Строительное материаловедение

Органические связующие вещества представляют собой природные или искусственные твёрдые, вязкопластичные или жидкие (при комнатной температуре) материалы, состоящие из химических соединений, в молекулах которых содержатся атомы углерода и потому называемые органическими.

Лесные материалы и изделия из них.

Древесина, как строительный материал и великое множество производных из неё.

Металлические изделия.

Широкий спектр изделий из стали и чугуна.

Сталь содержит углерода до 2%. Сталь пластична, упруга и обладает высокими технологическими свойствами (способностью обрабатываться).

Чугун представляет собой сплав железа и углерода 2-4,3%. В специальных чугунах – ферросплавах – количество углерода может достигать 5% и более.

Основные свойства строительных материалов.

К общефизическим свойствам относятся: истинная плотность, средняя плотность и пористость материала.

Многие строительные материалы, в частности бетоны – капиллярнопористые тела.

Истинная плотность(r) – масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор и пустот.

Согласно СТБ 4.211-94

,

где r – истинная плотность, кг/м3; т – масса, кг; V – объем, занимаемый веществом, м3.

Для многокомпонентных композиционных материалов определяют средневзвешенное значение истинной плотности:

r=Srcimi/Smi,

где rci - плотность i-го компонента бетона (например, плотность: кварцевого песка - rc1=2650 кг/м3, цементных новообразований - rc2=3100 кг/м3, вспученного перлитового песка (ВПП) - rc3=2000 кг/м3); mi - содержание i-го материала в бетоне.

Истинная плотность большинства строительных материалов больше единицы (за единицу условно принимают плотность воды при t = 4 °С). Для каменных материалов плотность колеблется в пределах 2200 – 3300 кг/м3; органических материалов (дерево, битумы, пластмассы) – 900 – 1600, черных металлов (чугун, сталь) – 7250 – 7850 кг/м3.

Средняя плотность(rср) – масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии с пустотами и порами

,

где – средняя плотность, кг/м3; т – масса материала (изделия) в естественном состоянии, кг; V – объем материала (изделия), м3.

Для сыпучих материалов (песок, цемент, щебень, гравий) определяют насыпную плотность.

Насыпная плотность(rн) – масса единицы объема сыпучих материалов в свободном (без уплотнения) насыпном состоянии. В единицу объема таких материалов входят не только зерна самого материала, но и пустоты между ними. Количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала, выраженное в процентах по отношению ко всему занимаемому объему, называют пустотностью.

Для пористых строительных материалов истинная плотность больше средней плотности. Только для абсолютно плотных материалов (металлы, стекла, лаки, краски) показатели средней и истинной плотности численно равны.

Важной характеристикой строительных материалов является их общая пористость (П).

Влажность по массе материалаопределяется из выражения:

,

где: mв – масса образца в увлажненном состоянии,

mс – масса образца, высушенного до постоянной массы.

Влажность материала по объему при его средней плотности ρопределяется из выражения:

Wo=ρ . Wm

Гидрофизические свойствапроявляют материалы и изделия при контакте с водой. Наиболее важные из них – гигроскопичность, водопоглощение, влагоотдача, водопроницаемость, водонепроницаемость, морозостойкость, воздухостойкость.

Гигроскопичность– свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности. Чем мельче поры, тем больше общая площадь поверхности (при условии равной общей пористости и одинакового вещественного состава), следовательно, гигроскопичность выше. Этот процесс является обратимым и зависит от влажности воздуха.

Водопоглощение– способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется это свойство количеством воды, поглощенной высушенным до постоянной массы материалом, полностью погруженным в воду, выраженным в % от массы (водопоглощение по массе) – Wм (СТБ 4.2306-94) или в % от объема (водопоглощение по объему или открытая пористость) – Wо.

Влагоотдача– способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха. Скорость влагоотдачи зависит от разности влажности образца и окружающей среды. Чем она выше, тем интенсивнее идет высушивание изделия. В естественных условиях влагоотдачу строительных материалов характеризуют интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60 % и Т = 20 °С.

Водопроницаемость– свойство материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость оценивают по коэффициенту фильтрации Кф (м2/ч), который равен количеству воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 м2 площади испытуемого материала при постоянном давлении.

Водонепроницаемость(например, бетона) характеризуется маркой W2, W4 .W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в МПа (0,2; 0,4 . 1,2), при котором образец не пропускает воду в условиях стандартных испытаний. Испытания проводят на специальной установке.

Морозостойкость– способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде.

Воздухостойкость– способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности.

К основным теплофизическим свойствам, оценивающим отношение материала к тепловым воздействиям, относятся теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость.

Теплопроводность– способность материала пропускать тепловой поток при условии разных температур поверхности. Степень теплопроводности материалов характеризует коэффициент, который равен количеству тепла, проходящего через стену из испытуемого материала толщиной 1 м площадью 1 м2 за 1 ч при разности температур противоположных поверхностей стены 1 К. Коэффициент теплопроводности измеряют в Вт/(м×К).

Теплоемкость– свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла. При охлаждении материалы выделяют тепло, причем тем больше, чем выше их теплоемкость. Коэффициент теплоемкости равен количеству тепла (Дж), необходимого для нагревания 1 кг материала на 1 К.

Термостойкость– способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры. Единицей измерения этого свойства является количество теплосмен, определяемое для многих теплоизоляционных и огнеупорных материалов.

Жаростойкость– способность материала выдерживать температуру эксплуатации до 1000 °С без нарушения сплошности и потери прочности.

 Скачать реферат