Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
§ I .Основні властивості будівельних матеріалів
Плотніть-величина,яка рівна співвідношеню маси речовини їм до займаного ним об'єму. Щільність виражається в кг/м³ (г/м³ ). Розрізняють середню, істинну і насипну густину (табл. 1). Середня щільність - фізична величина, що визначається відношенням маси тіла або речовини до всього займаэмого ними обсягом V, включаючи наявні у них пори і порожнечі: р m = m/V.
Талб.1 Щільність деяких будівельних матеріалів
|
Матеріал |
Щільність,кг/м³ |
||
|
середня |
істина |
насипна |
|
|
Гіпсові в´язкі Глиномисті портландцемент Известь: повітряна(пушонка) гідравлічна портландцемент Пуцолановий портландцемент Розчини: Будівельні звичайні Легкі террациві (мозаїкові) Сігран Шлакобетон Шлакоситал Скломармур |
1250-1450 1600-2000 500-700 850-1100 1550-2000 1200-1600 1500-і більше Менше 1500 2600-2800 1500 2600-2750 24030-2650 |
1810 - 2000-2400 2000-3000 2200-3200 - - - - - 2700-2900 - |
800-1100 1000-1300 400-500 500-800 900-1300 800-1000 - - - - - - |
Справжня щільність - границя відношення маси до об'єму, коли об´єм стягується до точки, в якій визначаєтся щільність тіла або речовини, тобто без урахування існіючих в них пор і порожнеч.
Насипна щільність - відношення маси зернистих матеріалів, матеріалів у вигляді порошку до всього займаного ними обсягом, включаючи і простір між частинками.
Для визначення середньої густини беруть виготовлений з матеріалу зразок правильної геометричної форми (куб, циліндр), зважують і вимірюють його об'єм. Щоб визначити щільність, пористий матеріал попередньо тонко подрібнюють, а потім у лабораторних умовах визнаючають об'єм, займаний отриманим порошком, за допомогою приладу Ле Шательє. Насипну густину визначають за допомогою воронки або похилої площини і ємкості об'ємом 1 л. У пористих матеріалів (керамзитобетон, мінеральна вата) середня щільність менше істинної щільності, у щільних(сталь, граніт, скло, бітум) - практично дорівнює дійсної густини.
Пористість матеріалу - це ступінь заповнення його обсягу порами. Пористість матеріалу визначають відношенням різниці між істинною та середньою щільністю до істинної щільності. Виражається пористість у відсотках.
Від пористості залежать основні властивості матеріалів: щільність, міцність, водопоглинання, теплопровідність, морозостійкість, водопроникність та ін .Пористість матеріалів коливається в широких межах, наприклад у гранітів і базальтів 0,2-0,8%, у пінобетону 75 - 85%, у скла, бітуму і сталі - нульова пористість.
Водопроникність - здатність матеріалу пропускати воду під тиском. Ступінь водопроникності залежить від пористості матеріалу, форми і розмірів пор. Водонепроникними можна вважати щільні матеріали з дрібними замкнутими порами, зокрема спеціальні бетони і розчини. Водопроникність - негативна властивість матеріалу. Наприклад, у водопроникних бетону фільтрують крізь нього вода підлуговує вапно, а іноді вносить шкідливі речовини, які знижують міцність бетону або повністю руйнують його.
Водопроникність характеризується коефіцієнтом водопроникненості Кв, який дорівнює кількості води, пройшовшої протягом 1 год через зразок площею 1 м2 і товщиною1 м.
Водопоглинання - здатність матеріалу впитувати і утримувати в порах воду. Воно характеризується відношенням у відсотках маси води, поглиненої зразком, повністю зануреним у воду і витриманим в ній, до маси сухого зразка (масове водопоглинання WB) або до об'єму зразка в сухому стані (об'ємне водопоглинанняW0): WB= (mB-m сух)100/m сух; W0 = (mB-сух) 100 / V,де m сух- маса сухого зразка, г; mB - маса насиченого водою зразка, г; V - об'єм сухого зразка, см3.
Водопоглинання залежить від щільності матеріалу і складу пор. Водопоглинання знижує міцність і морозокість матеріалу. Щоб зменшити водопоглинання штучнихматеріалів, при їх виготовленні прагнуть отримати рівномірно розподілені дрібні замкнуті пори (наприклад, в пористого бетону).
Теплопровідність- здатність матеріалу передавати теплоту через товщу від однієї своєї поверхні до іншої. Виражається теплопровідність в Вт / (м * ° С).
Теплопровідність залежить від складу і структури матеріалу. його пористості і вологості. Наприклад, терлопровідність кристалічних матеріалів вище, ніж матеріалів змішаного побудови або аморфних. У матеріалів більшій пористості теплопровідність низька ,оскільки теплота передається тільки через стінки пор, але і через пухирці повітря в самих порах. Збільшення середньої температури, при якій відбувається передача теплоти від однієї поверхні до іншої, приводить до підвищення теплопровідності деяких матеріалів, особливо з великими порами. Теплопровідність пористих матеріалів різко зростає при зволожені і ще більше при замерзанні води в порах матеріалу, так як теплопровідність води в 20-25, а льоду в 80 разів більше, ніж повітря.
Теплоємність - властивість матеріалу поглинати певну кількість теплоти при нагріванні і виділяти його при охолодженні. Теплоємність характеризується питомою теплоємністю, що дорівнює кількості теплоти в джоулях, необхідної для нагрівання 1 кг матеріалу на 1 ° С.
Питома теплоємність деяких матеріалів, Дж / (кг ×°С)
Природні кам'яні матеріали ......... …………..0,76-0,92
Бетони …………………………………………..0,84
Сталь будівельна ………………………………0,52
Деревина сосни ……………………………….2,52-2,7
Вода ………………………………………………4,20
Паро-, Повітряно і газопроникність матеріалів характеризується кількістю пари, повітря або газу, що пройшов через зразок певних розмірів при заданому тиску.
Будівельні матеріали з великою пористістю, особливо теплоізоляційні, володіють підвищеною Паро-, Повітряно і газопроникністю, хоча на ступінь паро-і газопроникності впливає не тільки сумарна величина пористості,а і роз ¬ мір і характер пор. Щоб усунути це явище, необхідно влаштовувати в огороджувальних конструкціях газо-та паро-непроникні шари.
Газопроникність матеріалів слід враховувати при зведенні споруд, що працюють при значній розряженості(труби, топки), а паро-,проникність-в конструкціях приміщень, температура яких нижча, ніж температура навколишнього повітря (наприклад, холодильна камера). Газо-і паропроникність матеріалів необхідно враховувати також при виконанні облицювань і покриттів підлог.
Морозостійкість - здатність матеріалу чи виробу в насиченому водою стані витримувати багато-кратне поперемінне заморожування і відтанення без видимих ознак руйнування (тріщини, розшаровування, викрили ¬ вування) і значного зниження механічної міцності і маси. Для визначення морозостійкості зразки, які належать до заморожуванню, насичують водою протягом 48 год і поміщають в холодильну камеру при температурі не више - 15 ° С.
По морозостійкості матеріали підрозділяють на марки. Наприклад, марка розчину (бетону) по морозостійкості позначає число циклів поперемінного заморожування і розтанення , при яких зменшення міцності бетонних зразків не перевершує 25% при втраті в масі не більше 5% (ГОСТ 5802-86).
Вогнестійкість-властивість будівельних матеріалів до згубного впливу високої температури. По степені горючості розрізняють важко горючі,горючі та негорючі матеріали. Негорючі матеріали не горять і не деформуюсься під дією вогню або високої температурі(цегла,бетон). Важко горючі матеріали не горять,але деформуються під впливом температури (сталь,граніт,гіпс). Горючі матеріали загораються від вогню,або високої температури.
Звукопоглинання - здатність матеріалу ослаблювати інтенсивність звуку при проходженні його через матеріал внаслідок перетворення енергії звукової хвилі в інші форми енергії (наприклад, в теплову). Інтенсивність звуку виражається в Вт/м2. Одиниця виміру рівня шуму - децибел (дБ).
Звукопоглинання матеріалів оцінюється коефіцієнтом звукопоглинання α, характеризується ставленням енергії Епогл, поглиненої поверхнею, до загальної кількості падаючої енергії Епад в одиницю часу: α Епогл/Епад.
Коефіцієнт звукопоглинання визначають в ревербераціоній камері або за допомогою спеціального приладу інтерферометра. Коефіцієнт звукопоглинання залежитьвід частоти і кута падіння звуку. Чим більше пористість матеріалу, чим більше розвинена поверхня його пор і більше пор взаємодіють між собою, тим більше його звукопоглинання. Тому звукопоглинальні матеріали повинні володіти великою пористістю переважно сполученого й розгалуженого характеру.Оптимальні розміри пор бажано мати від 0,01 до 01 см. Звукопоглинання на низьких частотах відбувається в більш великих порах. Збільшення вологості матеріалу різко знижує коефіцієнт звукопоглинання по всьому діапазоні частот.
Класифікацію звукопоглинальних матеріалів виробляють по класах залежно від величини коефіцієнта звукопоглинання а на низьких, середніх і високих частотах.
Прикладом ефективних звукопоглинальних матеріалів є мінераловатні плити на синтетичнмх зв'язуючих, акмігран, акмініт та ін.
§ 2. Механічні властивості
Міцність-здатність матеріалу пручатися внутрішнім напруженням, що виникають в результаті дії зовнішніх сил (навантажень).
Під дією зовнішніх сил матеріал деформується. Деформації можуть бути пружними, якщо вони зникають після зняття навантаження, і залишковими, якщо після зняття навантаження вони залишаються.
Пружність - властивість матеріалу відновлювати свою форму (тверді тіла) і об'єм (рідини і гази) після припинення дії сил, що викликали їх деформацію. При достатньо великих навантаженнях тверді тіла втрачають пружність і деформуються пластично. Малі деформації твердого пружного тіла пропорційні прикладеному навантаженню. Деформація при достатній її розвитку призводить до руйнування матеріалу. При цьому для матеріалу, що знаходиться в крихкому стані, руйнування настає при досягненні граничного значення пружної деформації, а для пластичного матеріалу - при досягненні ним двох граничних станів: переходу пружної деформації в пластичну і переходу від пластичної деформації до руйнування матеріалу .
Напруга матеріалу - внутрішня сила взаємодії, що припадає на одиницю площі. Величина напруги в кожній точці перетину є мірою внутрішніх сил, що виникають в матеріалі як результат де формації, викликаної зовнішніми силами.
Напруга σ, МПа, обчислюють за формулою σ = F/S, де F - внутрішня сила взаємодії, даН; S – площа поперечного перерізу зразка, см².
Напруга, відповідне навантаження, при якій стається руйнування матеріалу, називається межею міцності матеріалу. В залежності від виду деформації під навантаженням розрізняють межі міцності при стисненні R Ст, вигині Rвиг,ростягнені Rрост (табл. 2), які визначають відношенням руйнує сили до площі поперечного розсічення зразка.
Таблиця 2. Межі міцності деяких матеріалів
|
Матеріал |
Межа міцності, , МПа при |
||
|
Зжиманні |
Гнуті |
Розтяжці |
|
|
Граніт Известняк щільний Латунь,бронза Піщаник Плити і плитка керамічна Сталь конструкційна Шлакоситал
|
100-280 40-150 - 40-150 7,5-15 380-450 500-600 |
- - - - - 380-450 90-130 |
3 - 220-500 2 - 380-450 25-35 |
Коефіцієнт запасу міцності при статичному навантаженні поранений: для пластичних матеріалів 2,4-2,6; для тендітних 3 –9 при ударному навантаженню пластичний матеріал має коефіціент запасу міцності 2,8-5; Атаху ^ ^ доп, де огтаХ - най-більші напруги, що виникають в матеріалі при прийн-вії зовнішніх сил.
Коефіцієнт конструктивної якості / Ск (міцнісні-масовий коефіцієнт) - відношення межі міцності при стисненні (МПа) до щільності матеріалу в природному складі (кг/м3). Наприклад, Кк бетону - 0,006, цегляної кладки - 0,003, високоякісної сталі - 0,13, граніта-0,04-0,09.
Крихкість - властивість матеріалу під дією зовнішніх сил руйнуватися відразу, не виявляючи скільки-небудь значних деформацій. Крихкі матеріали (чугун, бетон, скло, граніти, мармури, керамічні плитки та ін) погано пручаються удару.
Пластичність - здатність матеріалу під дей-наслідком навантаження змінювати свою форму і без ознак руйнування повністю зберігати її після зняття навантаження.На відміну від тендітних пластичні матеріали руйнуються лише після значної залишкової деформації (наприклад, маловуглецевої сталь, мідь, бітуми).
Твердість - властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього більш твердих тіл. Твердість матеріалів Hв, ГПа, характеризується числом твердості за Брінеллем і визначається як частка від ділення величини вдавлюють сили на величину кульової поверхні лунки - відбитка від кульки з загартованої сталі.
|
Мінерал |
Нв,ГПа |
Показник твердості |
Мінерал |
Нв,ГПа |
Показник твердості |
|
Алмаз Корунд Топаз Кварц Польовий шпат |
1006 206 142,7 112 79,5 |
10 9 8 7 6 |
Апатит Плавиковий шпак Ізвестковий шпат Гіпс Тальк |
53,6 18,9 10,9 3,6 0,24 |
5 4 3 2 1 |
Стираність - здатність матеріалу витримувати вплив стираючих зусиль зусиль. Стійкість матеріалів до стирання відіграє важливу роль при влаштуванні покриттів підлог, сходових ступенів, а також при випробуванні). (Твердевшіх розчинів і бетонів. Стираність матеріалів визначають на спеціальних приладах.
§3.Хімічні властивості
Розчинність – можливість матеріалу розчинятись в тому чи іншому розчиннику. Мірою розчинності матеріалу при даних умовах служить концентрація в розчині. Якщо матеріал під дією розчинника погіршує свої властивості, то розчинність виявляється негативним фактором. Якщо ж розчинність використовується як складова частина технології (при виготовленні мастик), то вона стає позитивним фактором.
Корозійна стійкість - здатність матеріалу зберігати свої властивості в умовах агресивного середовища. До агресивних середовищ відносяться вода (прісна і морська)., Гази, розчини кислот, лугів і солей, а також органічні розчинники.
Кисло-і лугостійкість - здатність матеріалу чинити опір дії кислот і лугів, не змінюючи своїх властивостей. Кислотостійкістю володіють солі сильних кислот (азотної, соляної, кремнефтористого), деякі полімерні матеріали, а також спеціальні керамічні плитки. Лугостійкі вважаються пігменти (охра, умбра та ін), які застосовуються при влаштуванні мозаїчних і ксилолітових покриттів підлог, а також підлог типу «брекчія»
Газостійкість - здатність матеріалу не вступати в реакцію з газами навколишнього середовища. Матеріали, застосовувані в облицювальних роботах, повинні бути стійкими в основному до вуглекислого газу і сірководню.
§4. Фізико-хімічні властивості
Багато неорганічні в'яжучі речовини (пігменти для яскравих складів, мікрошліфпорошки) являють собою дисперсні, т. е, що знаходяться у високому ступені роздрібленості, тверді частинки. Так, у цементі міститься 60-80% часток розміром від 1 до 40 мкм. Ступінь дисперстності наймілкіших матеріалів наближено визначають за допомогою ситового аналізу, для чого матеріал просівають через стандартні сита з певними розмірами вічок. При прогресуючому дробленні (помелі) твердого тіла збільшується сумарна поверхня його частинок.
Ідеальну поверхню подрібнених матеріалів- величина рівна сумарної поверхні речовини, віднесеної до одиниці об'єму або маси даної речовини, і виражена відповідно в см²/см³ або в см² / г. З збільшенням питомої поверхні матеріалу зростає його хімічна активність. Тож, наприклад, при зростанні питомої поверхні цементу з 3000-3500 до 4000-5000 см², міцність бетону в добовому віці при нормальних умовах твердіння збільшується майже в 2 рази.
Будівельні розчини (бетони), мастики, пасти в процесі виготовлення і застосування проходять стадію і пластично-в´язкого (тістоподібного) стану. За своїм фізичним якостями пластично- в´язкі тіла займають проміжне положення між рідинами твердими тілами.
Пластичність тістоподібної маси – її можливість деформуватися після без розриву суцільності під дією зовнішніх сил і зберігати отриману форму зняття навантаження.
При виробництві будівельних розчинів, бетонів, мастик та інших матеріалів пластичність має значне значення. Хороша пластичність даної маси сприяє прискоренню та здешевленню операцій змішування і формування, поліпшенню однорідності і структури матеріалів. При цьому підвищуються їх міцне, водонепроникність і морозостійкість.
Окремі матеріали (природні і - синтетичні смоли, бітуми, масла та ін) мають здатність створювати з водою рідкі дисперсії - емульсії.
Емульсія - система з двох не змішуваних рідин, в якій крапельки однієї рідини (дисперсійна фаза) розподілені в іншій (зовнішня фаза). Для одержання стійкої емульсії при її виготовленні вводять відповідні емульгатори, що представляють собою поверхнево-активні речовини. Емульсії отримують за допомогою машин-диспергаторів, в тому числі заснованих на застосуванні ультразвукового диспергування. При приготуванні емульсій, застосовуваних у будівництві, якості поверхнево-активних речовин використовують мило-нафт, лігносульфонати технічні (ЛСТ), абіетат натрія та ін. Поверхнево-активні емульгатори утворюють стійкі емульсії двох видів: «масло у воді »(або« бітум у воді ») і« вода в маслвиду і »(або« вода в бітумі »). Емульсії першого виду називають прямими, а другого - зворотними.
Контрольні питання. I. Що таке щільність і пористість матеріалу? 2. Як впливають водопроникність і водопоглинання на міцність матеріалу? 3. Як змінюється об'єм матеріалу при зміні його температури? 4. Чому морозостійкість є одним з найважливіших фізичних властивостей облицювальних матеріалів? 5, Що таке міцність матеріалу? 6. Як визначити значення допустимих напружень? 7. Як визначають твердість матеріалів? 8. Яке значення має стираність матеріалів, застосовуваних для облаштування підлог? 9. Чим характеризується здатність матеріалів протидіяти агресивним середовищам? 10. Що таке емульсія?