Строительные материалы
Строительные материалы, применяемые для возведения общественных и промышленных зданий различной этажности, должны обеспечивать заданный срок эксплуатации объекта, который рассчитывают в зависимости от назначения. Для этого необходимо, чтобы используемые материалы и изделия отвечали требованиям соответствующих стандартов (рекомендации по применению, размеры и допускаемые отклонения, перечень контролируемых свойств и их показатели, виды и классификация выпускаемой продукции).
Все строительные материалы и изделия классифицируют по назначению, виду материала и способу получения.
По назначению:
• конструкционные;
• отделочные;
• гидроизоляционные;
• теплоизоляционные;
• акустические;
•антикоррозионные;
• герметизирующие.
По виду материала:
• каменные;
• лесные;
• полимерные;
• металлические;
• керамические;
• стеклянные и т.д.
По способу получения все материалы делят на природные и искусственные.
Природные строительные материалы добывают в местах их естественного образования, обычно в верхних слоях земной коры (горные породы), или роста (древесина). Их используют в строительстве, применяя преимущественно механическую переработку (дробление, распиловку). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных пород и способа их обработки и переработки.
Искусственные строительные материалы изготавливают из природного минерального и органического сырья (глины, песка, известняка, нефти, газа и т.д.) и промышленных отходов (шлаков, золы) по специальной технологии. Полученные искусственные материалы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.
1.1.
1.2. Классификация строительных материалов
1.3. Все строительные материалы и изделия классифицируют по на значению, виду материала и способу получения.
1.4. По назначению:• конструкционные;• отделочные;• гидроизоляционные;• теплоизоляционные;• акустические;• антикоррозионные;• герметизирующие.
1.5. По виду материала'.• каменные;• лесные;• полимерные;• металлические;• керамические;• стеклянные и т.д.
1.6. По способу получения все материалы делят на природные и искусственные. Природные строительные материалы добывают в местах их естественного образования, обычно в верхних слоях земной коры (горные породы), или роста (древесина). Их исполь зуют в строительстве, применяя преимущественно механическую6Глава 1 Основные свойства строительных материаловпереработку (дробление, распиловку). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных по род и способа их обработки и переработки. Искусственные строительные материалы изготавливают из природного мине рального и органического сырья (глины, песка, известняка, нефти, газа и т.д.) и промышленных отходов (шлаков, золы) по специальной технологии. Полученные искусственные материа лы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.
Свойства любого материала можно регулировать в широких пре делах путем изменения его состава и структуры.Состав материала — химический, минералогический, фазо вый (твердый, жидкий, газообразный) — зависит в большей сте пени от сырья, которое было использовано для производства ма териала, и в меньшей — от технологии его изготовления.Структуру материала изучают на микроуровне при помощи микроскопов и на макроуровне — визуально.
Состав и структура определяют свойства материалов.
Все свойства строительных материалов можно условно разде лить на физические, химические, механические и технологические (рис. 1).
Физические свойства материалов подразделяют на общефизические, гидрофизические, теплофизические и акустические.
К общефизическим свойствам, характеризующим структуру материала, относятся плотность и пористость материала.
Истинная плотность р — масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор, пустот и трещин:
(1)
где m — масса, кг;
v — объем, занимаемый веществом, м3 материалов.
Истинная плотность большинства строительных материалов больше единицы (за единицу условно принимают плотность воды при температуре 4 °С). Истинная плотность колеблется в пределах 2200...3300 кг/м3 для каменных материалов, 900... 1600 — органических (дерево, битумы, пластмассы), 7250...7850 кг/м3 — для черных металлов (чугун, сталь).
Средняя плотность рср — масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии, с пустотами и порами:
где m — масса материала (изделия) в естественном состоянии, кг;
vМ — объем материала (изделия), м3.
Средняя плотность природных и искусственных материалов колеблется в широких пределах — от 10 кг/м3 у полимерной воздухонаполненной мипоры до 2500 кг/м3 у тяжелого бетона и 7850 кг/м3 у стали.
Для сыпучих материалов (песок, цемент, щебень, гравий) оп ределяют насыпную плотность. Насыпная плотность рн — масса единицы объема сыпучих материалов в свободном (без уплотнея) насыпном состоянии. Формула расчета и размерность этого показателя те же, что и в формулах (1) и (2). В единицу объема таких материалов входят не только зерна самого материала, но и пустоты между ними.
По величине истинной и средней плотности рассчитывают общую, или полную, пористость Пп материала:
Гигроскопичность — свойство материала, характеризующее его способность поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности.
Гигроскопичность материала зависит от его состава.
Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать воду.
Влагоотдача — способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха.
Водопроницаемость — свойство, характеризующее способность материала пропускать воду под давлением.
Водопроницаемость оценивают по коэффициенту фильтрации Кф, который равен количеству воды, просочившейся в течение 1 ч через 1 м2 площади испытуемого материала при постоянном давлении.
где VB — количество просочившейся воды, м3; S — площадь по верхности, м2; t— время, ч; (р, — р2) — перепад давления, Па.
Коэффициент фильтрации связан обратной зависимостью с водонепроницаемостью материала, по которой ему присуждают марку (чем ниже Кф, тем она выше).
При проникновении через материал газообразных продуктов контролируют газопроницаемость, пара — паропроницаемость, воздуха — воздухопроницаемость. Последние два свойства наиболее важны при подборе стеновых материалов, выполнении покрытий зданий, защите фасадов.
Морозостойкость — способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде.
Воздухостойкостъ — способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности.
Природные и искусственные хрупкие каменные материалы (бетон, керамика), сжимающиеся при высыхании и расширяющиеся при увлажнении, разрушаются вследствие возникновения растягивающих напряжений.
К основным теплофизическим свойствам, оценивающим отношение материала к тепловым воздействиям, относятся теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, ог неупорность, огнестойкость.
Теплопроводность — способность материала пропускать тепло вой поток при условии разных температур поверхностей изделия. Степень теплопроводности материалов характеризует коэффициент теплопроводности X (Вт/(м • К)), который равен количеству тепла, проходящего через стену из испытуемого материала тол щиной 1 м площадью 1 м2 за 1 ч при разности температур противоположных поверхностей стены 1 К.
где Q — количество тепла, Дж; 5 — толщина материала, м; А — площадь сечения, перпендикулярного к направлению теплового потока, м2; — t2) — разность температур, К; Т — продолжи тельность прохождения тепла, ч.
Теплоемкость — свойство, характеризующее способность материала поглощать при нагревании определенное количество тепла. При охлаждении материалы выделяют тепло, причем тем больше, чем выше их теплоемкость. Коэффициент теплоемкости С (кДж/(кг • К) равен количеству тепла, необходимого для нагревания 1 кг материала на 1 К:
где Q — количество тепла, кДж; т — масса материала, кг; (t 1– t2) — разность температур, К.
Теплоемкость неорганических строительных материалов (бетон, кирпич, природные каменные материалы) изменяется в пределах 0,75...0,92 кДж/(кг • К), для древесины она составляет 2,72 кДж/(кг • К), вода же имеет наибольшую теплоемкость — 4 кДжДкг • К). Поэтому с повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает. Этот показатель имеет большое значение при проверке теплоотдачи стен и перекрытий, расчете подогрева материалов для зимних работ. Если строительный материал состоит из нескольких составных частей (например, бетон или строительный раствор), то коэффициент теплоемкости такого материала рассчитывают по формуле теплоемкости смеси
где р1 р2, ..., рn — весовые части составляющих материалов; С1, С2, ..., Сn — коэффициенты их теплоемкости.
Термостойкость — способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры. Единицей измерения этого свойства, определяемого для многих теплоизоляционных и огнеупорных материалов, является количество теплосмен.
Жаростойкость — способность материала выдерживать температуру эксплуатации до 1000 °С без нарушения сплошности и потери прочности.
Огнеупорность — способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур без деформаций и разрушения. По степени огнеупорности материалы подразделяют на огнеупорные, работающие без снижения свойств при температуре свыше 1580 °С, тугоплавкие — 1580...1350 °С и легкоплавкие — ниже 1350 °С К огнеупорным материалам специального назначения относятся шамотные (обожженная глина), динасовые (состоящие в основном из оксида кремния) и высокоглиноземи стые (содержащие преимущественно оксид алюминия), которые применяют в виде мелкоштучных кирпичей для внутренней фу теровки промышленных тепловых агрегатов (доменные, стале плавильные, стекловаренные печи, автоклавы и т.д.).Огнестойкость — свойство, характеризующее способность материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Ко всем материалам, используемым в строительстве, и особенно к тем, из которых выполняют несу щие конструкции* стены, колонны, перекрытия, — предъявляют требования по огнестойкости, которые зависят от категории зда ния (сооружения) по пожаробезопасности, определяемой СНиП, СНБ. Для оценки огнестойкости введен показатель возгораемо сти, основанный на трех признаках предельного состояния: по тере несущей способности (снижении прочности и увеличении деформаций), теплоизолирующих свойств и сплошности. Предел огнестойкости конструкций и материалов характеризуется вре менем (ч) с начала теплового воздействия и до появления одного из признаков предельного состояния.По возгораемости строительные материалы подразделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
К несгораемым относят бетон, кирпич, сталь, природные каменные материалы.
Трудносгораемые — это материалы, которые под действием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращается (фибролит, состоящий из древесных стружек и цементного камня, асфальтобетон, некоторые полимерные материалы).
Сгораемые материалы при контакте с огнем загораются и горят открытым пламенем даже в случае ликвидации источника огня (древесина, битум, полимерные материалы).При действии звука на материал проявляются его акустические свойства.
По назначению акустические материалы делят на четыре группы: звукопоглощающие, звукоизолирующие, виброизолирующие и вибропоглощающие.
Звукопоглощающие материалы предназначены для поглощения шумового звука. Их основной акустической характеристикой является равная отношению количества поглощенной материалом звуковой энергии к общему количеству звуковой энергии, падающей на поверхность материала в единицу времени.
Звукопоглощающими материалами называют те, у которых коэффициент звукопоглощения больше 0,2. Эти материалы обладают открытой пористостью или имеют шероховатую, рельефную поверхность, поглощающую звук. Звукоизолирующие материалы применяют для ослабления ударного звука, передающегося через строительные конструкции здания из одного помещения в другое. Оценку эффективности звукоизоляционных материалов проводят по двум основным показателям: динамическому модулю упругости и относительной сжимаемости под нагрузкой (%). Виброизолирующие и вибропоглощающие материалы предназначены для предотвращения передачи вибрации от машин и механизмов к строительным конструкциям зданий.
Дата добавления: 2015-11-18; просмотров: 2635;