Классификация строительных материалов
 Скачать 305 Kb.
|
Обширная номенклатура м-лов, их разнообразие по технологиям получения затрудняет их изучение, поэтому для удобства их классифицируют по различным признакам. Наиболее удобным классиф. признаком является классификация по технологии получения м-лов. В основу этой кл-ции положены вид сырья, из к-го изготовляются м-лы, и технологические приёмы, обеспечивающие их получение. Т. о., классиф. группа объединяет м-лы с общими свойствами. Согласно этой кл-ции м-лы делятся на: 1)Природные каменные м-лы. Их получают из горн. пород и м-лов вулканического, осадочного, метаморф. происхождения, используют в виде штучных изделий, сырья для получения др. м-лов или отдельных компонентов др. м-лов. 2)Минеральные вяжущие вещества. М-лы этой группы явл-ся продуктами обжига прир. сырья или иск. подобранной сырьевой смеси с последующим измельчением в порошок (гипс, известь). 3)Керамические м-лы и изделия – получают из глины путём формовки и обжига. 4)Бетоны и изделия из них. Вкл. бетоны на неорганич. основе, ЖБИ, ЖБК. 5)Строительные растворы. Разновидность бетона без крупного заполнителя, дополнит. классифицируется по назначению. 6)Иск. каменные, необжиговые м-лы. Изделия на основе неорганич. вяж-х автоклавной технологии (силикат, бетон и кирпич, грунтобетоны, асбестоцементные изделия). 7)М-лы из стекла и др. расплавов. Стекло и каменное литьё. 8)М-лы и изделия из древесины. 9)Органич. вяжущие вещества, м-лы на их основе. Битумные и дёгтевые вяжущие, рулонные, кровельные, гидроизоляционные, асфальто-бетонные. 10)Металлы и изделия из них. Чёрные и цветные металлы и их сплавы. 11)м-лы и изделия из пластмасс. В их составе имеются полимеры. 12)Теплоизоляционные и аккум. м-лы. Плёнообразующие м-лы, применяемые для защиты от коррозии др. м-лов и их отделки. 2. Физические свойства строительных материалов Средняя плотность ρ0 массы m единицы объёма V1 абсолютно сухого мат-ла в ест. состоянии; она выраж-ся в г/см3, кг/л, кг/м3. Насыпная плотность сыпучих материалов ρн массы m единицы объёма Vнпросушенного свободно насыпанного материала; она выражается в г/см3, кг/л, кг/м3. Истинная плотность ρ массы m единицы объёма V материала в абсолютно плотном состоянии; она выражается в г/см3, кг/л, кг/м3. Относительная плотность ρ(%) – степень заполнения объёма материала твёрдым веществом; она характеризуется отношением общего объёма твёрдого вещества V в материале ко всему объёму материала V1 или отношением средней плотности материала ρ0 к её истинной плотности ρ:  , или  . Пористость П - степень заполнения объёма материала порами, пустотами, газо-воздушными включениями: для твёрдых материалов:  , для сыпучих:  Гигроскопичность - способность материала поглощать влагу из окружающей среды и сгущать её в массе материала. Влажность W(%) – отношение массы воды в материале mв=m1-mк массе его в абсолютно сухом состоянии m:  Водопоглащение В – характеризует способность материала при соприкосновении с водой впитывать и удерживать её в своей массе. Различают массовое Вм и объёмное Во водопоглащение. Массовое водопоглащение (%) – отношение массы поглощённой материалом воды mв к массе материала в абсолютно сухом состоянии m:  Объёмное водопоглащение (%) – отношение объёма поглощённой материалом воды mв/ρвк его объёму в водонасыщенном состоянии V2:  Влагоотдача – способность материала отдавать влагу. 3. Свойства материлов по отношению к действию воды. 1) Гигроскопичность-св-во капиллярно-пористого м-ла впитывать водяной пар из воздуха. Дан.процесс назыв. сорбцией, он явл. обратимым. 2 вида сорбции: абсорбция, адсорбция. Проц-с абс-ции присущ для газов, адс-ции для жид-ти. М-лы, как древесина, обладают высокоразвитой внутр.пов-тью за счет бол.кол-ва пор, поэтому этот м-л обладает выс.сорбцион.способ-тью, а также: стеновые м-лы, кирпич, лег.бетоны; не обладают сорбцион.способ-тью мет-лы, пластмассы и др. Это явл-е явл. вредным для стр.м-лов. Увлаж-е м-лов способств-т увелич-ю теплопровод-ти м-ла, что явл. нежелат.явл-ем для стр-ва гражд.зданий. 2) Водопоглощение м-лов. Водопогл-е опред-ся по объему и по массе: Wv=(mв-mc)/V*100%; Wm=(mв-mc)/mc*100%; mв-mc-масса влаж. и сух.образца. Водопогл-е использ-т для оценки стр-ры м-ла. Для этого использ-т коэф-т насыщ-я пор водой: Кн=W/П (отн-е водопогл-я по объему к пористости). Само явл-е водопогл-я явл. отрицат.хар-кой м-ла и ухудшает все основ.св-ва стр.м-лов. При этом происх. увелич-е плот-ти, м-л набухает, увелич-ся теплопров-ть, а проч-ть и морозост-ть заметно сниж-ся. 3) Водопроницаемость - св-во м-ла пропускать воду под давл-ем. Для этого введен термин - коэф-т фильтрации: Кф=Vв*a/[S(P1-P2)t]; Vв-кол-во воды в м3, проходящей через стенку S=1м2, толщ. а=1м за время t=1ч при разности давлений (P1-P2)=1 м вод.ст. 4) Морозостойкость - св-во насыщ.водой м-ла выдерживать опред.кол-во циклов поперемен.замораж-я и оттаив-я без уменьш-я прочност.хар-тик и без потери массы. Опред-ся по стандарт.методике и проводится след.образом: первоначально образцы (не <3) помещ-ся в воду при t=20±2°, насыщ-ся водой, затем образцы помещ-т в морозил.камеру при t –15 - – 20°. За марку м-ла по мороз-ти принимают наибол.число циклов поперемен.замораж-я и оттаив-я, α выдерживают образцы м-ла без сниж-я проч-ти на сжатие >15%; после испытания образцы не должны иметь видим.поврежд-й-трещин, выкрашивания (потеря массы не >5%). Мороз-ть устанавл-ся проектом в завис-ти от усл-й эксплуатации и климат.усл-й дан.района. Для стенов.м-лов мороз-ть лежит в пределах 10,15,25,50,100 для кирпича; для бетонов, дорож. и аэродром.покрытий 100-500 циклов (испытывают нагр. на раст.). 5) Влажность W(%) – отношение массы воды в материале mв=m1-mк массе его в абсолютно сухом состоянии m: 6) Влагоотдача – способность материала отдавать влагу. 4. Свойства материалов по отношению к действиям тепла. 1) Теплопроводность – св-во м-ла передавать тепло от одной пов-ти к др. Это св-во явл-ся глав. как для бол.группы теплоизоляц.м-лов, так и для м-лов, применяемых для устр-ва наруж.стен и покрытий зданий. Теплов.поток проходит через каркас м-ла и его воздуш.ячейки. Теплопров-ть самого воздуха λ=0,023 Вт/м*°С явл. маленькой вел-ной по отн-ю к тв.м-лу, поэтому увелич-е пористости явл. основ.способом уменьшить теплопр-ть. Для этого стремятся создать как можно > закрытых пор. 2) Теплоемкость – способн-ть к аккумулированию тепла при нагрев-и и отдавать тепло при остывании. Она опред-ся кол-вом тепла, α необходимо сообщить одному кг дан.м-ла, чтобы повысить его t на 1°С. 3) Огнеупорность – св-во м-ла выдерживать длител.воздействие выс.t, не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупор.м-лы, α обладают выс.огнеуп-тью 1500-1600° и >, применяют для внутр.футеровки пром.печи. Тугоплавкие м-лы начинают размягчаться при 1350°. 4) Огнестойкость – св-во м-ла сопротивляться действию огня в течение опред.времени. Она засисит от сгораемости м-ла, т.е. от его способн-ти воспламеняться и гореть. М-лы делятся на несгор., трудносгор., сгораемые. Несгор.: бетон, м-лы на минерал.вяж-их (керам.кирпич), сталь, чугун, сплавы. Некот.м-лы под воздействием огня могут растрескиваться (гранит) и сильно деформироваться (мет-лы при t >600°), поэтому конст-ции из таких м-лов нередко приходится защищать более огнестойкими м-лами. Трудносгор.м-лы под воздействием огня или выс.t тлеют, но при прекращ-и действия огня их горение и тление прекращается (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина (Al2(SO4)3), фибролит). Сгор.: орг.м-лы, α горят открытым пламенем, поэтому такие м-лы необходимо защищать от возгорания (антипирен, конструктив.меры). 5) КТР – коэф-т термич.расширения м-ла. Во избежании растрескивания сооруж-й бол.протяжен-ти из разрезают деформац.швами. 6) Термическое сопротивление, м2·°С/Вт слоя многослой.огражд.констр-ции, а также однослойной: R=δ/λ; δ-толщина слоя; λ-теплопр-ть слоя м-ла. От нее зависят толщина наруж.стен и расход топлива на отопление здания. 5. Механические свойства материалов 1) Упругость – св-во тв.тела самопроизвольно восстанавливать первоначал.форму и размеры после прекращ-я действия внеш силы. Ее принято назыв. обратимой деф-цией. 2) Пластичностью тв.тела назыв. его св-во изменять форму и размеры под действием внеш.сил, не разрушаясь, причем после прекращ-я действия силы тело не может самопроизвольно восстанавливать свою форму и размеры, и в теле остается некая деф-ция, называемая пластической (необратимая). 3) Хрупкость тв.тела-его св-во разрушаться под действием силы без образов-я остаточ.деф-ций. 4) Прочность – св-во м-ла сопротивляться разрушению под действием внутр.напр-й, кот. м.б. вызваны внеш.силами или др.факторами (неравномер.нагревание). Прочн-ть м-ла оценивается пределом проч-ти, т.е. времен.сопр-нием, определенным при дан.виде деф-ции R. Для хруп.м-лов (природ.камен.м-лы, бетоны, стр.р-ры, кирпич и др.) основ. прочност. хар-кой явл. предел проч-ти при сжатии. 5) Удар.вяз-ть (динамич. или удар.проч-ть) – св-во м-ла сопротивляться разрушению при удар.нагрузках. Сопр-е удару важно для м-лов, которые использ-ся при устр-ве фундаментов машин, полов пром.зданий, дорож. и аэродром.покрытий. 6) Твёрдость – способность материала (металла, бетона, древесины) сопротивляться прониканию в него под постоянной нагрузкой стального шарика. 6. Химические свойства материалов. Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Химические свойства материала весьма разнообразны, основные из них — химическая и коррозионная стойкость. Химическая стойкость — способность материалов противостоять разрушающему влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов. Коррозионная стойкость — свойство материалов сопротивляться коррозионному воздействию среды. Многие строительные материалы не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивляются действию кислот, битумы сравнительно быстро разрушаются под действием концентрированных растворов щелочей, древесина не стойка к действию тех и других. Лучше сопротивляются действию кислот и щелочей некоторые виды природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотная керамика, а также большинство материалов из пластмасс. Эксплуатационные показатели: Долговечность, надёжность, ремонтопригодность, сохраняемость, безопасность, безотказность (сохр. работоспособности). 7. Породообразующие минералы,определение и классификация. Породообразующие минералы – минералы, кот. входят в состав главнейших горных пород. Классификация: 1) Группа кварца (SiO2)- содержится в земной коре в наибольшем количестве. Входит в состав большинства минералов в виде силикатов. Непрозрачен, бело-молочного цвет. Не подвергается действию кислот (искл. - плавиковая кислота) и щелочей. ρ = 2,65 г/см3, твердость = 7, прочность при сжатии = 2000 МПа, при растяжении – 100 МПа. Стоек к истиранию. 2) Группа алюмосиликатов: а) корунд (Al2O3) б) диаспор (Al2O3 * Н2О)- входит в состав бокситов, используется при производстве глиноземцемента. в) полевые шпаты: - ортоклазы (прямораскалывающиеся) - плагиоклазы (косораскалывающиеся) г) слюды – водные алюмосиликаты: * калиевая (мусковит) * железисто-магнезиальная (биотит) * вермикулит д) каолин (Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O) 3) Железисто-магнезиальные силикаты: - пероксены - амфиболы - олливин - хризотил - асбест 4) Карбонаты: а) кальцит (CaCO3) б) магнезит (MgCO3) в) доломит (CaCO3 * MgCO3) 5) Сульфаты: * гипс (CaSO4 * 2H2O) * ангидрит (CaSO4) 8. Горные породы. Определение и генетическая классификация. Горные породы (ГП) представляют собой природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. ГП, сост. из одного минерала, наз. прост. (мономинеральньши), из нескольких – сложн., (полиминеральными). По происхождению ГП разделяют на 3 гр.: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магм. ГП образовались в рез-те остывания магмы, которая разрывала земную кору и разливалась на ее поверхности или остывала в земной коре, не достигнув ее поверхности. В зависимости от условий остывания магмы - ГП глубинные и излившиеся. Глубинные ГП (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой. Излившиеся ГП (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. Неполная кристаллизация остывающей магмы. Мелкозернистое, скрытокристаллическое или аморфное строение. Если из магмы выделялся газ - пористая или пемзообразная структура. Осадочные ГП (вторичные) образов. в рез-те разруш. (выветрив.) изверж-х (первичных) и др. ГП под воздейств. внешн. усл. или в рез-те осаждения вещ-в из какой-либо среды. По хар-ру образов. и составу осадочные ГП делят на: а) Обломочные (мех. отлож.) — грубые продукты мех. разруш. изверж. и др. ГП под действием резкой смены темпер., воздействия воды и ветра (брекчии, конгломераты, пески и др.). Рыхлая смесь, сост. из отд. зерен разрушившейся первичной ГП. б) Глинистые— дисперсные прод. глуб. хим. преобр. силикатных и алюмосиликатных мин-лов материнских пород, перешедших в нов. мин. виды. в) Хемогенные (хим. осадки) — ГП, образов-ся при осажд. из водн. р-ров мин. вещ-в с послед. их уплотнением и цементацией (доломит, магнезит и др.). г) Органогенные образов-сь в рез-те отлож. остатков живых и раст. орган., скелеты и панцири кот. содержали мин. вещ-ва. Такие отлож., как правило, подверглись уплотнению и цементации (известняки, мел и др.). МетаморфическиеГП образов. в толще земн. коры в рез-те значит. видоизменения осад. или магм. ГП под возд. выс. темпер., выс. давл. и др. факторов. Происходила перекристаллизация мин-лов без их плавления, способствовавшая повыш. плотности образов-ся пород по сравн. с исх. 9. Классификация природных каменных материалов и изделий. Характеристика их основных видов, свойства и области применения. Природные каменные материалы и изделия получают путём обработки горных пород. По способу получения каменные материалы подразделяют на рваный камень (бут) – добывают взрывным способом; грубоколотый камень – получают раскалыванием без обработки; дроблёный – получают дроблением (щебень, искусственный песок); сортированный камень (булыжник, гравий). Каменные материалы по форме делят на камни неправильной формы (бут, валун, булыж., щеб., грав., пес.) и штучные изделия, имеющие правильную форму (плиты, блоки, профиль.). Бутовый камень – куски камня неправ. ф-мы (20-40 кг, 150-500 мм, предел пр. при сж. >10МПа) неправильной ф-мы, рваные, пастелистые. Валунный камень – крупн. (>300мм) обломки ледник. происх. окат. ф-мы. Булыжник (до 300) мостовые, бутобетонные ф-ты Щебень – остроугольные куски горных пород размером от 5 до 70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований. Гравий – окатанные куски горных пород размером от 5 до 120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебёночных смесей. Песок – рыхлая смесь зёрен горных пород размером от 0,14 до 5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путём – дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород. Плиты и камни прим. для облиц. цоколей, фасадов, полов, набережных. Профильные дет.: плинтусы, угл. дет., дет. граненых и камнелированных облицовок, ступени, подоконники и др. Выс. прочн-ть, низк. водопогл., сопротивление ударн. и истир. нагрузкам, морозостойкие, не выветриваются. |