Цель урока: - ознакомиться с общей классификацией строительных материалов;
- изучить основные свойства строительных материалов.
По степени готовности различают собственно строительные материалы и строительные изделия - готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы. - К строительным материалам относятся древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и т. д.
- Строительными изделиями являются сборные железобетонные панели и конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др. В отличие от изделий строительные материалы перед применением подвергают обработке - смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут и т. д.
По происхождению строительные материалы подразделяют на природные и искусственные. - 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.
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.
- материалы общего назначения - их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий
Неорганические вяжущие вещества - минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие при смешивании с водой пластичное тело, со временем приобретающее камневидное состояние: цементы различных видов, известь, гипсовые вяжущие и др. Бетоны - искусственные каменные материалы, получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Бетон со стальной арматурой называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не только сжатию, но и изгибу и растяжению. Строительные растворы — искусственные каменные материалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые со временем переходят из тестообразного в камневидное состояние. Искусственные необжиговые каменные материалы - получают на основе неорганических вяжущих и различных заполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия, асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны. - Органические вяжущие вещества и материалы на их основе — битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь, приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы.
- Полимерные материалы и изделия - группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластических нетермореактнвных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.
- Древесные материалы и изделия - получают в результате механической обработки древесины: круглый лес, пиломатериалы, заготовки для различных столярных изделий, паркет, фанера, плинтусы, поручни, дверные и оконные блоки, клееные конструкции.
- Металлические материалы - наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.
- Каждый материал, применяемый в строительстве, обладает комплексом разнообразных свойств, определяющим область его рационального применения и возможность сочетания с другими материалами.
- Основные свойства строительных материалов физические, механические и химические.
Основные структурные характеристики материалов - Средняя плотность
- Истинная плотность
- Пористость
- Средняя плотность материала (далее мы будем называть ее просто плотностью), физическая величина, определяемая отношением массы материала ко всему занимаемому им объему , включая имеющиеся в них пустоты и поры.
- Следовательно, плотность материала меняется в зависимости от его структуры. Поэтому искусственные материалы (бетоны, керамику и т. п.) путем изменения их структуры можно получать с заданной (требуемой) плотностью. Например, меняя пористость бетона, можно получить тяжелый бетон плотностью более 2200 кг/м3 или особо легкий - плотностью менее 500 кг/м3.
СРЕДНЯЯ ПЛОТНОСТЬ - Средняя плотность ρс — масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами.
- Среднюю плотность (в кг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле:
- Где,
- m -масса материала, кг, г;
- Vе - объем материала, м3, дм3, см3.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ Относительная плотность d - отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4°С, имеющая плотность 1000 кг/м3. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле: Истинная плотность материала - характеризуется массой единицы объема материала, причем имеется в виду объем только твердого вещества, из которого состоит материал , без учета объема пор и пустот.
- истинная плотность - это плотность вещества, из которого состоит материал.
- У непористых материалов (стекло, сталь, битум) средняя плотность равна истинной. Истинная плотность каждого вещества - постоянная характеристика (физическая константа), которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, без изменения его химического состава или молекулярной структуры.
ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ Истинная плотность ρu — масса единицы объема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м3, кг/дм3, г/см3 по формуле: Где, - m — масса материала, кг, г;
- Vа — объем материала в плотном состоянии, м3, дм3, см3.
Пористость - - степень заполнения объема материала порами.
Пористость является основной структурной характеристикой, определяющей такие свойства материала, как водопоглощение, теплопроводность, акустические свойства, морозостойкость, прочность и др.
ПОРИСТОСТЬ Пористость П - степень заполнения объема материала порами. Вычисляется в % по формуле: Где: ρс, ρu - средняя и истинная плотности материала. Вопрос 4. ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ - Гигроскопичность - свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Поглощение влаги из воздуха объясняется адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Этот процесс, называемый сорбцией, обратимый.
- Водопоглощение - способность материала поглощать и удерживать воду. Водопоглощение характеризует в основном открытую пористость, так как вода не проходит в закрытые поры.
- Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью.
Водостойкость численно характеризуется коэффициентом размягчения Кразм, который характеризует степень снижения прочности в результате его насыщения водой. - Влажность - это степень содержания влаги в материале. Зависит от влажности окружающей среды, свойств и структуры самого материала.
ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ - Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением.
Она характеризуется коэффициентом фильтрации Кф, м/ч, который равен количеству воды Vв в м3, проходящей через материал площадью S = 1 м2, толщиной а = 1 м за время t = 1 ч, при разности гидростатического давления P1 - Р2 = 1 м водного столба: Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду под давлением. ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ - Паропроницаемость - способность материалов пропускать водяной пар через свою толщину.
Она характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, г/(м*ч*Па), который равен количеству водяного пара V в м3, проходящего через материал толщиною а = 1м, площадью S = 1 м² за время t = 1 ч, при разности парциальных давлений Р1 - Р2 = 133,3 Па: МОРОЗОСТОЙКОСТЬ - Морозостойкость - способность материала в водонасыщенном состоянии не разрушаться при многократном попеременном замораживании и оттаивании.
- 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.
- Теплопроводность - способность материалов проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.
- Теплопроводность зависит от коэффициента теплопроводности λ, Вт/(м*°С), который равен количеству тепла Q, Дж, проходящего через материал толщиной d = 1 м, площадью S = 1 м2 за время t = 1 ч, при разности температур между поверхностями t2- t1 = 1 °С:
- коэффициент теплопроводности λ, Вт/(мх°С), материала в воздушно-сухом состоянии:
ТЕПЛОЕМКОСТЬ - Теплоемкость - способность материалов поглощать тепло при нагревании.
- Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кг*°С), которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материала массой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t2-t1 = 1°С:
ОГНЕСТОЙКОСТЬ - Огнестойкость - способность материала выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время в часах от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности.
По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: - несгораемые,
- трудносгораемые,
- сгораемые.
- несгораемые материалы под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются; - трудносгораемые материалы с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии огня; - сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. ОГНЕУПОРНОСТЬ - Огнеупорность - способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь.
По степени огнеупорности материалы подразделяются на: - - огнеупорные, которые выдерживают действие температур от 1580 °С и выше;
- - тугоплавкие, которые выдерживают температуру 1360... 1580°C;
- - легкоплавкие, выдерживающие температуру ниже 1350 °С.
Вопрос 6. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ К основным механическим свойствам материалов относят: прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др. ПРОЧНОСТЬ - Прочность - способность материалов сопротивляться разрушению и деформациям от внутренних напряжений, возникающих в результате воздействия внешних сил или других факторов, таких как неравномерная осадка, нагревание и т. п.
ПРЕДЕЛЫ ПРОЧНОСТИ Различают пределы прочности материалов при: - сжатии,
- растяжении,
- изгибе,
- срезе
- и пр.
Предел прочности при сжатии и растяжении RСЖ(Р), МПа, вычисляется как отношение нагрузки, разрушающей материал R, Н, к площади поперечного сечения F, мм2: Предел прочности при изгибе RИ, МПа, вычисляют как отношение изгибающего момента M, Н*мм, к моменту сопротивления образца, мм3: КОЭФФИЦИЕНТ КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА - Важной характеристикой материалов является коэффициент конструктивного качества.
- Это условная величина, которая равна отношению предела прочности материала R, МПа, к его относительной плотности:
- к.к.к. = R/d
УПРУГОСТЬ - Упругость - способность материалов под воздействием нагрузок изменять форму и размеры и восстанавливать их после прекращения действия нагрузок.
Упругость оценивается пределом упругости буп, МПа, который равен отношению наибольшей нагрузки, не вызывающей остаточных деформаций материала, PУП, Н, к площади первоначального поперечного сечения F0, мм2: бУП = РУП/F0 - Пластичность - способность материалов изменять свою форму и размеры под воздействием нагрузок и сохранять их после снятия нагрузок. Пластичность характеризуется относительным удлинением или сужением.
- Разрушение материалов может быть хрупким или пластичным. При хрупком разрушении пластические деформации незначительны.
- Релаксация - способность материалов к самопроизвольному снижению напряжений при постоянном воздействии внешних сил. Это происходит в результате межмолекулярных перемещений в материале.
- Твердость - способность материала оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. Для разных материалов она определяется по разным методикам.
РАСПОЛОЖЕНИЕ МИНЕРАЛОВ ПО ШКАЛЕ МООСА - При испытании природных каменных материалов пользуются шкалой Мооса, составленной из 10 минералов, расположенных в ряд, с условным показателем твердости от 1 до 10, когда более твердый материал, имеющий более высокий порядковый номер, царапает предыдущий.
Минералы расположены в следующем порядке: тальк или мел, гипс или каменная соль, кальцит или ангидрит, плавиковый шпат, апатит, полевой шпат, кварцит, топаз, корунд, алмаз. ИСТИРАЕМОСТЬ ИЗНОС ХРУПКОСТЬ - Истираемость - способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий.
Истираемость И в г/см2 вычисляется как отношение потери массы образцом m1-m2 в г от воздействия истирающих усилий к площади истирания F в см2; И = (m1 - m2) / Р - Износ - свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.
Износ материала зависит от его структуры, состава, твердости, прочности, истираемости. - Хрупкость - свойство материала внезапно разрушаться под воздействием нагрузки, без предварительного заметного изменения формы и размеров.
Вопрос 7. ПОНЯТИЕ ГОРНАЯ ПОРОДА И МИНЕРАЛ. ОСНОВНЫЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ - Горные породы - главный источник получения строительных материалов. Горные породы используют в промышленности строительных материалов как сырье для изготовления керамики, стекла, теплоизоляционных и других изделий, а также для производства неорганических вяжущих веществ - цементов, извести и гипсовых.
Горные породы - это природные образования более или менее определенного состава и строения, образующие в земной коре самостоятельные геологические тела. - Минералами называют однородные по химическому составу и физическим свойствам составные части горной породы. Большинство минералов - твердые тела, иногда встречаются жидкие (самородная ртуть).
Рефлексия - -Что было сложного?
- -Что было не понятно ?
- -Что вас затруднило?
|
Скачать 136.5 Kb.