АРХИТЕКТУРНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Литература Основные источники: • Байер В. Е. Архитектурное материаловедение. – М. : «Архитектура С» , 2006. – 264 с. • Байер В. Е. Материаловедение для архитекторов, дизайнеров и реставраторов. М. : «Астрель» , 2005. – 250 с.
Дополнительные источники: • Айрапетов Д. П. Архитектурное материаловедение. М. : Стройиздат, 1983. – 310 с. • Пруцын О. И. Реставрационные материалы, ч. 1, 2. М. : «ИИР» , 2004. – 263 c.
Роль строительных материалов в архитектуре: • Обуславливают характер и эстетическую выразительность архитектурных форм; • Определяют экономическую и функциональную целесообразность сооружения; • Являются мощным объективным стимулом развития современной архитектуры.
История архитектуры • Одним из первых строительных материалов был природный камень. Он использовался в древности для возведения культовых сооружений (гробниц, храмов).
Пирамида Хеопса • Возведена в 27 веке до н. э. • Состоит из 2300000 кубических блоков известняка с гладко отшлифованными сторонами.
• Наполеон подсчитал, что из камня пирамид можно построить стену высотой более 3 м и толщиной 30 см, опоясывающую Францию. • Масса каждого слагающего пирамиду блока более 2 т. Блоки настолько тщательно пригнаны друг к другу, что в щель между соседними камнями нельзя вставить лезвие ножа!
Парфенон • Это мраморный четырехугольник, окруженный со всех сторон колоннами.
• Мраморные плиты укладывались всухую, без извести или цемента. По горизонтали блоки закреплялись бронзовыми скобами, по вертикали бронзовыми штырями. Пазы между камнем и металлом заливались свинцом. Величественность этому сооружению придавали 25 колонн высотой 10, 4 м. Они были не монолитными, а состояли из 10 12 частей, скрепленных между собой кипарисовыми штырями.
Колизей • К семи чудесам света относится знаменитый амфитеатр Колизей, т. е. колоссальный. Вместимость 56 тыс. зрителей. Размеры здания гигантские в плане 156 х188 м, высота наружной стены 48, 5 м. Он был заложен императором Веспасианом около 75 г и открыт его сыном Титом в 80 г.
• Огромное здание Колизея построено из травертина, вулканического туфа, кирпича и бетона. Дерево использовано только для пола арены. Весь нижний этаж Колизея состоял из арок входов, через которые десятки тысяч зрителей могли свободно войти в цирк. В арках стояли беломраморные статуи, четко выделявшиеся на темном фоне.
Великая китайская стена • одно из самых больших и искусных строительно технических сооружений всех времен. Ее строили примерно десять лет начиная с 220 г. до н. э. при императоре Цинь Шихуади.
• Она была сооружена на каменном фундаменте и возведена из земли и кирпича. • Прямая линия между двумя конечными точками составляет 2450 километров, а стена со всеми ответвлениями и изгибами равна от 6000 до 6500 километров. • Ее ширина 5, 5 метра; это позволяло маршировать рядом пяти пехотинцам или скакать рядом пяти кавалеристам.
Самые красивые здания, построенные в разное время и в разных странах, являются гордостью и достопримечательностью каждой страны.
Сиднейская опера Её крыша собрана более чем из 2 000 бетонных секций. Оболочки покрыты сверху миллионами белых и бежевых керамических плиток, которые складываются в переливающийся на солнце узор. Здание оперы занимает площадь в 2, 2 гектара, паруса крыши весят 161 000 т и достигают высоты в 67 м.
Небоскрёб Норманна Форстера Был построен в 2003 году в Лондоне и представляет собой 41 этажную башню. Этот небоскрёб имеет высоту около 180 м и за необычную форму прозван «корнишоном» .
28 этажный небоскрёб в Дубае Это здание, возведённое на искусственном острове в 280 м от берега, напоминает гигантский парус. Высота здания — 321 метр. Небоскрёб облицован двойным стеклом. На отделку отеля ушло более 800 тонн сусального золота. В оформлении интерьеров использован бразильский мрамор. На крыше отеля находятся два бассейна, теннисные корты, разбиты прекрасные сады.
«Перевёрнутый дом» Построен в деревне Шимбарк в Польше в 2007 году
Дом «Рояль со скрипкой» находится в Китае. Огромная скрипка служит входом в здание, в ней находится эскалатор для подъёма в «рояль» . Выполнено строение из прозрачного и чёрного стекла.
Дом «Корзина» Расположен в штате Миссури в США. Это самое странное административное здание в мире. Компания по производству корзин и плетёных изделий построила свою штаб квартиру из стекла и бетона в точной копии с реальным выпускаемым изделием — плетёной корзиной. Здание занимает 180 тыс. кв. м.
« Кривой дом» находится в городе Сопот в Польше. Этот изогнутый дом, словно отражение в кривом зеркале, спроектировал польский архитектор Яцек Карновски. Фасад здания не имеет ни одной правильной линии.
Национальный театр. Пекин, Китай. Этот театр —огромное, увенчанное куполом сооружение в 22 этажа, представляет собой стеклянно титановую капсулу. В строительстве использовано 1200 стеклянных панелей и 20 тыс. пластин из титана. Кажется, что это здание парит над искусственным озером.
Дом «ботинок» Дом в форме башмака находится в Пенсильвании в США. Он был построен в рекламных целях в 1948 году по заказу торговца обувью Махлона Хейнса.
«Наутилус» , Мехико, Мексика. В 2006 году архитектор Хавьер построил дом в виде раковины. Проект выполнен из железобетона, обработанного керамическим материалом. В помещении нет ни одного прямого угла. Размещение света здесь подобрано уникально. Почти все помещения имеют выход к естественному источнику солнечного света, что позволяет экономить на электричестве не только днём, но даже вечером.
Строительные материалы – это природные и искусственные сырьевые материалы и полуфабрикаты, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений.
Песок Щебень
Стекло Древесина
Строительные изделия – полученные в процессе промышленной переработки сырьевых материалов и обладающие определёнными заданными свойствами.
Оконный блок Кирпич
Строительные конструкции – элементы зданий и сооружений, обладающие требуемой формой, соответствующими размерами и свойствами, изготовленные промышленным способом из строительных материалов и изделий
Деревянные и железобетонные конструкции
Местные строительные материалы – материалы, используемые там, где организовано их производство
Классификация • По виду сырья: на основе органического и минерального сырья;
• По технологическому признаку: изготовленные механической обработкой (древесина, камень); изготовленные на основе неорганических вяжущих веществ (бетон, раствор); полученные в результате химической переработки органического сырья (битум, смолы, растворители, олифы); изготовленные технологической переработкой органических вяжущих веществ (пластмассы, мастика, клеи).
• По назначению: • общего назначения (природные и искусственные каменные материалы, металлы, лесоматериалы); • специального назначения (акустические, теплоизоляционные, герметизирующие, гидроизоляционные).
• По области применения: • Конструкционные; • Конструкционно отделочные; • Отделочные.
Отделочные материалы это группа материалов, предназначенных повышать эксплуатационные и декоративные качества зданий и сооружений
Отделочные материалы обеспечивают: • Защиту от агрессивных воздействий, повышение огнестойкости, снижение пожарной опасности и уровня шумового загрязнения, предотвращение распространения радиоактивного излучения;
• Усиление эстетической выразительности архитектуры зданий, декоративности внутренних помещений; • Получение ровных и гладких поверхностей, снижение загрязняемости и облегчение очистки.
Требования к строительным материалам • • • Общестроительные Эксплуатационные Санитарно гигиенические Эстетические Экономические
Общестроительные требования – обусловлены видом и назначением материала или изделия, удобством транспортировки (ширина рулона) и хранения (не должен изменять свои эксплуатационные свойства), технологичностью применения (удобоукладываемость бетонной и растворной смеси, укрывистость краски).
Эксплуатационные требования характеризуют способность материала в конструкции удовлетворять в течение заданного срока службы определённым требованиям (истираемость, морозостойкость, пожарная опасность). Изделия и конструкции должны обеспечивать долговечность и надёжность при длительной эксплуатации.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Предельное состояние определяется разрушением изделия, требованиями безопасности или экономическими соображениями.
• Долговечность строительных изделий измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режиме эксплуатации. Например, для ж/б установлены три степени долговечности: I – 100 лет, II – 50 лет, III – 20 лет.
Надёжность представляет собой общее свойство, характеризующее проявление всех остальных свойств изделия в процессе эксплуатации. Надёжность складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Безотказность – свойство сохранять работоспособность без вынужденных перерывов на ремонт.
Ремонтопригодность – приспособленность к восстановлению исправности.
Сохраняемость – свойство сохранять эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного технической документацией.
Воздействие внешней среды на конструкции зданий
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: - Кровля ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ Атмосферные влияния, Плотность и прочность, смена температур и влажности, атмосферные водонепроницаемость, морозо и газы, биологическое воздействие, статические биохимическая и динамические нагрузки стойкость, небольшая собственная масса. (снег, ветер).
- Стены ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Атмосферные влияния, разные температура и влажность с наружной и внутренней стороны, большие статические и динамические нагрузки. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ То же, высокие теплоизолирующие свойства и достаточная паропроницаемость
- Цоколь ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ То же, а также Прочность, водо замораживание и и оттаивание в морозостойкость насыщенном водой состоянии
- Фундамент ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ ТРЕБОВАНИЯ То же, а также Прочность, действие водостойкость, грунтовых водонепроницаемость, (растворы солей и коррозионная слабых кислот), стойкость нагрузки от вышележащих частей зданий
- Каркас и несущие стены ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Статические и динамические нагрузки, звуки и шумы (ударные и воздушные) ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ Прочность при минимальной массе, звукопроводность
- Перегородки ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Звуки и шумы (ударные и воздушные) ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ Звукоизоляционная способность при минимальной толщине, прочность
- Чердачные перекрытия ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ Нагрузки, смена Прочность, температур и теплоизоляционная влажности способность, водостойкость
- Междуэтажные перекрытия ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ Статические и динамические нагрузки, шумы и звуки Прочность, звуко и теплоизоляционная способность при минимальной массе
- Полы ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ Удары, истирание, статические и динамические нагрузки, в специальных сооружениях – воздействие воды и агрессивных жидкостей ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛУ КОНСТРУКЦИИ Износостойкость, прочность, гигиеничность, коррозионная стойкость
Санитарно гигиенические требования – способность допускать лёгкую очистку, не иметь каких либо вредных выделений и запаха
Эстетические требования – характеризуются формой, цветом, блеском, текстурой и фактурой поверхности материалов и изделий.
Экономические требования • • – характеризуются ценой и долговечностью и включают в себя: Себестоимость Сметную стоимость Срок службы Среднегодовые эксплуатационные затраты
Себестоимость – затраты на сырьё, вспомогательные материалы, транспортные расходы, зарплата, содержание и текущий ремонт производственного оборудования, амортизация.
Сметная стоимость – складывается из себестоимости, затрат на перевозку и укладку «в дело» .
Срок службы – определяется долговечностью и надёжностью (капитальный ремонт, восстановление, отделка).
Среднегодовые эксплуатационные затраты на содержание конструкций и изделий в год. • Например, затраты на содержание железобетона в 6 – 7 раз меньше, чем металла
Состав и структура материалов
Состав материала • Химический • Минералогический • Фазовый
Химический состав • Задаётся процентным соотношением оксидов. • Например, состав глины: Si. O 2 = 60 78%, Al 2 O 3 = 20 35% , Fe 2 O 3 до 5 6%
Минералогический состав • Задаётся процентным соотношением минералов. • Например, минералогический состав портландцемента: – 2 Ca. O∙Si. O 2 – C 2 S (15 40%) – 3 Ca. O∙Si. O 2 – C 3 S (45 60%) – 3 Ca. O∙Al 2 O 3 – C 3 A (2 15%) – 4 Ca. O∙Al 2 O 3∙Fe 2 O 3 – C 4 AF (10 20%)
Фазовый состав • Показывает соотношение между твёрдой, жидкой и газообразной фазами.
Структура взаимное расположение , форма и размер частиц материала, наличие пор, их размер и характер. Различают: • Макроструктуру • Микроструктуру
Поры и пустоты • Поры – воздушные ячейки в материале размером от долей микрона до сантиметра; • Пустоты – крупные поры более одного сантиметра.
Макроструктура • Конгломератная состоит из минеральных частиц различных размеров, прочно скреплённых между собой цементирующим веществом
Мелкопористая структура • Поры менее 1 мм
Ячеистая структура • Замкнутые макропоры
Волокнистая структура • Древесина – волокна расположены в одном направлении (анизотропность) • Минеральная вата – хаотичное расположение волокон
Слоистая структура • Предполагает наличие нескольких слоёв
Рыхлозернистая структура • Состоит из большого количества несвязанных зёрен или мелких частиц
Микроструктура • Кристаллическая – атомы или молекулы расположены в правильном геометрическом порядке
• Аморфная – беспорядочное расположение частиц
Различие в свойствах аморфных и кристаллических материалов Аморфные • Химически более активны • При нагревании размягчаются и постепенно переходят в расплав • Низкая прочность Кристаллические • Химически менее активны • Имеют определённую температуру плавления • Высокая прочность
Общие свойства строительных материалов
Общие свойства строительных материалов • Свойство – способность материала реагировать на внешние факторы • Физические: – Структурные характеристики; – Гидрофизические; – Теплофизические; • Механические • Специальные
Физические свойства I. Структурные характеристики: 1. Масса (m) – совокупность элементарных частиц, из которых состоит материал (атомы, молекулы, электроны); Единицы измерения – г, кг, т.
2. Истинная плотность – масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот). ρ = m / Va , г/см³ (кг/м³) где m – масса материала, г (кг); Va объём материала в абсолютно плотном состоянии, см 3 (м 3)
Прибор Ле Шателье для определения истиной плотности
3. Средняя плотность масса единицы объёма материала в естественном состоянии (с учётом пор и пустот). ρ0 = m / V , г/см³ (кг/м³) где m – масса материала, г (кг); V объём материала в естественном состоянии, см 3 (м 3)
Абсолютно плотные материалы Металл Стекло
3. Насыпная плотность – масса единицы объёма сыпучего материала (с учётом межзерновой пустотности) ρн = m / V , г/см³ (кг/м³) где m – масса материала, г (кг); V объём материала в рыхло насыпанном состоянии, см 3 (м 3)
Стандартная воронка для определения насыпной плотности
4. Степень плотности – степень заполнения объёма материала твёрдым веществом, из которого он состоит. Пл = Va / V = ρ0 / ρ
5. Пористость – степень заполнения объёма материала порами Пор = ( 1 ρ0 / ρ) ∙ 100, %
Структурные характеристики строительных материалов Материал Плотность, кг/см 2 Истинная Средняя Пористость, % Гранит 2700 2800 2600 2700 0, 5 1 Тяжёлый бетон Кирпич 2600 2700 2200 2500 8 12 2500 2600 1400 1800 25 45 Древесина 1500 1550 400 800 45 70 Пенопласты 950 1200 20 100 90 98
Гидрофизические свойства 1. Влажность – содержание влаги в материале, выраженное в процентах от массы материала в сухом состоянии. ω = [mв – mс / mc ] ∙ 100, % где mв – масса материала во влажном состоянии, г mс масса материала в сухом состоянии, г
Сушильный шкаф для определения влажности материалов
2. Водопоглощение способность материала впитывать и удерживать в себе воду. Характеризуется количеством воды, поглощённое сухим материалом при полном погружении его в воду, отнесённое к массе сухого материала или к его объёму.
![Массовое водопоглощение: Wm = [m 2 – m 1 / m 1 ] ∙](https://present5.com/presentation/-42847317_129285471/image-100.jpg "Массовое водопоглощение: Wm = [m 2 – m 1 / m 1 ] ∙")
Массовое водопоглощение: Wm = [m 2 – m 1 / m 1 ] ∙ 100, % Объёмное водопоглощение Wо = [m 2 – m 1 / V ] ∙ 100, % где m 2 – масса материала в насыщенном водой состоянии, г m 1 масса материала в сухом состоянии, г V – объём материала, см 3
3. Водостойкость способность материала сохранять свою прочность после насыщения его водой. Характеризуется коэффициентом размягчения: Кразм = Rн / Rс ≥ 0, 8 где Rн – предел прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии, кгс/см 2 Rс предел прочности при сжатии материала в сухом состоянии, кгс/см 2
4. Гигроскопичность – способность материала поглощать водяные пары из воздуха. 5. Влагоотдача – способность материала выделять воду в окружающую среду при изменении её параметров. 6. Водопроницаемость способность материала пропускать воду через свою толщу под давлением.
7. Морозостойкость способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения.
Климатическая камера для определения морозостойкости
Характеризуется коэффициентом морозостойкости: Кмрз = R / Rн ≥ 0, 75 где Rн – предел прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии, кгс/см 2 Rмрз предел прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость, кгс/см 2
По количеству циклов попеременного замораживания и оттаивания устанавливают марку по морозостойкости: F 10, F 15, F 25, F 35, F 50, F 100…. . F 1000
III. Теплофизические свойства 1. Теплопроводность – способность материала пропускать через свою толщу тепло, при наличии разности температур на ограничивающих поверхностях
![Q = λ [(Т 1 –Т 2) ∙ F ∙ z / δ] где](https://present5.com/presentation/-42847317_129285471/image-108.jpg "Q = λ [(Т 1 –Т 2) ∙ F ∙ z / δ] где")
Q = λ [(Т 1 –Т 2) ∙ F ∙ z / δ] где Т 1 –Т 2 – разность температур на ограничивающих поверхностях, К F – площадь стенки, м 2; z – время, час; δ – толщина стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м∙К
Теплопроводность материалов Материал Гранит λ, Вт/м К Около 3 Бетон тяжёлый 1, 1 1, 3 Кирпич 0, 7 0, 8 Пенополистирол 0, 025 0, 03
2. Теплоёмкость – способность материала поглощать тепло при нагревании. Q = cm (T 2 – T 1), к. Дж где T 1 , T 2 начальная и конечная температуры нагрева, К m масса материала, кг с – удельная теплоёмкость, к. Дж/кг∙К
3. Огнестойкость – способность материала выдерживать без разрушения совместное действия огня и воды при пожарах.
Огнестойкость характеризуется пределом огнестойкости – временем (мин) от начала теплового воздействия до наступления предельного состояния. Предельным состоянием считается: обрушение или чрезмерные деформации конструкции(потеря несущей способности);
Потеря несущей способности
образование сквозных трещин или отверстий, через которые могут проникать пламя и дым (потеря целостности); слишком большой нагрев необогреваемой поверхности, что может вызвать самопроизвольное воспламенение горючих материалов (потеря теплоизолирующей способности)
Требования к стенам • по теплоизолирующей способности : для межквартирной стены – 0, 5 ч, межсекционной – 0, 75 ч, внутриквартирной – 0, 25 ч. • По несущей способности должны выдерживать 2 ч.
Классификация материалов по огнестойкости: • Несгораемые при наличии источника огня не тлеют, не воспламеняются и не обугливаются; • Трудносгораемые при наличии источника огня тлеют, воспламеняются и обугливаются, но при удалении источника огня горение прекращается;
• Сгораемые при наличии источника огня тлеют, воспламеняются и обугливаются, при удалении источника огня горение продолжается.
4. Огнеупорность – способность материала выдерживать не расплавляясь и не деформируясь, длительное воздействие высоких температур. По огнеупорности: • Легкоплавкие < 1350°С; • Тугоплавкие 1350 1580°С; • Огнеупорные > 1580°С.
5. Тепловое расширение свойство материала деформироваться при изменении температуры: расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Характеризуется температурным коэффициентом линейного расширения, равным относительной деформации материала при изменении температуры на 1°С.
• Относительная деформация цементного раствора в интервале температур от – 20°С до + 30°С составляет 0, 6 0, 8 мм/м. • Во избежание растрескивания зданий большой протяжённости устраивают температурные швы.
6. Пожарная опасность комплекс свойств, которые способствуют возникновению и развитию пожара (степень горючести, воспламеняемость, дымообразующая способность, токсичность продуктов сгорания).
Горючесть – свойство материала гореть, т. е. участвовать в быстропротекающем химическом процессе, сопровождающемся выделением теплоты и света.
Степень горючести устанавливают испытанием материала в камере сжигания под действием пламени газовой горелки. Продолжительность действия открытого пламени 10 минут.
после испытания определяют степень повреждения образца по массе и длине, продолжительность самостоятельного горения и тления после выключения горелки и температуру дымовых газов. К повреждениям относят – выгорание и обугливание материала.
По степени горючести Строительные материалы подразделяют на негорючие (НГ) и горючие (Г). Строительные материалы относят к негорючим при следующих значениях параметров горючести: прирост температуры в печи не более 50°С; потеря массы образца не более 50%; продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10 с.
Негорючие материалы • природный камень, бетон, кирпич, керамическая плитка, цементная и гипсовая штукатурка, металл для строительных конструкций, стекло, базальт, плиты из минерального волокна, а также специальные штукатурки и противопожарные напыления.
• Горючие строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести подразделяют на четыре группы горючести: v. Г 1 слабо горючие; v. Г 2 умеренно горючие; v. Г 3 нормально горючие; v. Г 4 сильно горючие.
Группы горючести Группа Параметры горючести Температура Степень Время материалов дымовых повреждения самостоятель газов, °C по массе, % ного горения, с Г 1 ≤ 135 ≤ 20 0 Г 2 ≤ 235 ≤ 50 ≤ 30 Г 3 ≤ 450 ≤ 300 Г 4 >450 >300
Механические свойства • Прочность – способность материала сопротивляться разрушению от внутренних напряжений, возникающих под действием внешних нагрузок.
• Величина напряжений: σ = P / F, кгс/см 2, н/м 2, Па; где Р – нагрузка, кгс, н; F – площадь поперечного сечения, см 2, м 2
• Предел прочности при сжатии: Rсж = Pр / F, кгс/см 2, н/м 2, Па; где Рр – разрушающая нагрузка, кгс, н; F – площадь поперечного сечения, см 2, м 2
Определение прочности неразрушающим способом
Испытание на растяжение
Предел прочности при изгибе Rизг = 3 Ppl / 2 bh 2 , кгс/см 2, н/м 2, Па; где Рр – разрушающая нагрузка, кгс, н; l – расстояние между опорами, см b, h – размеры поперечного сечения
Испытание на изгиб
Твёрдость способность материала сопротивляться проникновению в него постороннего более твёрдого материала
Шкала Мооса 1. Тальк 2. Гипс 3. Кальцит 4. Флюорит 5. Апатит 6. Полевой шпат 7. Кварц 8. Топаз 9. Корунд 10. Алмаз
Методы измерения твёрдости Схемы испытаний на твердость: а - по Бринеллю; б - по Роквеллу; в - по Виккерсу.
Истирание способность материала уменьшаться в объёме и массе под действием истирающих нагрузок
Сопротивление удару способность материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок
Износ разрушение материала под действием истирающих и ударных нагрузок.
Упругость способность материала восстанавливать свою форму и размеры после снятия нагрузки. Упругие материалы: резина, поролон, сталь.
Хрупкость — способность материала разрушаться внезапно без предварительных деформаций. Хрупкие материалы: стекло, черепица, чугун.
Пластичность способность материала под действием нагрузки изменять свою форму и размеры без образования трещин и сохранять их после снятия нагрузки. Пластичные материалы: битум, свинец.
Специальные свойства • Химическая (коррозионная) стойкость – способность материала сопротивляться разрушению под действием агрессивных жидкостей и газов.
Коррозия
Адгезионная способность свойство обеспечивать прочное сцепление с отделываемой поверхностью.
Токсичность способность материала вызывать отравления и заболевания людей.
Радиационная стойкость способность материала сохранять свою структуру и физико механические свойства после воздействия ионизирующих излучений.
Защита от γ – лучей – материалы с большой плотностью (свинец, особо тяжёлый бетон). Защита от нейтронов – материалы, содержащие связанную воду, соединения бора, лития, кадмия.
Акустические свойства 1. Звукоизоляция способность материала не пропускать через себя звук. • Оценка производится по разности уровня звука с обеих сторон ограждения.
Структура звукоизоляционных материалов волокнистая ячеистая
2. Звукопоглощение - способность материала снижать уровень шума в самом помещении и обеспечивать требуемую продолжительность реверберации (0, 2 2 сек).
• Характеристикой звукопоглощения является коэффициент звукопоглощения α = Епогл/Епад • Епогл поглощенная звуковая волна, • Епад падающая звуковая волна.
Структура звукопоглощающих материалов рельефная пористая перфорированная
Декоративные свойства • • Форма; Цвет; Фактура; Текстура.
Форма • В современной архитектуре лаконична – квадрат, прямоугольник, многогранник.
Цвет зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на сетчатку глаз человека электро магнитных колебаний, отраженных от лицевой поверхности в результате действия света.
• Все цвета материалов можно разделить на две группы — ахроматические (белые, черные и серые всех оттенков) и хроматические (красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие, фиолетовые со всеми промежуточными оттенками).
Ахроматические различаются только светлотой. Светлота – это способность отражать свет, характеризуется коэффициентом отражения. Коэффициент отражения белых поверхностей приближается к 100%, а чёрных к 0 (сажа, чёрный бархат).
Хроматические цвета • Основные характеристики цвета — цветовая тональность, светлота и насыщенность. • Цветовая тональность показывает, к какому участку видимого спектра относится цвет материала.
Светлота характеризуется относительной яркостью поверхности материала, определяемой коэффициентом отражения. Связана в сознании с количеством белого или чёрного пигмента ( «светлый» , «тёмный» ).
Насыщенность показывает степень выраженности цветового тона. В сознании связана с содержанием красящего вещества ( «яркий» , «интенсивный» , «бледный» ).
• любой цвет можно получить при смешении трех цветов: красный, зеленый и синий цвета, взятые в соответствующих пропорциях.
Цветоустойчивость это способность материала сохранять окраску при длительном воздействии оптического излучения (ультрафиолетовой и инфракрасной части спектра). Проводятся крышные испытания или в аппаратах искусственной погоды.
Фактура - это видимый характер лицевой поверхности материала, определяемый степенью её неровности или гладкости.
Фактура • Рельефная: организованная неорганизованная
Виды фактур
Фактура • Гладкая: матовая глянцевая
• При рельефной бугристой фактуре объем помещения воспринимается меньшим, чем при фактуре гладкой, горизонтальные рельефы способствуют зрительному сохранению высоты и удлинению помещения.
Текстура естественный рисунок на поверхности, который обусловлен формой, размером, характером взаимного расположения структурных составляющих.
Текстура
Искусственная текстура рисунок, нанесенный на поверхность материала (изделия) покраской, печатью или любым другим способом.
Качество материалов • Качество современной архитектуры определяется качеством конструкционных и отделочных материалов и изделий. • Чтобы управлять качеством, надо научиться его измерять.
Квалиметрия • Это область науки, занимающаяся методами количественной оценки качества продукции. • Применяется для выбора оптимального варианта из некоторого числа сравниваемых, для планирования, контроля и аттестации качества продукции.
Квалиметрия • Позволяет рассматривать свойства строительных материалов и изделий в совокупности (комплексно), определять способность их вида удовлетворять комплексу архитектурно строительных требований в соответствии с конкретной областью их применения.
Основные понятия квалиметрии • Объект (продукция) – подвергаемые квалиметрическому анализу строительные материалы и изделия независимо от их вида, назначения, сырьевого состава.
• Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его переработки, применения или эксплуатации. • Простое свойство – свойство материала, которое нельзя подразделить на другие.
• Сложное свойство – такое свойство, которое может быть подразделено на два или большее количество менее сложных или простых свойств. • Например, функциональность материала определяется совокупностью эксплуатационно технических и технологических свойств, характеризующих его функцию, назначение, утилитарную способность (для чего он разработан и изготовлен)
Качество сложное свойство, совокупность всех функциональных и эстетических свойств материала (изделия), обусловливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.
Интегральное качество наиболее сложное свойство материала (изделия), определяемое совокупностью его качества и экономичности.
Домашнее задание • Выполнить индивидуальное задание № 1; • Построить дерево свойств. Выполняется на ватмане формата А 3 фломастером или красками.
Скачать презентацию АРХИТЕКТУРНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Литература Основные источники Байер
Архитектура. Введение.ppt