Требования, предъявляемые к строительным материалам
Строение и свойства строительных материалов. Понятие о композиционных строительных материалах.
Материаловедение - наука, изучающая связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, физических, механических и других воздействиях.
Требования, предъявляемые к строительным материалам
Как при создании строительных материалов, так и при их выборе при проектировании, решаются две задачи (находящиеся в диалектическом противоречии):
- повышение качества (показателями которого являются физико-механические свойства, долговечность, эстетичность и т.д.);
- уменьшение себестоимости (в общих сметах строительного объекта на стоимость материалов обычно приходится 50-65%).
Структура строительных материалов:
Строительные материалы разнообразны по вещественному составу и свойствам. Материалы, имеющие одинаковый вещественный состав могут отличаться по свойствам. С другой стороны материалы, отличающиеся по вещественному составу, могут иметь общие свойства.
Различие и общность свойств разнообразных по составу материалов, обусловлены их структурой.
Структура материала – это его строение, определяемое величиной, формой и взаиморасположением структурных составляющих.
Структурные составляющие - атомы, ионы, молекулы, твердые частицы различной дисперсности и пространства между частицами, которые называют порами. Поры могут быть заполнены жидкой или газообразной фазой.
Знание структуры строительного материала необходимо для понимания его свойств и в конечном итоге для решения практического вопроса, где и как применить материал, чтобы получить наибольший технико-экономический эффект.
Структура строительного материала определяется свойствами веществ, из которых состоит материал и условий образования (для природных материалов) или технологии производства и обработки (для искусственных материалов).
Строение материала изучают на трёх уровнях:
1. Макроструктура — строение, видимое невооружённым глазом;
Макроструктура твердых строительных материалов может быть следующих типов:
-конгломератная (бетоны),
-ячеистая (газо- и пенобетоны),
-мелкопористая (поризованные керамические материалы),
-волокнистая (древесина, минеральная вата),
-слоистая (рулонные материалы, пластмассы со слоистым наполнителем (текстолит)),
-рыхлозернистая (заполнители для бетона).
2. Микроструктура — строение, видимое в оптический микроскоп;
По микроструктуре вещества подразделяются:
- аморфные;
- кристаллические (фиксированная температура плавления, анизотропия свойств);
3. Внутреннее строение веществ, обусловленное взаимным расположением атомов, ионов, молекул.
Внутреннее строениевеществ, составляющих материал, определяет механическую прочность, твердость, тугоплавкость и другие важные свойства материала.
Кристаллические вещества, входящие в состав строительного материала, различают по характеру связи между частицами, образующими пространственную кристаллическую решетку. Она может быть образована: нейтральными атомами (одного и того же элемента, как в алмазе, или различных элементов, как в SiO2); ионами (разноименно заряженными, как в СаСО3, или одноименными, как в металлах); целыми молекулами (кристаллы льда).
Ковалентная связь осуществляется обычно электронной парой, образуется в кристаллах простых веществ (алмаз, графит) и в кристаллах некоторых соединений из двух элементов (кварц, карборунд, другие карбиды, нитриды). Такие материалы выделяются очень высокой механической прочностью и твердостью, они весьма тугоплавки.
Ионные связи образуются в кристаллах тех материалов, в которых связь имеет преобладающе ионный характер. Распространенные строительные материалы этого типа гипс и ангидрид имеют невысокую прочность и твердость, не водостойки.
В сложных кристаллах, часто встречающихся в строительных материалах (кальцит, полевые шпаты), осуществляются и ковалентная и ионная связи. Внутри сложного иона СО связь ковалентная, но сам он имеет с ионами Са2+ ионную связь. Свойства подобных материалов весьма разнообразны. Кальцит СаСОз при достаточно высокой прочности обладает малой твердостью. У полевых шпатов сочетаются довольно высокие показатели прочности и твердости, хотя и уступающие кристаллам алмаза с чисто ковалентной связью.
Молекулярные кристаллические решетки и соответствующие им молекулярные связи образуются преимущественно в кристаллах тех веществ, в молекулах которых связи являются ковалентными. Кристалл этих веществ построен из целых молекул, которые удерживаются друг около друга сравнительно слабыми ван-дер-ваальсовыми силами межмолекулярного притяжения (как в кристаллах льда). При нагревании связи между молекулами легко разрушаются, поэтому вещества с молекулярными решетками обладают низкими температурами плавления.
Силикаты, занимающие особое место в строительных материалах, имеют сложную структуру, обусловившую их особенности. Так, волокнистые материалы (асбест) состоят из параллельных силикатных цепей, связанных между собой положительными ионами, расположенными между цепями. Ионные силы слабее ковалентных связей внутри каждой цепи, поэтому механические воздействия, недостаточные для разрыва цепей, разделяют такой материал на волокна.
Дата добавления: 2015-08-01; просмотров: 1790;