Механические св-ва материалов

При выборе материала и обосновании целесообразности применения в строительной конструкции учитывают его способность сопротивляться реальным нагрузкам без нарушения сплошности и размеров. Для обоснованного выбора материала приходится учитывать комплекс его так называемых свойств. Под свойствами строительных материалов понимают их способность определенным образом реагировать на отдельные или совокупные внешние или внутренние воздействия - силовые, тепловые, усадочные, водной или иной среды и т.д.

Свойства подразделяют на четыре группы: механические, физические, химические, технологические, иногда выделяют еще физико-химические. В совокупности все свойства именуют как технические свойства строительных материалов. Числовые значения свойств получают при лабораторных или полевых испытаниях материалов с помощью соответствующих приборов и аппаратов. Испытания производят с разрушением специально подготовленных образцов или отдельных элементов конструкции - деструктивными методами или без их разрушения, т.е. адеструктивными методами.

Механические свойства выражают способность материала сопротивляться напряжениям: силовым (от механических нагрузок), тепловым, усадочным - или напряжениям без нарушения установившейся структуры. Чаще всего напряжение обусловлено внутренней механической силой, а его числовое значение определяется как отношение силы к площади.

Механические свойства подразделяются на деформационные и прочностные.

Деформационные свойства характеризуют способность материала к изменению формы или размеров без изменений его массы. Главнейшие виды деформаций - растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Все они могут быть обратимыми и необратимыми.

Обратимые деформации полностью исчезают при прекращении действия на материал факторов, их вызвавших.

Необратимые деформации, или остаточные, называемые также пластическими, накапливаются в период действия этих факторов; после их снятия деформации сохраняются. Обратимые деформации, исчезающие мгновенно и полностью, называются упругими; исчезающие в течение некоторого времени - эластическими.

Деформации могут быть также сложными - упругопластическими или упруго-эластическими.

На характер и величину деформации влияют не только величина механического нагружения, но и скорость его приложения, и температура материала. Как правило, с повышением скорости нагружения и, как следствие, деформирования, а также с понижением температуры материала деформации по своему характеру приближаются к упругим и упругопластическим, уменьшаясь по своей абсолютной величине.

Пластические деформации, медленно нарастающие без увеличения напряжения, характеризуют текучесть материала. Пластическая деформация, медленно нарастающая в течение длительного времени под влиянием силовых факторов, не способных вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования - ползучестью, или крипом.

Деформационные свойства строительных материалов, как и других тел, обусловливаются периодом или временем релаксации.

Релаксацией называется процесс самопроизвольного падения внутренних напряжений в материале, связанных с молекулярным перемещением при условии, что начальная величина деформации остается неизменной, например зафиксированной жесткими связями. Характер начальной деформации в период релаксации напряжений может измениться, например, из упругой деформации постепенно перейти в необратимую (пластическую), что связано с переориентацией внутримолекулярной структуры. Время, или период, релаксации определяет продолжительность релаксационных процессов, в результате которых первоначальная величина напряжений при строго зафиксированной деформации снизилась в е раз (е - основание натуральных логарифмов, равное 2,718...).

Прочность характеризует способность материала в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под влиянием механических, тепловых и других напряжений.

Типичными прочностными характеристиками служат предел упругости, предел текучести и предел прочности при воздействии сжимающих, растягивающих или других видов усилий.

В целом упомянутые характеристики прочности по своей сущности относятся к условным по двум причинам. Во-первых, они не учитывают фактора времени и с некоторым приближением характеристики только хрупких материалов можно принимать в расчет. Во-вторых, приборы, размеры и форма образцов, скорость приложения нагрузки на прессе и другие исходные параметры методов испытания материала на прочность приняты условными. А материал может иметь различную величину показателя прочности в зависимости от размера образца, скорости приложения нагрузки и конструкции прибора, на котором испытывались образцы.

Распространены следующие адеструктивные методы измерения: акустические, магнитные и электромагнитные, механические, радиометрические, рентгеновские и электрические. Они основаны на прямых и обратных закономерностях между физическими значениями, получаемыми при испытании неразрушающим прибором, и традиционными показателями свойств. Зависимости выражаются в виде формул, таблиц, тарировочных графиков. Измерения становятся более эффективными при комплексном использовании адеструктивных методов измерения с получением двух или нескольких физических характеристик.

Наиболее обстоятельно метод расчета реальной (технической) прочности хрупких твердых тел исследовал А.А. Гриффитс.

Дополнительными характеристиками механических свойств материалов служат твердость, износостойкость, ударная вязкость.

7. СВОЙТСВА АКУСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Совокупность многочисленных звуков, быстро меняющихся по частоте и силе, принято называть шумом. Шум в помещениях относится к категории санитарно-гигиенических вредностей, так как длительное его воздействие вредно для здоровья человека и понижает его работоспособность. Различают шумы воздушные и ударные. Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Звуковые волны воздействуют на ограждающие конструкции зданий, приводят их в колебательное движение и тем самым передают звук в соседние помещения, отражаются и частично поглощаются ограждениями. Ударный шум возникает и передается в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.

Вредное действие шумов стремятся уменьшить путем разработки рациональных планировочных и конструктивных решений зданий, осуществляемых с применением акустических материалов и изделий.

Акустическими называют материалы, способные поглощать звуковую энергию, а также снижать уровень силы и громкости проходящих через них звуков, возникщих как в воздухе, так и в материале ограждения. По назначению акустические материалы разделяют на звукоизоляционные и звукопоглощающие.

Звукоизоляционными называют материалы, применяемые в основном для ослабления ударного шума. Звукопоглощающие материалы обладают свойством преимущественно поглощать энергию падающих на них звуковых волн (воздушные шумы).

Звукоизоляционные материалы предназначены для снижения нежелательного вредного шума, отрицательно воздействующего на состояние человека. Допустимый уровень шума нормирует СНиП. Эти материалы должны быть влагостойкими, биостойкими, удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и сохранять свои свойства в процессе длительной эксплуатации.

Звукоизоляционные материалы по структурным показателям подразделяются на:

пористо-ячеистые ( ячеистый бетон, перлит);

пористо-губчатые (резина, пенопласт, вспененный полиэтилен);

пористо-волокнистые (вата).

По величине относительного сжатия эти материалы могут иметь скелет:

мягкий,

полужесткий,

жесткий,

твердый.

В полужестком и особенно в мягком скелете происходит усиление звукопоглощения падающих звуковых волн за счет упругих деформаций скелета материала.

Мягким скелетом обладают поливинилхлорид, полиуретановый поропласт и другие виды ячеистых пластмасс. Полужесткий скелет имеют стекловолокнистые, древесноволокнистые, минераловатные и содержащие асбест материалы.

Фибролит, а также различные виды легких бетонов относятся к материалам с жестким скелетом.

Повысить звукоизолирующую способность материала возможно, применив слоистую систему с прослойкой, в которой динамический модуль упругости материала должен быть несоизмеримо меньше упругости жестких слоев акустически однородной конструкции.

Звукоизоляционные материалы и изделия характеризуются вязкоупругими свойствами и должны обладать динамическим модулем упругости Е не более 15 МПа (доменный шлак, керамзит, песок).

Звукоизоляционные прокладочные материалы и изделия пористо-волокнистой структуры из различной ваты мягких, полужестких и жестких видов с Е не более 0,5 МПа или 5·10⁵Н/м²имеют нагрузку на звукоизоляционный слой 0,002МПа(2·10³Н/м2).

Пористо-волокнистые звукоизоляционные изделия должны обладать плотностью от 75 до 175 кг/м³.

Пористо-губчатые звукоизоляционные материалы и изделия должны быть из пористой резины и пенопластов с Е от 1 до 5 МПа.

Из деформативности скелета материала и упругих свойств воздуха, заключенного в материале, складывается деформативность звукоизоляционного материала. Мягкие звукоизоляционные материалы высокой деформативности под удельной нагрузкой 0,002 МПа имеют относительное сжатие свыше 15%. Как правило, это материал с пористо-губчатой или волокнистой структурой.

Полужесткие материалы имеют величину относительного сжатия в среднем от 5 до 10%, жесткие - до 5%, твердые - до 0.

Звукоизоляционные материалыприменяются:

в перекрытиях - в виде сплошных нагруженных или ненагруженных (несущих лишь собственную массу) прокладок, штучных нагруженных и полосовых нагруженных прокладок;

в перегородках и стенах - в виде сплошной ненагруженной прокладки в стыках конструкций.

8.ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СВОЙСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Одним из первых материалов, на который упал взгляд конструкторов в поисках альтернативы стеклу, был полиметилметакрилат (акрил), в просторечии именуемый органическим стеклом. Акрил был изобретен немецкими учеными в 1933 году. Это абсолютно бесцветный материал, который выдерживает большой механический вес, а, самое главное, легок в обработке и замечательно поддается горячему формованию. Помимо монолитных листов, в которых сказывается высокая эластичность материала, стали также применять листы структурированные, в поперечном сечении представляющие собой ряд воздухом наполненных каналов, разделенных тонкими перегородками. В таком решении имеется сразу три плюса: листы стали заметно легче, значительно улучшились теплоизоляционные свойства воздушных каналов, поперечные перегородки стали одновременно исполнять роль продольных ребер жесткости, позволив тем самым достичь очень высокой конструктивной прочности материала по отношению к его весу (и облегчить тем самым конструкцию несущих элементов). Еще одним достоинством акрила стал высокий уровень пропускания им ультрафиолетовых лучей, благодаря чему возможно загорать под естественными солнечными лучами в помещениях, закрытых прозрачной кровлей из структурированного акрила. В свое время это обусловило широкое применение подобных перекрытий в конструкциях разного рода естественных соляриев и бассейнов.

Но все же свойства акрила не во всем удовлетворяли проектировщиков - это заставляло продолжать поиски других полимерных материалов. В середине 70-х годов был изобретен поликарбонат, который открыл новые возможности в применении полимерных материалов. Используются в строительстве также и полимерные материалы из ПВХ.

Поликарбонат представляет собой полимер, свойства и стабильность которого позволяют отнести его к пластическим материалам инженерного класса. Его физико-механические качества остаются неизменными в гораздо более широком, чем у акрила, диапазоне температур (от -450С до +1200 С), а ударная стойкость поликарбоната выше, чем стекла, в сто раз и выше, чем акрила, почти в десять раз.

В современном строительстве поликарбонат применяется в двух видах - в виде монолитных и структурированных листов различной толщины.

Монолитный поликарбонат редко используется в горизонтальных перекрытиях (он слишком дорог для этого), но является идеальным материалом, из которого путем горячего формования получают элементы криволинейной формы. Это различные купола с круглым, квадратным или прямоугольным основанием, протяженные модульные световые фонари с неограниченной длиной и отдельные секции огромных куполов, достигающие 8-10 м в диаметре (легко транспортируемые и собираемые).

Современные технологии позволяют изготавливать изделия из монолитного поликарбоната с ребрами жесткости, что делает их пригодными для самонесущих перекрытий. В этом случае необходимость в применении металлического каркаса отпадает, благодаря чему отсутствуют "мостики холода" и возможность выпадения конденсата.

Структурированные листы (порой именуемые сотовыми или ячеистыми) - это наиболее распространенный вид поликарбоната, применяемый в строительной индустрии сегодня, в основном используемый в горизонтальных либо арочных перекрытиях - крышах, навесах, зенитных фонарях и т.д.

Структурированные поликарбонатные листы производят методом экструзии, при этом происходит плавление гранул и выдавливание полученной массы через особое устройство, форма которого определяет строение и конструкцию листа.

К основным достоинствам структурированных поликарбонатных листов относятся:

малый удельный вес (от 1,5 до 3,5 кг/м2), что позволяет проектировать легкие конструкции с большим количеством дизайнерских возможностей и удешевляет стоимость покрытия;

высокие теплоизоляционные свойства (коэффициент приведенного сопротивления теплопередаче составляет 0,36 - 0, 57 м2С/Вт);

высокая ударная прочность (к примеру, в районе Флориды с сильными ветрами такие листы применяются для покрытия зданий и предохраняют их от летящих предметов);

высокая несущая способность (до 250 кг/м2 при шаге обрешетки 1-2 м), которая сохраняется в температурном режиме от -40 0С до +120 0С;

прозрачность;

гибкость, позволяющая легко изготавливать арочные перекрытия;

высокая химическая стойкость;

долговечность (гарантированный срок службы - 10-12 лет);

низкая горючесть.

У поликарбоната, как и у каждого материала, есть и некоторые недостатки, на которые необходимо обращать внимание при его использовании. Поликарбонат, как и любой пластический материал, подвержен температурному расширению в большей степени, чем материалы конструкций. Это свойство требует особого технического решения при проектировании, особенно в плоских покрытиях больших размеров. Возможны также механические повреждения поверхности листов, как и у стекла, например. Для решения этой проблемы поверхность листов можно обрабатывать специальным покрытием либо сохранять защитное полиэтиленовое покрытие до окончания монтажа.

На отечественном рынке представлены поликарбонатные панели различных производителей. Общим для них (как уже упоминалось выше) является следующее: это прозрачные, легкообрабатываемые панели, обладающие малым удельным весом, высокими теплоизоляционными свойствами и исключительной ударной стойкостью. Основной областью их применения являются арочные, горизонтальные и наклонные (реже - вертикальные) светопропускающие перекрытия в различных жилых, общественных и индустриальных зданиях и сооружениях. Поликарбонатные структурированные листы широко используются во всех развитых странах мира, в конструкциях спортивных и выставочных залов, крытых пешеходных переходов, заводских цехов и торговых комплексов. За четверть века своего развития индустрия выработала ряд стандартов, в том числе и на толщину панелей: 4, 6, 8, 10, 16 и 25 мм. Выпускаются панели толщиной 32 мм, но на российском рынке они пока редкость. Стандартизованы и горизонтальные размеры - подавляющее большинство предприятий выпускает листы шириной 2100 и длиной 6000 или 12 000 мм. Некоторые фирмы, впрочем, способны поставлять своим заказчикам листы гораздо большей длины.

Для использования в архитектурных целях рекомендуются материалы от 8 до 16 мм, а там, где необходима особо высокая теплоизоляция, - 25 мм или толще.

Несколько отдельных слов следует сказать об ещё одной области применения структурированного поликарбоната - это аграрный сектор. Сочетание высокой прозрачности вкупе с достаточно высоким светорассеиванием (исключающим ожоги растений прямыми солнечными лучами), отличной теплоизоляцией и долговечностью делает поликарбонатные панели незаменимым материалом для изготовления крупных промышленных теплиц и парников. Хотя поликарбонат менее, чем стекло, проницаем для УФ-излучения, доля проникающего сквозь него ультрафиолета достаточна для нормального развития растений.

Если же попытаться понять, в чем состоят различия между поликарбонатными листами производства различных фирм, то здесь, в первую очередь, следует заметить разницу в поперечных сечениях панелей. Фирмы варьируют толщину наружных поверхностей и продольных перегородок, а также расстояние между ними. Для увеличения жесткости вводят в перегородки дополнительные диагональные или Х-образные элементы, разрабатывают свои собственные системы монтажа и крепления панелей.
Более того, применение подобной системы исключает для строителей и проектировщиков необходимость задумываться над проблемой компенсации линейного термического расширения поликарбоната - общей беды практически всех термопластиков. Особым образом сконструированные алюминиевые профили вкупе со специальной заделкой продольных краев поликарбонатных панелей исключают возможность коробления материала при нагревании и обеспечивают полную герметичность стыков. Имеются и другие различные системы для надежного монтажа поликарбонатных панелей.

Поликарбонатные панели, очевидно, не являются универсальными заменителями стекла или стеклопакетов в любых конструкциях, но, будучи грамотно применёнными, безусловно, способны помочь архитекторам в разработке долговечных, комфортабельных, пластически разнообразных проектов зданий и сооружений.

9. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет снизить массу конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина и др.). Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания

Основные технические характеристики

Важнейшей технической характеристикой ТИМ является теплопроводность - способность материала передавать теплоту сквозь свою толщу, так как именно от нее напрямую зависит термическое сопротивление ограждающей конструкции.

На величину теплопроводности теплоизоляционных материалов оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор (пустот) и т.д. Сильное влияние на теплопроводность оказывает также температура материала и, особенно, его влажность.

Методики измерения теплопроводности в различных странах значительно отличаются друг от друга, поэтому при сравнении теплопроводностей различных материалов необходимо указывать, при каких условиях проводились измерения.

Плотность - отношение массы сухого материала к его объему, определенному при заданной нагрузке (кг/м3).

Прочность на сжатие - это величина нагрузки (КПа), вызывающей изменение толщины изделия на 10%.

Сжимаемость - способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала под действием нагрузки 2 КПа.

Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое впитывает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе или объему сухого материала.

Для снижения водопоглощения ведущие производители теплоизоляционных материалов вводят в них гидрофобизирующие добавки.

Сорбционная влажность - равновесная гигроскопическая влажность материала при определенных условиях в течение заданного времени. С повышением влажности теплоизоляционных материалов повышается их теплопроводность.

Морозостойкость - способность материала в насыщенном влагой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.

Паропроницаемость - способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяного пара.

Диффузия пара характеризуется сопротивлением паропроницаемости (кг/м2·ч· Па). Паропроницаемость ТИМ во многом определяет влагоперенос через ограждающую конструкцию в целом. В свою очередь последний является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на термическое сопротивление ограждающей конструкции.

Воздухопроницаемость. Теплоизолирующие свойства тем выше, чем ниже воздухопроницаемость ТИМ. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения специальной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они сами могут применяться в качестве ветрозащиты.

Огнестойкость - способность материала выдерживать воздействие высоких температур без воспламенения, нарушения структуры, прочности и других его свойств.

По группе горючести теплоизоляционные материалы подразделяют на горючие и негорючие. Это является одним из важнейших критериев выбора теплоизоляционного материала.

Общие принципы устройства теплоизоляции

Теплоизоляция строительных конструкций должна быть запроектирована так, чтобы выполнять возложенные на нее функции в течение всего жизненного цикла конструкции.

В проекте должны быть описаны способы укладки и защиты теплоизоляционных материалов для обеспечения заданной теплопроводности. Изоляционный материал должен заполнять весь предусмотренный проектом объем и выдерживать нагрузки, возникающие как при укладке, так и в процессе эксплуатации. При необходимости проект должен содержать описание способов заполнения стыковочных швов.

Слой теплоизоляционного материала с подветренной стороны здания необходимо защищать от ветра. Ветрозащитный слой должен покрывать весь изоляционный материал и быть настолько плотным, чтобы препятствовать проникновению в строительные конструкции или сквозь них воздушных потоков, существенно снижающих изоляционные свойства материала. Особое внимание следует обратить на места соединения наружных стен и стен фундамента, наружных стен и чердачных перекрытий, на углы наружных стен и коробки проемов.

Если в многослойной ограждающей конструкции паропроницаемость слоёв уменьшается по мере движения от тёплой стороны к холодной, существует опасность накопления внутри конструкции конденсирующейся влаги. Для минимизации этого эффекта на теплой стороне ограждения устраивают специальный пароизоляцонный барьер, паропроницаемость которого не менее чем в несколько раз выше, чем у наружных слоёв. Швы и соединения пароизоляционного барьера должны быть загерметизированы.

Ограждающая конструкция должна быть спроектирована так, чтобы создать как можно более благоприятные условия для свободного выхода за её пределы паров неизбежно проникающей в неё влаги. При необходимости защиты теплоизоляционных материалов от ветра или атмосферной влаги целесообразно использовать специальные "дышащие" мембраны, прозрачные для выхода водяных паров.

Исследования показали, что многие негативные явления, возникающие в многослойных ограждающих конструкциях (плесень, гниль, формальдегид, радон и др.), как правило, связаны с сыростью. Залог надёжной работы ограждающей конструкции - учёт на стадии проектировании всего комплекса вопросов тепломассопереноса.

10.КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Композицио́нный материа́л (компози́т, КМ) — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды.

Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик.

В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композиции, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала, и в композициях, в отличие от однородных металлов, повышение статической прочности приводит не к снижению, а, как правило, к повышению характеристик вязкости разрушения.

Для создания композиции используются самые разные армирующие наполнители и матрицы. Это — гетинакс и текстолит (слоистые пластики из бумаги или ткани, склеенной термореактивным клеем), стекло- и графитопласт (ткань или намотанное волокно из стекла или графита, пропитанные эпоксидными клеями), фанера. Есть материалы, в которых тонкое волокно из высокопрочных сплавов залито алюминиевой массой. Булат — один из древнейших композиционных материалов. В нем тончайшие слои (иногда нити) высокоуглеродистой стали «склеены» мягким низкоуглеродным железом.

В последнее время материаловеды экспериментируют с целью создать более удобные в производстве, а значит — и более дешёвые материалы. Исследуются саморастущие кристаллические структуры, склеенные в единую массу полимерным клеем (цементы с добавками водорастворимых клеев), композиции из термопласта с короткими армирующими волоконцами и пр.

Композиты обычно классифицируются по виду армирующего наполнителя:

волокнистые (армирующий компонент — волокнистые структуры);

слоистые;

наполненные пластики (армирующий компонент — частицы)

насыпные (гомогенные),

скелетные (начальные структуры, наполненные связующим).

Преимущества композиционных материалов

Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создается одновременно. Исключением являются препреги, которые являются полуфабрикатом для изготовления конструкций. Стоит сразу оговорить, что КМ создаются под выполнение данных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что КМ не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум между материалами для производства.

высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа)

высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 - 240 ГПа)

высокая износостойкость

высокая усталостная прочность

из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции

легкость

Причём, разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно.

Недостатки композиционных материалов

высокая стоимость

анизотропия свойств

повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитого промышленного производства и научной базы страны

Примеры:

Железобетон — один из старейших и простейших композиционных материалов

Удилища для рыбной ловли из стеклопластика и углепластика

Лодки из стеклопластика

Автомобильные покрышки

Металлокомпозиты

Спортивное оборудование

оборудование для горнолыжного спорта — палки и лыжи

Хоккейные клюшки и коньки

байдарки, каноэ и вёсла к ним

Машиностроение

Характеристика

Технология применяется для формирования на поверхностях в парах трения сталь-резина дополнительных защитных покрытий. Применение технологии позволяет увеличить рабочий цикл уплотнений и валов промышленного оборудования, работающих в водной среде.

Композиционные материалы состоят из нескольких функционально отличных материалов. Основу неорганических материалов составляют модифицированные различными добавками силикаты магния, железа, алюминия. Фазовые переходы в этих материалах происходят при достаточно высоких локальных нагрузках, близких к пределу прочности металла. При этом на поверхности формируется высокопрочный металлокерамический слой в зоне высоких локальных нагрузок, благодаря чему удается изменить структуру поверхности металла.

Полимерные материалы на основе политетрафторэтиленов модифицируются ультрадисперсными алмазографитовыми порошками, получаемыми из взрывных материалов, а также ультрадисперсных порошков мягких металлов. Пластифицирование материала осуществляется при сравнительно невысоких (менее 300 °C) температурах.

Металлоорганические материалы, полученные из природных жирных кислот, содержат значительное количество кислотных функциональных групп. Благодаря этому взаимодействие с поверхностными атомами металла может осуществляться в режиме покоя. Энергия трения ускоряет процесс и стимулирует появление поперечных сшивок.

Области применения технологии

нанесение на рабочую поверхность уплотнений с целью уменьшения трения и создания разделительного слоя, исключающего налипание резины на вал в период покоя.

высокооборотные двигатели внутреннего сгорания для авто и авиастроения.

11.ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Проблемы, связанные с влагой и сыростью, в основном касаются промышленных объектов. Особенно наглядно разрушительные процессы наблюдаются в зонах переменного уровня воды, активного химического и физического воздействия среды. За эксплуатационный период промышленной гидротехники в 6-8 лет глубина коррозии бетона достигает 8-10 см, а за период 25-30 лет может достигать 1-1,5 м. Кроме того, по мере проникания агрессивной среды в тело конструкции снижаются защитные свойства бетона по отношению к арматуре, которая начинает корродировать.
Но и в быту воздействие влаги на конструктивные элементы наносит заметный ущерб. Самым близким и понятным нам становится пример собственного подвала в гараже, овощехранилища, бассейна, даже обычной ванной комнаты в городской квартире, т. е. пример собственных стен, которые отмокают, протекают, покрываются грибком. Всех этих проблем можно избежать, если выбрать наиболее эффективный способ защиты - гидроизоляция.

Гидроизоляционные материалы

При всем своем многообразии гидроизоляционные материалы условно можно разделить на две группы:
- традиционные (приклеиваемые и обмазочные – на основе полимеров, полимерных смол и т. д.)
- материалы проникающего действия (на основе минерального сырья).
Как показывает опыт ремонта квартир, применение традиционных материалов, при всех их положительных качествах имеет один существенный недостаток.

Создавая плотную, прочную защитную пленку, эти материалы работают отдельно от материала самой защищаемой конструкции в силу несовместимости их деформационно-прочностных свойств, что приводит в процессе эксплуатации к отслоению от защищаемой поверхности с последующей потерей своих защитных функций.

При работе с такими материалами возникают существенные технологические проблемы – необходимость предварительной сушки поверхности, строгое соблюдение технологических параметров, сложность работы в конструкции, где в период производства есть открытые течи, приток воды по швам, стыкам и др. Наиболее перспективными в этом направлении являются материалы проникающего действия, применение которых в значительной степени повышает эксплуатационные характеристики бетона.

Проникающая гидроизоляция состоит из цемента, кварцевого песка и активных химических добавок. Гидроизоляционный эффект достигается за счет заполнения пор и микропустот бетона водо-нерастворимыми соединениями, образующимися в результате реакции активных химических компонентов с цементным камнем в присутствии воды. Проникающая гидроизоляция становится составной частью бетона, образуя единую с ним, прочную и долговечную структуру, сохраняя при этом его паропроницаемость. Также это могут быть шовные гидроизоляторы, различные мастики и герметики. Кроме того, для нашей цели используются и гидрофобизаторы – водоотталкивающие композиции, которые используются как защитные средства для кладки. Их состав менялся, свойства улучшались и в настоящее время достигнут новый уровень в технологии защиты бетонов от разрушающего действия воды.