Классификация и свойства строительных материалов

Строительные материалы и изделия классифицируют по ряду признаков:

• по происхождению (природные, или естественные (гранит, песок и др.) и искусственные (керамика, стекло и др.);

• по химическому составу (минеральные (металлы и сплавы на их основе, цемент и т.д.) и органические (древесина, полимеры и т.д.);

• по назначению (конструкционные, вяжущие, отделочные, теплоизоляционные, для полов, для остекления и др.).

Как правило, минеральные материалы отличаются высокой плотностью, прочностью, морозостойкостью, химической и огнестойкостью. Коэффициент теплопроводности таких материалов выше, чем органических. Их применяют для изготовления конструкционных элементов и деталей.

Органические материалы, за исключением древесных, в большинстве случаев не обладают высокой прочностью и огнестойкостью, поэтому их используют в качестве теплоизоляционных, отделочных, кровельных.

Основные свойства строительных материалов условно можно разделить на несколько групп.

К первой группе относятся их физические свойства: плотность и пористость.

Плотность (р, кг/м³) — величина, определяемая отношением массы материала к занимаемому им объему.

Пористость характеризуется отношением объема пор к общему объему материала. Она существенно влияет на эксплуатационные и теплотехнические свойства материала. Пористость строительных материалов колеблется в очень широких пределах — от О (сталь, стекло) до 90 % (плиты из минеральной ваты).

Вторую группу составляют эксплуатационные свойства, характеризующие устойчивость материала в условиях эксплуатации в зданиях и сооружениях. К ним относят главным образом следующие свойства: водопоглощение, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость.

Водопоглощением называется степень насыщения материала водой. Водопоглощение определяют как отношение разности масс образца материала, насыщенного водой, и абсолютно сухого к массе сухого образца (в процентах). Водопоглощение различных строительных материалов колеблется в очень широких пределах. Например, водопоглощение глиняного обыкновенного кирпича составляет 8—20 %, керамических плиток — не выше 2 % , тяжелого бетона — около 3 % , гранита — 0,5—0,7 % и т.д.

Гигроскопичность — способность строительных материалов поглощать влагу из окружающей среды (обычно пары воды из воздуха). Гигроскопичность различных строительных материалов, как и водопоглощение, колеблется в очень широких пределах.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водонепроницаемость зависит от плотности и строения материалов. Особо плотные материалы (например, стекло), а также материалы с замкнутыми мелкими

порами водонепроницаемы. Водопроницаемость характеризуется массой (объемом) воды, прошедшей за 1 ч через участок поверхности материала площадью 1 см² при постоянном давлении.

Морозостойкость — способность материалов, насыщенных водой, выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного понижения прочности. Морозостойкость материала характеризуется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания.

К третьей группе относятся механические свойства строительных материалов: прочность, твердость, истираемость и др.

Прочность — способность материала противостоять разрушению при внешних воздействиях. На конструкции воздействуют силы тяжести тех элементов, которые они несут, температурные деформации деталей, давление ветра, воды и др. В зависимости от характера нагрузки в материале возникают деформации растяжения, сжатия, изгиба, сдвига (среза). Обычно предел прочности материалов выражается в мегаиаскалях: например, торфяных плит — 0,5 МПа, стали — 500—1500 МПа. Предел прочности строительного кирпича при сжатии составляет 7,5—30 МПа, а при изгибе — 1,5—40 МПа.

Твердостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого постороннего тела (индентора) в виде шарика, конуса или пирамиды. Она характеризуется отношением нагрузки к площади отпечатка, оставленного индентором, или глубиной внедрения индентора. Твердость большинства строительных материалов пропорциональна их прочности.

Истираемость — способность материала противостоять изнашиванию при трении. Характеризуется она потерями массы образца в течение некоторого времени. Истираемость материала зависит от его твердости. Твердость и истираемость являются одними из основных характеристик тех материалов, которые подвергаются трению (материалы для полов, лестниц и т.д.).

В четвертую группу объединены теплотехнические свойства строительных материалов, важнейшими из которых являются теплопроводность, огнестойкость и огнеупорность.

Теплопроводностью называется способность материала передавать тепловой поток, возникающий вследствие разности температур па поверхностях, ограничивающих материал. Теплопроводность — одна из основных характеристик материалов, используемых при устройстве ограждающих конструкций зданий (наружных стен, покрытий и т.д.), и в особенности теплоизоляционных материалов. Она зависит от степени пористости

материала, характера пор, влажности, плотности и средней температуры, при которой происходит передача теплоты.

Огнестойкость — способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы в открытом пламени или при высокой температуре не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, горение (тление) таких материалов продолжается только при наличии источника огня, а после его удаления прекращается. Сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Огнеупорность — свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь.

В пятую группу входят химические свойства, характеризующие способность строительных материалов быть химически стойкими в различных средах, не вступая с ними во взаимодействие. К важнейшим химическим свойствам относят коррозионную стойкость, окисляемость, кислотостойкость и др.

Иногда также выделяют так называемые технологические свойства строительных материалов, которые характеризуют способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него строительных изделий.