Материаловедение. Целью освоения дисциплины Материаловедение

• Название: Целью освоения дисциплины Материаловедение
• Дата: 13.01.2021
• Размер: 19.64 Kb.
• Имя файла: Материаловедение.docx
• Тип: Документы; #167792

1  Материаловедение, определение, цели и задачи дисциплины.
Целью освоения дисциплины «Материаловедение» является познание природы и свойств материалов, а также методов их упрочнения для наиболее эффективного использования в технике.
2  Классификация свойств строительных материалов и изделий.

Природные материалы - это древесина, горные породы (природные камни), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.

К искусственным материалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья как по строению, так и по химическому составу, что обусловлено коренной переработкой его в заводских условиях.
Наибольшее распространение получили классификации материалов по назначению и технологическому признаку.

По назначению материалы подразделяют на следующие группы:

конструкционные материалы - материалы которые воспринимают и передают на грузки в строительных конструкциях;

теплоизоляционные материалы, основное назначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;

акустические материалы (звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы) - для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения;

гидроизоляционные и кровельные материалы - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;

герметизирующие материалы - для заделки стыков в сборных конструкциях;
отделочные материалы - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

материалы специального назначения (например огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.

3  Физические свойства строительных материалов.

Пористость. Эта характеристика определяется степенью заполнения объема материала порами, которая исчисляется в процентах. Пористость влияет на такие свойства материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и др. По величине пор материалы разделяют на мелко-пористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметра до 1—2 мм). Пористость строительных материалов колеблется в широком диапазоне. Так, например, у стекла и металла она равна нулю, у кирпича она составляет — 25-35%, у мипоры — 98%.

Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. По объему водопоглощение всегда меньше 100%, а по массе может быть более 100%, например у теплоизоляционных материалов. Насыщение материала водой ухудшает его основные свойства, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность. Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью и характеризуется коэффициентом размягчения. Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их применяют в конструкциях, находящихся в воде, и в местах с повышенной влажностью.

Влагоотдача — это свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется процентным количеством воды, которое материал теряет за сутки (при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре +20 °С). Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых панелей и блоков, которые в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря водоотдаче высыхают — вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха, т.е., пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.

Гигроскопичность — свойство пористых материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды. При этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Для некоторых материалов в условиях повышенной и даже нормальной влажности приходится применять защитные покрытия. А такие материалы, как кирпич сухого прессования можно использовать только в зданиях и помещениях с пониженной влажностью воздуха.

Водопроницаемостью называют способность материала пропускать воду под давлением. Эта характеристика определяется количеством воды, прошедшей при постоянном давлении в течение 1 часа через материал площадью 1 м² и толщиной 1 м. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкость — это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без снижения прочности и массы, а также без появления трещин, расслаивания, крошения. Для возведения фундаментов, стен, кровли и других частей здания, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, необходимо применять материалы повышенной морозостойкости. Плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, с водопоглощением не более 0,5%, обладают высокой морозостойкостью.

Теплопроводность — свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур снаружи и внутри строения. Эта характеристика зависит от ряда факторов: природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Кристаллические и крупнопористые материалы, как правило, более теплопроводны, чем материалы аморфного и мелкопористого строения. Материалы, имеющие замкнутые поры, обладают меньшей теплопроводностью, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности — чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот. Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие, так как теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. От теплопроводности зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий.

Звукопоглощением называется способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Звукопоглощение зависит от структуры материала: сообщающиеся открытые поры поглощают звук лучше, чем замкнутые. Лучшими звукоизолирующими показателями обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.

Огнестойкость — это свойство материалов противостоять действию высоких температур. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь) под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются, но могут сильно деформироваться. Трудносгораемые материалы (фибролит, асфальтовый бетон и т.д.) тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня эти процессы прекращаются. Сгораемые материалы (дерево, рубероид, пластмассы и т. д.) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника огня.

Огнеупорность — свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580 °С и выше (шамотный кирпич), тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350-1580 °С (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350 °С (керамический кирпич).

4  Механические свойства строительных материалов и изделий.
Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних механических сил, вызывающих в нем сжатие, растяжение, изгиб, срез, кручение, истирание. Основные механические свойства строительных материалов: прочность, деформативность (упругость, пластичность), твердость, износостойкость.
5  Химическая стойкость материалов.
Способность материала или покрытия сохранять свои защитные свойства при воздействии на них различных агрессивных (химических) сред.
 Структура материала, характеристики структуры и методы оценки структурных характеристик материала.

 Требования, предъявляемые к качеству строительных материалов и изделий:функциональные, эстетические, экономические.

 Классификация строительных материалов по происхождению, видам основного сырья, способам производства, по назначению.

 Стандартизация и унификация строительных материалов и изделий.

 Технико-нормативные акты в строительно-архитектурной практике.

 Декоративные качества строительных материалов: цвет, фактура, текстура, форма материалов.

 Декоративные качества и технология производства строительных материалов.

 Цвет материала, психология его восприятия, возможности использования в архитектуре.

 Фактура материала: классификация, виды фактур и их определение.

 Текстура материала и ее связь с внутренним строением материала.

 Определение, исторические сведения применения дерева в архитектуре.

 Эксплуатационно-технические свойства древесины и эстетические качества материалов из дерева.

 Номенклатура деревянных материалов.

 Декоративные качества и технология лицевой отделки материалов из дерева.

 Области и примеры применения древесных материалов в архитектурно-строительной практике.

 Определение, исторические сведения применения природного камня в архитектуре.

 Классификация горных пород по условиям образования.

 Основы технологии получения природных каменных материалов.

 Декоративные качества природного камня. Приемы фактурной обработки камня.

 Области применения природного камня в архитектуре.

 Определение, исторические сведения о применении керамики в архитектуре.

 Номенклатура керамических материалов.

 Основы производства керамических материалов.

 Декоративные свойства и обработка лицевой поверхности керамических материалов.

 Эксплуатационно-технические свойства материалов из керамики.

 Области применения керамики в архитектуре.

 Определение, исторические сведения материалов из стекла и других минеральных расплавов.

 Основы производства и виды минеральных расплавов.

 Номенклатура материалов из стекла и других минеральных расплавов.

 Декоративные свойства материалов из стекла и других минеральных расплавов, технология получения декоративных свойств.

 Эксплуатационно-технические свойства стекла и др. минеральных расплавов.

 Возможности применения материалов из минеральных расплавов в современной архитектуре.

 Определение, основные исторические сведения применения металла в архитектуре.

 Сырье и основы технологии для получения металлических материалов.

 Металлы, их виды и свойства.

 Эксплуатационно-технические свойства металлов и способы его защиты от коррозии.

 Эстетические характеристики металлических материалов.

 Возможности применения металла в современной архитектуре конструктивных систем зданий и сооружений.

 Алюминий,возможности технологии анодирования.

 Архитектурно-строительная практика применения материалов из металла.

 Номенклатура материалов из черного и цветного металлов и их сплавов.

 Определение, история использования минеральных вяжущих материалов в архитектуре.

 Характеристика сырья и основы технологии производства материалов на основе минеральных вяжущих, органических вяжущих веществ.

 Номенклатура материалов из минеральных вяжущих веществ.

 Эксплуатационно-технические свойства материалов на основе минеральных вяжущих.

 Области применения материалов на основе минеральных вяжущих в современной архитектуре. Основные конструктивные системы.

 Декоративные свойства бетонной поверхности.

 Железобетон и архитектурная форма.

 Определение, исторические сведения применения полимеров в архитектуре.

 Сырье и основы технологии получения полимерных материалов.

 Номенклатура полимерных материалов.

 Эксплуатационно-технические свойства полимеров.

 Декоративные качества материалов из пластмассы.

 Области применения полимеров в современной архитектуре.

 Номенклатура и свойства кровельных, гидроизоляционных, герметизирующих, теплоизоляционных, звукопоглощающих и лакокрасочных строительных материалов.