Основные свойства строительных материалов их стандартизация и классификация.

Основные свойства строительных материалов их стандартизация и классификация.

Введение • Свойства-характеристики, проявляющиеся в процессе применения и эксплуатации материалов, исключая их экономические показатели. Делим на 2 Группы свойств: • Эксплуатационнотехнические (обеспечивают необходимую защиту, прочность, долговечность здания, сооружения).

• Эстетические (влияют на восприятие жизнедеятельности человека, внешнего вида зданий, сооружений и их интерьеров).

Эксплуатационные свойства материалов Характеристики структуры показывают все свойства материалов. 3 Уровня структуры: • • • Макроструктура -это строение, видимое невооруженным глазом. Микроструктура - это строение, видимое в оптический микроскоп. Молекулярно-ионный уровень.

• Виды макроструктур (основные) 1. Конгломератная – соединение разнородных веществ, обычно в виде зерен, кусков различных форм и размеров. 2. Волокнистая – присуща материалам с природными или искусственными волокнами, расположенными в одном определенном направлении. 3. Слоистая – предполагает наличие нескольких, в том числе разнородных слоев. 4. Рыхлозернистые (порошкообразные) – состоят из большого количества не связанных зерен или мелких частиц. 5. Ячеистая – наличие макропор.

Специальные методы для качественной оценки структурных характеристик: 1. Метод рентгеноструктурного анализа основан на явлении дифракции рентгеновских лучей кристаллической решеткой вещества. Для исследования строительных материалов применяют метод Дебая –Шеррера (метод порошков) 2. Метод термического анализа связаны со способностью большинства физических химических процессов выделять или поглощать теплоту и соответствующим излучением превращений веществ. 3. Хроматографический анализ- состоит в сорбции компонентов смеси твердым или жидким носителем и последующем извлечении вещества из носителя путем вымывания подходящим растворителем.

1. Люминесцентн ый анализ основывается на способности ряда компонентов строительных материалов и изделий( бетон, гипс и др. )светиться при облучении ультрафиолетовым спектром. Используя данный метод , производиться идентификацию веществ и обнаруживают их малые концентрации, а также контролируют происходящие в веществе изменения и определяют степень его чистоты.

1. Метод люминофоров предполагает использование специальных люминесцирующих веществ. Способных ярко светиться при облучении ультрафиолетовыми лучами. Оценивают гомогенность многокомпонентных строительных материалов 2. Спектральный анализ позволяет определить упорядоченные по длинам волн излучения различных элементов. Изучение атомных малекулярных спектров позволяет определить химический состав вещества, из которых состоят строительные материалы.

1. 2. Свойства материалов: Пористость важный показатель и определяющий. Подавляющее большинство современных материалов, кроме жестко – вязкого(твердого)вещества, содержат в своей структуре поры – промежутки, полости, ячейки. Их количество и характер(размеры, распределение, открытые они или закрытые) влияют на другие эксплуатационо – технические свойства. pp П=(1 - / )х100% П- показатель структуры, P- плотность, P– средняя плотность. Низкопористый материал (менее 30%) Среднепористый (от 30 до 50%) Высокопористый (более 50%) Большое значение для практической службы материала имеет характер пористости, для определения которого используют следующие методы. Оптические измерения– фиксируют линейные размеры сечений частиц и пор в плоскости среза материала и вычисляют параметры структуры. Фотометрические оптические измерения связаны с определением величины отраженного светового потока(который при помощи фотоэлемента преобразуется в электрические импульсы) от поверхности образца материала. ср

• Для определения пористости применяют ртутной парометрии, который основан на вдавливании ртути в поры образцов материалов. • Метод десорбции жидкостей(метод определяющий зависимость между кинетикой испарения жидкости и размерами капилляров )образца капилляров , насыщенного данной жидкостью. • Метод молекулярных щупов (щуп проникает в те поры, диаметр которых больше размера его молекулы). • Метод просасывания воздуха(определение удельной поверхности образцов исследуемого материала и пересчет полученной величины на средний диаметр пор).

• Метод определяющий сквозную пористость • • • заключается в измерении электропроводности материала, насыщенных электролитом Метод для изучения наименьшего сечения капилляров, основан на продавливании жидкости через образец материала, насыщенного другой жидкостью, не смешивающейся с первой(чем меньше радиус капилляров, тем больше давление необходимо приложить для выдавливания из него жидкости). Механический способ основан на механическом дроблении образцов материала до определенных фракций для определения удельных объемов. Характерные величины пористости (%) ряда материалов; Пенопласты -96%, древесина – 65%, бетон легкий -60%, кирпич керамический -35%, бетон тяжелый -10%, гранит -1%, сталь -0% Высокая пористость обеспечивает материалу низкую теплопроводность

• Весовые характеристики. • Вес – это сила, с которой строительный материал или любое тело притягивается Землей. Показатель измеряется в ньютонах. • Основная весовая характеристика материала – масса, измеряемая в граммах, килограммах, тоннах. • Материалы одинакового объема, состоящее из одинаковых веществ, могут иметь неодинаковую массу. Для характеристики различий в массе материалов, имеющих одинаковый объем, служит плотность – истинная и средняя.

• Масса – сила, с которой строительный материал(или любое тело) притягивается землей. 2. Истинная плотность p =m/V (г/см. куб. ; кг/м. куб. ) Где m – масса материала, г, кг, V – объем в плотном состоянии, см 3, м 3.

4. 5. 6. 7. 8. Средняя плотность – отношение массы материала к его объему в естественном состоянии вместе с возможными порами и пустотами. P ср (г/см 3, кг/м 3) Массу определяют путем взвешивания на весах различного типа. Плотность материала влияет на долговечность материала. Характерные признаки материалов , у которых средняя плотность равна истинной плотности (у стекла , металлов) является непроницаемость для жидкостей и газов.

4. Влажность – содержание влаги в материале, отнесенное к массе материала в сухом состоянии, измеряемое в процентах. Высокая влажность более 20%, низкая – менее 5% Гигроскопичность – способность материала поглощать водяные пары из воздуха (при его повышенной влажности) и удерживать их вследствие капиллярной конденсации.

6. Водопоглощение –способность материала при непосредственном контакте с водой впитывать её и удерживать. в =[(m 1 -m)/m]x 100% m m- масса образца материала в воздушно- сухом состоянии. m 1 -масса в водонасыщенном состоянии.

8. Водостойкость- отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии. Кр- коэффициент размягчения. 9. Водопроницаемость- способность материала пропускать воду под давлением. ( Характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч. Через 1 см 2 площади испытуемого материала при постоянном давлении. 10. Морозостойкость- способность насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и соответственно без значительных потерь массы и прочности. 11. При замерзании вода в порах увеличивается в объеме примерно на 9% , в результате возникает давление на стенки пор, которое может привести к разрушению материала.

11. Теплопроводнос ть - способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий при разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

12. Огнестойкость - способность материала сохранять физико- механические свойства при воздействии огня и высоких температур, развивающихся в условиях пожара. Несгораемые – природный камень, кирпич, бетон, металлы. Трудносгораемые- асфальтобетон, цементный фибролит. Сгораемые- древесина, большинство строительных материалов.

13. Звукопоглощение- способность материалов поглощать звуковые волны. (Высоким считается коэффициент звукопоглощения более 0, 8, низким- менее 0, 2)

14. Коррозионная стойкость- способность материалов сопротивляться действию агрессивных веществ. Виды коррозии: Физическая; Химическая; Физикохимическая; Электрохимическая. При оценке коррозионной стойкости материалов определяют разность масс 15. Прочность- способность материалов сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами.

• Прочность материалов оценивают пределом прочности – напряжением соответствующим нагрузке, при которой фиксируется начало разрушения. • Распространенные нагрузки – сжатие, растяжение, изгиб, удар.

Среди методов определения прочностных характеристик выделяются разрушающие и неразрушающие. Разрушающие методы измерения прочности характеризуются большой трудоемкостью и значительным разбросом показателей , даже для образцов близнецов. Неразрушающие методы связаны с оценкой пластических деформаций(главным образом в бетоне)

• Более реальные характеристики прочности материала получают при использовании ультразвуковых и радиометрических методов. • Ударный метод основывается на определенной скорости распространения волн от механического удара на участке известной длины, называемой базой измерения. Время распространения волн измеряется специальными электронными устройствами – микросекундомерами. • Радиометрический метод – в строительной практике применяется гамма – излучения, представляющие собой электромагнитные колебания с известной скоростью распространения.

• Материалы из древесины и металла хорошо сопротивляются сжатию, изгибу и растяжению. • Структура древесины определяет ее анизотропность, в результате значения пределов прочности материала из древесины при действии нагрузки вдоль или поперек волокон весьма существенно отличается.

16. Твердость- 17. способность материалов сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим при местном внедрении другого, более твердого тела. При определении твердости природных каменных материалов поверхность испытываемого камня последовательно царапают минералами, входящими в шкалу твердости Мооса, начиная с самого мягкого – талька и до тех пор пока один из них не оставит царапину. Аналлогично определяют поверхностную твердость керамических плиток.

17. Истираемость - способность материала уменьшаться в объеме и массе вследствие разрушения поверхностного слоя под действием истирающих усилий. Если при истирании теряется менее 0, 5 г/см 2, истираемость считают низкой, более 5 г/см 2 - высокой. Испытания материалов на истирание проводят при помощи специальных машин – кругов истирания, для мягких материалов, абразивом может служить чистый песок, для твердых - наждак. Весьма стойкие к истиранию, некоторые природные камни – кварциты, базальты, диабазы, диориты, граниты, менее стойкий мрамор. К деформативным свойствам относятся – упругость, пластичность, хрупкость. 18. Упругость -способность материала деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней среды.

19. Пластичность - способность материала изменять форму, размеры под действием внешних сил, не разрушаясь. После прекращения действия силы материал не может самопроизвольно восстановить форму и размеры. Остаточная деформация называется пластической. 20. Хрупкость - способность твердого материала разрушаться при механических воздействиях без сколько нибудь значительной пластической деформации. 21. Хрупкие материалы –природный камень, бетон, стекло оконное – плохо сопротивляются растяжению, изгибу удару.

Эстетические характеристики материалов • Форма материалов, лицевая поверхность которых воспринимается визуально в процессе эксплуатации, непосредственно влияет на своеобразие фасада или интерьера здания.

• Цвет материалов - зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на сетчатку глаза человека электромагнитных колебаний, отраженных от лицевой поверхности в результате действия света. Все цвета материалов разделяют на 2 группы: - ахроматические(белые, черные и серые всех оттенков) - хроматические (красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие, фиолетовые со всеми промежуточными оттенками) Основные характеристики цвета- цветовая тональность, светлота и насыщенность.

• Человеческий глаз различает до 300 сот оттенков ахроматических и десятки тысяч хроматических цветов. • Любой цвет можно смешать из трех монохроматических цветов красного , , синего, зеленого. • 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 кооффицентом отражения.

• Применяя визуальные методы оценки цвета используют атласы цвета, картотеку цветовых эталонов и образцы материалов –эталонов. • В современной лаконичной архитектуре цвет материалов, лицевая поверхность которых воспринимается визуально при эксплуатации, часто играет определяющую роль во внешнем облике зданий, сооружений и их интерьеров. Не случайны такие характеристики цвета при его восприятии как тяжелый, легкий, возбуждающий, угнетающий, теплый, холодный. • При проектировании наружной и внутренней цветовой отделки учитывать комплекс факторов.

• Фактура - видимое строение лицевой поверхности материала, характеризуемое степенью рельефа и блеска. По степени рельефа выделяют гладкие, шероховатые( высота рельефа до 0, 5 см) и рельефные ( высота более 0, 5 см) • Рисунок – различные по форме, размерам, расположению, сочетанию, цвету линии, полосы, пятна и другие элементы на лицевой поверхности материала.

Если упомянутые элементы создала природа, рисунок называют текстурой ( текстура древесины, природного камня).