Загальні відомості про будівельні матеріали і їх основні властивості - мої статті - каталог статей

В процесі будівництва, експлуатації та ремонту будівель і споруд будівельні вироби і конструкції з яких вони зводяться піддаються різним фізико-механічних, фізичних і технологічним впливам. Від інженера-гідротехніка потрібно зі знанням справи правильно вибрати матеріал, вироби або конструкцію яка володіє достатньою стійкістю, надійністю і довговічністю для конкретних умов.

Будівельні матеріали та вироби, що застосовуються при будівництві, реконструкції і ремонті різних будівель і споруд, діляться на

• цегла, бетон, цемент, лісоматеріали та ін. Їх застосовують при зведенні різних елементів будівель (стін, перекриттів, покриттів, підлог).

• гідроізоляційні, теплоізоляційні, акустичні та ін.

Основні види будівельних матеріалів та виробів

• кам'яні природні будівельні матеріали та вироби з них
• в'яжучі матеріали неорганічні і органічні
• лісові матеріали та вироби з них
• металеві вироби
  

Залежно від призначення, умов будівництва і експлуатації будівель і споруд підбираються відповідні будівельні матеріали, які володіють певними якостями і захисними властивостями від впливу на них різної зовнішнього середовища. З огляду на ці особливості, будь-який будівельний матеріал повинен володіти певними будівельно-технічними властивостями. Наприклад, матеріал для зовнішніх стін будівель повинен володіти найменшою теплопровідністю при достатній міцності, щоб захищати приміщення від зовнішнього холоду; матеріал споруди гідромеліоративного призначення - водонепроникність і стійкістю до попеременному зволоженню і висиханню; матеріал для покриття доріг (асфальт, бетон) повинен мати достатню міцність і малу стиранність, щоб витримати навантаження від транспорту.

Класифікуючи матеріали та вироби, необхідно пам'ятати, що вони повинні володіти хорошими властивостями і якостями.

Властивість - характеристика матеріалу, що виявляється в процесі його обробки, застосування або експлуатації.

Якість - сукупність властивостей матеріалу, які обумовлюють його здатність задовольняти певним вимогам відповідно до його призначення.

Властивості будівельних матеріалів і виробів класифікують на чотири основні групи:

• фізичні,
• механічні,
• хімічні,
• технологічні та ін.

До хімічних відносять здатність матеріалів чинити опір дії хімічно агресивного середовища, що викликають в них обмінні реакції призводять до руйнування матеріалів, зміни своїх первинних властивостей: розчинність, корозійна стійкість, стійкість проти гниття, твердіння.

Фізичні властивості: середня, насипна, справжня і відносна щільність; пориста, вологість, вологовіддача, теплопровідність.

Механічні властивості: межі міцності при стисненні, розтягненні, вигині, зсуві, пружність, пластичність, жорсткість, твердість.

Технологічні властивості: легкоукладальність, теплостійкість, плавлення, швидкість затвердіння і висихання.

Фізичні властивості будівельних матеріалів.

1. Справжня щільність ρ - маса одиниці об'єму матеріалу в абсолютно щільному стані. ρ = m / Va, де Va обсяг в щільному стані. [Ρ] = г / см³; кг / м³; т / м³. Наприклад, граніт, скло та інші силікати практично абсолютно щільні матеріали. Визначення дійсної густини: попередньо висушену пробу подрібнюють в порошок, обсяг визначають в піктометром (він дорівнює обсягу витісненої рідини).
2. Середня щільність ρm = m / Ve - маса одиниці об'єму в природному стані. Середня щільність залежить від температури і вологості: ρm = ρв / (1 + W), де W - відносна вологість, а ρв - щільність у вологому стані.
3. Насипна щільність (для сипучих матеріалів) - маса одиниці об'єму пухко насипаних зернистих або волокнистих матеріалів.
4. Пористість П - ступінь заповнення обсягу матеріалу порами. П = Vп / Ve, де Vп - обсяг пір, Ve - обсяг матеріалу. Пористість буває відкрита і закрита.

Відкрита пористість За - пори повідомляються з навколишнім середовищем і між собою, заповнюються водою при звичайних умовах насичення (зануренні у ванну з водою). Відкриті пори збільшують проникність і водопоглинання матеріалу, знижують морозостійкість.

Закрита пористість Пз = П-З. Збільшення закритою пористості підвищує довговічність матеріалу, знижує звукопоглинання.

Пористий матеріал містить і відкриті, і закриті пори

Гідрофізичні властивості будівельних матеріалів.

1. Водопоглинання пористих матеріалів визначають за стандартною методикою, витримуючи зразки у воді при температурі 20 ± 2 ° C. При цьому вода не проникає в закриті пори, тобто водопоглинання характеризує тільки відкриту пористість. Під час вилучення зразків з ванни вода частково витікає з великих пір, тому водопоглинання завжди менше пористості. Водопоглинання за обсягом Wo (%) - ступінь заповнення обсягу матеріалу водою: Wo = (mв-mc) / Ve * 100, де mв - маса зразка матеріалу, насиченого водою; mc - маса зразка в сухому стані. Водопоглинання по масі Wм (%) визначають по відношенню до маси сухого матеріалу Wм = (mв-mc) / mc * 100. Wo = Wм * γ, γ - об'ємна маса сухого матеріалу, виражена по відношенню до щільності води (безрозмірна величина). Водопоглинання використовують для оцінки структури матеріалу за допомогою коефіцієнта насичення: k н = Wo / П. Він може змінюватися від 0 (усі пори в матеріалі замкнуті) до 1 (всі пори відкриті). Зменшення k н говорить про підвищення морозостійкості.
2. Водопроникність - це властивість матеріалу пропускати воду під тиском. Коефіцієнт фільтрації kф (м / ч - розмірність швидкості) характеризує водопроникність: kф = Vв * а / [S (p1-p2) t], де kф = Vв - кількість води, м³, що проходить через стінку площею S = 1 м², товщиною а = 1 м за час t = 1ч при різниці гідростатичного тиску на кордонах стінки p1 - p2 = 1 м вод. ст.
3. Водонепроникність матеріалу характеризується маркою W2; W4; W8; W10; W12, що позначає односторонній гідростатичний тиск в кгс / см², при якому бетонний зразок-циліндр не пропускає воду в умовах стандартного випробування. Чим нижче kф, тим вище марка по водонепроникності.
4. Водостійкість характеризується коефіцієнтом розм'якшення kp = Rв / Rс, де R в - міцність матеріалу насиченого водою, а Rс - міцність сухого матеріалу. kp змінюється від 0 (розмокають глини) до 1 (метали). Якщо kp менше 0,8, то такий матеріал не використовують в будівельних конструкціях, що знаходяться у воді.
5. Гігроскопічність - властивість капілярно-пористого матеріалу поглинати водяну пару з повітря. Процес поглинання вологи з повітря називається сорбції, він обумовлений полімолекулярної адсорбцией водяної пари на внутрішній поверхні пор і капілярної конденсацією. З підвищенням тиску водяної пари (тобто збільшенням відносної вологості повітря при постійній температурі) зростає сорбційна вологість матеріалу.
6. Капілярне всмоктування характеризується висотою підняття води в матеріалі, кількістю поглиненої води і інтенсивністю всмоктування. Зменшення цих показників відображає поліпшення структури матеріалу і підвищення його морозостійкості.
7. Вологості деформації. Пористі матеріали при зміні вологості змінюють свій обсяг і розміри. Усадка - зменшення розмірів матеріалу при його висиханні. Набухання відбувається при насиченні матеріалу водою.

Теплофізичні властивості будівельних матеріалів.

1. Теплопровідність - властивість матеріалу передавати тепло від однієї поверхні до іншої. Формула Некрасова пов'язує теплопровідність λ [Вт / (м * С)] з об'ємною масою матеріалу, вираженою по відношенню до води: λ = 1,16√ (0,0196 + 0,22γ2) -0,16. При підвищенні температури теплопровідність більшості матеріалів зростає. R - термічний опір, R = 1 / λ.
2. Теплоємність з [ккал / (кг * С)] - то кількість тепла, яке необхідно повідомити 1 кг матеріалу, щоб підвищити його температуру на 1С. Для кам'яних матеріалів теплоємність змінюється від 0,75 до 0,92 кДж / (кг * С). З підвищенням вологості зростає теплоємність матеріалів.
3. Вогнетривкість - властивість матеріалу витримувати тривалий вплив високої температури (від 1580 ° C і вище), що не розм'якшуючись і не деформуючись. Вогнетривкі матеріали застосовують для внутрішньої футеровки промислових печей. Тугоплавкі матеріали розм'якшуються при температурі вище 1350 ° C.
4. Вогнестійкість - властивість матеріалу чинити опір дії вогню при пожежі протягом певного часу. Вона залежить від спаленність матеріалу, тобто від його здатності і горіти. Вогнетривкі матеріали - бетон, цегла, сталь і т. Д. Але при температурі вище 600 ° C деякі вогнетривкі матеріали розтріскуються (граніт) або сильно деформуються (метали). Важкозгораємі матеріали під впливом вогню або високої температури жевріють, але після припинення дії вогню їх горіння та тління припиняється (асфальтобетон, просочена антипіренами деревина, фіброліт, деякі пінопласти). Горіти, горять відкритим полум'ям, їх необхідно захищати від загоряння конструктивними та іншими заходами, обробляти антипіренами.
5. Лінійне температурне розширення. При сезонному зміні температури навколишнього середовища і матеріалу на 50 ° C відносна температурна деформація досягає 0,5-1 мм / м. Щоб уникнути розтріскування споруди великої протяжності розрізають деформаційними швами.

Морозостійкість будівельних матеріалів.

1. Морозостійкість - властивість насиченого водою матеріалу витримувати поперемінне заморожування і відтавання. Кількісно морозостійкість оцінюється маркою. За марку приймається найбільше число циклів заморожування до -20 ° C і відтавання при температурі 12-20 ° C, яке витримують зразки матеріалу без зниження міцності на стиск більше 15%; після випробування зразки не повинні мати видимих ​​пошкоджень - тріщин, викришування (втрати маси не більше 5%).

механічні властивості будівельних матеріалів

Пружність - св-во мимовільно відновлювати первинну форму і розміри після припинення дії зовнішньої сили.

Пластичність - св-во змінювати форму і розміри під дією зовнішніх сил, не руйнуючись, причому після припинення дії зовнішніх сил тіло не може мимовільно восст. форму і розмір.

Залишкова деформація - пластична деформація.

Відносна деформація - відношення абсолютної деформації до початкового лінійного розміру (ε = Δl / l).

Модуль пружності - відносини напруги до отн. деформації (Е = σ / ε).

Міцність - св-во матеріалу чинити опір руйнуванню під дією внутр. напруг, викликаних зовнішніми силами або ін. Міцність оцінюють межею міцності - тимчасовим опором R, визначеному при даному виді деформації. Для тендітних (цегла, бетон) основна характеристика міцності характеристика - межа міцності при стисненні. Для металів. Стали - міцність при стисненні така ж як і при розтягуванні і вигині. Так як будівельні матеріали неоднорідні межа міцності визначають як середній результат серії зразків. На результати випробувань впливають форма, розміри зразків, стану опорних поверхонь, швидкість навантаження. Залежно від міцності матеріали діляться на марки і класи. Марки записуються в кгс / см², а класи в МПа. Клас характеризує гарантовану міцність. Клас по міцності В називається тимчасовим опором стисненню стандартних зразків (бетонних кубів з розміром ребра 150 мм), випробуваних у віці 28 діб зберігання 20 ± 2 ° C з урахуванням статичної мінливості міцності.

Коефіцієнт конструктивної якості. ККК = R / γ (міцність на відносить. Щільність), для 3-й стали ККК = 51 МПа, для високоміцної сталі ККК = 127 МПа, важкого бетону ККК = 12,6 МПа, деревини ККК = 200 МПа.

Твердість - показник, що характеризує св-во матеріалів чинити опір проникненню в нього іншого, більш щільного матеріалу. Показник твердості: НВ = Р / F (F - площа відбитка, P - це сила), [НВ] = МПа. Шкала Мооса: тальк, гіпс, вапно ... алмаз.

Стирання - втрата початкової маси зразка при проходженні цим зразком певного шляху абразивної пов-ти. Стирання: І = (m1-m2) / F, де F - площа стирається поверхні.

Знос - св-во матеріалу чинити опір одночасно впливу истирающих і ударних навантажень. Знос визначають в барабані зі сталевими кулями або без них.

Схожі статті

• Як вибрати рідкі шпалери основні властивості матеріалу