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
34
Лекция 1. Материаловедение строительных материалов. Общие сведения, классификация
Материаловедением называют науку, изучающую связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, физических, механических и других воздействиях. Всякий материал в конструкциях зданий и сооружений воспринимает те или иные нагрузки и подвергается действию окружающей среды.
Ежегодно промышленность осваивает выпуск новых видов материала, отвечающих требованиям производства зданий и сооружений. Строительные материалы можно разделить по происхождению: на природные (естественные) и искусственные; по назначению; по технологическому признаку; по степени готовности.
К первой группе относят природные материалы — это древесина (круглый лес, пиломатериалы), каменные плотные и рыхлые горные породы (природные камни, гравий, песок, глина), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.
Ко второй группе — искусственным материалам — относят: вяжущие вещества (цемент, известь), искусственные камни (кирпич, блоки); бетоны; растворы; металлические, тепло- и гидроизоляционные материалы; керамические плитки; синтетические краски, лаки и другие материалы, производство которых связано с химической обработкой в заводских условиях. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья как по строению, так и по химическому составу.
Строительные материалы по назначению можно разделить на две группы.
1-составляют материалы универсального типа, пригодные для несущих конструкций: природные каменные материалы; искусственные каменные материалы: получаемые на основе вяжущих веществ без обжига (бетоны, строительные растворы); получаемые термической обработкой минерального сырья (керамика, стекло, ситаллы, металлы): конструкционные пластмассы; лесные материалы и др.
2 - объединяет строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты конструкций от вредных влияний среды, а также для повышения эксплуатационных свойств зданий и создания комфорта: теплоизоляционные материалы; акустические; гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие; отделочные; антикоррозионные и др.
По назначению материалы делят на следующие группы: – конструкционные, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях; – теплоизоляционные, основное назначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим помещения при минимальных затратах энергии; – акустические (звукопоглощающие и звукоизоляционные)— для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения; – гидроизоляционные и кровельные — для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров; – герметизирующие — для заделки стыков в сборных конструкциях; – отделочные — для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий; – специального назначения (например, огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.
Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий — это так называемые материалы общего назначения.
Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особо легкие бетоны — теплоизоляционные материалы; особо тяжелые бетоны — материалы специального назначения, используемые для защиты от радиоактивного излучения.
В основу классификации по технологическому признаку положены вид сырья, из которого получают материал, и способ изготовления. Эти два фактора во многом определяют свойства материала и соответственно область его применения. По способу изготовления различают материалы, получаемые спеканием (керамика, цемент), плавлением (стекло, металлы), омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетоны, растворы) и механической обработкой природного сырья (природный камень, древесные материалы).
Таким образом, по технологическому признаку материалы подразделяют, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и вид его изготовления, на следующие группы:
Природные каменные материалы и изделия — получают из горных пород путем их обработки: стеновые блоки и камни, облицовочные плиты, детали архитектурного назначения, бутовый камень для фундаментов, щебень, гравий, песок и др.
Керамические материалы и изделия — получают из глины с добавками путем формования, сушки и обжига: кирпич, керамические блоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, плитки облицовочные и для настилки полов, керамзит (искусственный гравий для легких бетонов) и др.
Стекло и другие материалы и изделия из минеральных расплавов — оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, стекло профилит (для ограждений), плитки, трубы, изделия из ситаллов и шлакоситаллов, каменное литье.
Неорганические вяжущие вещества — минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие при смешивании с водой пластичное тело, со временем приобретающее камневидное состояние: цементы различных видов, известь, гипсовые вяжущие и др.
Бетоны — искусственные каменные материалы, получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Бетон со стальной арматурой называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не только сжатию, но и изгибу и растяжению.
Строительные растворы — искусственные каменные материалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые со временем переходят из тестообразного в камневидное состояние.
Искусственные необжиговые каменные материалы — получают на основе неорганических вяжущих и различных заполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия, асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны.
Органические вяжущие вещества и материалы на их основе — битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь, приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы.
Полимерные материалы и изделия — группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластических нетермореактнвных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.
Древесные материалы и изделия — получают в результате механической обработки древесины: круглый лес, пиломатериалы, заготовки для различных столярных изделий, паркет, фанера, плинтусы, поручни, дверные и оконные блоки, клееные конструкции.
Металлические материалы — наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.
Строительные материалы и изделия классифицируют по степени готовности:
По степени готовности различают собственно строительные материалы и строительные изделия - готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы. К строительным материалам относятся древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и т. д.
Строительными изделиями являются сборные железобетонные панели и конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др. В отличие от изделий строительные материалы перед применением подвергают обработке - смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут и т. д.
На строительные материалы, изготовляемые предприятиями, существуют Государственные общесоюзные стандарты — ГОСТы и технические условия — ТУ. В стандартах приведены основные сведения о строительном материале, дано его определение, указаны сырье, области применения, классификация, деление на сорта и марки, методы испытания, условия транспортирования и хранения. ГОСТ имеет силу закона, и соблюдение его является обязательным для всех предприятий, изготовляющих строительные материалы.
Номенклатура и технические требования к строительным материалам и деталям, их качеству, указания по выбору и применению в зависимости от условий эксплуатации возводимого здания или сооружения изложены в «Строительных нормах и правилах» — СНиП I-B.2-69, утвержденных Госстроем СССР в 1962—1969 гг. с изменениями, внесенными в 1972 г. Для каждого материала и изделия разработаны Государственные общесоюзные стандарты (ГОСТы).
Изделия, конструкции должны обеспечивать долговечность и надежность при длительной эксплуатации.
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Предельное состояние определяется разрушением изделия, требованиями безопасности или экономическими соображениями. Долговечность строительных изделий измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режиме эксплуатации. Например, для железобетонных конструкций нормами предусмотрены три степени долговечности: I - соответствует сроку службы не менее 100 лет, II - 50 лет, III - 20 лет.
Надежность представляет собой общее свойство, характеризующее проявление всех остальных свойств изделия в процессе эксплуатации. Надежность складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости. Эти свойства связаны между собой.
Безотказностью называют свойство изделия сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации в течение некоторого времени без вынужденных перерывов на ремонт. К показателям безотказности относят вероятность безотказной работы.
Отказом называют событие, при котором система, элемент или изделие полностью или частично теряют работоспособность. Потеря работоспособности вызывается такой неисправностью, при которой хотя бы один ИЗ основных параметров выходит за пределы установленных допусков.
Ремонтопригодность - свойство изделия, характеризующее его приспособленность к восстановлению исправности и сохранению заданной технической характеристики в результате предупреждения, выявления и устранения отказов. Показателем ремонтопригодности является среднее время ремонта на один отказ данного вида, а также трудоемкость и стоимость устранения отказов.
Сохраняемость - свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного технической документацией. Сохраняемость количественно оценивают временем хранения и транспортирования до возникновения неисправности.
Лекция 2. Связь строения и свойств
Строение материала изучают на трех уровнях:1) макроструктура материала - строение, видимое невооруженным глазом; 2) микроструктура материала - строение видимое в оптический микроскоп; 3) внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т.п.
Макроструктура твердых строительных материалов может быть следующих типов: конгломератная, ячеистая, мелкопористая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая (порошкообразная).
Искусственные конгломераты - это группа, объединяющая бетоны различного вида, ряд керамических и других материалов.
Ячеистая структура характеризуется наличием макропор, свойственных газо- и пеиобетонам, ячеистым пластмассам.
Мелкопористая структура свойственна, например, керамическим материалам, поризованным способами высокого водозатворения и введением выгорающих добавок.
Волокнистая структура присуща древесине, стеклопластикам, изделиям из минеральной ваты и др. Ее особенностью является резкое различие прочности, теплопроводности и других свойств вдоль и поперек волокон.
Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, листовых, плитных материалов, в частности у пластмасс со слоистым наполнителем (бумопласта, текстолита и др.).
Рыхлозернистые материалы - это заполнители для бетона, зернистые и порошкообразные материалы для мастичной теплоизоляции, засыпок и др.
Микроструктура веществ, составляющих материал, может быть кристаллическая и аморфная.
Практическое значение для природных и искусственных материалов имеет явление полиморфизма - когда одно и то же вещество способно существовать, в различных кристаллических формах, называемых модификациями. Наблюдаются, например, полиморфные превращения кварца, сопровождающиеся изменением объема.
В строительстве применяют поликристаллические каменные материалы, в которых разные кристаллы ориентированы беспорядочно. Подобные материалы рассматриваются как изотропные по своим строительно-техническим свойствам. Исключение составляют слоистые каменные материалы (гнейсы, сланцы и др.).
Внутреннее строение веществ, составляющих материал, определяет механическую прочность, твердость, тугоплавкость и другие важные свойства материала.
Кристаллические вешества, 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 вSiO2); 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 высокой механической прочностью и твёрдостью, они 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.
Молекулярные кристаллические решетки и соответствующие им молекулярные связи образуются преимущественно в кристаллах тех веществ, в молекулах которых связи являются ковалентными. При нагревании связи между молекулами легко разрушаются, поэтому вещества с молекулярными решетками обладают низкими температурами плавления (кристаллы льда).
Силикаты, занимающие особое место в строительных материалах, имеют сложную структуру. 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. Пластинчатые минералы (слюда, каолинит) состоят из силикатных групп, связанных в плоские сетки.
Сложные силикатные структуры построены из тетраэдров SiO4, связанных между собой общими вершинами (общими атомами кислорода) и образующих объемную решетку, Это дало основание рассмотреть их как неорганические полимеры.
Лекция 3. Химические и физико-химические свойства
Химические свойства характеризуют способность материала вступать в химическое взаимодействие с веществами внешней среды, в которой он находится, или сохранять свой состав и структуру в условиях инертной окружающей среды. Последнее связано с тем, что некоторые материалы за счет неустановившегося равновесия внутренних химических связей склонны к самопроизвольным структурным изменениям («старению»). Оба явления могут изменить первоначальные основные свойства материала, иногда улучшая (например, взаимодействие вяжущих веществ с водой), а в большинстве случаев ухудшая показатели свойств, что приводит к уменьшению срока нормальной службы конструкций или сооружений (например, разрушение бетонных конструкций агрессивными жидкостями и газами, старение пластмасс).
Дисперсность — характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т. п.) находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью — поверхность единицы объема (см2/см3) или массы (см2/г) материала.
Физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойств этого же вещества «в массе». Причина этого в том, что атомы (молекулы) вещества, находящиеся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов (молекул), в то время как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и обладают особым запасом энергии. С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность (например, цемент с удельной поверхностью 3000...3500 см2/г через 1 сутки твердения связывает 10... 13 % воды, а с удельной поверхностью 4500...5000 см2/г — около 18 %).
Адгезия— свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух различных материалов зависит от природы материала, формы и состояния поверхности, условий контакта и т. д. Она появляется и развивается в результате сложных поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз, и характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого. Важное значение адгезионные свойства имеют при получении композиционных материалов и изделий (бетонов разных видов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов).
Многие строительные материалы в процессе их изготовления и применения проходят стадию пластично-вязкого состояния (гипсовое, цементное, глиняное тесто, свежеприготовленные растворные и бетонные смеси, мастики, формуемые материалы из полимеров и т. д.). По своим физическим свойствам пластично-вязкие тела занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми телами. Так тесто можно разрезать ножом (что нельзя сделать с жидкостью), но вместе с тем это же тесто принимает форму сосуда, в который оно помещено, т. е. ведет себя, как жидкость. Пластично-вязкие смеси характеризуют реологическими показателями — структурной прочностью, вязкостью и тиксотропией.
Структурная прочность — прочность внутренних связей между частицами материала. Ее оценивают пре дельным напряжением сдвига, соответствующим напряжению в материале, при котором он начинает течь подобно жидкости. Это происходит тогда, когда в материале нарушаются внутренние связи между его частицами — разрушается его структура.
Вязкость — способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в материале зависят уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью г/ (Па-с).
Тиксотропия — способность пластично-вязких смесей обратимо восстанавливать свою структуру, разрушенную механическими воздействиями. Физическая основа тиксотропии — разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала, при этом материал теряет структурную прочность и «превращается в вязкую жидкость, а после прекращения механического воздействия материал обретает структурную прочность. Явление тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью и т. д.
Химическая стойкость — свойство материала сопротивляться действию агрессивной среды. Агрессивная среда (кислоты, щелочи, растворы солей, газы), взаимодействуя с материалом, может вызвать его разрушение (коррозию). Степень разрушения зависит от многих факторов и прежде всего от состава материала и его плотности. Коррозионную стой кость оценивают химическим анализом. Для приближен ной оценки химической стойкости материала в кислых и щелочных средах можно воспользоваться модулем основности М0:1.25
При небольшом модуле основности, когда в неорганическом материале преобладает кремнезем, наблюдается высокая стойкость к кислотам. Когда в составе не органического материала преобладают основные оксиды и модуль основности достаточно высок, то этот материал обычно нестоек к кислотам, но щелочами не разрушается. Органические материалы (древесина, битумы, пластмассы) при обычных температурах относительно стойки к действию слабых кислот и щелочной среды. Однако значительная часть строительных материалов не обладает достаточной стойкостью к действию агрессивной среды и требует специальной защиты от коррозии.
Физические свойства строительных материалов
Плотность материала бывает средней и истинной.
Средняя плотность ρс — масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Среднюю плотность (в кг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле:
pc =M/Ve
где m -масса материала, кг, г; Vе - объем материала, м3, дм3, см3.
Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.
Относительная плотность d - отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при
температуре 4°С, имеющая плотность 1000 кг/м3. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле:
Истинная плотность ρu — масса единицы объема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м3, кг/дм3, г/см3 по формуле:
d=ρc /ρcт
где m — масса материала, кг, г; Vа — объем материала в плотном состоянии, м3, дм3, см3.
У неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400-3100 кг/м3, у органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода и водорода, она составляет 800-1400 кг/м3, у древесины - 1550 кг/м3. Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия - 2700 кг/м3, стали - 7850, свинца - 11300 кг/м3.
Пористость П - степень заполнения объема материала порами. Вычисляется в % по формуле:
П = (1 - ρс / ρu )
где ρс, ρu - средняя и истинная плотности материала.
Для строительных материалов П колеблется от 0 до 90%.
Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость).
По величине пор материалы разделяют на мелкопористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметра до 1~2 мм).
Гидрофизические свойства строительных материалов
Гигроскопичность - свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Поглощение влаги из воздуха объясняется адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Этот процесс, называемый сорбцией, обратимый. Волокнистые материалы со значительной пористостью, например теплоизоляционные и стеновые, обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокой сорбционной способностью.
Водопоглощение - способность материала поглощать и удерживать воду. Водопоглощение характеризует в основном открытую пористость, так как вода не проходит в закрытые поры.
Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью. Водостойкость численно характеризуется коэффициентом размягчения Кразм, который характеризует степень снижения прочности в результате его насыщения водой.
Влажность - это степень содержания влаги в материале. Зависит от влажности окружающей среды, свойств и структуры самого материала.
Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Она характеризуется коэффициентом фильтрации Кф, м/ч, который равен количеству воды Vв в м3, проходящей через материал площадью S = 1 м2, толщиной а = 1 м за время t = 1 ч, при разности гидростатического давления P1 - Р2 = 1 м водного столба:
Кф = Vв а / [S(P1-P2)t] или
Величина водопоглощаемости В определяется по массе:
В=(М2-М1)100/М1
или по объёму:
Во=(М2-М1)100/υ,
М2 – масса после водопоглащения, М1 - масса до водопоглащения, υ – объём образца
Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду под давлением.
Паропроницаемость - способность материалов пропускать водяной пар через свою толщину. Она характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, г/(мхчхПа), который равен количеству водяного пара V в м3, проходящего через материал толщиною а = 1м, площадью S = 1 м² за время t = 1 ч, при разности парциальных давлений Р1 - Р2 = 133,3 Па:
μ = Vа / [S(P1-P2)t]
Морозостойкость - способность материала в водонасыщенном состоянии не разрушаться при многократном попеременном замораживании и оттаивании.
Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.
Теплофизические свойства строительных материалов
Теплопроводность - способность материалов проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал. Теплопроводность зависит от коэффициента теплопроводности λ, Вт/(мx°С), который равен количеству тепла Q, Дж, проходящего через материал толщиной d = 1 м, площадью S = 1 м2 за время t = 1 ч, при разности температур между поверхностями t2- t1= 1 °С:
|
λ = |
___Qò___ |
|
[S(t2 - t1)] |
При известной средней плотности, пользуясь нижеприведенной формулой, можно ориентировочно вычислить коэффициент теплопроводности λ, Вт/(мх°С), материала в воздушно-сухом состоянии: расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные, которые выдерживают действие температур от 1580 °С и выше; тугоплавкие, которые выдерживают температуру 1360... 1580°C; легкоплавкие, выдерживающие температуру ниже 1350 °С.
Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(мх°С), а воздуха 0,023 Вт/(мх°С), т.е. превышает его в 25 раз.
Теплоемкость - способность материалов поглощать тепло при нагревании. Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кгх°С), которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материала массой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t2-t1 = 1°С:
|
c = |
____Q____ |
|
[m(t2 - t1)] |
Огнестойкость - способность материала выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время в часах от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые. Несгораемые материалы под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии огня; сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.
Огнеупорность - способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные, которые выдерживают действие температур от 1580 °С и выше; тугоплавкие, которые выдерживают температуру 1360... 1580°C; легкоплавкие, выдерживающие температуру ниже 1350 °С.
Комплексные свойства
Долговечность - способность материала (изделия) сохранять требуемые свойства до предельного состояния, заданного условиями эксплуатации. За предельное состояние принимается то минимально (или максимально) допустимое значение показателей свойств,ниже которых материал (изделие) уже не может применяться в заданном эксплуатационном режиме. Долговечность материала зависит, с одной стороны, от состава, структуры и качества (совокупности свойств) самого материала, с другой — от совокупности воздействующих на него в период эксплуатации факторов: режима и уровня нагрузок, температуры, влажности и агрессивности среды и т.п. Поэтому для каждого конкретного материала его долговечность будет зависеть от области и способа его применения, интенсивности эксплуатационных нагрузок, уровня ухода за ним в течение всего срока службы.
Долговечность строительных материалов оценивается по важнейшим эксплуатационным показателям, экспериментальным и расчетным данным, и количественно измеряется временем (в годах) от начала эксплуатации в заданном режиме до момента достижения предельного состояния. Требование наибольшей долговечности предъявляется ко всем конструкционным материалам. Для материалов несущих и ограждающих конструкций она должна быть не менее срока службы здания и сооружения. Долговечность отделочных материалов может быть ниже, поскольку она корректируется сроками морального старения отделки. Кроме морального старения, определяющего технико-экономическую и эстетическую целесообразность дальнейшей эксплуатации материала, изделия и конструкции, различают физическое старение (или просто старение).
Старение - изменение структуры и свойств материала при эксплуатации или длительном хранении. Ряд строительных материалов практически не стареет. На тысячелетия сохранил природный камень произведения древней архитектуры, многие столетия существуют постройки из древесины,
Долговечность - способность материала (изделия) сохранять требуемые свойства до предельного состояния, заданного условиями эксплуатации. За предельное состояние принимается то минимально (или максимально) допустимое значение показателей свойств,ниже которых материал (изделие) уже не может применяться в заданном эксплуатационном режиме. Долговечность материала зависит, с одной стороны, от состава, структуры и качества (совокупности свойств) самого материала, с другой — от совокупности воздействующих на него в период эксплуатации факторов: режима и уровня нагрузок, температуры, влажности и агрессивности среды и т.п. Поэтому для каждого конкретного материала его долговечность будет зависеть от области и способа его применения, интенсивности эксплуатационных нагрузок, уровня ухода за ним в течение всего срока службы.
Долговечность строительных материалов оценивается по важнейшим эксплуатационным показателям, экспериментальным и расчетным данным, и количественно измеряется временем (в годах) от начала эксплуатации в заданном режиме до момента достижения предельного состояния. Как отмечалось, требование наибольшей долговечности предъявляется ко всем конструкционным материалам. Для материалов несущих и ограждающих конструкций она должна быть не менее срока службы здания и сооружения. Долговечность отделочных материалов может быть ниже, поскольку она корректируется сроками морального старения отделки. Кроме морального старения, определяющего технико-экономическую и эстетическую целесообразность дальнейшей эксплуатации материала, изделия и конструкции, различают физическое старение (или просто старение).
Старение - изменение структуры и свойств материала при эксплуатации или длительном хранении. Ряд строительных материалов практически не стареет. На тысячелетия сохранил природный камень произведения древней архитектуры, многие столетия существуют постройки из древесины, керамики, бетона. Старение происходит в материалах с повышенным уровнем внутренней энергии, находящихся в неустойчивом (метастабильном) состоянии и стремящихся самопроизвольно перейти в более устойчивое (стабильное) состояние. Внешние атмосферные и иные воздействия могут значительно ускорить сложный физико-химический процесс этого перехода. Довольно быстро стареют с заметным ухудшением эксплуатационных свойств многие пластмассы (например, полиэтиленовая пленка со временем мутнеет, теряет прозрачность, гибкость), резиновые материалы; подвержены старению и некоторые металлические сплавы (дюралюмины и др.).
Надежность - одно из основных комплексных свойств материала, определяющее его способность выполнять свои функции в течение заданного времени и при данных условиях эксплуатации, сохраняя при этом в определенных пределах установленные характеристики. Надежность материала зависит от совокупности многих факторов, определяющих условия производства, транспортирования, хранения, обработки, применения и эксплуатации. Основное значение надежности состоит в исключении «отказов» - внезапного ухудшения свойств материала ниже уровня браковочного показателя, которым обусловлена его работоспособность. Высокая надежность особенно важна для конструкционных материалов, работающих в экстремальных условиях (высокие напряжения, температура, агрессивная среда и т.п.) и при малых запасах прочности. Надежность таких материалов оценивается ускоренными испытаниями основных эксплуатационно-технических свойств (прочность, усталость, ползучесть, коррозионная стойкость и др.).
Показатели долговечности и надежности строительных материалов и изделий во многом определяют затраты на эксплуатацию (и прежде всего на ремонт) здании и сооружений.
Важнейшим комплексным свойством строительных материалов является совместимость.Под совместимостью материалов понимают способность разнородных материалов или компонентов композиционных материалов, изделий и конструкций образовывать прочное и надежное неразъемное соединение и стабильно выполнять при этом необходимые функции в течение заданного времени.
Совместимость рассматривают в разных аспектах: физико-химическом (обеспечение прочной связи в результате смачивания, схватывания в твердой фазе или спекания, предупреждение недопустимого взаимодействия) и физико-механическом (распределение и снижение внутренних напряжений термического и механического происхождения, формирование рационального соотношения между деформационным упрочнением компонентов и т.п.). Эти аспекты учитывают при производстве искусственных строительных конгломератов (например, совместимость в железобетонных изделиях цементного камня, заполнителя и стальной арматуры), при создании конструкции типа сэндвич или подборе наружной облицовки стен (учет совместных механических и температурно-влажностных деформаций), при работе с клеями, мастиками, лакокрасочными материалами и т.д.
Материалы, образующие в результате контактного взаимодействия промежуточные соединения и фазы с очень низкими механическими и специальными свойствами, несовместимы. Из них нельзя создать композиционный материал или изделие. Степень интенсивности физико-химического взаимодействия контактирующих материалов во многом определяется не только их природой, но и условиями производственно-технологического процесса. Технологические аспекты совместимости материалов проявляются также в процессе их применения в строительстве (например, выбор лакокрасочного материала в зависимости от вида поверхности основания под окраску). Активное средство борьбы с несовместимостью материалов— пассивирование поверхности (например, поверхностное окисление некоторых металлов, специальная грунтовка поверхностей перед окраской и т.п.).
Совместимость материалов может рассматриваться и в аспекте эстетическом; такая совместимость характеризует, прежде всего, возможность использования в одном объекте (например, в интерьере квартиры) отделочных материалов разного цвета, различного по характеру и масштабу рисунка, рельефа поверхности.
Ряд комплексных свойств строительных материалов характеризует их стойкость к одновременному действию высокой температуры, механических сил, химически активной среды и т.д.
Жаропрочность охватывает комплекс свойств - кратковременную и длительную прочность, ползучесть, длительную пластичность.
Жаростойкость характеризует способность материала противостоять при высокой температуре химическому разрушению. Указанными выше свойствами обладают специальные жаропрочные и жаростойкие металлы и сплавы, бетоны и композиционные материалы, которые могут эксплуатироваться при температуре 750 °С и выше. Материалы на основе сложных карбидных композиций сохраняют прочность при температуре до 3000°С.
Теплостойкость – характеризует способность материала (изделия) сохранять эксплуатационные характеристики при одновременном механическом и химическом воздействии в условиях повышенной температуры (до 600°С). Применительно к металлам и сплавам оно может служить условным эквивалентом их жаропрочности и жаростойкости при температурах до 550-600°С. Архитектору, проектирующему промышленные (металлургические, химические) предприятия, необходимо более детальное знакомство с характеристиками материалов, работоспособных в условиях агрессивной среды и повышенной температуры.
При проектировании гидротехнических, портовых сооружений, мостов и набережных необходимо учитывать свойство материала, контактирующего с потоком жидкости, сопротивляться разрушению при воздействии гидравлических ударов. Это комплексное свойство характеризует кавитационную стойкость материала. При эксплуатации материала в агрессивных жидкостях (морская вода) на кавитационное воздействие накладывается коррозия, а в условиях потока воды, несущей наносы, их дополнительное ударное и истирающее действие. Кави-тационная стойкость * металлов и их сплавов значительно выше, чем у высокомарочных бетонов и естественных каменных материалов (гранита, диабаза, базальта), однако в условиях агрессивной среды применение последних более целесообразно.
Кавитационная стойкость является частной характеристикой более общего свойства - эрозионной стойкости-способности материала сопротивляться эрозии, т. е. разрушению поверхностного слоя материала под механическим воздействием твердых тел, жидкости или газа. Для повышения стойкости к эрозии применяют специальное сырье и технологию производства (например, производство высокопрочного гидротехнического бетона), пропитывают поверхность материала полимерными композициями, облицовывают природным камнем. Эрозию используют и как полезное явление: при очистке облицовки зданий пескоструйным способом, для придания бетонной поверхности декоративной фактуры и т.п.
Эстетические (архитектурно-художественные) свойства материалов
Эстетические, или архитектурно-художественные, свойства строительных материалов и изделий объединяют две группы комплексных свойств:
Эстетические свойства определяются тремя основными видами характеристик: психологическими, физиологическими и физическими. Последние могут быть количественно выражены по результатам простых измерений геометрических размеров или с помощью специальных приборов (фотометров, спектрофотометров, блескомеров и т. п.). Объективная составляющая физиологических параметров цвета также поддается количественной оценке с помощью методов колориметрии, учитывающих спектральные характеристики зрительного анализатора среднего (нетренированного) наблюдателя.
Форма строительных материалов и изделий играет существенную роль не только в их функциональной, но и в эстетической оценке. Издавна зодчие и строители заботились о том, чтобы форма применяемых материалов (каменного блока, кирпича, облицовочной плитки) была эстетически осмысленной, строгой, пропорциональной. Например, в кладке из природных каменных материалов для цоколей применяли крупные грубо обработанные блоки, а в верхней части стены - мелкоразмерные гладкие камни. Это создавало впечатление зрительного облегчения стены, выложенной из одного материала, снизу вверх. Эстетичность формы материала и изделия определяется ее геометрией (кубическая, параллелепипедная, цилиндрическая и т.д. для объемных изделий; квадратная, прямоугольная, многогранная и т.д. для плоских) и пропорциями (соотношениями) основных размеров.
Архитекторы совместно с технологами и строителями много работали над унификацией формы и типоразмеров глиняного кирпича, добиваясь не только его модульности и удобства работы каменщиков, но и его пропорциональности, эстетической выразительности рисунка неоштукатуренной кирпичной кладки. Всего девять типоразмеров фасонного кирпича понадобилось создателям замечательного храма Вознесения в Коломенском и церкви в с. Дьяково, в два раза большее их число - зодчим храма Василия Блаженного в Москве, чтобы получить неповторимые композиции и огромное разнообразие архитектурных форм. Такое же количество (18 типов) керамических плит использовано в орнаментальных композициях старой ярославской архитектуры, а только семь стандартных фигурных камней создали богатый узор «Святых ворот» в Переславле-Залесском (исследования арх. В. Гридина и Г. Борисовского).
На заре отечественного индустриального домостроения архитекторы Буров А. К. и Блохин Б. Н. разрабатывали новые формы крупных бетонных блоков и панелей. Особенно важна эта работа при проектировании сборных зданий из легких крупноразмерных изделий и новых эффективных материалов. Не менее значима эстетичность формы столярных, скобяных, санитарно-технических изделий, проектированию которых архитектор должен уделять большое внимание. Форма плоских плиточных материалов для облицовки стен и покрытия полов также может существенно обогатить их ассортимент.
Форма - важная эстетическая характеристика и для таких строительных материалов и изделий, как стеклоблоки, профильное стекло (стеклопрофилит), штучный деревянный паркет, плинтусы, наличники, поручни и другие профильно-погонажные материалы из дерева, пластмасс и алюминиевых сплавов, рельефные облицовочные материалы для фасадов и интерьеров из листового штампованного металла или вакуумформованных пластмасс и т.д.
Цвет - одно из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Под цветом материалов (изделий) понимают определенное зрительное ощущение, вызываемое в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения в диапазоне видимой части спектра (длина волн λ составляет 380-760 нм). Цвет материала (как цветовое ощущение) зависит от спектрального состава светового потока, отраженного поверхностью материала или прошедшего через него (последний характеризует цвет только светопроницаемых материалов - стекла, некоторых минералов и пластмасс).
В общем случае цвет материала обусловлен следующими факторами: его окраской, свойствами поверхности, оптическими свойствами источников света (известно, например, что цвет одних и тех же обоев по-разному воспринимается днем и при искусственном освещении вечером) и среды, через которую свет распространяется, индивидуальными особенностями зрительного анализатора и психофизического процесса переработки зрительных впечатлений в мозговых центрах наблюдателя. При качественном описании цвета используют три его взаимосвязанных субъективных атрибута: цветовой тон, насыщенность и светлоту.
Видимый спектр можно разделить на участки различной цветности; границы этих участков обозначают длины волн излучений в нанометрах (нм): 380-430-фиолетовый цвет, 430-470-синий, 470-510-голубой, 510-560-зеленый, 560-590-желтый, 590-620-оранжевый, 620-760-красный. На граничных участках воспринимаются смешанные цвета (например, около 590 нм - желто-оранжевый, около 620 нм - красно-оранжевый и т.д.).
В спектре отсутствуют бело-серо-черные цвета, называемые ахроматическими (что в переводе с древнегреческого означает бесцветные). Эти отсутствующие в спектре цвета различаются только по светлоте1, которую наше сознание обычно связывает с количеством белого или черного пигмента. Хроматические (определенные по цветности) цвета материалов отличаются друг от друга как по светлоте, так и по цветовому тону («оттенку») - качественной характеристике, в отношении которой цвет материала можно приравнять к одному из названных выше спектральных или пурпурных (переходных между крайними спектральными - красным и фиолетовым) цветов. Количественно различные цветовые тона объективно характеризуют длинами волн λ одинаковых по оттенку спектральных цветов. Светлота хроматических поверхностей материалов определяется из сравнения их с ахроматическими - коэффициентами отражения тех ахроматических цветов, которые не кажутся ни темнее, ни светлее их, т.е. равны с ними по светлоте. Приблизительное представление о светлоте ахроматических в цветных поверхностей материалов можно получить по данным, приведенным в табл. 1.3.
Таблица 1.3. Коэффициенты отражения ахроматических и цветных поверхностей материалов
|
Цвет |
Коэффициент отражения |
Цвет |
Коэффициент отражения |
|
Черный |
0,04-0,05 |
Темно-синий и темно-коричневый |
0,10 |
|
Темно-серый |
0,06-0,15 |
Зеленый и коричневый |
0,15-0,2 |
|
Серый |
0,16-0,5 |
Красно-оранжевый |
0,2-0,25 |
|
Светло-серый |
0,51-0,72 |
Бежевый |
0,35-0,4 |
|
Бело-серый |
0,73-0,82 |
Голубой |
0,45-0,5 |
|
Белый |
0,83-0,89 |
Желтый (яичный) * |
0,5-0,6 |
Отделочные материалы часто бывают с полихромным (многоцветным) рисунком. Светлоту таких материалов можно приближенно определить по соотношению основных цветов в пределах раппорта (повторяющейся части) рисунка.
Степень Отличия хроматического цвета от ахроматического той же светлоты называют насыщенностью цвета. Насыщенность характеризует уровень, силу выраженности цветового тона; в человеческом сознании она Связана с количеством (концентрацией) пигмента, краски. Число различных ступеней насыщенности для различных цветов материалов колеблется от 4 до 25. Однако метод измерения насыщенности довольно сложен, и поэтому в цветоведении принято измерять не насыщенность, непосредственно воспринимаемую глазом, а так называемую колориметрическую насыщенность, иличистоту цвета - соотношение (в процентах) интенсивностей монохроматического и белого цвета в смеси, т.е. долю чистого спектрального в смеси равно ярких спектрального, и белого. Чистота спектральных цветов принимается за 100% (или за единицу), чистота идеально белого равнялась бы нулю.
Количественно определив светлоту (коэффициент отражения), цветовой тон (длину волны излучения, воспроизводящего в смеси с белым измеряемый цвет) и чистоту цвета, мы объективно характеризуем цвет конкретного материала, любое изменение цвета обязательно влечет за собой изменение, по крайней мере, одной из трех определяющих его величин. Умение «читать»; цвет, т.е. представлять себе определенный цвет по его численным характеристикам, требует практического навыка. Для примера приведем основные показатели λ, Р, р, характеризующие цвет некоторых красок (табл. 1.4).
Таблица 1.4. Цветовые характеристики некоторых красок
|
Наименование краски |
Примерная характеристика цвета: |
||
|
цветовой* тон (длина волны) λ, мм |
насыщенность (чистота цвета) Р,% |
светлота (коэффициент отражения) ρ |
|
|
Крапплак (средний) |
630 |
50 |
0,06 |
|
Кадмий красный |
620 |
60 |
0,16 , |
|
Киноварь красная |
610 |
98 |
0,15 |
|
Мумия |
600 |
41 |
0,19 |
|
Охра жженая (светлая) |
598 |
45 |
0,21 |
|
Охра (светлая) |
584 |
40 |
0,53 |
|
Кобальт зеленый (темный) |
530 |
50 |
0,09 |
|
Зелень изумрудная |
520 |
60 |
0,06 |
|
Кобальт синий |
463 |
70 |
0,12 |
|
Ультрамарин t синий |
460 |
78 |
0,05 , |
|
Кость жженая |
— - |
— |
0,04 |
Придание численных значений описанным выше субъективным атрибутам цвета материала осуществляется либо компараторным методом: (сравнением с эталонными цветами, приведенными в цветовых атласах, таблицах, колерных книгах и т.п.), либо различными инструментально-расчетными методами. Для практического применения этих методов используют приборы - колориметры, компараторы, цветные фотометры и др.
Цветовые характеристики особенно важны для оценки качества отделочных материалов, применяемых в наружной и во внутренней отделке зданий и сооружений. Поскольку цвет является одним из важнейших факторов производственного и бытового комфорта, при выборе отделочных материалов необходимо учитывать не только их собственные цветовые характеристики, но и определенное психологическое воздействие конкретных сочетаний цвета различных материалов (или покрасок) - цветовых гармоний.
Проектируя здание и его отделку, выбирая необходимые отделочные материалы, архитектор должен принимать во внимание (кроме объективных факторов, обусловливающих цветовые ощущения - источники света, среда и т.п.) взаимосвязь цвета и фактуры поверхности, цвета и формы, роль светотени и рефлексов в восприятии цвета. Так, с помощью цвета можно зрительно «разрушить» стену, исказить объем, изменить пропорции объекта, а цветные рефлексы могут изменять оттенки поверхностей (например, при покрытии пола красным ковром белые стены будут восприниматься бледно-розовыми). В интерьере отделка удаленной торцовой стены материалом насыщенного, теплого цвета способствует уменьшению воспринимаемой длины помещения, а применение холодного ненасыщенного, наоборот, зрительно удлиняет его.
Следует широко использовать возможность направленного изменения цвета искусственных (а при необходимости и природных) строительных материалов с помощью пигментов - цветных тонкоизмельченных неорганических и органических веществ, вводимых в состав материала при его производстве или используемых для приготовления красок и пропиточных составов, применяемых для декоративно-защитной отделки поверхности материалов и изделий.
Значительные изменения цвета материалов происходят и в естественных условиях эксплуатации (например, в результате окисления поверхностного слоя металла). Способность материала в течение длительного времени сохранять в эксплуатационных условиях без изменения свой цвет характеризуется его цветоустойчивостью. Это свойство искусственных материалов в значительной степени определяется стойкостью примененных пигментов. Изменение цвета окрашенных полимерных материалов наблюдается также по мере их старения.
Фактура (от лат. factura - обработка, строение) - видимое строение поверхности материала (изделия). Фактура характеризуется степенью неровности (рельефа) или гладкости поверхности и воспринимается благодаря зрительному восприятию светотеневых неравномерностей. По характеру поверхности материала различают две группы фактур: рельефные (различающиеся по высоте и характеру рельефа) и гладкие(от зеркально-блестящих до шероховато-ровных).
Поскольку некоторая доля падающего на поверхность любого тела (материала) света отражается от нее по закону «угол падения равен углу отражения», то строение поверхности можно определить по характеру отражения света. Материалы с совершенно гладкой (зеркальной) поверхностью отражают свет в одном определенном направлении, с которого эта поверхность воспринимается как блестящая. Материалы с шероховатой поверхностью отражают свет рассеянно, в разных направлениях, поскольку различные ничтожно мелкие участки их поверхности расположены под разным углом к потоку падающего света. Такая поверхность с различных направлений воспринимается как матовая-равномерно яркая, но не блестящая, не имеющая бликов. Иногда выделяют еще одну разновидность гладкой поверхности - глянцевую, занимающую промежуточное положение между блестящей и матовой.
Цвет затененной части поверхности материала отличен от цвета ее освещенной части; в каких-то точках поверхности наблюдаются блики, яркость которых зависит от яркости света и характера рельефа поверхности. Поэтому при рассеянном освещении поверхности со всех сторон и при интенсивном лобовом освещении неровности не дают теней, и фактура проявляется значительно хуже, а иногда и совсем не различается. Плохо различается фактура материала на большом расстоянии.
Различают два вида рельефных фактур:
Пример первой - регулярная рифленая фактура природного камня, второй - фактура бетона с обнаженным заполнителем или каменная фактура скалы. Наглядный пример фактурной обработки поверхностей строительных материалов - рельефная и гладкая обработка лицевой поверхности природного (естественного) камня.
Фактуры древесины также можно разделять на рельефные (колотая, тесанная, резная, шероховатая, пиленая) и гладкие (строганная, полированная).
Разнообразна фактурная обработка; лицевого бетона. Много еще нераскрытых возможностей в декоративной обработке поверхности керамических, стеклянных, гипсовых, асбесто-цементных, полимерных строительных материалов и изделий. Большое значение для пластики фасадов зданий – имеет фактурная обработка лицевой поверхности стеновых и облицовочных материалов. Фактура материалов для подвесных акустических потолков играет существенную роль в создании акустического и светового комфорта в интерьерах.
Рисунок материала может быть естественным, выражающим на его поверхности характерную структуру, особенности строения (такой видимый рисунок поверхности называется текстурой), или искусственным, нанесенным на поверхность материала (изделия) покраской, печатью или любым другим способом. Рисунок материала может быть цветным (хроматическим) и черно-белым (ахроматическим).
В широком понимании текстура (от лат. textura-ткань, связь, строение) -преимущественная ориентация кристаллических зерен в поликристаллах или молекул в твердых аморфных материалах, приводящая к анизотропии их свойств.
Древесные породы с четко выраженными, заметными на продольном разрезе широкими сосудами имеют так называемую штриховую текстуру, причем, если эти штрихи собраны в широкие полосы (как, например, у дуба и ясеня), то текстура называется полосоштриховой, а если штрихи расположены беспорядочно (например, у грецкого ореха и эвкалипта), то - рассеянно-штриховой. Породы древесины с четко различимыми сердцевинными лучами (дуб, бук, платан и др.), которые видны на радиальных разрезах как блестящие зеркальца - прерывистые полоски или пятна, характеризуются зеркальчатой текстурой. На тангентальных разрезах этих пород видна чешуйчатая текстура древесины.
Породы древесины со слабо различимым анатомическим строением (например, береза, самшит, груша) называют слаботекстурными. По декоративности зеркальчатая текстура выше чешуйчатой, поэтому для облицовки панелей и мебели строганый радиальный шпон (тонкий срез) предпочтительнее тангентального.
Своеобразную текстуру на срезах создают пороки строения древесины-сучки, кап (наплывы) и пр. Природный рисунок среза выявляют и обогащают наклонным резанием, применением специальных ножей с волнистым лезвием, неравномерным прессованием и другими способами.
Текстура каменных и древесных материалов усиливается при полировке и прозрачной отделке (мастиками, лаками) поверхности. Выразительность естественного рисунка камня, стекло-кристаллических и некоторых полимерных и других материалов увеличивается направленным освещением поверхности, игрой светопроницаемых, глухих и блестящих включений. Современная технология производства искусственных, прежде всего полимерных, отделочных материалов позволяет получать почти неограниченное разнообразие рисунков, включая специально созданные декоративные текстуры.
У природных и большинства искусственных материалов текстура образуется видимыми на их поверхностях с различными по форме, размеру, характеру пространственного расположения, цвету отдельными составными элементами: у древесины - годичными слоями, сердцевинными лучами, сосудами, волокнами; у естественного камня — зернами, прожилками, порами; у бетона - цементным камнем, мелким и крупным заполнителем и т. д. Текстура и цвет служат важными диагностическими признаками для распознавания пород минералов и древесины. Опытные архитекторы, строители и специалисты-материаловеды легко по внешним признакам различают десятки пород древесины и естественных каменных материалов. Текстуры этих материалов показаны на рис. Текстура древесины, отражающая ее анатомическое строение, во многом определяет ее художественно-декоративную ценность. Лиственные породы обладают, как правило, более выразительной и богатой текстурой, чем хвойные. Характер текстуры древесины резко изменяется в зависимости от направления разреза ствола: поперечного (торцового) или продольного (радиального и тангентального).
Искусственные (нанесенные, как правило, на поверхность материала) рисунки различаются по многочисленным признакам: характеру, масштабу, раппорту, количеству и характеристике цветов и их сочетаниям и т. д. Рисунок может наноситься и не на поверхность материала, а располагаться под прозрачным верхним слоем (например, на внутренней стороне прозрачной полимерной пленки в многослойных отделочных материалах и линолеумах). Рисунок материала может создаваться на его поверхности не цветом, а сочетанием разного рельефа (травлением на стекле, сочетанием петельного и разрезного ворса ковровых материалов), перфораций (на акустических плитах) и другими способами.
Раппорт (от фр. rapporter- приносить обратно) - повторяющаяся часть (мотив) рисунка узора.
Оценка эстетических свойств строительных материалов и изделий производится как методами измерения их физических параметров, так и визуальным сопоставлением с утвержденными эталонами. При визуальном методе оценка цвета, фактуры и рисунка производится в тех же условиях освещения, при которых предполагается эксплуатация материала.
Важной, чрезвычайно сложной и малоизученной характеристикой строительных материалов и изделий является их эстетическая сочитаемость друг с другом и с окружающей средой. Более других исследован вопрос цветовых гармоний однако он, как правило, рассматривался в отрыве от конкретных условий применения различных сочетаний цвета. Эстетические свойства материалов показаны на схеме дерева свойств
Вопрос цветовой гармонии конструкционных и отделочных материалов нельзя рассматривать отвлеченно от общих задач архитектурного проектирования и сводить к подбору красивых сочетаний. В «Учении о цвете» Гете называл «вульгарно неприятным» сочетание синего и зеленого и «вульгарно веселым» -желтого и зеленого цвета. Вся история материальной культуры свидетельствует о том, что «...никаких всеобщих, неизменных, безотносительных к месту и времени законов красивых сочетаний цветов не существует... Отвергая нормативные теории цветовой гармонии, было бы неправильно, однако, пренебречь теми их положениями, которые в какой-то мере базируются на обобщении наблюдений и художественной практики»1. Так, не лишены справедливости указания на то, что светлые цвета хорошо сочетаются с белым, что к числу гармоничных относятся сопоставления близких цветов, воспринимающихся как оттенки одного цвета, что в цветовых сочетаниях лучше сохранять светлотные отношения спектральных цветов и др. Логичны также указания о стремлении к «естественным», встречающимся в природе сочетаниям.
Гармоничным называют сочетание цветов, вызывающее положительную психоэстетическую оценку
Эта сочетаемость «естественного» справедлива не только в отношении цветовых гармоний. Всегда положительно воспринимается, например, сочетание в одном здании природных конструкционных материалов древесины и камня; также гармонично сочетание традиционно взаимосвязанных искусственных конструкционных материалов - металла и бетона. А сочетание тяжелого природного камня с легкими конструкциями из пластмасс, возможно, воспринимается как негармоничное, противоестественное.
Еще более сложен вопрос выбора рациональных (с позиции «совместимости») материалов, гармонирующих с окружающей средой. Архитектор должен учитывать природно-климатические условия, характер ландшафта, региональные и национальные традиции и многое другое. Так и не «прижились» в казахских степях пластмассовые юрты, хотя все технологические расчеты конструкций были сделаны верно. Зато как гармонично вписаны в строгий ландшафт Армении старые и новые постройки из туфа.
Число возможных сочетаний материалов между собой и окружением вне объекта их применения огромно. Каждое из них может оказаться приемлемым или недопустимым в зависимости от конкретных условий и, прежде всего, от решаемых архитектором функциональных и художественных задач.
Технико-экономические характеристики строительных материалов
Оценка экономической эффективности строительных материалов и изделий (равно как и элементов конструкций) при сравнении нескольких вариантов возможных решений производится на единицу измерения (например, на 1 м3 или 1 м2 продукции, на 1000 условных единиц изделия и т. п.), которая отражает конечное потребительское назначение данного вида продукции, по сумме приведенных затрат, учитывающих все расходы на его изготовление (или добычу), транспортирование, хранение, применение и эксплуатацию в течение всего срока службы.
Под эффективными строительными материалами и изделиями понимают такие их виды, производство и применение которых способствует максимальной экономии затрат общественного труда и, прежде всего, снижению стоимости строительства без ухудшения эксплуатационных и эстетических показателей строящихся зданий и сооружений, а также повышению степени механизации и автоматизации труда на заводе и стройке, экономии сырья и топлива, наиболее рациональному использованию капитальных вложений на развитие материально-технической базы строительства.
В проектной практике экономическая эффективность применяемых в строительстве материалов и изделий рассчитывается при сравнении нескольких возможных вариантов решения с использованием взаимозаменяемой продукции, а также для определения рациональной области применения новых материалов и изделий. При сравнении вариантов лучший материал (по эффективности применения) определяется наименьшей суммой приведенных затрат с учетом капитальных вложений в производство данной продукции, себестоимости «в деле» и эксплуатационных расходов.
Научно-методические и прикладные вопросы технико-экономического анализа решений, принимаемых архитектором в его практической деятельности, в необходимом объеме освещаются в курсе «Экономика строительства». Здесь же лишь обращается внимание на то, что неправомерно проводить комплексную оценку качества строительных материалов и изделий без учета одной из важнейших их характеристик - экономичности. Недопустимо также при оценке сравнительной экономической эффективности строительных материалов и изделий применять в качестве основы для расчета показатель их сметной стоимости (стоимость материала «в деле»).
Одна из основных экономических характеристик - показатель себестоимостистроительных материалов (изделий), который складывается из затрат: на сырье и вспомогательные материалы, включая все транспортные расходы; на энергетические ресурсы, необходимые для производства продукции; на заработную плату рабочих и служащих; на содержание и текущий ремонт производственного и вспомогательного оборудования; на мероприятия по охране труда и пр., а также из амортизационных затрат по основным фондам, часть которых идет на периодические и капитальные ремонты зданий и оборудования, а часть отчисляется на полное их восстановление после установленного срока службы.
Архитектор в своей практической деятельности чаще всего обращается к экономической характеристике материалов и изделий «в деле», определяемой показателем их сметнойстоимости - себестоимости заводского изготовления продукции плюс сметные затраты на ее перевозку и укладку в дело. Сюда же относятся расходы на транспорт, стоимость вспомогательных материалов и все другие расходы по производству строительно-монтажных и отделочных работ, связанных с укладкой данного материала в конструкцию здания или сооружения.
Важным показателем экономической эффективности материалов и изделий является сроких службы в строительных конструкциях, который определяется, прежде всего, такими рассмотренными выше комплексными свойствами, как долговечность и надежность. В свою очередь, срок службы материалов и изделий определяет основные расходы, связанные с капитальным ремонтом и восстановлением конструкций и отделки зданий и сооружений.
При определении срока службы материалов и изделий не следует забывать о моральном износе, как самой продукции, так и объектов, в которых она будет применена (зданий, сооружений или отдельных конструкций и отделки). Например, современная технология производства рулонных материалов для внутренней отделки стен (обоев и пленок) позволяет изготавливать эти материалы с гарантированным сроком их службы в жилых помещениях в течение 15-25 лет. Однако, несмотря на видимую экономическую эффективность максимального повышения срока службы указанных отделочных материалов, увеличивать их долговечность свыше 6 лет нецелесообразно, так как в связи с быстрым морально-эстетическим износом обои в жилых домах обычно заменяют через каждые 3 - 5 лет.
От функциональных (эксплуатационно-технических) свойств применяемых материалов и изделий зависят среднегодовые эксплуатационные затраты: например расходы на отопление зданий зависят от теплопроводности материалов ограждающих конструкций; расходы на уборку помещений - от физических и санитарно-гигиенических характеристик отделочных материалов и т.п. К эксплуатационным расходам относятся все расходы по текущему ремонту, а затраты на капитальный ремонт и отчисления на восстановление (реновацию) учитываются при расчете полных приведенных затрат коэффициентом срока службы конструкций.
К числу важнейших технико-экономических характеристик строительных материалов и изделий относятся и те, которые прямо или косвенно определяют их соответствие современным индустриальным методам строительства. Так, высокая степень заводской готовности продукции означает, что материал или изделие полностью изготовлены механизированным или автоматизированным способом на предприятии, оснащенном высокопроизводительным оборудованием, а это обеспечивает (по сравнению с построечной доводкой до готовности к применению) повышение качества продукции, рост производительности труда, снижение себестоимости строительства. Например, при увеличении мощности предприятия по производству бетонных и железобетонных конструкций в 4-5 раз себестоимость его продукции снижается на 12-15%, а на заводах по производству мягких кровельных материалов такой же рост выпуска продукции приводит к снижению ее себестоимости на 20-25%.
Производство на специализированных предприятиях (заводах железобетонных изделий, домостроительных комбинатах) укрупненных изделий и элементов конструкций обеспечивает высокую степень сборности, что в условиях типового проектирования на основе каталога унифицированных деталей и механизации труда на заводе и стройке позволяет значительно сократить сроки монтажа зданий и снизить стоимость строительства. Аналогичные результаты достигаются и в процессе отделки зданий применением сборных элементов облицовки (взамен штукатурных и малярных работ), настилкой рулонных покрытий полов в виде полотнищ размером «на комнату» (взамен штучных плиточных материалов и паркета) и т.п. Повышение степени заводской готовности и сборности изделий, в конечном счете, должно способствовать превращению строительной площадки в своеобразный конвейер по выпуску продукции (зданий, сооружений) высокого качества.
В числе технико-экономических характеристик следует обратить особое внимание наматериалоемкость современного индустриального строительства, использующего широкую номенклатуру (около 1000 наименований) конструкционных и отделочных материалов и изделий. Строительство всегда было и остается одной из наиболее материалоемких отраслей народного хозяйства: оно использует свыше 95% продукции предприятий стройиндустрии и промышленности строительных материалов, около 40% вывозимой деловой древесины, около 15-20% продукции металлургической и других отраслей народного хозяйства.
Транспортирование материалов требует огромных материальных и трудовых затрат: общие затраты на все виды перевозок и перемещений строительных материалов и изделий, включая вертикальный транспорт и установку в конструкцию, составляют около 1/3 стоимости зданий и более 60% трудозатрат.
Технические и экономические проблемы современного строительства тесно взаимосвязаны. Так, снижение материалоемкости неразрывно связано с повышением прочности строительных материалов и изделий (выпуском высокомарочных цементов и бетонов, применением высокопрочной арматурной и конструкционной стали и др.), а также с одной из основных проблем технической политики отрасли - снижением массы строительных конструкций. Применение в несущих и ограждающих конструкциях эффективных высокопрочных и легких (с меньшей плотностью) материалов позволяет повысить сборность строительства за счет укрупнения элементов конструкций без увеличения мощностей монтажных и транспортных средств, существенно снизить его стоимость за счет уменьшения затрат на транспортирование готовых материалов и изделий, повысить производительность труда строителей. Так, переход от кладки стен из обычного полнотелого кирпича к конструкциям из пустотелых керамических камней позволяет снизить массу наружных ограждений примерно на 350-400 кг/м2, трудоемкость работ - на 20%, а приведенные затраты - на 10-15%. Еще больший технико-экономический эффект дают ограждающие конструкции типа сэндвич из листовых материалов и пенопластов, которые легче кирпичных стен более чем в 20 раз.
К эффективным конструкционным материалам относят материалы с высокой прочностью и малой плотностью, т.е. такие, которые характеризуются высокими показателями удельной прочности, а также материалы, совмещающие различные функции (например, стеновые материалы с отделанной лицевой поверхностью). Так, применение лицевого кирпича взамен обыкновенного, требующего последующей отделки кладки стен штукатуркой и окраской или облицовки плиточными материалами, обеспечивает экономию не только единовременных расходов и трудозатрат, но и практически снимает последующие эксплуатационные затраты, так как долговечность отделочного слоя; лицевого кирпича равна долговечности; самого материала.
Эффективность конструкционных материалов и изделий оценивают также отношением массы равнозначных несущих конструкций. Так, для определенных областей применения клееной древесины, стали и тяжелого бетона в строительстве одноэтажных производственных зданий это отношение выражается примерно, как 1:2:10, а стоимость некоторых идентичных зданий, построенных из этих материалов, соответственно, как 1:3:4.
Эффективные отделочные материалы характеризуются, с одной стороны, высокими эксплуатационно-техническими и эстетическими свойствами и, прежде всего, их высокой надежностью в течение заданного срока службы, а с другой малой трудоемкостью их применения и простотой ухода в процессе эксплуатации. В общем же задача повышения эффективности применяемых в строительстве конструкционных и отделочных материалов и изделий неотделима от повышения их интегрального качества, т.е. качества продукции в целом.
Стандартизация свойств. Марки и сорта материалов
Свойства материалов оценивают количественно, т. е. по числовым показателям, устанавливаемым путем испытаний по специальным методикам, предусмотренным государственными стандартами или техническими условиями.
Во всех отраслях производства действует государственная система стандартизации, чем создается эффективность действия стандартов как одного из средств ускорения научно-технического прогресса и повышения качества продукции.
В зависимости от сферы действия стандарты подразделяют на следующие категории:
Наряду со стандартами действуют технические условия (ТУ), устанавливающие комплекс требований к конкретным типам, маркам, артикулам продукции. В государственных стандартах на строительные материалы, указываются четкое определение и классификация разновидностей данного материала, способ изготовления или происхождение, конкретные цифровые показатели технических свойств и методы их определения, необходимые сведения о маркировке, упаковке, правилах хранения и транспортирования.
Основные положения строительного проектирования, производства строительных работ и требования к строительным материалам и изделиям регламентируются Строительными нормами и правилами (СНиП) и ДБН (Державнi буд. норми), обязательными для всех организаций и предприятий. Эти документы разработаны с учетом мирового и отечественного опыта развития строительной индустрии, внедрения передовой техники в строительство, максимального использования в строительстве изделий и конструкций заводского изготовления.
Методическую основу стандартизации размеров; в проектировании, изготовлении строительных изделий и возведении сооружений составляет модульная координация размеров в строительстве (МКРС), представляющая собой совокупность правил координации размеров элементов зданий и сооружений, строительных изделий и оборудования на базе основного модуля, равного 100 мм (обозначается 1 М). Применение МКРС позволяет унифицировать и сократить число типоразмеров строительных изделий из разных материалов или отличающихся по конструкции. В МКРС входят и производные модули, которые получают путем умножения основного модуля на целые или дробные коэффициенты. При умножении на целые коэффициенты образуются укрупненные модули (от 2М до 60М), а при умножении на коэффициенты менее единицы — дробные модули (от 1/2М до 1/100М).
В стандартах и ДБНах (СНиПах) требования к свойствам материалов выражены в виде марок и классов на эти материалы. Признаком деления на марки обычно является показатель основного свойства материала, обусловленный условиями эксплуатации материала в конструкциях и сооружениях.
Деление на марки по прочности является основным для конструкционных материалов и изделий, из которых изготовляют несущие конструкции. СНиП устанавливает единую шкалу марок по пределу прочности при сжатии (МПа): 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 5; ...; 100. Для теплоизоляционных материалов основным показателем для определения марок является средняя плотность (кг/м3): 10; 15; 25;...; 600. Для ряда материалов предусмотрена маркировка по показателю морозостойкости — количеству циклов, которое должен выдержать материал без допустимых признаков разрушения: F10, F 25 и т. д.
Некоторые материалы и изделия (отделочные материалы, лесные материалы и др.) по наличию внешних дефектов делят на сорта.
Определение показателей технических свойств связано с измерениями, т. е. со сравнением с другой, однородной величиной, принятой за единицу. Совокупность единиц, образованная по определенному принципу, называется системой единиц. В Украине принята Международная система единиц (СИ). Наряду с СИ еще используют и прежние системы — СГС и МКГСС.
Поэтому для изучения общих свойств строительных материалов и изделий необходимо знать основные размерности численных характеристик их линейных размеров, объемов и массы. Например, все линейные размеры объемных и плоских (листовых, плиточных, рулонных) материалов и изделий их длина, ширина или высота определяются в мм, см, м. Площадь поверхности или сечения материала - в см2, м2, объем см3, дм3, м3 (реже в литрах), масса единицы длины или площади - в г, кг, т.
Механические свойства
Нагрузки
Строительные материалы и конструкции подвергаются различным внешним силам - нагрузкам, которые вызывают в них деформации и внутренние напряжения. Нагрузки делятся на статические, действующие постоянно, и динамические, которые прикладываются внезапно и вызывают силы инерции.
Нагрузки, преимущественно динамического характера, образуются от природных катастроф (землетрясения, ураганы, Наводнения, селевые потоки, оползни и др.), а также от аварий на предприятиях (взрывы, удары).
Статические нагрузки действуют независимо от времени, динамические же главным образом зависят от длительности действия: от долей до нескольких секунд, вызывая колебания и смещения сооружений. Ударная волна ядерных взрывов может длиться до 2-3 секунд, а интенсивность на ее фронте при этом достигает сотен МПа, вот почему она обладает столь разрушительными последствиями.
К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.
Деформации и напряжения
Упругостью твердого тела называют его свойство самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее принято называть обратимой.
Пластичностью твердого тела называют его свойство изменять форму или размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело не может самопроизвольно восстанавливать свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластической деформацией.
Пластическую или остатачную деформацию, не исчезающую после снятия нагрузки, называют н е о б р а т и м о и.
Хрупкостью твердого тела называют его способность разрушаться без образования заметных остаточных деформаций.
Основными характеристиками деформативных свойств строительного материала являются: модуль упругости, коэффициент Пуассона, модуль сдвига, объемный модуль упругости (модуль всестороннего сжатия), предельные деформации (растяжения, сжатия и др.), ползучесть. Другие характеристики могут определяться для специальных условий нагруженйя.
Относительная деформация равна отношению абсолютной деформации ∆l первоначальному линейному размеру / тела:
ε=∆l /l
Деформация происходит вследствие удаления или сближения атомов, причем смещения атомов пропорциональны деформации тела.
Напряжение - мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под воздействием внешних сил.
Модуль упругости Е (модуль Юнга)' связывает упругую деформацию и одноосное напряжение линейным соотношением, выражающим закон Гука**:
ε=σ/E
При относительном растяжении (сжатии) напряжение определяется по формуле
σ=P/F
, где Р - действующая сила; F - площадь первоначального поперечного сечения элемента.
Марки кирпича устанавливаются по показаниям прочности на сжатие и изгиб.
Прочность — способность материалов сопротивляться разру шению и деформациям от внутренних напряжений, возникающих в результате воздействия внешних сил или других факторов, таких как неравномерная осадка, нагревание и т. п. Оценивается она пределам прочности. Так называют напряжение, возникающее в материале от действия нагрузок, вызывающих его разрушение.
Различают пределы прочности материалов при сжатии, рас тяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах. Предел прочности при сжатии и растяжении RСЖ(Р), МПа, вычисляется как отношение нагрузки, разрушающей материал Р, Н, к площади поперечного сечения F, мм2:
.
Предел прочности при изгибе RИ, МПа, вычисляют как отношение изгибающего момента M, Нхмм, к моменту сопротивления образца , мм3:
.
Каменные материалы хорошо работают на сжатие и значительно хуже (в 5-50 раз) на растяжение и изгиб. Другие материалы — металл, древесина, многие пластмассы — хорошо работают как на сжатие, так и на растяжение и изгиб.
Предел прочности определяется испытанием образцов материалов стандартных размеров на специальных приборах (прессах) путем разрушения их и определения разрушающего усилия.
Величина усилия разрушающего образец делится на площадь поперечного сечения образца, и получается напряжение R (в кг/см2), при котором разрушился образец; это и есть предел прочности.
Предел прочности некоторых материалов (например, бетона, раствора, камня) называется их маркой.
Марка камня обозначает предел прочности камня (в кг/см2) при сжатии.
Важной характеристикой материалов является коэффициент конструктивного качества. Это условная величина, которая равна отношению предела прочности материала R, МПа, к его относительной плотности:
к.к.к. = R/d
Коэффициент конструктивного качества для тяжелого бетона марки 300 равен 12,5; стали марки Ст5-46, древесины дуба при растяжении — 197. Материалы с более высоким коэффициентом конструктивного качества являются и более эффективными.
Упругость — способность материалов под воздействием нагрузок изменять форму и размеры и восстанавливать их после прекращения действия нагрузок.
Упругость оценивается пределом упругости буп, МПа, который равен отношению наибольшей нагрузки, не вызывающей остаточных деформаций материала, PУП, Н, к площади первоначального поперечного сечения F0, мм2:
бУП=РУП/F0
Пластичность — способность материалов изменять свою форму и размеры под воздействием нагрузок и сохранять их после снятия нагрузок. Пластичность характеризуется относительным удлинением или сужением.
Разрушение материалов может быть хрупким или пластичным. При хрупком разрушении пластические деформации незначительны.
Релаксация — способность материалов к самопроизвольному снижению напряжений при постоянном воздействии внешних сил. Это происходит в результате межмолекулярных перемещений в материале. Релаксация оценивается периодом релаксации — временем, за которое напряжение в материале снижается в е = 2,718 раза, где е — основание натурального логарифма. Период релаксации составляет от 1 х 10-10 секунд для материалов жидкой консистенции и до 1 х 1010 секунд (десятки лет) у твердых.
Твердость — способность материала оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала.
Для разных материалов она определяется по разным методикам. Так, при испытании природных каменных материалов пользуются шкалой Мооса, составленной из 10 минералов, расположенных в ряд, с условным показателем твердости от 1 до 10, когда более твердый материал, имеющий более высокий порядковый номер, царапает предыдущий. Минералы расположены в следующем порядке: тальк или мел, гипс или каменная соль, кальцит или ангидрит, плавиковый шпат, апатит, полевой шпат, кварцит, топаз, корунд, алмаз.
Твердость металлов, бетона, древесины, пластмасс оценивают вдавливанием в них стального шарика, алмазного конуса или пирамиды.
Твердость материала не всегда соответствует прочности. Так, древесина имеет прочность, одинаковую с бетоном, но значительно меньшую твердость.
Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий. Истираемость И в г/см2 вычисляется как отношение потери массы образцом m1-m2 в г от воздействия истирающих усилий к площади истирания F в см2;
И = (m1 - m2) / F.
Определяется И путем испытания образцов на круге истирания или в полочном барабане. Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок, дорог.
Износ — свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов. Износ материала зависит от его структуры, состава, твердости, прочности, истираемости. Износ определяют на пробах материалов, которые испытывают во вращающемся барабане со стальными шарами или без них. Чем больше потеря массы пробы испытанного материала (в процентах к первоначальной массе пробы), тем меньше его сопротивление износу.
Хрупкость — свойство материала внезапно разрушаться под воздействием нагрузки, без предварительного заметного изменения формы и размеров. Хрупкому материалу, в отличие от пластичного, нельзя придать при прессовании желаемую форму, так как такой материал под нагрузкой дробится на части, рассыпается. Хрупки камни, стекло, чугун и др.