Требования к строительным материалам, свойства и оценка качества строительных материалов. Классификации, свойства и оценка качества строительных материалов. Взаимосвязь их свойств и областей применения В индивидуальном строительстве для контроля качества

Функциональные свойства и надежность строительных материалов определяются главным образом их физико-химическими свойствами, к которым относятся плотность, объемная масса, пористость, отношение к действию низких температур, водопоглощение, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред и др. Определение этих показателей и способы их расчета излагаются в теоретических основах товароведения. Здесь дается характеристика специфических для строительных материалов свойств и их показателей.

Морозостойкость представляет собой способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Некоторые строительные материалы (стеновые, кровельные), соприкасающиеся с водой и наружным воздухом, в процессе эксплуатации постепенно разрушаются вследствие того, что материал насыщается водой, которая при замерзании увеличивает объем (приблизительно на 9%), что приводит к разрушению пор.

Морозостойкость материалов зависит от прочности и плотности. Плотные материалы с малым водопоглощением морозостойки. Испытания на морозостойкость проводят в холодильных камерах при температуре ниже - 17°С. Количество циклов может достигать от 10 до 200. Морозостойкими считаются те материалы, в которых после указанного числа циклов не наблюдается трещин, расслаивания, понижение прочности не более 15%, потеря массы не более 5%. По числу выдерживаемых циклов замораживания строительные материалы подразделяются на марки МРЗ (F): 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200.

Теплопроводность представляет собой свойство материала передавать тепло. Теплопроводность зависит от вида материала, характера пор, величины пористости, влажности.

У пористых материалов тепло проходит через поры, заполненные воздухом, теплопроводность которых очень мала. Поэтому по величине пористости судят о теплопроводности материала - чем больше пористость, тем ниже теплопроводность.

Способность материала выдерживать высокие температуры без разрушения называют огнестойкостью. По огнестойкости материалы подразделяют на три группы: несгораемые (кирпич, асбоцементные материалы), трудно сгораемые (войлок, пропитанный глиняным раствором) и сгораемые (дерево, толь).

Свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур называют огнеупорностью. Этот показатель важен для материалов, используемых при изготовлении печей, труб.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок и других факторов. Чаще всего строительные материалы испытывают напряжения сжатия или растяжения. Природные камни, кирпич хорошо сопротивляются сжатию, но хуже растяжению (в 10-15 раз). Древесина, сталь хорошо работают как при сжатии, так и при растяжении.

Прочность обычно характеризуют показателем разрушающего напряжения и рассчитывают делением нагрузки на площадь поперечного сечения образца. Разрушающее напряжение при сжатии для цемента, асбоцементных изделий, кирпича носят условные название "марка". Кирпич глиняный обыкновенный может быть марок от 75 до 300, портландцемент от 300 до 800. Марки нормируются ГОСТами.

Для многих строительных материалов важным показателем является стойкость к действию агрессивных сред. Этот показатель также называют химической (или коррозионной) стойкостью. Особо важным это свойство является для материалов фундаментов, подвальных помещений, канализационных труб, санитарно-технического оборудования. Наиболее стойкими являются керамические материалы, стекло, специальный кирпич. Силикатный кирпич, например, неустойчив к действию растворенной в воде угольной кислоты, поэтому его не используют для фундаментов.

Для материалов органического происхождения (прежде всего древесина) важным свойством является биостойкость - способность противостоять разрушающему действию растительных и животных организмов (грибов, мхов, лишайников). Повышают биостойкость путем обработки антисептиками.

Комплексным показателем качества строительных материалов является долговечность, характеризуемая сроком службы.

Срок службы - время, в течение которого материал или изделие в процессе эксплуатации сохраняют свои свойства на уровне, обеспечивающим его функции. Срок службы обуславливается прочностью, морозостойкостью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, биостойкостью. На величину срока службы влияет происходящие под действием атмосферы и других факторов старение материала. Это особенно важно для полимерных материалов, цементов и др.

Безвредность характеризуется способностью материала не выделять в окружающую среду вещества в количествах, вредных для здоровья человека. В связи с этим тщательной санитарно-химической и токсикологической проверке подвергают полимерные материалы (линолеум, облицовочные плитки и т. д.). К этим группам свойств относится электризуемость, также характерная в основном для полимерных материалов. Электризуемость оказывает вредное воздействие на организм человека, увеличивает загрязняемость. Для снятия электризуемости используют антистатики.

Эстетические свойства часто являются решающими при выборе отделочных материалов, особенно для внутренней отделки помещений, таких как обои, плитка, линолеум и т. д. Эти свойства определяются цветом, рисунком, фактурой, блеском, формой, текстурой. Высокими эстетическими свойствами обладают древесина, стекло, керамика, полимерные материалы.

Среди факторов, определяющих потребительские свойства строительных материалов, основное значение имеют:

Исходное сырье, его состав и структура;

Способ производства (повышение пористости, снижение объемной массы кирпича при обжиге);

Нанесение защитно-декоративных покрытий (влияют на защитные свойства - механическую прочность, износостойкость, химическую и водостойкость, твердость, повышение эстетических свойств (глазурование керамических плиток).

Важным аспектом является не только производство строительных материалов высокого качества, но и сохранение качества при хранении и транспортировании. Особенно важно соблюдение правил упаковки, транспортирования для хрупких строительных материалов (стекла, керамики). Для минеральных вяжущих веществ кроме этих правил важно соблюдать правильный режим хранения. При повышении влажности, попадании влаги эти материалы могут полностью утратить свои потребительские свойства.

Стеновые материалы классифицируются по виду изделий, назначению, виду применяемого сырья, способу изготовления, средней плотности, теплопроводности, прочности при сжатии и другим признакам.

По виду изделий: кирпич одинарный 250?120?65 мм и утолщенный 250?120?88 мм; стеновые камни полномерные 390?190?188, 490?240?188, 380?190?288 мм; дополнительные (трехчетвертинки 292?190?188, 367?240?188, 292?190?298 мм); половинки 195?190?188, 245?240?188, 195?190?288 мм; мелкие блоки (массой до 40 кг); крупные блоки (массой до 3 т. и толщиной 40…60 см); панели (однослойные толщиной 20…40 см); многослойные (толщиной 15…30 см). длина панелей 6,3; 1,5; 0,75 м; высота кратна 0,6 и обычно составляет 1,2 и 1,8 м.

По назначению: наружные и внутренние стены, перегородки.

По виду применяемого сырья: минеральные (кирпич, газобетонные изделия и др.); органические (стеновые изделия из арболита, древесно- и лигноминеральные камни).

По способу изготовления: получаемые методом литья, пластического формования; методом полусухого прессования, вибрирования, выпиливания из горных пород, сборки стеновых конструкций.

По способу твердения: безобжиговые, подразделяющиеся на материалы, твердеющие в нормальных условиях, при повышенной температуре, при повышенных температуре и давлении (бетоны на пористых заполнителях, ячеистые бетоны? Силикатный кирпич и др.); обжиговые: кирпич и камни керамические.

По величине средней плотности: особо легкие - величина средней плотности - до 600; легкие - 600…1300; облегченные - 1300…1600 кг/м 3 .

По теплопроводности: низкой теплопроводности с величиной теплопроводности до 0,06; средней - до 0,018; высокой - более 0,21 Вт/(м 0 С).

По прочности на сжатие (марка): каменные стеновые материалы высокой, средней и низкой прочности (таблица 1).

По способу возведения: сборные, монолитные и сборно-монолитные.

По конструкции: однослойные и многослойные.

По характеру выполнения статической нагрузки: несущие, самонесущие, ненесущие.

По огнестойкости: несгораемые (не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются); трудносгораемые (воспламеняются, тлеют, продолжают гореть при наличии пламени); сгораемые (воспламеняются, тлеют и горят после удаления огня).

Таблица 1. Марка стеновых каменных материалов

Наружные несущие стены - наиболее сложная конструкция издания. Они подвергаются многочисленными и разнообразным силовым и природным воздействиями.

Выполняя несколько основных функций: теплоизоляционную, звукоизоляционную, несущую, стена должна отвечать требованиям по долговечности, огнестойкости, обеспечивать благоприятный температурный режим, обладать декоративными качествами, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий. Одновременно она должна удовлетворять общетехническим требованиям минимальной материалоемкости, а также экономическим условиям.

При оценке стеновых конструкций особое внимание уделяется проблеме долговечности. Преимуществом однослойной стены является определенность в отношении ее долговечности. Долговечность многослойной стены с эффективным утеплителем будет лимитироваться долговечностью утеплителя, которая значительно меньше, чем у конструкционного материала. Повышение срока эксплуатационной надежности (долговечности) теплоизоляционного материала в структуре стены является залогом увеличения долговечности многослойной многослойной конструкции в целом.

На каждый вид или группу стеновых материалов утверждены государственные стандарты (ГОСТы) или технические условия (ТУ), в которых отражены требования, предъявляемые к материалам, и методы их испытания.

Кирпич и камни керамические должны отвечать требованиям ГОСТ 350-95 «Кирпич и камни керамические. ТУ». Наиболее распространенными являются: кирпич полнотелый и дырчатый размером 250?120?65 мм; кирпич утолщенный - 250?120?88 мм; камни керамические - 250?120?138 мм.

Стеновые панели. По конструктивному решению различают панели:

Однослойные из легких бетонов;

Трехслойные, изготовляемые из тяжелого или легкого бетона с внутренним теплоизоляционным слоем;

Многослойные с применением утеплителей и защитным декоративным экраном.

Строительно-эксплуатационные свойства стеновых материалов и изделий.

Средняя плотность ? m , кг/м 3 , - физическая величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты:

где m e , V - масса и объем материала в сухом состоянии.

Величина средней плотности изменяется в зависимости от пористости и влажности материала и используется для расчета его пористости, теплопроводности, теплоемкости, прочности, а также для расчетов складов, грузоподъемных и транспортных операций. Для стеновых изделий желательна наименьшая величина средней плотности при требуемой прочности. Показатель средней плотности составляет: для изделий стеновой керамики - 1400…1600; легких бетонов на пористых заполнителях - 950…1400; поризованной керамики и ячеистых бетонов - 400..800; древесно- и лигноминеральных изделий - 1000…1400 кг/м 3 .

Для сыпучих материалов (вспученный перлит и вермикулит, керамит, аглопорит, топливный шлак и др.), применяемых для теплоизоляционных засыпок, величина насыпной плотности составляет 250…800 кг/м 3 .

Пористость П, %, - степень заполнения объема материала порами:

П = (1 - ? m /?) 100,

где?, ? m - соответственно истинная и средняя плотность, кг/м 3 (т/м 3).

Величина общей пористости для распространенных стеновых материалов составляет: силикатного кирпича - 10…15, керамического кирпича - 25…35, легких бетонов - 55…85%. Для стеновых материалов, с позиции обеспечения теплоизоляционных свойств, рекомендуют замкнутые мелкие поры, равномерно распределенные по всему объему материала. От характера пор также зависит морозостойкость изделий, желательно наличие пор с сообщающимися резервными микропорами.

Пустотность П у, %, - степень заполнения объема материала технологическими пустотами. Пустоты (воздушные прослойки) в структуре стеновых изделий создаются как технологическими, так и конструкторскими способами. Объем пустот в пустотелом керамическом кирпиче колеблется в пределах 13…33%, керамических камнях - 25…40%, силикатном кирпиче - 20…40%, стеновых камнях - 25…30%, крупнопористом бетоне - 40…60%.

Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала зависит как от самого материала (пористость, гигроскопичность), так и от окружающей среды (влажность воздуха, наличие контакта с водой). Для стеновых материалов показатель отпускной влажности составляет: для пено - газобетона - 15…35; арболита - 20.35; керамзитобетона - 15…18; древесноминеральных блоков - 7…8%.

Гигроскопичность - свойство пористых материалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха. Гигроскопическая влажность составляет: для древесины - 12…18, ячеистых бетонов - до 20%, арболита - 10…15, керамических стеновых материалов - 5…7%.

Капиллярное увлажнение - способность материалов поглощать влагу в результате подъема ее по капиллярам. Возможность увлажнения за счет капиллярного всасывания необходимо учитывать при эксплуатации стеновых изделий, особенно в цокольной части зданий. Капиллярное увлажнение уменьшают или предотвращают устройством гидроизоляционного слоя между фундаментом и стеновой конструкцией, а также гидрофобизацией последней.

Влагоотдача - свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху. Характеризуется количеством воды, теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60%, и температуре 20 0 С.

Газобетонные стеновые изделия активно поглощают влагу и плохо отдают, в то время как арболитовые изделия быстро высыхают.

Водостойкость - свойство материала в условиях полного водонасыщения сохранять свои прочностные качества.

Морозостойкость - свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения, значительного снижения прочности и потери массы.

По морозостойкости стеновые материалы имеют марки F15, F25, F35, F50. Минимально допустимая марка для рядовых стеновых материалов F15, для лицевых - F25. Цифра обозначает количество циклов попеременного замораживания (4 ч) и оттаивания (4 ч). Один цикл равен 8 ч.

Паро- и газопроницаемость - свойство материала пропускать через свою толщу водяной пар или газы (воздух) при возникновении разности давлений на его противоположных поверхностях.

Коэффициент газопроницаемости составляет: для цементно-песчаной штукатурки - 0.02; керамического кирпича - 0,35; высокопористых материалов - 10 кг/(м ч Па).

Теплопроводность - свойство стенового материала передавать через свою толщу тепловой поток при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Теплопроводность определяется экспериментальным способом (ГОСТ 7076-87) путем регистрации теплового потока, проходящего через материал.

Определение теплопроводности на большом фрагменте стены. Теплопроводность изделий определяют на фрагменте стены, размер которого с учетом растворных швов должен соответствовать по толщине исходя из наличия одного тычкового и одного ложкового рядов кирпичей или камней для изделий с горизонтальным расположением пустот.

Кладку фрагмента стены с однорядной цепной перевязкой на сложном растворе марки 50, средней плотности 188 кг/м 3 , состав 1:0,9:8 (цемент: известь: песок) по объему, на портландцементе марки 400, с осадкой конуса для полнотелых изделий 12…13 см, для пустотелых - 9 см.

Кладку фрагмента из укрупненных изделий со сквозными пустотами размером более 20 мм. Выполняют с заполнением пустот эффективным утеплителем (пористые заполнители, пенополистирол, пенобетон и др.) или по технологии, исключающей заполнение пустот кладочным раствором.

Определение теплопроводности на малом фрагменте стены. По методике научно-исследовательского института строительной физики допускается определять теплопроводность изделий на малом фрагменте стены, состоящем из 12 кирпичей или камней.

Показатель теплопроводности составляет: для кирпича керамического полнотелого - 0,8; пустотелого - 0,55; кирпича силикатного - 0,82; ячеистых бетонов при средней плотности 600 кг/м 3 - 0,25; легкого бетона на пористых заполнителях при средней плотности 1200 кг/м 3 - 0,44; древесно- и лигноминеральных камней - 0,4…0,5; древесины - 0,2 Вт/(м 0 С).

Теплопроводность эффективных теплоизоляционных материалов составляет 0,33…0,1 Вт/(м 0 С).

Теплоемкость - свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла и выделять его при охлаждении.

Теплоемкость материала учитывают при расчетах теплоустойчивости стен в отапливаемых зданиях. Для этих целей желательно применение материалов с более высоким показателем теплоемкости.

Прочности - способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения. Предел прочности измеряется в паскалях (Па) или мега паскалях (МПа).

Пределы прочности стеновых материалов при сжатии и изгибе определяют по ГОСТ 8462-85. Прочность при сжатии некоторых стеновых материалов, по которой устанавливается их марка, составляет: для керамического и силикатного кирпича - 7,5…30; керамзитобетона - 7,5…15; ячеистого бетона - 2,5…7,0; древесины вдоль волокон - 30…65; арболита - 2,5…3,5; древесно- и лигноминеральных камней - 2,5…7,5 МПа.

Долговечность - срок службы строительного изделия до потери 50% величины показателей его основных свойств, определяется совокупностью таких характеристик, как химическая, биологическая, климатическая стойкость, невосприимчивость к ультрафиолетовому облучению и др. Долговечность определяется периодом времени (годы) надежной эксплуатации строительных конструкций.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Южно-Уральский государственный университет

«Заочный инженерно-экономический факультет»

Контрольная работа №1

по дисциплине «Строительные материалы»

Вариант-7

Выполнил:

студент группы ЗИЭФ-342

Проверил:

Абызав Виктор Александрович

Челябинск 2014

1. Какие свойства являются основными показателями качества строительных материалов? Дайте их определен ие и проиллюстрируйте примерами

Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие. Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов : Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым -- гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие.

Истинной плотностью , pu называется масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

где m -- масса материала, Va -- объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала -- постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см3, стали - 7,85 г/см3, древесины - в среднем 1,6 г/см3.

Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой - средней плотностью.

Средней плотностью , pc называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило, меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле: pc=m/Ve

где m -- масса материала, Ve -- объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов -- щебня, гравия, песка, цемента и др. -- называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d - отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4оС, имеющая плотность 1000 кг/м3.

Пористостью , П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле: П=(1 - pc/pu)*100

где pc, pu -- средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

WM=(mв- mc)/mc и Wo=(mв- mc)/V

где mв -- масса образца, насыщенного водой, mc -- масса образца, высушенного до постоянной массы, V -- объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(mвл- mc)/mc*100

где, mвл, mс-- масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость -- способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале. Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%. Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал. Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580оС и выше, тугоплавкие -- 1350 -- 1580оС, легкоплавкие -- менее 1350оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов: К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах. Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Истираемость -- способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий. Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

2. Охарактеризуйте важнейшие магматические глубинные горные породы. Укажите их состав, свойства и области применения в строительстве

Магма представляет собой высокотемпературный силикатный расплав, который в зависимости от режима охлаждения может образовать:

Плотные кристаллические породы, если остывание магмы происходило медленно и под большим давлением в глубине земной коры {глубинные магматические породы);

Аморфные (стеклообразные) или слабозакристаллизованные, а при наличии газа в магме

Пористые породы (излившиеся магматические породы).

Минеральный состав пород зависит от химического состава магмы. Различают магмы кислые (содержание Si02 > 65 %), средние (содержание Si02 = 50…65 %) и основные (содержание Si02 < 50 %). В горных породах, образовавшихся из кислой магмы, обязательно присутствует кварц.

Если порода образовалась из основной магмы, в ней преобладают темноокрашенные железистомагнезиальные алюмосиликаты.

Практически во всех изверженных кристаллических породах основная доля объема приходится на полевые шпаты.

Главнейшие представители изверженных пород:

Гранит -- зернисто-кристаллическая порода, сложенная из трех минералов: кварца (20…40 %), полевых шпатов (40…70 %) и слюды (5…20 %); иногда слюду заменяет роговая обманка. Строительные свойства гранитов (в среднем) следующие: плотность -- 2600…2700 кг/м; предел прочности при сжатии -- 100… 250 МПа, а при растяжении, как и у других каменных материалов, в 20…30 раз ниже; вследствие малой пористости и низкого водопогло-щения (< 1 %) граниты очень морозостойки (F > 1000); химическая стойкость их также высока; граниты -- твердые породы (твердость более 6). Цвет гранитов определяется цветом полевого шпата и бывает чаще всего серым, розовым и темно-красным. Граниты хорошо полируются, приобретая декоративный вид. Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов общественных зданий и монументальной скульптуры.

Сиениты -- аналоги гранита, но без кварца (образовались из средних магм); свойства и области применения такие же, как у гранита.

Диориты -- темно-серая мелкокристаллическая порода, состоящая в основном из полевых шпатов (около 75 %) и темноокрашенных минералов. Плотность -- 2800…3000 кг/м3. Отличается повышенной ударной вязкостью. Применяют для облицовки и в дорожном строительстве (брусчатка и т. п.).

Габбро -- крупнокристаллическая порода, образовавшаяся из основной магмы; состоит из полевых шпатов (около 50 %) и темноокрашенных минералов (авгита, роговой обманки и т. п.). Плотность -- 2900…3300 кг/м3; предел прочности при сжатии -- 200…350 МПа. Как и гранит, габбро характеризуется высокой морозостойкостью и стойкостью против выветривания. Цвет -- темно-серый, темно-зеленый до черного. Габбро хорошо полируется и имеет красивую текстуру. Одна из разновидностей габбро -- лабрадорит -- очень декоративна благодаря содержащемуся в ней ирризирующему полевому шпату. Излившиеся плотные породы имеют слабозакристаллизованную или стеклообразную структуру. Для ряда излившихся пород характерна порфировая структура (рис. 4.2, б), когда в общей аморфной массе вкарплены кристаллы какого-либо минерала. Так, излившийся аналог гранита -- кварцевый порфир -- имеет вкрапления кристаллов кварца, аналог диорита -- порфирит -- имеет вкрапления полевых шпатов. Некоторые виды порфиров очень декоративны.

Базальт -- аналог габбро -- самая распространенная излившаяся порода; в зависимости от условий образования имеет стекловатую или скрытнокристаллическую структуру. Цвет базальта -- темно-серый до черного. По физико-механическим показателям базальт аналогичен габбро, а по прочности даже превосходит его (Лсж достигает 500 МПа). Базальты очень твердые, но хрупкие породы, что затрудняет их обработку. Плотные излившиеся породы менее декоративны и менее стойки к выветриванию, чем их глубинные аналоги. Применяют их главным образом как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей и т. п. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья и получения высококачественной минеральной ваты.Излившиеся пористые породы образовались непосредственно при извержении вулканов. Первичными продуктами извержения являются вулканические пеплы, пески и пемза; с течением времени они могли цементироваться, образуя туфы

Вулканические пепел и песок -- порошкообразные частицы, имеющие стеклообразное строение, благодаря чему при добавлении извести или цемента, а иногда и самостоятельно они способны к твердению. Используются как активная добавка к вяжущим (впервые были использованы в Древнем Риме -- пепел Везувия -- для придания извести водостойкости).

Пемза -- очень пористая легкая порода в виде кусков размером 5… 100 мм. Плотность пемзы в куске -- 500… 1000 кг/м. Большая пористость (до 80 %) обусловливает низкую теплопроводность (0,14…0,23 Вт/(м * К)). Прочность при сжатии пемзы не велика -- 2…4 МПа, но этого достаточно для получения на базе пемзы легких бетонов. Кроме того, пемза используется в молотом виде как добавка к цементам и в качестве абразивного порошка.

Вулканические туфы -- порода, образовавшаяся из вулканических пеплов, которые омонолитились в результате спекания массы, сохранившей высокую температуру, или в результате природной цементации. Вулканические туфы -- пористая порода (П = 30…60 %), имеющая низкую плотность, равную 800…1800 кг/м3. Поры у туфа в большинстве своем замкнутые, что обусловливает его высокую морозостойкость. Прочность при сжатии зависит от пористости и составляет 2…20 МПа. Теплопроводность у туфа в 1,5…2 раза ниже, чем у кирпича. Цвет туфов разнообразный, но не яркий, а глухой; основные оттенки: красно-оранжевые и до коричневато-лиловых. Крупнейшие месторождения туфов, возникшие в результате деятельности ныне потухшего вулкана Арарат, имеются в Армении. Туфы используют как облицовочный материал, а в местах крупных месторождений -- как эффективный материал для кладки стен. Благодаря низкой твердости туфа стеновые камни из него вырезают механизированным способом прямо в карьере (рис. 4.3). В тонкомолотом виде туф используют как добавку к цементам. строительный материал стекло цемент

3. Что представляет собой строительное стекло. Каковы основы его производства, свойства и области применения?

СТЕКЛО СТРОИТЕЛЬНОЕ -- изделия из стекла, применяемые в строительстве.

Строительное стекло служит для стекления световых проёмов, устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок, облицовки и отделки стен, лестниц и других частей зданий. К строительным стеклам, относят также теплои звукоизоляционные материалы из стекла (пеностекло и стеклянная вата), стеклянные трубы для скрытой электропроводки, водопровода, канализации и других целей, архитектурные детали, элементы стекложелезобетонных перекрытий и т. д. Большая часть ассортимента строительного стекала служит для остекления световых проёмов: листовое оконное стекло, зеркальное, рифлёное, армированное, узорчатое, двухслойное, пустотелые блоки и др. Тот же ассортимент стекла может быть использован и для устройства прозрачных и полупрозрачных перегородок.

Листовое оконное стекло , наиболее широко применяемое в строительстве, вырабатывается из расплавленной стекломассы, главным образом вертикальным или горизонтальным непрерывным вытягиванием ленты, от которой по мере её охлаждения и затвердевания отрезаются от одного конца листы требуемых размеров. Существенным недостатком листового оконного стекла является наличие некоторой волнистости, искажающей предметы, просматриваемые через него (в особенности под острым углом).

Зеркальное стекло обрабатывается шлифованием и полировкой с обеих сторон, благодаря чему оно обладает минимальными оптическим искажениями. Современный наиболее распространённый способ производства зеркального стекла состоит в горизонтальной непрерывной прокатке стекломассы между двумя валами, отжиге отформованной ленты в туннельной печи, шлифовке и полировке на механизированных и автоматизированных конвейерных установках. Зеркальное стекло изготовляется толщиной от 4 мм и выше (в особых случаях -- до 40 мм), для варки его применяют высококачественные материалы, поэтому оно обладает и более высоким светопропусканием, чем обычное оконное стекло; применяется главным образом для остекления окон и дверей в общественных зданиях, витрин и для изготовления зеркал; механические свойства мало отличаются от механических свойств оконного стекла.

Прокатное узорчатое стекло имеет узорчатую поверхность, получаемую путём прокатки между двумя валками, один из которых рифлёный; вырабатывается как бесцветное, так и цветное; применяется в тех случаях, когда требуется получить рассеянный свет.

Узорчатое стекло с матовыми или «морозным» рисунком применяется для внутренних перегородок, дверных филёнок и остекления лестничных клеток; изготовляется путём обработки поверхности оконного или зеркального стекла. Матовый рисунок получается обработкой поверхности струей песка под шаблон. Рисунок, напоминающий морозный узор на стекле, получают нанесением на поверхность слоя животного клея, который в процессе сушки отрывается вместе с верхними слоями стекла.

Армированное стекло содержит в толще своей проволочную сетку; оно более прочно, чем обычное; при разбивании ударами или растрескивании во время пожара осколки его рассыпаются, будучи связанными арматурой; поэтому армированное стекло применяют для остекления фонарей промышленных и общественных зданий, кабин подъёмников, лестничных клеток, проёмов противопожарных стен. Вырабатывается методом непрерывного проката между валками с закаткой проволочной сетки, сматываемой с отдельного барабана. Волнистое армированное стекло, по форме напоминающее волнистые асбестоцементные листы, применяется для устройства перегородок, фонарей, перекрытия стеклянных галерей и пассажей.

Сдвоенные (пакетные) стекла с воздушной или светорасссивающей прослойкой (например, из стеклянного волокна) обладают хорошими теплоизоляционными свойствами; изготовляются путём склейки 2 оконных стекол с прокладной рамкой. Толщина сдвоенных стекол с воздушной прослойкой 12--15 мм.

Пустотелые стеклянные блоки изготовляются путём прессования и последующей сварки двух стеклянных полукоробок; применяются для заполнения световых проёмов, главным образом в промышленных зданиях; обеспечивают хорошую освещённость рабочих мест и обладают высокими теплоизоляционными свойствами. Укладка блоков в проёмы производится на строительном растворе в виде панелей, перевязанных металлич. переплётами.

Облицовочное стекло (марблит) представляет собой непрозрачное цветное листовое стекло. Изготовляется путём периодической прокатки стекломассы на литейном столе с последующим отжигом в туннельных печах. Применяется для отделки фасадов и интерьеров жилых и общественных зданий. К облицовочному стеклу относится также цветное металлизированное стекло.

4. Какие существуют современные представления о продуктах гидратации и твердения портландцемента?

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и др.).

Для регулирования сроков схватывания цемента к клинкеру при помоле добавляют гипсовый камень в количестве не менее 1,5 и не более 3,5% массы клинкера в пересчете на ангидрид серной кислоты SO3.

Качество клинкера зависит от его химического и минералогического составов.

Известняк, используемый для производства портландцемента, состоит из двух основных окислов (СаО и СО2), а глина - из различных минералов, содержащих окислы SiO2, Al2O3, Fe2O3. В процессе обжига сырьевой смеси СО2 удаляется, а оставшиеся окислы СаО, SiO2,

Al2O3 и Fe2O3 образуют клинкерные минералы. Химический состав портландцементного клинкера характеризуется следующим содержанием основных окислов, % :

окись кальция СаО 63 - 67;

кремнезем SiO2 21 - 24;

глинозем Al2O3 4 - 7;

окись железа Fe2 O3 2 - 4.

Кроме основных окислов в портландцементном клинкере могут присутствовать и другие окислы: окись магния МgО, щелочные окислы К2О и Nа2О, снижающие качество цемента.

Окись магния, обожженная при температуре около 1500 єС, при взаимодействии с водой очень медленно гасится и вызывает появление трещин в уже затвердевшем растворе или бетоне.

Наличие в цементе свыше 1% щелочных окислов может вызвать разрушение отвердевшего бетона на таком цементе.

Перечисленные окислы не находятся в клинкере в свободном виде, а образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры, и часть их входит в соединения стекловидной фазы. Основными минералами портландцемента являются такие:

трехкальциевый силикат 3СаО SiO2 ------C3S;

двухкальциевый силикат 2СаО SiO2 ------C2S;

трехкальциевый алюминат 3СаО Аl2O3 ----C3A;

четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО Al2O3 Fe2O3 ----C4AF.

Минералогический состав клинкера имеет прямую связь с основными физико- механическими свойствами цемента, дает возможность предопределять свойства портландцемента и проектировать его состав для бетона конкретных эксплуатационных условий.

Технологический процесс производства портландцемента состоит из следующих основных операций: добыча известняка и глины, подготовка (дробление, помол) сырьевых материалов и корректирующих добавок, приготовление из них однородной смеси заданного состава, обжиг смеси, измельчение клинкера в тонкий порошок совместно с гипсом, а иногда с добавками.

В зависимости от способа приготовления сырьевой смеси различают два основных способа производства портландцемента: мокрый и сухой. При мокром способе измельчают и смешивают сырьевые материалы в присутствии воды, смесь обжигают в виде жидкого шлама во вращающихся печах; при сухом - материалы измельчают, смешивают и обжигают в сухом виде.

При затворении портландцемента водой образуется пластичное цементное тесто, постепенно густеющее и превращающееся в камень.

Типичными реакциями, характерными для твердения портландцемента и других вяжущих веществ, являются реакции гидратации, протекающие с присоединением воды. Они могут идти без распада основного вещества или сопровождаться его распадом (реакции гидролиза).

Процесс твердения портландцемента в основном зависит от гидратации силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальции.

ГИДРАТАЦИЯ И ТВЕРДЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Схватывание и твердение портландцемента -- сложный физико-химический процесс. Содержащиеся в цементе силикаты, алюминаты и ферриты при замешивании с водой подвергаются процессам гидратации (присоединения воды) и гидролизу с образованием высокопрочных кристаллов. Реакция гидратации характеризуется тем, что происходит присоединение воды без распада осинового вещества.

В монографии рассмотрены современные представления о природе твердения вяжущих веществ, включая вопросы состава тампонажных растворов, стехиометрии продуктов гидратации портландцемента, физико-химических основ процессов формирования дисперсных структур вяжущих веществ. Особое место занимают исследования механизма процессов структурообразования в дисперсиях минеральных вяжущих -- трехкальциевого силиката, трехкальциевого алюмината, трехкальциевого алюмината в присутствии гипса и наполнителя, тампонажных цементных дисперсий.

При твердении пуццоланового портландцемента вследствие более медленного течения этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении портландцемента. Однако снижение тепловыделения не пропорционально содержанию добавки, что объясняется ускорением гидратации портландцементных зерен.

5. Состав, свойства и область применения кислотоупорных цементов?

Состав: Это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефторида натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кварцевый песок можно заменить в кислотоупорном цементе порошком бештаунита или андезита. Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом; сам же порошок вяжущим свойствами не обладает.

Свойства: Прочность при сжатии кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа. Будучи стойким в кислотах (кроме фтористоводородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), кислотоупорный бетон теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается.

Применение: Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит.

Из кислотоупорного бетона изготовляют резервуары, башни и другие сооружения на химических заводах, ванны в травильных цехах. Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

6. Пикнометр имеет массу 24.1 г., а с пробой тонкоизмельченной известки-кипелки - 34,3 г. Масса пикнометра с известью, заполненного керосином до метки, составила 74,17 г., а масса пикнометра без извести была равна 66,6 г. Определить плотность вещества извести-кипелки при условии, что пикнометр, заполненный водой, весит 74,2 г

Масса извести = 74,17 - 66,6 = 7,57

Р = 7,57/(7,57+74,2-74,17)*(74,17-0,0012)+0,0012 = 0,08865 гр/см 3

Ответ: 0,08865 гр/см 3

7. На гашение 1,5 тонн извести-кипелки, содержащей 80% активной CaO , затрачено 1000 л. воды, 38% которой испарилось при гашении. Определить влажность полученной извести-пушонки

Окись кальция при взаимодействии с водой гасится, образуя пушонку -- гидроокись кальция: СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2 + 15,176 ккал

2) 120 *73/1000=8 ,76 %

Ответ: 8,76%

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Сырье, технология и способы производства портландцемента: мокрый, сухой и комбинированный. Твердение и свойства портландцемента, его разновидности, состав и технология получения, область применения. Расширяющиеся и безусадочные цементы, процесс активации.

курсовая работа , добавлен 18.01.2012

Область применения и условия службы портландцемента. Основные показатели качества сырьевой смеси. Принципиальная технологическая схема производства. Разработка проекта отделения приготовления сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера.

дипломная работа , добавлен 13.06.2014

Характеристика оптических и механических свойств поликристаллических материалов. Изучение понятия, типов, технологий изготовления неорганического стекла. Ознакомление с масштабами производства керамики, определение перспективных направлений ее применения.

контрольная работа , добавлен 07.07.2010

Изучение понятия, видов и свойств керамических материалов и изделий. Характеристика сырья и процесса производства керамических изделий. Исследование использования в строительстве как стеновых, кровельных, облицовочных материалов и заполнителей бетона.

реферат , добавлен 26.04.2011

Разработка рациональной технологической схемы производства строительного закалённого стекла. Закалочные среды и способы закалки стекла; ассортимент выпускаемой продукции. Расчет материального баланса, подбор оборудования. Контроль качества продукции.

курсовая работа , добавлен 27.03.2013

Понятие и виды производительности горных машин, принципы и критерии ее оценки. Основные показатели качества и надежности горных машин, методика их расчета. Главные физико-механические свойства горных пород, их классификация по контактной прочности.

реферат , добавлен 25.08.2013

Сырьевые материалы для производства портландцемента. Расчет состава сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера. Составление технологической схемы производства портландцемента сухим способом. Подбор технологического оборудования.

курсовая работа , добавлен 02.07.2014

Технологическая схема производства светотехнического стекла. Сырьевые материалы для производства стекла. Расчет шихты по листовому стеклу. Пересчет состава стекла из весовых процентов в молярные, метод А.А. Аппена. Расчет режима отжига стеклоизделия.

реферат , добавлен 08.11.2012

Рекомендуемые способы сварки и сварочные материалы, требования к ним. Технические характеристики используемого оборудования. Последовательность сборки и сварки конструкции, контроль качества швов. Определение норм расхода применяемых материалов.

курсовая работа , добавлен 25.04.2015

Изучение товарной продукции в виде керамической плитки для полов и сферы ее применения в строительстве. Потребительские свойства керамической плитки. Описании технологии ее производства. Характеристика сырья полусухого производства. Контроль качества.

Теплопроводность представляет собой свойство материала передавать тепло. Теплопроводность зависит от вида материала, характера пор, величины пористости, влажности.

Способность материала выдерживать высокие температуры без разрушения называют огнестойкостью. По огнестойкости материалы подразделяют на три группы: несгораемые (кирпич, асбоцементные материалы), трудно сгораемые (войлок, пропитанный глиняным раствором) и сгораемые (дерево, толь).

Свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур называют огнеупорностью. Этот показатель важен для материалов, используемых при изготовлении печей, труб.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок и других факторов. Чаще всего строительные материалы испытывают напряжения сжатия или растяжения. Природные камни, кирпич хорошо сопротивляются сжатию, но хуже растяжению (в 10-15 раз). Древесина, сталь хорошо работают как при сжатии, так и при растяжении.

Для многих строительных материалов важным показателем является стойкость к действию агрессивных сред. Этот показатель также называют химической (или коррозионной) стойкостью. Особо важным это свойство является для материалов фундаментов, подвальных помещений, канализационных труб, санитарно-технического оборудования. Наиболее стойкими являются керамические материалы, стекло, специальный кирпич. Силикатный кирпич, например, неустойчив к действию растворенной в воде угольной кислоты, поэтому его не используют для фундаментов.

Для материалов органического происхождения (прежде всего древесина) важным свойством является биостойкость - способность противостоять разрушающему действию растительных и животных организмов (грибов, мхов, лишайников). Повышают биостойкость путем обработки антисептиками.

Комплексным показателем качества строительных материалов является долговечность, характеризуемая сроком службы.

Срок службы - время, в течение которого материал или изделие в процессе эксплуатации сохраняют свои свойства на уровне, обеспечивающим его функции. Срок службы обуславливается прочностью, морозостойкостью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, биостойкостью. На величину срока службы влияет происходящие под действием атмосферы и других факторов старение материала. Это особенно важно для полимерных материалов, цементов и др.

Безвредность характеризуется способностью материала не выделять в окружающую среду вещества в количествах, вредных для здоровья человека. В связи с этим тщательной санитарно-химической и токсикологической проверке подвергают полимерные материалы (линолеум, облицовочные плитки и т. д.). К этим группам свойств относится электризуе-мость, также характерная в основном для полимерных материалов. Электризуемость оказывает вредное воздействие на организм человека, увеличивает загрязняемость. Для снятия электризуемости используют антистатики.

Эстетические свойства часто являются решающими при выборе отделочных материалов, особенно для внутренней отделки помещений, таких как обои, плитка, линолеум и т. д. Эти свойства определяются цветом, рисунком, фактурой, блеском, формой, текстурой. Высокими эстетическими свойствами обладают древесина, стекло, керамика, полимерные материалы.

Среди факторов, определяющих потребительские свойства строительных материалов, основное значение имеют:

Исходное сырье, его состав и структура;

способ производства (повышение пористости, снижение объемной массы кирпича при обжиге);

нанесение защитно-декоративных покрытий (влияют на защитные свойства - механическую прочность, износостойкость, химическую и водостойкость, твердость, повышение эстетических свойств (глазурование керамических плиток).

Классификации:

1. Архитектурно-строительные классификации готовых к применению материалов и изделий по назначению.

1.1. Конструкционные материалы и изделия:

1.1.1. Материалы и изделия для несущих конструкций (камень, сталь, древесина);

1.1.2. Материалы и изделия для ограждающих конструкций

1.1.3. Тепло и звукоизоляционные конструкционные материалы (легкие, пористые);

1.1.4. Кровельные материалы (шифер, черепица, оцинкованное железо, мягкая черепица);

1.1.5. Гидро - и пароизоляционные материалы (разного вида обмазки);

1.1.6. Герметизирующие материалы и изделия;

1.1.7. Материалы и изделия для светопрозрачных ограждений (окон и дверей);

1.1.8. Материалы и изделия для инженерно технического оборудования зданий (система отопления, система кондиционирования, система света и т.п.);

1.1.9. Материалы и изделия специального назначения (жаростойкость и огнеупорность)

1.2. Конструкционно-отделочные материалы:

1.2.1. Материалы и изделия для лицевых слоёв ограждающих конструкций типа «сэндвич» (облицовка);

1.2.2. Материалы и изделия для ограждений, балконов и лоджий

1.2.3. Материалы и изделия для покрытия полов и лестниц (прочность, огнеупорность, эстетичность);

1.2.4. Материалы и изделия для сборно-разборных, мобильных и стационарных перегородок;

1.2.5. Материалы и изделия для подвесных потолков (лёгкость конструкции, стальные подвесы);

1.2.6. Материалы и изделия для стационарного оборудования и мебели (стекло, дерево, металл, пластик);

1.2.7. Материал для дорожных покрытий;

1.3. Отделочные материалы:

1.3.1. Для наружной отделки зданий и сооружений (краски для фасадных работ, полимерцементные покрытия, листовые материалы);

1.3.2. Внутренняя отделка (керамика, керамогранит, обои);

1.3.3. Защитные покрытия (антикоррозийные, морилки);

2. Классификация по происхождению . Материалы делятся на минеральные и органические. Кроме того, они делятся на естественные и искусственные.

3. Классификация искусственных материалов на основе формирования структуры, свойств и методов исследования (классификация по технологии) на:

3.1. Безобжиговые - затвердевание которых происходит при сравнительно невысоких температурах под влиянием химических и физико-химических превращений вяжущего вещества;

Современные дозирующие устройства производят взвешивание по массе каждого твердого компонента бетонной смеси и взвешивание по объему жидкости. Все дозирующие устройства могут работать в автоматическом режиме, с высокой точностью взвешивания компонентов.

3.2 Обжиговые (затвердевание которых происходит при остывании жидких расплавов, выполняющих функцию вяжущего вещества);

Структурных классификаций по материалам множество, например классификация по макро и микро структурам, классификация на гомогенные и гетерогенные, классификация архитектурно-строительных требований, классификация по свойствам строительных материалов и изделий и другие.

Свойства бывают простые и сложные. Простое свойство – свойство, которое нельзя подразделить на другие (длина, масса и т.д.). Сложное свойство – свойство материала или изделия, которое может быть разделено на 2 и большее количество менее сложных и простых свойств (функциональность).

Интегральные качества – наиболее сложные свойства материала или изделия, определяемые совокупностью его качества и экономичности.

Комплексные свойства. К ним относятся долговечность, надёжность, совместимость, сопротивление коррозии и т.д.

4. С экологической позиции , строительные материалы, конструкции и изделия из этих материалов должны отвечать следующим требованиям:

4.1. Монотеплопроводимость (обеспечение достаточного термического сопротивления);

4.2. Иметь хорошую воздухопроницаемость и пористость;

4.3. Быть не гигроскопичными и малозвукопроводимыми;

4.4. Обеспечение прочности, огнестойкости, долговечности зданий и сооружений;

4.5. Не выделять летучие и пахучие вещества, способные прямо или косвенно влиять на здоровье человека;

4.6. Быть легко дезинфицируемыми;

4.7. Иметь окраску и фактуру соответствующую физиологическим и эстетическим требованиям человека;

5. Свойства строительных материалов и изделий по их природе классифицируются на 6 основных групп: физические, химические, физико-химические, механические, технологические и эксплуатационные и 2 добавочные группы: биологические и эстетические.

5.1. Физические свойства характеризуют физическое состояние материала и подразделяются на несколько подгрупп, гравитационные, тепловые, гидравлические, акустические, электрические, проявляющиеся при взаимодействии с рентгеновским, ядерным, ультрафиолетовым и другими излучениями.

Первая группа , характеризующая особенности физического состояния материала. К этой группе относятся:

5.1.1 Плотность - это масса материала в единице объема, кг/м 3 , г/см 3 , т/м 3 . Существуют несколько видов плотностей.

Истинная плотность масса материала в единице объема без пор и пустот.

Средняя плотность масса материала в естественном состоянии с порами и пустотами.

Насыпная плотность – это плотность сыпучих материалов в насыпном состоянии.

Относительная плотность - выражает отношение плотности материала к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях. В качестве стандартного вещества удобно принять воду при 3,98 о С, именно при этой температуре плотность воды равна 1 г/см 3 .

5.1.2 Пустотность (пористость) – это степень заполнения материала порами или пустотами.

П = (1 – ρ о / ρ) 100 (1)

где ρ о – средняя плотность материала, г/см 3 ;

ρ – истинная плотность материала, г/см 3 ;

Вторая группа , характеризующая способность материала проявлять свои свойства при взаимодействии с водной средой.

5.1.3 Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности масс образца насыщенного водой и в абсолютно сухом состоянии.

Различают водопоглощение по массе, т.е. отношение массы поглощенной воды к массе сухого образца:

W m = ((m в – m c) / m c) 100 (2)

где m в – масса образца в увлажненном состоянии, гр.

m c – масса образца в сухом состоянии, гр.

и водопоглощение по объему W o:

W o = ((m в – m c) / V) 100 (3)

где V – объем образца, см 3

W o = W m d (4)

Впитывание воды в поры происходит под влиянием капиллярных сил и сил смачивания. Для полного насыщения водой образец медленно опускают в воду или кипятят.

5.1.4 Водонасыщение – это увлажнение материала под давлением. Характеризуется коэффициентом насыщения:

К н = W o / П (5)

где W o – водопоглощение по объему;

П – пористость;

Коэффициент насыщения характеризует степень заполнения пор в материале водой. По коэффициенту насыщения косвенно можно определить морозостойкость материала, если К н < 0,8, то материал считается морозостойким.

5.1.5 Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду под давлением. Характеризуется коэффициентом фильтрации

К ф = V в а / (6)

где V в – количество воды, м 3 , проходящей через стенку площадью S =

1 м 2 , толщиной а = 1 м за время t = 1ч, при разности гидростатического давления на границах стенки p 1 – p 2 = 1 м водяного столба.

5.1.6 Водостойкость – это способность материала сохранять свои свойства при увлажнении. Водостойкость оценивают коэффициентом размягчения равного отношению предела прочности при сжатии насыщенного водой образца к пределу прочности при сжатии сухого образца:

К разм = R сж.нас. / R сж.сух. (7)

где R сж.нас – предел прочности при сжатии насыщенного водой образца, МПа

R сж.сух – предел прочности при сжатии сухого образца, МПа

Если коэффициент размягчения меньше 0,8 материал не водостоек.

5.1.7 Водонепроницаемость – это способность материала препятствовать фильтрации воды под давлением. Степень водонепроницаемости повышается при уменьшении количества крупных пор и особенно сквозных.

5.1.8 Морозостойкость – это способность материала выдерживать требуемое количество циклов попеременного замораживания и оттаивания. При этом снижение прочности материала должно быть не более 15% и потеря по массе не более чем 5%.

Морозостойкость материала тем выше, чем меньше крупных открытых пор и чем больше прочность на растяжение.

Существуют следующие марки по морозостойкости F 10,15,25,50,100,150,200…500.

5.1.9 Влажностные деформации – пористые неорганические и органические материалы при изменении влажности изменяют свой объем и размеры.

Усадка (усушка) это уменьшение объема и размеров материала при его высыхании. Она выражается уменьшением толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил.

Третья группа , характеризующая способность материала проявлять свои свойства при взаимодействии с тепловой средой.

5.1.10 Теплопроводность – способность материала передавать тепло через толщу от более нагретой поверхности к менее нагретой.

Закон передачи тепла теплопроводностью впервые был сформулирован Фурье. Согласно этому Закону количество тепла Q (Дж) проходящее через стену прямопропорционально теплопроводности материала, градиенту температур (t 1 – t 2), площади стены (S) и времени Z, в течении которого проходит тепловой поток, обратно пропорционально толщине стены:

Q = λ (S (t 1 – t 2) Z) / a, (Дж) (8)

λ = (Q а) / (S (t 1 – t 2) Z), Вт/ (м о С) (9)

5.1.11 Теплоемкость – свойство материала поглощать тепло. Теплоемкость характеризуется коэффициентом удельной теплоемкости, т.е. количеством теплоты, поглощаемой 1 килограммом материала при его нагревании на 1 градус. Измеряется коэффициент удельной теплоемкости в Дж/кг о С(К). Чем больше удельная теплоемкость материала, тем выше при всех прочих равных условиях теплоустойчивость здания. Для каменных материалов коэффициент удельной теплоемкости находится в пределах 0,75 – 0,92 кДж/кг о С, для древесины (сосны) 2,3 – 2,7 кДж/кг о С, для тяжелого бетона 0,8 – 0,9 кДж/кг о С, для стали 0,48 кДж/кг о С, воды 4,19 кДж/кг о С.

5.1.12 Термическая стойкость – это способность материала не растрескиваться при резких и многократных изменениях температуры. Термическая стойкость тем выше, чем меньше коэффициент теплового расширения и чем однороднее материал.

5.1.13 Огнестойкость – это способность материала противостоять кратковременному действию высоких температур в условиях пожара (до 1000 о С) при сохранении конструкцией несущей способности и устойчивости (бетон, железобетон, керамика, жароупорные стали).

5.1.14 Огнеупорность – способность материала противостоять, не расплавляясь действию высоких температур (свыше 1580 о С) длительное время.

5.2. Химические свойства материалов характеризуют их способность сопротивляться действию химически агрессивной среды.

Кислотостойкость, щелочестойкость, растворимость, карбонизация, гидратация и др.

5.2.1 Кислотостойкость – способность материала сопротивляться воздействию кислот.

5.2.2 Щелочестойкость – способность материала сопротивляться воздействию щелочи.

5.2.3 Растворимость – способность материала растворяться в воде или растворах солей, кислот и щелочей. Растворимость характеризуется скоростью потери в массе образца к площади растворения:

Р = ((m 1 – m 2) / F) 100 (10)

где m 1 – первоначальная масса образца, гр;

m 2 – масса образца после процесса растворения, гр;

F – площадь растворения, см 2 ;

5.2.4 Токсичность – это способность материала при химическом взаимодействии выделять токсичные вещества опасные для здоровья человека и животных.

5.2.5 Гидратация – это свойство материала присоединять воду в процессе химического взаимодействия. Дегидратация это обратный процесс.

5.2.6 Карбонизация – это способность материала присоединять углекислый газ в процессе химического взаимодействия. Процесс обратный карбонизации называется декарбонизация.

5.2.7 Атмосферостойкость – это свойство материала длительное время противостоять воздействию атмосферных факторов, воды, кислорода воздуха, сернистых и других газов, переменному увлажнению и высыханию, нагреванию и охлаждению.

5.2.8 Коррозионная стойкость – это способность материала противостоять процессу химического или электрохимического разрушения. Например, для защиты от коррозии металлов применяют анодное или катодное покрытия, плакирование и т.д.

5.2.9 Экзотермия – это свойство материала вступать в химическую реакцию с выделением тепла. Характерно для процесса гашения извести:

СаО + Н 2 О = Са (ОН) 2 + (11)

5.2.10 Эндотермия это свойство материала вступать в химическую реакцию с поглощением тепла.

5.2.11 Горючесть – это способность материала воспламеняться и подвергаться процессу горения.

5.2.12 Гнилостойкость – это способность материала противостоять процессу гниения. Так, например, для древесины процесс гниения связан с образованием спор и грибов.

5.3. Физико-химические свойства материалов - сорбция, адсорбция, хемосорбция, адгезия, когезия и др.

5.3.1 Адгезия – это свойство одного материала прилипать к поверхности другого материала. Она характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого.

5.3.2 Кристаллизация – способность строительного материала принимать кристаллическую структуру.

5.3.3 Гигроскопичность – это свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

5.3.4 Сорбция – это процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим веществом (сорбентом), независимо от механизма поглощения.

В зависимости от механизма сорбции различают адсорбцию, абсорбцию и хемосорбцию.

- адсорбция , это изменение концентрации вещества на границе раздела фаз. Этот процесс проходит на любых межфазовых поверхностях, и адсорбироваться могут любые вещества. Адсорбция уменьшается с повышением температуры.

- абсорбция, это процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента. Например, растворение газов в жидкостях.

- хемосорбция , это процесс поглощения одного вещества другим сопровождающийся химическими реакциями. Типичный пример хемосорбции поглощение металлом кислорода или влаги с образованием оксидов и гидрооксидов.

5.4. Механические свойства. Это способность материалов сопротивляться деформации и разрушению под действием внешних сил, прочность при сжатии, растяжении, ударе, изгибе и т.д. Твёрдость, упругость, хрупкость, пластичность, истираемость, деформативность и др.

5.4.1 Прочность – способность материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под влиянием механических, тепловых и других воздействий.

Существует предельное состояние материала по прочности, которое называется предел прочности. В зависимости от прилагаемой нагрузки и условий приложения существует предел прочности на сжатие, на растяжение, на изгиб, на кручение, на скалывание. Предел прочности соответствует максимальному напряжению в момент разрушения материала. Прочность обусловлена силами сцепления, т.е. это результат взаимодействия частиц материала на атомно-молекулярном уровне. Эти силы зависят от физической природы материала и его физико-химической организации структуры, т.е. от химико-минералогического состава.

Например:

1. Сталь прочнее мрамора или гранита, что является следствием различия в химическом составе.

2. Алмаз прочнее графита или угля, что является следствием только разной компоновки кристаллической решетки.

Значительно снижают прочность, поры и микродефекты, которые являются концентраторами напряжения.

Существует две группы методов определения прочности материалов.

Первая группа – разрушающие методы определения прочности материалов. Методика определения прочности материалов по первой группе предусматривает изготовление образцов правильной геометрической формы из материала, в частности кубиков, призм, цилиндров стандартных размеров, и доведения их до разрушения на силовых установках (прессах). В результате определяется разрушающее усилие, с помощью которого определяется прочность материала. Формула определения прочности на сжатие следующая:

R сж = F раз / S обр (12)

где F раз - разрушающее усилие, в кг (Н);

S обр – площадь образца, см 2 (мм 2);

Предел прочности на сжатие определяется на кубах размером 15х15х15 см, 10х10х10см, 20х20х20 см; призмах 10х10х40 см, 15х15х60 см; цилиндрах.

Предел прочности на изгиб определяется на балочках размером 4х4х16см, 2х2х30см и т.д., призмах.

R и = (3P l) / 2b h 2 (13)

где Р – разрушающее усилие, кН(кг),

l – расстояние между опорами, см,

b, h – сечение образца балочки, см,

Предел прочности на разрыв определяется на призмах, цилиндрах.

Предел прочности на кручение определяется на призмах и цилиндрах.

5.4.2 Твердость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала. Твердость определяется твердомером (по Роквеллу, Бринелю).

В поверхность тела вдавливается специальный образец пирамида (шарики или призмы в основном из металла (стали)). Затем по величине отпечатков судят о твердости. Твердость хрупких материалов определяют по условной десятибалльной шкале. В качестве эталона принята твердость следующих десяти минералов:

1. Тальк; 2. Гипс, 3. Кальцит, 4. Флюрит, 5. Акатит, 6. Ортоклаз, 7. Кварц, 8. Топаз, 9. Корунд, 10. Алмаз.

Твердость имеет большее значение для технологии материалов, которые применяются в конструкциях с сильно сосредоточенными нагрузками.

5.4.3 Истираемость – это постепенное разрушение поверхностного

слоя материала за счет сил трения материала о поверхность движущегося тела.

Физическая сущность истирания состоит в отрыве более прочных частиц из общей массы материала. Как и прочность, истирание зависит от величины кристаллов между собой.

Истираемость определяют по величине потерь массы образца, отнесенной к единице площади соприкосновения образца с кругом истирания, после 1000 оборотов круга:

И = (m – m 1) / F, г/см 2 (14)

Истираемость имеет большое значение для полов, лестниц, бункеров и т.п.

5.4.4 Упругость – свойство материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия напряжения.

Значение «упругости» для строительных материалов заключается в том, что в прочностных расчетах учитывают не саму прочность, т.е. не то напряжение, при котором материал разрушается, а предел упругости, т.е. то напряжение, при котором начинается сильно проявляться необратимые пластические деформации.

5.4.5 Пластичность – способность материала необратимо изменять форму и размеры под нагрузкой без появления трещин. Физическая природа пластичности связана с дислокациями. К пластичным материалам относятся битумы, дерево, мягкие классы сталей, мастики и др.

5.4.6 Деформационные свойства строительных материалов:

5.4.6.1 Ползучесть - это рост деформаций материала при неизменной нагрузке. Ползучесть имеет двоякое назначение и проявляется по-разному. Ползучесть полезна, в тех случаях, когда необходимо перераспределить напряжения так, чтобы более прочная составляющая воспринимала большую нагрузку.

5.4.6.2 Релаксация – уменьшение напряжений при неизменной нагрузке.

Время релаксации – это время, за которое напряжения изменяются в «l» раз по сравнению с первоначальным.

σ t = σ o e – t / λ , где λ= η / Е (15)

где λ – постоянная релаксации (безразмерная величина);

t - время релаксации, с

σ o – начальное напряжение, МПа;

σ t - напряжение через время t, МПа;

η – вязкость, МПа;

Е – модуль упругости, МПа.

5.4.6.3 Вязкость - свойство материалов, в т.ч. и твердых оказывать сопротивление перемещению одной его части относительно другой.

Существует понятие динамической вязкости , или коэффициент внутреннего трения, который характеризуется силой F возникающей на 1 м 2 сдвигающихся слоев материала, при градиенте скорости сдвига ε v равном единице:

η = F / ε v , Па с (16)

Кинематическая вязкость – это динамическая вязкость, отнесенная к истинной плотности материала:

υ = η / ρ (17)

где η – динамическая вязкость, (кг/м 2) с;

ρ – плотность материала, кг / м 3

Вязкость определяется по скорости истечения жидкости, по глубине погружения конуса или шарика, по усилию необходимому для вращения цилиндра и т.д.

5.5. Технологические свойства материалов – дробимость, свариваемость, гвоздимость, формуемость, шлифуемость, полируемость и др.

5.5.1 Свариваемость – свойство строительных материалов образовывать сплошной однородный шов при сварке. К свариваемым материалам относятся сталь, полиэтилен, линолеум и т.д.

5.5.2 Ковкость - способность материала проявлять упругопластические свойства и принимать заданные геометрические размеры при ударных нагрузках.

5.5.3 Гвоздимость – это свойство материала, характеризующее примерно равное сопротивление вдавливанию в материал и выдергиванию из него посторонних предметов. Гвоздимость характерна для дерева, гипсовых перегородок, арболита, ксилолита и т.д.

5.5.4 Водопотребность – это количество воды потребляемое материалом. Характерно для растворных и бетонных смесей.

5.5.5 Спекаемость – это способность строительного материала при воздействии высоких температур превращаться в камневидный материал однородной структуры.

5.5.6 Плавление – способность строительного материала при воздействии высокой температуры проявлять жидкотекучее состояние.

5.5.7 Дробимость – способность материала распадаться на куски при приложении ударных нагрузок.

5.5.8 Формуемость – способность материала заполнять форму и растекаться, сохраняя при этом монолитность и однородность.

5.5.9 Расслаиваемость – это свойство материала перераспределять твердые частицы по объему всего строительного материала. Расслоение может возникать в процессе уплотнения и транспортировки, в основном бетонных и растворных смесей.

5.5.10 Шлишуемость – способность строительного материала подвергаться шлифованию.

5.5.11 Полируемость – способность материала подвергаться процессу полирования.

5.6. Эксплуатационные свойства материалов – долговечность, надежность, ремонтопригодность, безотказность и др.

5.6.1 Долговечность – свойство материала сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Долговечность строительных материалов измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и в режиме эксплуатации.

5.6.2 Надежность – представляет собой общее свойство, характеризующее проявление всех остальных свойств материала в процессе эксплуатации. Надежность складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости.

5.6.3 Безотказность – это свойство материала сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации в течение некоторого времени без вынужденных перерывов на ремонт.

5.6.4 Ремонтопригодность – свойство изделия, характеризующее его приспособленность к восстановлению исправности и сохранению заданной технической характеристики в результате предупреждения, выявления, и устранения отказов.

5.6.5 Сохраняемость – свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного технической документацией.

5.7. Биологические свойства характеризуют стойкость материалов и изделий к органике.

5.8. Эстетические свойства материалов (архитектурно-художественные) объединяют 2 группы свойств. Первая характеризует эстетичность материалов и изделий, а вторая характеризует эстетичность сочетаний с другими материалами и изделиями и с окружающей средой.