Строительные материалы основные


    Строительные материалы — материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений.

    Строительные материалы — материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений.Наряду со «старыми» материалами, такими как древесина, камень и кирпич, с началом промышленной революции появились новые стройматериалы — бетон, сталь, стекло и пластмасса. В настоящее время широко используют предварительно напряжённый железобетон и металлопластик.

    Классификация специалиста

    В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

    Строительные материалы и изделия, в соответствии с теорией ИСК, делятся на:

    Природные (естественные) — без изменения состава и внутреннего строения:неорганические (каменные материалы и изделия);органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).

    Искусственные:

    Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175—200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа):неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);полимерные (термопластичные и термореактивные);

    Комплексные:

    смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).Обжиговые — твердение из огненных расплавов:шлаковые (по химической основности шлака);керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);стекломассовых (по показателю щелочности шихты);каменное литье (по виду горной породы);комплексное (по виду соединяемых компонентов, например: шлакокерамические, стеклошлаковые).

    По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят — конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

    Основные виды строительных материалов и изделий

    1. каменные природные строительные материалы и изделия из них2. вяжущие материалы неорганические и органические3. лесные материалы и изделия из них4. металлические изделия

    В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от потерь тепла; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

    Page 2

    Facebook

    Twitter

    Вконтакте

    Одноклассники

    Google+

    Поризованный кирпич изготавливается с применением совершенных технологических приемов. В шихту вводятся органические и минеральные составляющие, которые при нагревании до высоких температур исчезают, это способствует появлению микропор в массе кирпича. Поризованный кирпич имеет самую низкую теплопроводность и поэтому самый легкий.

    Применяя поризованный кирпич можно строить стеновые конструкции, очень хорошо сохраняющие тепло, однако толщина этих стен намного меньше. Поризованный кирпич дает возможность очень сократить время постройки стен, т.к. можно изготовить крупноформатные блоки и поэтому строительство происходит быстро.

    Вывод: поризованный кирпич имеет большие достоинства. Первое - отменные тепловые характеристики поризованного кирпича дают возможность максимально сохранить тепло. Второе- небольшой вес при сохранении прочностных характеристик дает возможность возводить облегченные стеновые конструкции, в том числе и фундаменты. Поризованный кирпич имеет высокую гигроскопичность. Это дает возможность сделать приятный климат в жилище.

    Использование в кладке поризованного кирпича повышает производительность труда и способствует уменьшению теплопотерь.

    Коэффициент теплопроводности λ поризованного кирпича варьируется в пределах (0,15 – 0,26 )Вт/м2 * С.Приведенное сопротивление теплопередачи наружных стен из условия энергосбережения для регионов России (СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» выпуск 1989 г.) Для Московской области R0 = 3,2 ( м2 * С ) / Вт Из этого условия найдем необходимую толщину ограждающей конструкции: 3,2= 1/8,7 + δ/ 0,20 + 1/23Получаем необходимую толщину стены , отвечающую требованиям энергосбережения δ = 0,6 метра.

    Вывод:

    1. Хотите теплый дом только из поризованного кирпича–толщина стены должна быть не менее 600 мм (Производитель системы POROTERM заявляет для своей системы коэффициент теплопроводности λ = 0,15 Вт/м2*С. В этом случае для Московского региона достаточно толщины стены в 520 мм. С оштукатуриванием стен с обеих сторон (применение блока 520*250*250 мм).

    2. Возможно уменьшение толщины несущей ограждающей конструкции с применением дополнительного утепления стены минераловатным утеплителем, либо пенополистеролом с последующей отделкой фасада системой «Теплый фасад».

    Источник: www.pst-system.ru

    Facebook

    Twitter

    Вконтакте

    Одноклассники

    Google+

    sprb.by

    Строительные материалы — основные свойства

    Изучая строительные материалы, их классифицируют по отраслям применения в строительстве, например кровельные (рубероид, асбестоцементный шифер, черепица); стеновые (кирпич, керамическая камни, ячеистые и шлакобетонные блоки, деревянный брус).

    Для повышения эффективности строительства важным является снижение массы строительных конструкций. Это способствует снижению затрат на их перевозку, уменьшению мощности подъемно-транспортных средств, укрупнению строительных конструкций. Это направление реализуется увеличением производства легких металлических конструкций, легких бетонов на пористых заполнителях и ячеистых бетонов, а также производства особенно легких заполнителей, материалов из пластмасс и тому подобное.

    Рост поверхности строящихся зданий, степени насыщенности их инженерным и технологическим оборудованием требует увеличения выпуска конструкций с высокой несущей способностью, в том числе с предварительно напряженной арматурой. Для защиты ограждающих конструкций от климатических факторов необходимые материалы из-малыми водопоглощением и теплопроводностью, высокими морозо- и огнестойкостью. Повышение уровня внутреннего благоустройства зданий и гигиенических требований по ним требует разработки специальных материалов для канализации и водостоков, которые имеют высокую коррозионную стойкость и водонепроницаемость.

    Повышение эстетических требований к зданиям способствовало расширению ассортимента отделочных материалов.

    Строительные материалы выполняют свои функции только тогда, когда они прогрессивные, то есть снижают материалоемкость конструкций, обеспечивая нужную прочность, если их изготовления уменьшает за траты труда, топлива и электроэнергии.

    В современном строительстве целесообразно как можно шире использовать местные материалы, применяя для их изготовления техногенные отходы других производств (шлаки, золы, опилки и т.д.). Благодаря этому удается устранить проблему доставки строительных материалов на объекты за тысячи километров. Местные материалы (кирпич, дерево, природный камень) успешно заменяют железобетон, значительно удешевляют строительство, способствуют решению экологической проблемы и дают существенную экономию.

    Номенклатура строительных материалов и изделий разнообразна, однако они органически взаимосвязаны общим функциональным назначением — использованием в строительстве. Основным критерием для сопоставления различных видов материалов являются их технические характеристики. Именно поэтому изучение курса «Строительные материалы» начинается с раздела «Основные свойства строительных материалов и изделий».

    Выбирая материал, нужно учитывать класс здания или сооружения, его конструктивное назначение, а также действие внешних факторов (физических, химических и т.д.), под влиянием которых изменяются свойства строительных материалов.

    В зависимости от назначения (для дорожных покрытий, теплоизоляции, гидроизоляции и т.д.) строительные материалы характеризуются определенным комплексом свойств, которые чаще всего задают в виде числовых величин, установленных нормативными документами — межгосударственными и государственными стандартами, техническими условиями или строительными нормами. Однако даже материалы одной по назначению группы (например, облицовочные), используемые в различных условиях (облицовка операционных, цехов химических предприятий, гидротехнических сооружений и т.п.), должны кроме общих для данной группы свойств иметь еще и специфические: повышенную гигиеничность, химическую стойкость, водостойкость тому подобное.

    Свойства строительных материалов в значительной степени зависят от их структуры, химического, минералогического и фазового состава, на которые, в свою очередь, влияют условия образования их в природе или свойства сырья, а также особенности технологии изготовления и обработки искусственных строительных материалов.

    В зависимости от строения (макроструктуры) материалы могут быть плотными (гранит, сталь), пористыми (пеностекло, ячеистые бетоны), пухкозернистимы (песок, щебень), слоистыми (фанера, слоистые пластики) и волокнистыми (шлаковата, древесина). Строение материала существенно влияет на его свойства. Например, чем больше пористость, тем более легкий материал, меньший коэффициент теплопроводности.

    По структурным состоянием материалы разделяют на изотропные, что во всех направлениях имеют одинаковые свойства, поскольку частицы, из которых состоит материал, равномерно распределены в массе, и анизотропные, имеющих слоистую или волокнистое строение с определенной направленностью слоев (волокон), в связи с чем их свойства в разных направлениях различны. Например, коэффициент теплопроводности древесины дуба вдоль волокон составляет 0,4 Вт / (м • К), а поперек волокон — 0,2 Вт / (м • К).

    Строительные материалы минерального происхождения могут находиться в кристаллическом и аморфном состояниях (микроструктура). Большинство природных и искусственных каменных материалов — это кристаллические тела, для которых характерно правильное размещение ионов (атомов, молекул) в виде пространственной решетки в отличие от аморфных, где атомы размещены хаотично. Это состояние также влияет на свойства материалов. Например, кремнезем кристаллический (кварц) является химически стойким материалом (кроме плавиковой кислоты), тогда как аморфный кремнезем (трепел) в обычных условиях реагирует с такой слабой основой, как Са (ОН) 2.

    Для некоторых природных и искусственных каменных материалов характерно «явление полиморфизма, когда одна и та же вещество под действием определенных факторов может принимать различные модификаций (различных кристаллических форм). Например, кварц, который в природе обычно встречается в виде Р-кварца, с повышением температуры переходит из одной модификации в другую: при 573 ° С — в а-кварц, при температуре свыше 1050 ° С — в акристобалит, который при 1400 .. .1450 ° С переходит в стр-тридимит. Эти модификационные преобразования сопровождаются изменением объема, нужно учитывать, например, при обжиге кирпича.

    На свойства строительного материала существенно влияет его состав.

    Химический состав обычно характеризуется количеством оксидов (в процентном выражении), содержащиеся материал. По наличию тех или иных оксидов можно делать выводы о химической устойчивости, прочности, огнестойкости и других свойств материала.

    Минералогический состав выражается видом и количеством минералов (химических соединений), которые образуют строительный материал минерального (неорганического) происхождения. Материалы могут быть моно- и полиминеральными. В последнем случае большое значение приобретает количественное соотношение минералов с различными свойствами. Изготавливая искусственные строительные материалы, можно регулировать это соотношение, то есть управлять их свойствами (разновидности портландцемента).

    Фазовый состав характеризуется наличием в материале различных фаз: твердой (кристаллические и аморфные вещества), жидкой (вода) и газообразной (воздух). Твердые вещества образуют «каркас» материала, стенки пор, которые обычно заполнены воздухом и водой. Когда вода вытесняет воздух «потому происходит переход воды в твердое состояние (лед), тогда изменяются прочность и теплопроводность материала.

    Свойства искусственных материалов можно регулировать в процессе их изготовления, меняя сырье, технологические параметры и оборудования, а также используя различные добавки. При этом, даже применяя один и тот же вид сырья, можно выпускать разные по свойствам строительные материалы. Например, с глинистой сырья можно производить полую керамический кирпич со средней плотностью 1350 кг / м³, а также легкий заполнитель бетона — керамзит со средней плотностью 350 кг / м³.

    Чтобы определить свойства строительных материалов, их подвергают различным испытаниям в лабораториях на специальных машинах и приборах, используя также специальную измерительную аппаратуру, в результате испытаний получают конкретные числовые показатели, характеризующие свойства материала.

    Чтобы облегчить изучение различных видов строительных материалов, их основные свойства можно классифицировать по отдельным группам.

    Физические свойства можно разделить на следующие подгруппы:

    структурно-физические, характеризующие особенности физического состояния материала: истинная плотность, удельный вес, средняя плотность, насыпная плотность, пористость, пустотность, строение и структура;

    гидрофизические, обусловливающие реакцию материала на действие влаги: гигроскопичность, капиллярное всасывание, водопоглощение, водостойкость, влажность, водоотдача, водо- и паропроницаемостью, гидрофильность, гидрофобность, влаги деформации (набухание и усадка), морозостойкость;

    теплофизические, определяющие реакцию материала на действие теплоты и огня; теплопроводность, теплоемкость, теплостойкость, термическая устойчивость, температурные деформации, температуропроводность, теплоусвоения, огнестойкость, огнеупорность, жаростойкость.

    Физико-механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушению под действием различных механических нагрузок: прочность (при сжатии, растяжении и изгибе), твердость, истираемость, сопротивление удару, сопротивление износу, деформативные свойства (упругость, пластичность, хрупкость, ползучесть, усталость, релаксация ).

    Физико-химические свойства характеризуют взаимосвязь физического и химического состояний или химических процессов, которые происходят в строительных материалах: дисперсность, вязкость, пластичность минерального теста, когезия, адгезия, способность к твердения и эмульгирования.

    Химические свойства отражают способность материала к химическим превращениям при взаимодействии с веществами, которые контактируют; с ним: устойчивость к действию минерализованных сред, кислото- и щелочестойкость, токсичность и др.

    Технологические свойства определяют способность материала подвергаться технологической переработке при изготовлении, и последующей обработке: технологичность, полирувальнисть, дробимости. гвоздимисть, обрабатываемость, розпилюванисть, абразивность, расслаиваемость, слеживаемость и тому подобное.

    Специальные свойства: декоративность (цвет, блеск, фактура), акустические свойства (звукопоглощение, звукопроницаемость, звукоизоляция), электропроводность, прозрачность, газопроницаемость, радиационная непроницаемость.

    Эксплуатационные свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушительному действию внешних факторов: атмосферо- и повитростийкисть, биостойкость, коррозионная стойкость, старение, надежность и тому подобное.

    Технические характеристики строительных материалов следует приводить в-Международной системе единиц (СИ) в соответствии с СН 528-80 «Перечень единиц физических величин, подлежащей применению в строительстве».

    Как известно, есть много способов улучшить потолок. Однако не все из них характеризуются низкой стоимостью и простотой реализации. Отличным вариантом, ...Тег «Далее» Комфорт в доме - мечта каждого владельца. Однако любой, даже ремонтирующий наивысшее качество, может испортить форму - неприятное явление, которое ...Тег «Далее» В последнее время популярным стал потолок, имитирующий звездное небо. Его можно разместить на подвесном, натяжном и обычном потолке. Давайте подумаем, ...Тег «Далее» При планировании ремонта следует тщательно продумать интерьер, а также выбирать качественные, но недорогие материалы, срок службы которых превышает 3 года ...Тег «Далее» Планируя капитальный ремонт дома, неизбежно возникает много вопросов, касающихся метода отделки стен, типа пола на выбор и уровня потолка. Последний ...Тег «Далее» Мало что происходит во время строительных работ. Это утверждение относится к любой конструкции, в частности к конструкции ванны, где одним ...Тег «Далее» Проектирование системы электроснабжения - это ряд технических мероприятий по проработке основных параметров и характеристик будущей системы электроснабжения. Проект электрики позволяет ...Тег «Далее» Все изменения должны начинаться с реконструкции потолка. Во-первых, он сразу «бросается в глаза» на входе, а во-вторых, если вы начнете ...Тег «Далее»

    building-ooo.ru

    Строительные материалы - это... Что такое Строительные материалы?

    Кирпич Традиционное жилище тодов Дворик Британского музея

    Строи́тельные материа́лы — материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений.

    Наряду со «старыми» материалами, такими как древесина, камень и кирпич, с началом промышленной революции появились новые стройматериалы — бетон, сталь, стекло и пластмасса. В настоящее время широко используют предварительно напряжённый железобетон и металлопластик.

    Классификация

    В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

    Строительные материалы и изделия, в соответствии с теорией ИСК, делятся на:[1]

    • Природные (естественные) — без изменения состава и внутреннего строения:
      • неорганические (каменные материалы и изделия);
      • органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).
    • Искусственные:
      • Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175—200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа):
        • неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);
        • органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);
        • полимерные (термопластичные и термореактивные);
        • комплексные:
          • смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);
          • компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);
          • комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).
      • Обжиговые — твердение из огненных расплавов:
        • шлаковые (по химической основности шлака);
        • керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);
        • стекломассовых (по показателю щелочности шихты);
        • каменное литье (по виду горной породы);
        • комплексное (по виду соединяемых компонентов, например: шлакокерамические, стеклошлаковые).

    По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят — конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

    Основные виды строительных материалов и изделий
    • каменные природные строительные материалы и изделия из них
    • вяжущие материалы неорганические и органические
    • лесные материалы и изделия из них
    • металлические изделия

    В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

    Свойства

    Материалы и изделия должны обладать хорошими свойствами и качествами.

    Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

    Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

    Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на четыре основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

    К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

    Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.

    Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.

    Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.

    Физические свойства
    1. Истинная плотность ρ — масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Например, гранит, стекло и другие силикаты практически абсолютно плотные материалы. Определение истинной плотности: предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).
    2. Средняя плотность ρm=m/Ve — масса единицы объёма в естественном состоянии. Средняя плотность зависит от температуры и влажности: ρm=ρв/(1+W), где W — относительная влажность, а ρв — плотность во влажном состоянии.
    3. Насыпная плотность (для сыпучих материалов) — масса единицы объёма рыхло насыпанных зернистых или волокнистых материалов.
    4. Пористость П — степень заполнения объёма материала порами. П=Vп/Ve, где Vп — объём пор, Ve — объём материала. Пористость бывает открытая и закрытая.

    Открытая пористость По — поры сообщаются с окружающей средой и между собой, заполняются водой при обычных условиях насыщения (погружении в ванну с водой). Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала, снижают морозостойкость.

    Закрытая пористость Пз=П-По. Увеличение закрытой пористости повышает долговечность материала, снижает звукопоглощение.

    Пористый материал содержит и открытые, и закрытые поры

    Гидрофизические свойства
    1. Водопоглощение пористых материалов определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде при температуре 20±2 °C. При этом вода не проникает в закрытые поры, то есть водопоглощение характеризует только открытую пористость. При извлечении образцов из ванны вода частично вытекает из крупных пор, поэтому водопоглощение всегда меньше пористости. Водопоглощение по объёму Wo (%) — степень заполнения объёма материала водой: Wo=(mв-mc)/Ve*100, где mв — масса образца материала, насыщенного водой; mc — масса образца в сухом состоянии. Водопоглощение по массе Wм (%) определяют по отношению к массе сухого материала Wм=(mв-mc)/mc*100. Wo=Wм*γ, γ — объемная масса сухого материала, выраженная по отношению к плотности воды (безразмерная величина). Водопоглощение используют для оценки структуры материала с помощью коэффициента насыщения: kн = Wo/П. Он может меняться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые). Уменьшение kн говорит о повышении морозостойкости.
    2. Водопроницаемость — это свойство материала пропускать воду под давлением. Коэффициент фильтрации kф (м/ч — размерность скорости) характеризует водопроницаемость: kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст.
    3. Водонепроницаемость материала характеризуется маркой W2; W4; W8; W10; W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в кгс/см², при котором бетонный образец-цилиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Чем ниже kф, тем выше марка по водонепроницаемости.
    4. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. kp меняется от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы). Если kp меньше 0,8, то такой материал не используют в строительных конструкциях, находящихся в воде.
    5. Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха. Процесс поглощения влаги из воздуха называется сорбцией, он обусловлен полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. С повышением давления водяного пара (то есть увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность материала.
    6. Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия воды в материале, количеством поглощённой воды и интенсивностью всасывания. Уменьшение этих показателей отражает улучшение структуры материала и повышение его морозостойкости.
    7. Влажностные деформации. Пористые материалы при изменении влажности меняют свой объём и размеры. Усадка — уменьшение размеров материала при его высыхании. Набухание происходит при насыщении материала водой.
    Теплофизические свойства
    1. Теплопроводность — свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Формула Некрасова связывает теплопроводность λ [Вт/(м·С)] с объемной массой материала, выраженной по отношению к воде: λ=1,16√(0,0196 + 0,22γ2)-0,16. При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает. R — термическое сопротивление, R = 1/λ.
    2. Теплоёмкость с [ккал/(кг·С)] — то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. Для каменных материалов теплоёмкость меняется от 0,75 до 0,92 кДж/(кг·С). С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.
    3. Огнеупорность — свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 °C и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Тугоплавкие материалы размягчаются при температуре выше 1350 °C.
    4. Огнестойкость — свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определённого времени. Она зависит от сгораемости материала, то есть от его способности воспламеняться и гореть. Несгораемые материалы — бетон, кирпич, сталь и т. д. Но при температуре выше 600 °C некоторые несгораемые материалы растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы). Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры тлеют, но после прекращения действия огня их горение и тление прекращается (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина, фибролит, некоторые пенопласты). Сгораемые материалы горят открытым пламенем, их необходимо защищать от возгорания конструктивными и другими мерами, обрабатывать антипиренами.
    5. Линейное температурное расширение. При сезонном изменении температуры окружающей среды и материала на 50 °C относительная температурная деформация достигает 0,5-1 мм/м. Во избежание растрескивания сооружения большой протяжённости разрезают деформационными швами.

    Морозостойкость строительных материалов: свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. Количественно морозостойкость оценивается маркой. За марку принимается наибольшее число циклов попеременного замораживания до −20 °C и оттаивания при температуре 12-20 °C, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15 %; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений — трещин, выкрашивания (потери массы не более 5 %).

    Механические свойства

    Упругость — самопроизвольное восстановление первоначальной формы и размера после прекращения действия внешней силы.

    Пластичность — свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причём после прекращения действия внешних сил тело не может самопроизвольно восстанавливать форму и размер.

    Остаточная деформация — пластичная деформация.

    Относительная деформация — отношение абсолютной деформации к начальному линейному размеру(ε=Δl/l).

    Модуль упругости — отношения напряжения к отн. деформации (Е=σ/ε).

    Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или др. Прочность оценивают пределом прочности — временным сопротивлением R, определённом при данном виде деформации. Для хрупких (кирпич, бетон) основная прочностная характеристика — предел прочности при сжатии. Для металлов, стали — прочность при сжатии такая же, как и при растяжении и изгибе. Так как строительные материалы неоднородны, предел прочности определяют как средний результат серии образцов. На результаты испытаний влияют форма, размеры образцов, состояния опорных поверхностей, скорость нагружения. В зависимости от прочности материалы делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы — в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность. Класс по прочности В называется временным сопротивлением сжатию стандартных образцов (бетонных кубов с размером ребра 150 мм), испытанных в возрасте 28 суток хранения при температуре 20±2 °C с учётом статической изменчивости прочности.

    Коэффициент конструктивного качества: ККК=R/γ(прочность на относит. плотность), для 3-й стали ККК=51 МПа, для высокопрочной стали ККК=127 МПа, тяжёлого бетона ККК=12,6 МПа, древесины ККК=200 МПа.

    Твёрдость — показатель, характеризующий свойство материалов сопротивляться проникновению в него другого, более плотного материала. Показатель твёрдости: НВ=Р/F (F — площадь отпечатка, P — это сила), [НВ]=МПа. Шкала Мооса: тальк, гипс, известь…алмаз.

    Истирание — потеря первоначальной массы образца при прохождении этим образцом определённого пути абразивной поверхности. Истирание: И=(m1-m2)/F, где F — площадь истираемой поверхности.

    Износ — свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют в барабане со стальными шарами или без них.

    Природные каменные материалы

    Классификация и основные виды горных пород

    В качестве природных каменных материалов в строительстве используют горные породы, которые обладают необходимыми строительными свойствами.

    По геологической классификации горные породы подразделяют на три типа:

    1. магматические (первичные)
    2. осадочные (вторичные)
    3. метаморфические (видоизменённые)

    1) Изверженные (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся.

    Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др.

    Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы.

    2) Осадочные (вторичные) горные породы образовались из первичных (изверженных) горных пород под воздействием температурных перепадов, солнечной радиации, действия воды, атмосферных газов и др. В связи с этим осадочные горные породы подразделяют на обломочные (рыхлые), химические и органогенные.

    К обломочным рыхлым горным породам относят гравий, щебень, песок, глину.

    Химические осадочные породы: известняк, доломит, гипс.

    Органогенные горные породы: известняк-ракушечник, диатомит, мел.

    3) Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались из изверженных и осадочных горных пород под влиянием высоких температур и давлений в процессе поднятия и опускания земной коры. К ним относят глинистый сланец, мрамор, кварцит.

    Классификация и основные виды природных каменных материалов

    Природные каменные материалы и изделия получают путём обработки горных пород.

    По способу получения каменные материалы подразделяют на:

    • рваный камень (бут) — добывают взрывным способом
    • грубоколотый камень — получают раскалыванием без обработки
    • дроблёный — получают дроблением (щебень, искусственный песок)
    • сортированный камень (булыжник, гравий).

    Каменные материалы по форме делят на

    • камни неправильной формы (щебень, гравий)
    • штучные изделия, имеющие правильную форму (плиты, блоки).

    Щебень — остроугольные куски горных пород размером 5-70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований.

    Гравий — окатанные куски горных пород размером 5-120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебёночных смесей.

    Песок — рыхлая смесь зёрен горных пород размером 0,14-5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путём — дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород.

    Гидратационные (неорганические) вяжущие вещества

    1. Воздушные вяжущие вещества.
    2. Гидравлические вяжущие вещества.

    Гидратационными (неорганическими) вяжущими веществами называют тонко измельчённые материалы (порошки), которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное в процессе химического взаимодействия с ней затвердевать, набирать прочность, связывая при этом в единый монолит введённые в него заполнители, обычно каменные материалы (песок, гравий, щебень), образуя тем самым искусственный камень типа песчаника, конгломерата.

    Гидратационные вяжущие подразделяют на:

    • воздушные (твердеющие и набирающие прочность только в воздушной среде)
    • гидравлические (твердеющие во влажной, воздушной среде и под водой).

    Строительная воздушная известь (CaO) — продукт умеренного обжига при 900—1300 °C природных карбонатных пород (CaCO3), содержащих до 8 % глинистых примесей (известняк, доломит, мел и др.). Обжиг осуществляют в шахтах и вращающихся печах. Наиболее широкое распространение получили шахтные печи. При обжиге известняка в шахтной печи движущийся в шахте сверху вниз материал проходит последовательно три зоны: зону подогрева (сушка сырья и выделение летучих веществ), зону обжига (разложение веществ) и зону охлаждения. В зоне подогрева известняк нагревается до 900 °C за счёт тепла поступающего из зоны обжига от газообразных продуктов горения. В зоне обжига происходит горение топлива и разложение известняка (CaCO3) на известь (CaO) и диоксид углерода (CO2) при температуре 1000—1200 °C. В зоне охлаждения обожжённый известняк охлаждается до 80-100 °C двигающимся снизу вверх холодным воздухом.

    В результате обжига полностью теряется двуокись углерода и получается комовая, негашёная известь в виде кусков белого или серого цвета. Комовая негашёная известь является продуктом, из которого получают разные виды строительной воздушной извести: молотую порошкообразную негашёную известь, известковое тесто.

    Строительную воздушную известь различного вида используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок (работающих в воздушно-сухих условиях), изготовлении плотных силикатных изделий (кирпича, крупных блоков, панелей), получении смешанных цементов.

    Гидротехнические и гидромелиорационные сооружения и конструкции работают в условиях постоянного воздействия воды. Эти тяжёлые условия эксплуатации конструкций и сооружений требуют применения вяжущих веществ, обладающих не только необходимыми прочностными свойствами, но и водостойкостью, морозостойкостью и коррозионной стойкостью. Такими свойствами обладают гидравлические вяжущие вещества.

    Гидравлическую известь получают умеренным обжигом природных мергелей и мергелистых известняков при 900—1100 °C. Мергель и мергелистый известняк идущие для производства гидравлической извести содержат от 6 до 25 % глинистых и песчаных примесей. Её гидравлические свойства характеризуются гидравлическим (или основным) модулем (m), представляющим отношение в процентах содержания окислов кальция к содержанию суммы окислов кремния, алюминия и железа:

    Гидравлическая известь — медленно схватывающееся и медленнотвердеющее вещество. Её применяют для приготовления строительных растворов, низкомарочных бетонов, лёгких бетонов, при получении смешанных бетонов.

    Портландцемент

    Гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного, тонкого помола клинкера и двуводного гипса.

    Клинкер — продукт обжига до спекания (при t>1480 °C) однородной, определённого состава природной или сырьевой смеси известняка или гипса. Сырьевую массу обжигают во вращающихся печах.

    Портландцемент как вяжущее вещество используют при приготовлении цементных растворов и бетонов.

    Шлакопортландцемент — в своём составе имеет гидравлическую добавку в виде гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака, охлаждаемого по специальному режиму. Его получают путём совместного помола портландцементного клинкера (до 3,5 %), шлака (20-80 %), и гипсового камня (до 3,5 %). Шлакопортландцемент характеризуется медленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, однако в дальнейшем скорость нарастания прочности возрастает. Он чувствителен к окружающей температуре, стоек при воздействии на него мягких сульфатных вод, имеет пониженную морозостойкость.

    Карбонатный портландцемент получают путём совместного помола цементного клинкера с 30 % известняка. Он обладает пониженным тепловыделением при твердении, повышенной стойкостью.

    Марка портландцемента — условное обозначение, выражающее минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных, твердевших и испытанных в условиях и в сроки, установленные нормативной документацией (ГОСТ 10178, ГОСТ 310). Марку портландцемента получают путём округления в низшую сторону до целых значений (400, 500, 550 и 600) прочностного ряда в кг/см², определяемого соответствующим стандартом (например, в данном случае, ГОСТ 10178), величин прочности при сжатии образцов — половинок призм размером 4×4×16 см, предварительно испытанных на прочность при изгибе в возрасте 28 суток. Образцы изготавливаются (ГОСТ 310) из растворной смеси 1:3 на стандартном нормальном песке при В/Ц близком к 0,40, хранятся до испытаний в течение суток при влажности не менее 90 %, а затем до 28 суток в воде при температуре 20±2 °C.

    Для отнесения цемента к определённой марке, кроме нормируемых значений прочности при сжатии в возрасте 28 суток, должны быть также определены нормируемые значения прочности при изгибе, а для быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента, кроме прочности в 28 суток, также нормируемые значения прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 суток.

    Активность цемента, используемая для расчётов состава бетона и др. смесей, является показателем прочности на сжатие образца размером 4×4×16 см в возрасте 28 суток.

    Кроме предусмотренных ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 и 600, производитель цемента по техническим условиям может выпускать цементы более низких (300, 200) или более высоких марок (700 и выше).

    Наряду с характеристикой прочности цемента путём отнесения его к той или иной марке, нормативные документы (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108) предусматривают возможность отнесения цемента к определённому классу прочности.

    Строительные растворы

    Строительные растворы представляют собой тщательно отдозированные мелкозернистые смеси, состоящие из неорганического вяжущего вещества (цемент, известь, гипс, глина), мелкого заполнителя (песка, дроблёного шлака), воды и в необходимых случаях добавок (неорганических или органических). В свежеприготовленном состоянии их можно укладывать на основание тонким слоем, заполняя все его неровности. Они не расслаиваются, схватываются, твердеют и набирают прочность, превращаясь в камневидный материал.

    Строительные растворы используют при каменных кладках, отделочных, ремонтных и др. работах. Их классифицируют по средней плотности: тяжёлые с средней ρ=1500 кг/м³, лёгкие со средней ρ

    dic.academic.ru

    Глава 1. Основные свойства строительных материалов

    Строительные материалы, применяемые при возведе­нии зданий и сооружений, характеризуются разнообраз­ными свойствами, которые определяют качество матери­алов и области их применения. По ряду признаков основ­ные свойства строительных материалов могут быть раз­делены на физические, механические и химические.

    Физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окру­жающей среды. К физическим свойствам относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение, водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водо­проницаемость, морозостойкость, воздухо-, паро- и газо­проницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огне­стойкость и огнеупорность.

    Масса— совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле

    Истинная плотность— отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот.

    Однако большинство строительных материалов име­ет поры, поэтому у них средняя плотность всегда меньше истинной плотности. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и некоторых других) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них весьма мал.

    Средняя плотность— физическая величина, определя­емая отношением массы образца материала ко всему за­нимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. Среднюю плотность рт(кг/м3, г/см3) вычис­ляют по формуле:

    где т — масса материала в естественном состоянии, кг или г; V — объем материала в естественном состоянии, м3 или см3.

    Средняя плотность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от пористости материала. Искусственные материалы можно получать с необходи­мой средней плотностью, например меняя пористость, по­лучают бетон тяжелый со средней плотностью 1800 — 2500 кг/м3 или легкий со средней плотностью 500 — 1800 кг/м3.

    На величину средней плотности влияет влажность ма­териала: чем выше влажность, тем больше средняя плот­ность. Среднюю плотность материалов необходимо знать для расчета их пористости, теплопроводности, теплоем­кости, прочности конструкций (с учетом собственной массы) и подсчета стоимости перевозок материалов.

    Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гра­вий и др.) определяют насыпную плотность. В объем та­ких материалов включают не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками мате­риала.

    Пористостью материаланазывают степень заполне­ния его объема порами. Пористость П дополняет плот­ность до 1 или до 100 % и определяется по формулам:

    П=1- рm/р

    или П =(1 — рm./р) 100%.

    Пористость различных строительных материалов ко­леблется в значительных пределах и составляет для кир­пича 25 - 35 %, тяжелого бетона 5 - 10, газобетона 55 -85, пенопласта 95 %, пористость стекла и металла равна нулю.

    Плотность и пористость в значительной степени опре­деляют такие свойства материалов, как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, тепло­проводность и др.

    Водопоглощение— способность материала впитывать воду и удерживать ее. Величина водопоглощения опреде­ляется разностью массы образца в насыщенном водой и абсолютно сухом состояниях. Коэффициент размягчения для разных материалов колеблется от 0 (необожженные глиняные материалы) до 1 (стекло, сталь, битум). Материалы с коэффициен­том размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их разрешается использовать в строительных конструк­циях, находящихся в воде и в местах с повышенной влажностью.

    Влажность материала определяется содержанием вла­ги, отнесенным к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала зависит как от свойств самого ма­териала (пористости, гигроскопичности), так и от окру­жающей его среды (влажность воздуха, наличие контак­та с водой).

    Влагоотдача— свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху, характеризуемое количеством во­ды (в процентах по массе или объему стандартного об­разца), теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.

    Величина влагоотдачи имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых пане­лей и блоков, мокрой штукатурки стен, которые в про­цессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря влагоотдаче высыхают: вода испаряется до тех пор, пока не устано­вится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха.

    Гигроскопичностьюназывают свойство пористых ма­териалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха. Древесина и некоторые теплоизоляционные материалы вследствие гигроскопичности могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается проч­ность, изменяются размеры. В таких случаях для дере­вянных и ряда других конструкций приходится применять защитные покрытия.

    Водопроницаемость— свойство материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости ха­рактеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 см2площади испытуемого материала при по­стоянном давлении. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, би­тум) и плотные материалы с замкнутыми порами (на­пример, бетон специально подобранного состава).

    Морозостойкость— свойство насыщенного водой ма­териала выдерживать многократное попеременное за­мораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

    Разрушение материала наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания.

    Морозостойкость имеет большое зна­чение для стеновых материалов, систематически подвер гающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, а также для материалов, применяемых в фундаментах и кровельных покрытиях.

    Паро- и газопроницаемость — свойство материала пропускать через свою толщу под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы при наличии незамкнутых пор способны пропускать пар или газ.

    Воздухопроницаемость материалов следует учитывать при применении их в наружных стенах и покрытиях зданий, а газопроницаемость — при применении их в конст­рукциях специальных сооружений (например, газголь­дерах).

    Теплопроводность— свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

    Знать теплопроводность материала необходимо при теплотехническом расчете толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуе­мой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов, заводских печей и т. д.

    Теплоемкость— свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении.

    Теплоемкость материалов учитывают при расчетах теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зда­ний, подогрева составляющих бетона и раствора для зим­них работ, а также при расчете печей.

    Огнестойкость— способность материала противосто­ять действию высоких температур и воды в условиях пожара. По степени огнестойкости строительные матери­алы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгора­емые.

    Несгораемые материалы под действием огня или вы­сокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К этим материалам относят природные каменные материалы, кирпич, бетон, сталь. Трудносгораемые материалы под действием огня с трудновоспла-меняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. При­мером таких материалов могут служить древесно-цементный материал фибролит и асфальтовый бетон. Сгорае­мые материалы под воздействием огня или высокой тем­пературы воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня. К этим материалам в первую очередь следует отнести дерево, войлок, толь и рубероид.

    Огнеупорностьюназывают свойство материала вы­держивать длительное воздействие высокой температуры, не расплавляясь и не деформируясь. По степени огне­упорности материалы делят на огнеупорные, тугоплав­кие и легкоплавкие.

    Огнеупорные материалы способны выдерживать про­должительное воздействие температуры свыше 1580°С. Их применяют для внутренней облицовки промышленных печей (шамотный кирпич). Тугоплавкие материалы вы­держивают температуру от 1350 до 1580°С (гжельский кирпич для кладки печей). Легкоплавкие материалы раз­мягчаются при температуре ниже 1350 °С (обыкновенный глиняный кирпич),

    studfiles.net


    Смотрите также