Материал предмет или вещество, которое используется для изготовления чеголибо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т д.), сырье.
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
Материал ─ предмет или вещество, которое используется для изготовления чего-либо (конструкции, сооружения, машины, одежда и т.д.), сырье. Существует много различных классификаций материалов: а) по области применения; б) по свойствам; в) по происхождению; г) и т.д. Наиболее общей и полной классификацией является классификация по внешним признакам и совокупности свойств: 1 группа: неметаллические материалы ─ все они хрупкие, неблестящие, не токопроводные. Классифицируются по нескольким признакам: 1) в зависимости происхождения: а) природные (горные породы, руды, древесина и т.д.); б) искусственно полученные (известь, гипс, керамика и т.д.); 2) в зависимости от способа получения; а) обжиговые ─ получаемые при высокой температуре (кирпич, керамзит, автоклавные материалы и т.д.); б) безобжиговые (бетон, железобетон, арболит, фибролит и т.д.); 3)в зависимости от назначения: а) конструкционные материалы (бетон, железобетон, арболит и т.д.); б) функциональные материалы (гидроизоляционные, теплоизоляционные, отделочные материалы и т.д.); в) материалы, взаимодействующие с окружающей средой (биосовместимые материалы). 2 группа: металлические материалы ─ все они имеют блеск, кристаллическую структуру, пластичны, проводят электрический ток; 3 группа: органические (полимерные) материалы ─ все они не имеют блеск, не токопроводны, низкий коэффициент теплопроводности, горючие, гниют и т.д. Основные физико-механические свойства материалов Нормативные документы: ГОСТ; РСТ (республиканский стандарт); ОСТ (отраслевой стандарт); СТП (стандарт предприятий); СНиП (строительные нормы и правила). Основные свойства строительных материалов Классификация свойств строительных материалов: ─ физические свойства характеризуют состояния материалов и их отношение к различным физическим воздействиям (температуры, огня, воды и т.д.); ─ механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться воздействию внешних сил; ─ химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под действием различных химических реагентов; ─ технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться обработке в процессе изготовления (удобоукладываемость бетонной смеси, способность металла свариваться, ковка, прокатка, способность древесины склеиваться и т.д.); ─ эксплуатационные свойства характеризуют способность материала эксплуатироваться в заданных условиях (долговечность, надежность, работоспособность и т.д.) Физические свойства ─ параметры состояния (плотность истинная, средняя, насыпная, относительная, коэффициент плотности, пористость общая, открытая, закрытая); ─ гидрофизические свойства ─ характеризуют отношение материала к воде (водостойкость, водопоглощение, водопроницаемость, водонепроницаемость, морозостойкость и т.д.); ─ теплофизические свойства ─ характеризуют отношение материала к воздействию температур (теплопроводность, огнестойкость, огнеупорность, теплоемкость и т.д.) Параметры состояния ─ истинная плотность ─ масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (т.е. без пор, пустот, включений).  , г/см3, кг/литр, т/м3.Истинная плотность ─ предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела. ─ средняя плотность ─ масса единицы объема материала в естественном состоянии с учетом пор, пустот и включений других материалов.  , г/см3, кг/литр, т/м3.─ насыпная плотность ─ массы единицы объема материала в сыпучем состоянии (определяется для сыпучих, зернистых и порошкообразных материалов).  , г/см3, кг/литр, т/м3.─ относительная плотность ─ отношение плотности материала к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях (стандартное вещество ─ вода).  где ρ0 ─ плотность стандартного вещества (воды). ─ коэффициент плотности ─ (характеризует пористость) степень заполнения материала самим материалом.  Изменяется от 0 до 1. Чем ближе к 1 тем материал более плотный. ─ общая пористость ─ степень заполнения материала порами.  ─ открытая пористость ─ пористость, доступная для воды.  где mнас ─ масса образца в насыщенном водой состоянии; mсух ─ масса сухого образца; Vест ─ объем образца в естественном состоянии. ─ закрытая пористость ─ пористость, не доступная для воды. Пзакр = Побщ ─ Поткр Гидрофизические свойства ─ водостойкость ─ способность материала не разрушаться в насыщенном водой состоянии (характеризуется коэффициентом размягчения)  где Rнас ─ предел прочности материала в насыщенном водой состоянии; Rсух ─ предел прочности материала в сухом состоянии. Вода, попадая в межмолекулярное пространство материала, снижает связи между молекулами и вследствие этого происходит снижение прочности материала в насыщенном водой состоянии. Если  , то материал считается не водостойким.─ водопоглощение ─ способность материала поглощать и удерживать в себе воду. Различают водопоглощение по массе и объему, измеряется в процентах.  ; ;Во = Вmρср. ─ водопроницаемость ─ способность материала пропускать воду через свою толщу под давлением (характеризуется коэффициентом фильтрации (м/сут) и коэффициентом проницаемости (м2)). ─ водонепроницаемость ─ способность материала не пропускать через свою толщу воду под давлением (характеризуется маркой по водонепроницаемости, обозначающей одностороннее гидростатическое давление (в атмосферах) при котором испытываемый образец не пропускает через себя воду в условиях стандартных испытаний W2, W4, W6, до W20) ─ морозостойкость ─ способность материала в насыщенном водой состоянии не разрушаться в результате многократного попеременного замораживания и оттаивания. Замораживание производят при ─20 ºС, оттаивание в воде при комнатной температуре. Морозостойкость характеризуется маркой по морозостойкости. Марка по морозостойкости ─ это максимальное количество циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживает образец без снижения прочности на сжатие более 15 %, а потеря массы при этом составляет не более 5 %. Морозостойкость также характеризуется коэффициентом по морозостойкости.  где Rмрз ─ предел прочности материала на сжатие прошедшего испытание на морозостойкость; Rнас ─ предел прочности материала на сжатие, в насыщенном водой состоянии. Существую марки по морозостойкости: F15─F1000. Теплофизические свойства ─ теплопроводность ─ способность материала проводить тепло через свою толщу при разности температур на поверхностях. Теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, самый не теплопроводный материал ─ воздух. λвоздуха = 0,023 ВТ/мºС; λводы = 0,58 ВТ/мºС; λльда = 2,3 ВТ/мºС. На практике удобно судить о теплопроводности по плотности материала. Для этого существует формула Некрасова:  ,где  – относительная плотность:  .Точное значение теплопроводности материалов определяется экспериментально. Для уменьшения теплопроводности следует увеличить величину закрытой пористости. Вода, попадая в открытые поры материала, увеличивает теплопроводность в 25 раз. При замерзании воды теплопроводность увеличивается еще больше. Все теплоизолирующие материалы необходимо гидроизолировать. При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает, кроме металлов. ─ огнестойкость ─ способность материала выдерживать воздействие открытого огня. По огнестойкости материалы подразделяют: ─ несгораемые материалы ─ материалы, которые при воздействии огня не горят не тлеют и не обугливаются (цементные бетоны, кирпич, металл и т.д.); ─ трудносгораемые материалы ─ материалы, которые при воздействии открытого огня горят тлеют и обугливаются, а при прекращении воздействия перестают гореть и тлеть (асфальтовый бетон, пропитанная антипиренами древесина, некоторые пластмассы и т.д.); ─ сгораемые материалы ─ материалы, которые при воздействии открытого огня горят и при прекращении воздействия продолжают гореть (все органические материалы). ─ огнеупорность ─ способность материала выдерживать воздействие высоких температур, не расплавляясь. По огнеупорности материалы подразделяют: ─ огнеупорные ─ материалы, которые длительное время выдерживают температуру ≥ 1580 ºС (кремнеземистые огнеупоры, магнезиальные огнеупоры и т.д.); ─ тугоплавкие ─ материалы, которые длительное время выдерживают температуру от 1350 до 1580 ºС (гжельский кирпич, жесть); ─ легкоплавкие ─ материалы, которые длительное время выдерживают температуру менее 1350 ºС (обычный глиняный кирпич). ─ теплоемкость ─ способность материала поглощать определенное количество тепла при нагревании. Механические свойства материалов Механические свойства материалов можно разделить на три группы:
Прочностные свойства При эксплуатации строительные материалы и конструкции подвергаются воздействиям, и испытывают при этом, в основном, сжимающие и изгибающие напряжения. Прочность – это способность материала не разрушаться от возникающих внутренних напряжений при воздействии внешней нагрузки. Прочность характеризуется пределом прочности. Предел прочности – это максимальные внутренние напряжения, которые материал может выдержать: Предел прочности на сжатие:  , Н/м2, Па, МПа, кг/см2,где  – внешняя разрушающая нагрузка;  – площадь передачи нагрузки.Существуют марки по прочности. Кирпич глиняный обыкновенный: М75 (цифрой обозначается величина внутренних напряжений (в кг/см2), которые материал выдерживает не разрушаясь). Предел прочности на изгиб:  , Н/м2, Па, МПа, кг/см2,где  – пролёт балки;  – ширины балки;  – высота балки.На прочность влияют:
Коэффициент конструктивного качества (  ) , характеризует конструкционные свойства материалов:  ,где  – предел прочности на сжатие; – относительная плотность.Высокий коэффициент конструктивного качества имеют материалы, которые при высокой прочности обладают малой плотностью. ─ стеклопластик ─ 225 МПа; ─ сосна ─ 217 МПа; ─ высокопрочная сталь ─ 127 МПа; ─ тяжелый бетон ─ 17 МПа; ─ кирпич ─ 7МПа. Деформационные свойства Упругость – способность материала восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия внешней нагрузки. В материале при воздействии внешних нагрузок возникают упругие (обратимые) деформации (резина, каучук). Пластичность – это способность материала изменять форму и размеры, не разрушаясь, причём материал не может после снятия нагрузки восстанавливать первоначальную форму и размеры, т. е. в материале остаётся пластическая (необратимая) остаточная деформация. Особенность пластических деформаций – способность к суммированию (накоплению): асфальтовый бетон, глины. Хрупкость – это способность материала разрушаться без видимых деформаций. К таким материалам относят бетон, кирпич, стекло. Чем больше прочность материала, тем разрушение происходит более интенсивно. Износ._Твёрдость'>Склерометрические свойства
Твёрдость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Твёрдость природных каменных материалов оценивается по шкале Мооса: от 1 ─ тальк, 5 – 7 ─ стекло, 9 ─ корунд и 10 ─ алмаз. Истираемость – способность материала уменьшаться в массе при воздействии истирающих усилий:  ,где  – истираемость;  – масса до испытания;  – масса после испытания; – площадь испытуемого материала.Износ – это способность материала сопротивляться одновременному воздействию истирающих и ударных нагрузок. Природные каменные материалы Природные (естественные) каменные материалы и изделия получают из горных пород, подвергая их механической обработке (дроблению, раскалыванию, распиливанию, теске, шлифовке, полировке). Для строительства используют как рыхлые (песок, гравий, глины), так и массивные горные породы (граниты, известняки, песчаники и др.) Горные породы служат основным сырьем для получения: ─ каменных материалов различной степени обработки: а) грубой обработки (бутовый камень, щебень) и б) изделий более тщательной механической обработки (пиленные и тесанные плиты; фасадные детали для облицовки зданий и сооружений; пиленные, тесанные и колотые камни правильной формы; ступени, кровельные плитки и др.); ─ вяжущих веществ и искусственных каменных материалов, получаемых обжигом или термохимической обработкой горных пород, например, обжигом глин (кирпич), известняков (известь), смеси известняков и глин (цемент) и т. д. Материалы и изделия из природного камня имеют в нашем строительстве самое разнообразное применение. Легкие (пористые) породы используют в виде камней правильной формы для кладки стен зданий (взамен кирпича) и в дробленом виде (щебень) для изготовления легких бетонов. Тяжелые (плотные) породы применяют в виде бутового камня для фундаментов и стен неотапливаемых зданий, а щебень из них ─ для изготовления тяжелых бетонов. Штучные (пиленные, тесанные, шлифованные, а иногда и полированные) изделия применяют в качестве облицовочных материалов. Применение таких материалов дает возможность получать атмосферостойкие и одновременно декоративные наружные облицовки. |