переменную, значением которой является сам спецификатор объекта, а не значение указанного объекта, используйте ссылку на оператор .

В следующих двух разделах описывается, как можно явно определить локальную или глобальную переменную . Эти типы переменных различаются, прежде всего, своим объемом. Область действия, которая указывает на то, где переменная доступна в сценарии, подробно описана в разделе "Область действия переменных и свойств".

Локальные переменные

Вы можете объявить явные локальные переменные , используя следующий синтаксис:

локальные имя_переменной [, имя_переменной ]…

000 имя_переменной

Имя переменной

Ниже приведены примеры действительных объявлений локальной переменной :

 local windowCount - определяет одну переменную 

 local agentName, agentNumber, agentHireDate - определяет три переменные 

 установить для windowCount значение 0 - инициализировать нулевое значение; целое число 

 установить agentName на "James Smith" - присвоить имя агента; текстовая строка 

 установить agentNumber в getAgentNumber (agentName) - обработчик вызова; целое число 

 копировать текущую дату в agentHireDate - вызвать команду текущей даты; a date 

 global gAgentCount 

 global gStatementDate, gNextAgentNumber 

 установите для gAgentCount значение getCurrentAgentCount () - вызовите обработчик, чтобы получить счетчик 

 установить gStatementDate на текущую дату - получить дату из команды текущей даты 

 установить gNumberNumber для gNumber () - вызов обработчика для получения номера 

Использование команд копирования и установки

Как следует из названия, когда вы используете команду copy для создания переменной, она всегда создает отдельную копию (хотя обратите внимание, что копия спецификатора объекта по-прежнему указывает тот же объект).Однако когда вы используете команду set для создания переменной, новая переменная всегда ссылается на исходный объект или значение. По сути, вы создали другое имя для того же объекта.

Когда более одной переменной ссылается на изменяемый (или изменяемый) объект, изменение объекта можно наблюдать через любую из переменных. Типы изменяемых объектов AppleScript: , дата , список , запись и скрипт объектов.

Для объектов, которые не могут быть изменены (неизменяемые объекты), переменные, созданные с помощью команды set , могут казаться копиями — нет возможности изменить объект, на который указывают переменные, поэтому они кажутся независимыми. Это демонстрируется в примере в следующем разделе, где создаются переменные myName и yourName .

Объявление переменных с помощью команды set

Вы можете использовать команду set , чтобы установить переменную для любого типа объекта.Если переменная не существует, она создается; если он существует, его текущее значение заменяется:

 установить numClowns на 5 --result: 5 

 установить myList на {1, 2, "четыре"} --result: {1, 2, «четыре»} 

 сказать приложению «TextEdit» 

 установить слово 1 в слово 1 лицевого документа - результат: какое-то слово 

 конец сказать 

В следующем примере используется изменяемый объект.Он создает две переменные, которые ссылаются на один и тот же список, затем изменяет список с помощью одной из переменных:

 устанавливает myList в {1, 2, 3} 

 устанавливает yourList в myList 

 устанавливает для элемента 1 myList значение 4 

После выполнения этих операторов операторы элемент 1 myList и элемент 1 yourList оба дают 4 , потому что обе переменные относятся к одному и тому же списку.

Теперь предположим, что вы работаете с неизменяемым объектом, например с текстом объект:

 установите myName на «Шейла» 

 установите yourName на myName 

Обе переменные относятся к к тому же объекту text , но объекты text не являются изменяемыми, поэтому нет способа изменить значение myName так, чтобы оно влияло на значение yourName . (Если вы назначаете новый текст одной из переменных, вы просто создаете новый отдельный объект text .)

Команда set может назначать несколько переменных одновременно, используя шаблон, который может быть списком или записью: список или запись переменных с одной стороны и список или запись значений с другой. Значения сопоставляются с переменными на основе их положения в списке или на основе их ключей для записи. Недостаточно значений — ошибка; если значений слишком много, лишние игнорируются. Порядок, в котором значения оцениваются и присваиваются переменные, не указан, но все значения оцениваются перед выполнением каких-либо назначений.

В разделе «Примеры» команды set показаны некоторые простые назначения шаблонов. Вот пример с более сложными шаблонами:

 установить x равным {8, 94133, {firstName: "John", lastName: "Chapman"}} 

 set {p, q, r} to x 

 (* теперь p, q и r имеют следующие значения: 

 p = 8 

 q = 94133 

 r = {firstName: "John", lastName: "Chapman"} *) 

 установить {p, q, {lastName: r}} на x 

 (* теперь p, q и r имеют эти значения : p = 8 

 q = 94133 

 r = "Chapman" *) 

В последнем операторе присваивания выше {lastName: r} — это запись, не использовался раньше в сценарий и содержит элемент с меткой lastName и значением r (ранее определенная переменная).Для переменной x ранее была задана запись с элементом с меткой lastName и значением «Chapman» . Во время присвоения значение элемента с меткой lastName в новой записи устанавливается равным значению элемента с меткой lastName в формате x — следовательно, теперь оно имеет значение «Chapman» .

Как показывает этот пример, не обязательно указывать свойства записи в одном и том же порядке, и не обязательно использовать все при установке шаблона для шаблона, если шаблоны совпадают.Подробнее см. Команду set .

Объявление переменных с помощью команды копирования

Вы можете использовать команду copy , чтобы установить переменную для любого типа объекта. Если переменная не существует, она создается; если он существует, его текущее значение заменяется. Команда copy создает новую копию, не зависящую от оригинала — последующее изменение не изменяет исходное значение (хотя обратите внимание, что копия спецификатора объекта по-прежнему указывает тот же объект).

Для копирования в приложении вы должны использовать команду приложения duplicate , если она есть. Для копирования между приложениями вы можете использовать команду get для получения информации из одного приложения и команду set для установки ее в другом.

Команда copy создает глубокую копию — то есть, если вы копируете вложенную структуру данных, такую ​​как список, содержащий другой список, вся структура копируется, как показано в следующем примере.В этом примере создается запись ( альфа ), затем список ( бета ), затем список, содержащий первую запись и список ( гамма ), а затем, наконец, копию гамма ( дельта ). Затем он изменяет свойство в исходной записи, альфа . Результат показывает, что свойство изменяется везде, где появляется альфа , кроме копии, дельта :

 устанавливает альфа в {свойство1: 10, свойство2: 20} 

 устанавливает бета в { 1, 2, «Привет»} 

 установить гамму на {альфа, бета, «До свидания»} 

 скопировать гамму в дельту 

 установить для свойства1 альфа значение 42 

 {alpha, beta, gamma, delta} - список переменных для отображения содержимого 

 (* результат: {{свойство1: 42, свойство2: 20}, {1, 2, «Привет»}, {{свойство1: 42, свойство2: 20}, {1, 2, «Привет»}, «До свидания»}, {{свойство1: 10, свойство2: 20}, {1, 2, " Привет "}," До свидания "}} *) 

Если вы сделаете копию ссылочного объекта , она будет ссылаться на тот же объект, что и оригинал (поскольку оба c сохранить тот же спецификатор объекта):

 установить windowRef на ссылку на окно 1 приложения «Finder» 

 имя windowRef --result: «Папка тестирования скрипта» 

 копия windowRef to currentWindowRef --result: новый описатель объекта 

 имя currentWindowRef --result: «Папка тестирования сценария» 

Область переменных и свойств

Объявление переменной или свойства идентификатор — это первое действительное вхождение идентификатора в объект сценария .Форма и расположение объявления определяют, как AppleScript обрабатывает идентификатор в этом объекте сценария .

Область - это диапазон, в котором AppleScript распознает объявленный идентификатор в объекте сценария . Объем переменной зависит от того, где вы ее объявляете, и от того, объявляете ли вы ее как global или local . Область свойства распространяется на весь объект сценария , в котором оно объявлено. После объявления свойства вы можете повторно использовать тот же идентификатор в качестве отдельной переменной, только если вы сначала объявите его как локальную переменную .

Срок службы относится к периоду времени, в течение которого существует переменная или свойство. Только значения свойств и глобальных переменных могут сохраняться после запуска сценария.

В нижеследующих обсуждениях объявления и инструкции в объекте сценария , которые происходят вне любых обработчиков или вложенных объектов сценария , идентифицируются как за пределами .

В следующих примерах показаны четыре основные формы объявления переменных и свойств в AppleScript:

• свойство x: 3

  Область определения свойства - объект сценария , в котором оно объявлено, включая любые обработчики или вложенные объекты сценария .Определение свойства указывает начальное значение. Вы не можете объявить свойство в обработчике.

  Значение, установленное определением свойства, не сбрасывается при каждом запуске сценария; вместо этого он сохраняется, пока сценарий не будет перекомпилирован.

• global x

  Область действия глобальной переменной может быть ограничена конкретными обработчиками или содержать объекты сценария , либо она может распространяться на объект сценария верхнего уровня . Объявление global не устанавливает начальное значение - оно должно быть инициализировано командой copy или set , прежде чем сценарий сможет получить доступ к его значению.

  Значение глобальной переменной не сбрасывается при каждом запуске сценария, если не выполняется его оператор инициализации.

• local x

  Область действия локальной переменной может быть ограничена конкретными обработчиками или может содержать объекты сценария или может распространяться на весь объект сценария верхнего уровня . Объявление local не устанавливает начальное значение - оно должно быть инициализировано командой copy или set , прежде чем сценарий сможет получить доступ к его значению.

  Значение локальной переменной сбрасывается каждый раз при запуске обработчика (либо обработчик run для сценария, либо конкретный обработчик, в котором объявлена ​​переменная).

• установить x на 3

  В отсутствие объявления глобальной переменной область действия переменной, объявленной с помощью команды copy или set , обычно ограничивается обработчиком run для script, делая его неявно локальным для этого обработчика запуска.Однако объект-обработчик или вложенный скрипт может объявить ту же переменную с глобальным объявлением , чтобы получить к ней доступ.

  Значение переменной, объявленной с помощью команды copy или set , сбрасывается при каждом запуске сценария.

Если вы хотите использовать один и тот же идентификатор в нескольких разных местах сценария, вы должны либо объявить его как свойство, либо как глобальную переменную .

Часто бывает удобно ограничить область действия конкретного идентификатора одним обработчиком или вложенным объектом сценария , что можно сделать, определив его как локальную переменную в обработчике или объект сценария .Снаружи идентификатор не имеет связанного с ним значения и может быть повторно использован в другом месте сценария. При таком использовании локальная переменная называется shadow (или блокирует доступ) к глобальной переменной или свойству с тем же именем, что делает глобальную версию недоступной в области обработчика или объекта сценария где объявлена ​​локальная переменная .

Свойства твердых тел

Свойства твердых тел

Как вы должны помнить из кинетической молекулярной теории, молекулы в твердых телах движутся не так, как в жидкостях или газах.Твердые молекулы просто вибрируют и вращаются на месте, а не перемещаются. Твердые тела обычно удерживаются вместе ионной или прочной ковалентной связью, а силы притяжения между атомами, ионами или молекулами в твердых телах очень сильны. Фактически, эти силы настолько сильны, что частицы в твердом теле удерживаются в фиксированных положениях и имеют очень небольшую свободу движения. Твердые тела имеют определенные формы и объемы и никак не сжимаются.

Есть две основные категории твердых тел — кристаллические твердые тела и аморфные твердые тела. Кристаллические твердые тела — это те вещества, в которых атомы, ионы или молекулы, составляющие твердое тело, существуют в регулярном, четко определенном порядке. Наименьший повторяющийся узор кристаллических твердых тел известен как элементарная ячейка , , а элементарные ячейки подобны кирпичам в стене — все они идентичны и повторяются. Другой основной тип твердых тел называется аморфными. Аморфные твердые тела не имеют особого порядка в своей структуре. Хотя их молекулы расположены близко друг к другу и имеют небольшую свободу передвижения, они не расположены в правильном порядке, как в кристаллических твердых телах.Распространенными примерами твердого тела этого типа являются стекло и пластик.

Есть четыре типа кристаллических твердых тел:

Ионные твердые тела — Состоят из положительных и отрицательных ионов и удерживаются вместе за счет электростатического притяжения. Они характеризуются очень высокой температурой плавления и хрупкостью и плохо проводят в твердом состоянии. Примером ионного твердого вещества является поваренная соль NaCl.

Молекулярные твердые тела — Состоят из атомов или молекул, удерживаемых вместе лондонскими силами дисперсии, диполь-дипольными силами или водородными связями.Характеризуется низкой температурой плавления и гибкостью, а также плохой проводимостью. Примером твердого молекулярного вещества является сахароза.

Твердые тела с ковалентной сеткой (также называемые атомными) — Состоят из атомов, соединенных ковалентными связями; межмолекулярные силы также являются ковалентными связями. Характеризуется высокой твердостью, очень высокими температурами плавления и плохой проводимостью. Примерами твердого тела этого типа являются алмаз, графит и фуллерены. Как вы можете видеть ниже, графит имеет только двухмерную гексагональную структуру и поэтому не тверд, как алмаз.Листы графита удерживаются вместе только слабыми лондонскими силами!

Металлические твердые тела — Состоят из атомов металлов, скрепленных металлическими связями. Характеризуется высокой температурой плавления, может варьироваться от мягкого и податливого до очень твердого и хорошо проводит электричество.

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ С КУБИЧЕСКИМИ ЕДИНИЧНЫМИ КЛЕТКАМИ (Из https://eee.uci.edu/programs/gchem/RDGcrystalstruct.pdf)

Кристаллические твердые тела представляют собой трехмерную совокупность отдельных атомов, ионов или целых молекул, организованных в повторяющихся узоры.Эти атомы, ионы или молекулы называются точками решетки и обычно визуализируются как круглые сферы. Двумерные слои твердого тела создаются путем упаковки точечных «сфер» решетки в квадратные или закрытые упакованные массивы. (Увидеть ниже).

Рисунок 1: Два возможных варианта расположения идентичных атомов в двумерной структуре

При наложении двухмерных слоев друг на друга создается трехмерная структура точек решетки, представленная элементарной ячейкой.Элементарная ячейка — это наименьший набор узлов решетки, которые можно повторить для создания кристаллического твердого тела. Твердое тело можно представить как результат наложения большого количества элементарных ячеек вместе. Элементарная ячейка твердого тела определяется типом слоя (квадратный или плотноупакованный), способом размещения каждого последующего слоя на слое ниже и координационным числом для каждой точки решетки (количеством «сфер», соприкасающихся с « сфера »интереса.)

Примитивная (простая) кубическая структура

Размещение второго слоя квадратной матрицы непосредственно над первым слоем квадратной матрицы формирует «простую кубическую» структуру.Простая форма «куба» полученной элементарной ячейки (рис. 3а) является основой для названия этой трехмерной структуры. Такое расположение упаковки часто обозначается как «AA …», буквы обозначают повторяющийся порядок слоев, начиная с нижнего слоя. Координационное число каждой точки решетки равно шести. Это становится очевидным при осмотре части соседней элементарной ячейки (рис. 3b). Элементарная ячейка на рис. 3а, кажется, содержит восемь угловых сфер, однако общее количество сфер в элементарной ячейке равно 1 (фактически внутри элементарной ячейки находится только 1/8 часть каждой сферы).Остальные 7/8 каждой угловой сферы находятся в 7 смежных элементарных ячейках.

Значительное пространство, показанное между сферами на рис. 3b, вводит в заблуждение: точки решетки в твердых телах соприкасаются, как показано на рис. 3c. Например, расстояние между центрами двух соседних атомов металла равно сумме их радиусов. Снова обратитесь к рисунку 3b и представьте, что соседние атомы соприкасаются. Тогда край элементарной ячейки равен 2r (где r = радиус атома или иона), а значение диагонали грани как функция от r можно найти, применив теорему Пифагора (a ² + b ² = c ² ) в прямоугольный треугольник, образованный двумя ребрами и диагональю грани (рис. 4а).Повторное применение теоремы к другому прямоугольному треугольнику, созданному ребром, диагональю грани и диагональю тела, позволяет определить диагональ тела как функцию от r (рис. 4b).

Немногие металлы принимают простую кубическую структуру из-за неэффективного использования пространства. Плотность кристаллического твердого вещества связана с его «процентной эффективностью упаковки». Эффективность упаковки простой кубической структуры составляет всего около 52%. (48% — пустое место!)

Объемно-центрированная кубическая (ОЦК) структура

Более эффективно упакованная кубическая структура — это «объемно-центрированная кубическая» (ОЦК).Первый слой квадратного массива слегка расширен во всех направлениях. Затем второй слой сдвигается так, чтобы его сферы прижались к пространствам первого слоя (рис. 5а, б). Этот повторяющийся порядок слоев часто обозначается как «ABA …». Как и на рисунке 3b, значительное пространство, показанное между сферами на рисунке 5b, вводит в заблуждение: сферы плотно упакованы в твердые тела с ОЦК и касаются друг друга по диагонали тела. Эффективность упаковки ОЦК-структуры составляет около 68%. Координационное число атома в структуре ОЦК равно восьми.Сколько всего атомов в элементарной ячейке для ОЦК-структуры? Проведите диагональную линию, соединяющую три атома, отмеченные знаком «x» на рисунке 5b. Если предположить, что атомы, помеченные «x», имеют одинаковый размер, плотно упакованы и соприкасаются, каково значение диагонали этого тела в зависимости от радиуса r? Найдите край и объем ячейки как функцию от r.

Cubic Closest Packed (ccp)

Кубическая структура с максимальной плотностью упаковки (ccp) создается путем наслоения плотно упакованных массивов.Сферы второго слоя прижимаются к половине пространства первого слоя. Сферы третьего слоя непосредственно перекрывают другую половину пространств первого слоя, при этом располагаясь в половине пространств второго слоя. Порядок повторения слоев — «ABC …» (Рисунки 6 и 7). Координационное число атома в структуре ccp равно двенадцати (шесть ближайших соседей плюс три атома в слоях выше и ниже), а эффективность упаковки составляет 74%.

Рисунок 6: Наслоение плотно упакованного массива.1-й и 3-й слои представлены светом
сферы; 2-й слой, темные шары. Сферы 2-го слоя прижимаются к пространствам 1-го
слой, отмеченный знаком «x». Сферы 3-го слоя прижимаются к пространствам 2-го слоя
непосредственно наложите места, отмеченные знаком «·» в 1-м слое.

Рис. 7a и 7b: два вида кубической плотно упакованной структуры

Если кубическая плотноупакованная структура повернута на 45 °, можно увидеть элементарную ячейку гранецентрированного куба (ГЦК) (Рисунок 8).Элементарная ячейка ГЦК содержит 8 угловых атомов и атом на каждой грани. Лицевые атомы являются общими с соседней элементарной ячейкой, поэтому каждая элементарная ячейка содержит ½ граневого атома. Атомы гранецентрированной кубической (ГЦК) элементарной ячейки соприкасаются по диагонали грани (рис. 9). Каковы зависимость ребра, диагонали грани, диагонали тела и объема гранецентрированной кубической элементарной ячейки от радиуса?

Рисунок 8: Гранецентрированная кубическая элементарная ячейка нарисована путем разрезания диагональной плоскости через
компоновка упаковки ABCA структуры ccp.В элементарной ячейке 4 атома (1/8 от 9 · 1029 каждый угловой атом и ½ каждого лицевого атома).

Рисунок 9а: Модель заполнения пространства ГЦК. Рис. 9b: Лицо ГЦК. Диагональ лица = 4р.

Ionic Solids

В ионных соединениях более крупные ионы становятся точечными «сферами» решетки, которые составляют основу элементарной ячейки. Ионы меньшего размера «прижимаются» к углублениям («дырам») между ионами большего размера. Есть три типа отверстий: «кубические», «октаэдрические» и «тетраэдрические».Кубические и октаэдрические отверстия встречаются в структурах квадратного массива; тетраэдрические и октаэдрические дырки появляются в структурах плотноупакованного массива (рис. 10). Какой ион обычно больше — катион или анион? Как можно использовать таблицу Менделеева для предсказания размера ионов? Какое координационное число иона в тетраэдрической дырке? восьмигранная дыра? кубическая дыра?

Рис. 10. Отверстия в ионных кристаллах больше похожи на «ямочки» или «впадины» между
. плотно упакованные ионы.Маленькие ионы могут помещаться в эти отверстия и окружены более крупными ионами
противоположного заряда.

Тип дырки, образующейся в ионном твердом теле, во многом зависит от отношения радиуса меньшего иона к радиусу большего иона (r _меньше / r _больше ). (Таблица 1).

Эмпирическая формула ионного твердого вещества

Эмпирическую формулу ионного твердого вещества можно определить двумя способами: 1) из числа каждого иона, содержащегося в одной элементарной ячейке 2) из ​​отношения координационных чисел катионов и анионы в твердом теле.

Пример: Найдите эмпирическую формулу для ионного соединения, показанного на рисунках 11 и 12.

Первый метод: При использовании первого метода помните, что большинство атомов в элементарной ячейке используются совместно с другими ячейками. В таблице 2 перечислены типы атомов и доли, содержащиеся в элементарной ячейке. Определяется количество каждого иона в элементарной ячейке: 1/8 каждого из 8 угловых ионов X и 1/4 каждого из 12 краевых ионов Y находятся в одной элементарной ячейке.Следовательно, ячейка содержит 1 ион X (8/8 = 1) на каждые 3 иона Y (12/4 = 3), что дает эмпирическую формулу XY3. Что такое катион? анион? Что стоит на первом месте при написании формулы ионных твердых тел?

Второй метод: Второй метод менее надежен и требует исследования кристаллической структуры для определения количества катионов, окружающих анион, и наоборот. Структура должна быть расширена, чтобы включить больше элементарных ячеек.На рис. 12 показано то же твердое тело на рис. 11, расширенное до четырех соседних элементарных ячеек. Исследование структуры показывает, что есть 2 иона X, координированных с каждым ионом Y, и 6 ионов Y, окружающих каждый ион X. (Чтобы увидеть шестой ион Y, необходимо проецировать дополнительную элементарную ячейку перед страницей). Отношение 2 к 6 дает ту же эмпирическую формулу XY3.

Резюме:

ExpansionPanel API — Material-UI

Документация API компонента ExpansionPanel React.Узнайте больше о реквизитах и ​​точках настройки CSS.

Импорт

  импорт ExpansionPanel из '@ material-ui / core / ExpansionPanel';

импортировать {ExpansionPanel} из '@ material-ui / core';  

Вы можете узнать больше о различиях, прочитав это руководство.

⚠️ Компонент ExpansionPanel был переименован в Accordion, чтобы использовать более общее соглашение об именах.

Вы должны использовать import {Accordion} from '@ material-ui / core' или импортируйте Accordion из ‘@ material-ui / core / Accordion’.

Имя компонента

Имя MuiExpansionPanel может использоваться для предоставления свойств по умолчанию или переопределений стиля на уровне темы.

Стойка

Ссылка пересылается в корневой элемент.

Любые другие поставленные реквизиты будут предоставлены корневому элементу (Бумага).

CSS

Вы можете переопределить стиль компонента благодаря одной из следующих точек настройки:

Если этого недостаточно, вы можете проверить реализацию компонента для получения более подробной информации.

Наследование

Также доступны свойства компонента Paper. Вы можете использовать это поведение для нацеливания на вложенные компоненты.