Свойства. Основные виды строительных материалов и изделий

Основные виды строительных материалов и изделий

· каменные природные строительные материалы и изделия из них

· вяжущие материалы неорганические и органические

· лесные материалы и изделия из них

· металлические изделия

Свойства

1. УДЕЛЬНЫЙ ВЕС

Вес единицы объема вещества, из которого состоит материал, при условии. что весь объем заполнен веществом в абсолютно плотном состоянии (без пустот и пор). Выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Удельный вес материалов показывает, во сколько раз вещество данного материала тяжелее или легче воды. При характеристике большинства строительных материалов пользуются понятием - ОБЪЕМНЫЙ ВЕС

1. ОБЪЕМНЫЙ ВЕС

Вес единицы материала в его естественном состоянии или в том виде, в каком он будет применяться в строительстве (вместе с порами, пустотами, при определенной влажности. Выражается в килограммах на кубический метр (кг/м3). Знание объемного веса дает возможность определить область применения строительных материалов, вычислить вес конструкций или всего сооружения, подсчитать потребность в транспортных средствах и складских площадях для перевозки и хранения материалов.

1. ПЛОТНОСТЬ

Степень заполнения твердым веществом единицы объема материала; определяется отношением объемного весаматериала к его удельному весу. Например, плотность кирпича = объемный вес (18)/ удельный вес (2,5) = 0,73. Это значит, что тело кирпича составляет 73 %, а остальные 27 % занимают поры и пустоты, заполненные воздухом, т.е.пористость кирпича составляет 27 %. Единица измерения плотности - кг/м3.

1. НАСЫПНАЯ ПЛОТНОСТЬ

Отношение массы материала в насыпном состоянии к его объему. Насыпную плотность определяют для сыпучих материалов (песка, щебня, цемента и т.д.). В ее величине отражается не только влияние пор в каждом зерне или куске, но и межзерновых пустот в рыхлонасыпном объеме материала. По величине плотности косвенно судят о некоторых других свойствах материала. Например, для каменных материалов существует приближенная зависимость между плотностью и теплопроводностью, для древесины - между прочностью и плотностью. Единица измерения - кг/м3.

1. ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ

Масса единицы объема в абсолютно плотном состоянии. Истинная плотность каждого вещества - постоянная характеристика (физическая константа), которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, без изменения его химического состава или молекулярной структуры. В этом и заключается существенное отличие истинной плотности от средней.

1. ПОРИСТОСТЬ

Объем содержащихся в материале пор (мелких ячеек, заполненных воздухом или газом), выраженный в процентах к общему объему материала. Например, пористость гранита составляет 1 %, пористость минеральной ваты - 90%.

1. ПУСТОТНОСТЬ

Наличие воздушных полостей в материале (например, в пустотелом кирпиче). Пустотность песка и щебня составляет 35-45 %, пустотелого кирпича - 15-50%.

1. ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ

Свойство пористых материалов поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации. Она зависит от температуры воздуха, его относительной влажности, природы вещества и его пористости. Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые материалы. Материалы, отталкивающие воду, называются гидорфобными, притягивающие - гидрофильными.

1. АДГЕЗИЯ

Свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух материа­лов зависит от состояния их поверхности и химического состава каждого из материалов, а также состояния контакта между двумя материалами. Адгезионные свойства имеют важное значение при получении составных материалов и изделий (бетонов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов), они характери­зуются сопротивлением сдвигу или отрыву одного материала от другого. Например, адгезия битумно-натриевой композиции при отрыве от бетонной поверхности составляет 0,5 МПа. Адгезия к бетону холодной асфальтовой мастики ИИ-20 при 20°С составляет 0,23 МПа, а при предварительной огрунтовке пастой - 0,43 МПа.

1. ДИСПЕРСНОСТЬ

Характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости, физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойств этого же вещества "в массе". Причина этого в том, что атомы вещества, находящего­ся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов, в то время как атомы 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 одни сутки твердения связывает 10-13 % воды, а с удельной поверхностью 4500-5000 см2/г - около 18 % воды. Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цементы, пигменты и т.д.) 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 материала (см2/г).

1. ВЯЗКОСТЬ

Способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжение в материале зависит уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью.

1. РАСТЯЖИМОСТЬ

Растяжимость вычисляют как среднее арифметическое трех определений, расхожде­ние между которыми не должно превышать 10 % среднего арифметического сравниваемых результатов. Например, растяжимость при 25°С битумно-резиновой мастики МБР-65 и МБР-75 равна 4 см, МБР-90 - 3 см, МБР-100 - 2 см. Из этого следует, что растяжимость полиизобутиленового каучука 10 см. Растяжимость определяют на приборе дуктилометре

1. СТРУКТУРНАЯ ПРОЧНОСТЬ

Прочность внутренних связей между частицами материала. Ее оценивают предель­ным 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.

1. 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 снова обретает структурную прочность. Явление тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала и структуру его поверхности. Такие технологические свойства, как дробимость, шлифуемость, гвоздимость и т. д., имеют немаловажное практическое значение, так как от них зависит качество готовых изделий и конструкций. Для оценки технологических свойств некоторых материалов разработаны числовые показатели и методы их определения (например, подвижность и удобоукладываемость бетона, укрывистость красочных составов и др.). Для большинства же материалов установлены лишь качественные характеристики технологических свойств.

1. ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ

Температура, при которой газообразные продукты, выделяющиеся из материала при нагревании, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

1. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации. На долговечность строительного сооруже­ния непосредственное влияние имеют изменение температуры и влажности, действие различных газов, находящихся в воздухе, или растворов солей, находящихся в воде, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей и т. п. Потеря материалом своих свойств может происходить в результате изменения структуры (образование трещин), изменения состояния строительного материала (изменение кристаллической решетки, перехода из аморфного в кристаллическое состояние). Процесс ухудшения свойств материалов в эксплуатационных условиях называется старением. Долговечность и химическая стойкость строительных материалов в процессе эксплуатации непосредст­венно связаны с величиной затрат на эксплуатацию здания, а также своевременного проведения ремонтных и восстановительных работ.

1. ПРОЧНОСТЬ

Способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. В зданиях и сооружениях материалы испытывают сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг, кручение, истирание, а также совокупность этих нагрузок. Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности. Пределом прочности (МПа) называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разру­шение образца. Предел прочности различных строительных материалов колеблется от 0,5 до 1000 МПа и более. Предел прочности определяют опытным путем, используя при этом гидравлические прессы или разрывные машины и стандартные образцы материа­ла. Для некоторых материалов (бетон, кирпич и т. п.) предел прочности на растяжение определяют путем раскалывания цилиндров или призм. На разрыв испытывают образцы материалов в виде балочек, расположенных на двух опорах. У большинства материалов (кроме древесины, стали, полимерных материалов) предел прочности при растяжении и изгибе значительно ниже, чем при сжатии, поэтому их применяют главным образом в конструкциях, которые работают на сжатие. Каменные материалы также при растяжении выдерживают нагрузку в 10-15 раз меньше, чем при сжатии, поэтому их применяют в конструкциях, работающих на сжатие. Действующее напряжение в конструкциях должно быть значительно меньше величины его предела прочности - в результате создается запас прочности, который необходим для долговечности строительного сооружения.

1. ТВЕРДОСТЬ

Свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала. Твердость не всегда соответствует прочности материала. Для определе­ния твердости существует несколько методов. Твердость каменных материалов, например, оценивают по шкале Мооса, состоящей из десяти минералов, расположен­ных по степени возрастания их твердости. Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один чертит, а другой чертится этим материалом. Твердость металла, бетона, пластмасс определяют вдавливанием в испытуемый образец под определен­ной нагрузкой и в течение определенного времени стандартного стального шарика. За характеристику твердости в этом случае принимают отношение нагрузки к площади отпечатка. От твердости материала зависит его истираемость. Это свойство материала важно при его обработке (дробление, распиловка, теска, шлифовка), а также при использовании его для полов и дорожных покрытий.

1. ИСТИРАЕМОСТЬ

Свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость материала характеризуется величиной потери первоначальной массы, отнесенной к 1 м2 площади истирания. Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Оба эти свойства определяют различными условными методами: истираемость - на специальных кругах истирания, а износ - с помощью вращающихся барабанов.

1. УПРУГОСТЬ

Свойство материала восстанавливать после нагрузки свою первоначальную форму и размеры. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные дефор­мации впервые достигают некоторой очень малой величины (устанавливаемой техническими условиями на данный материал).

1. ПЛАСТИЧНОСТЬ

Свойство материала изменять под нагрузкой свою первоначальную форму без образования трещин и сохранять измененную форму после устранения нагрузки. Все материалы делятся на пластичные и хрупкие. К пластичным материалам относятся сталь, медь, нагретый битум, некоторые пластмассы.

1. ХРУПКОСТЬ

Свойство материала, противоположное пластичности. Хрупкие материалы разрушаются под нагрузкой внезапно, без предварительной деформации.

1. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Способность материала выдерживать чередование (циклы) резких тепловых измене­ний. Термическая стойкость зависит от степени однородности материала, величины коэффициента расширения, составляющих его частей. Чем меньше коэффициент температурного расширения, тем выше термическая стойкость материала. Коэффи­циент линейного температурного расширения характеризует удлинение 1 м материа­ла при нагревании его на 1°С. Каменные материалы, например, из мономинеральных горных пород (мрамор) более термостойки, чем породы, сложенные из нескольких минералов (гранит). При жестком соединении материалов с различными коэффици­ентами линейного расширения в конструкциях могут возникнуть большие напряжения и, как результат, - коробление и растрескивание материала. Во избежание подобных последствий в строительстве применяют деформационные швы.

1. ОГНЕСТОЙКОСТЬ

Способность материала выдерживать действие высокой температуры без потери несущей способности (большого снижения прочности и значительной деформации). Это свойство важно при пожарах: так как при тушении пожаров применяют воду, то при оценке огнестойкости материала действие высокой температуры сочетают с действием воды. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые. Несгораемые - при действии высоких температур не подвержены воспламенению, тлению и обугливанию. При этом некоторые материалы почти не деформируются (кирпич, черепица), другие могут сильно деформироваться (сталь) или растрески­ваться (гранит). Трудносгораемые - под действием высоких температур или огня обугливаются, тлеют, с трудом воспламеняются, но продолжают гореть или тлеть только при наличии огня. К ним можно отнести древесину, пропитанную огнезащитными составами. Сгораемые - горят и тлеют под действием огня или высоких температур и продолжа­ют гореть после устранения огня.

1. ОГНЕУПОРНОСТЬ

Свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделя­ются на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные - материалы, выдерживающие температуру более 1580°С, тугоплавкие - от 1350 до 1580°С, ниже 1350°С - легкоплавкие. Материалы, которые способны длительное время выдерживать воздействие температур до 1000°С без значительной потери прочности, относят­ся к жаростойким (жаростойкие бетон, кирпич и др.).

1. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, растворов, солей и газов. Наиболее часто подвергаются воздействию агрессивных жидкостей и газов санитарно-технические сооружения, канализационные трубы, животноводческие помещения, гидротехнические сооружения. Не способны сопротивляться действию даже слабых кислот карбонатные каменные материалы: известняк, мрамор, даломит. Наиболее стойкими по отношению к действию кислот и щелочей являются керамические материалы.

1. РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

Свойство материала сохранять свою структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующего излучения. Под действием радиации могут произойти структурные изменения материалов. Для защиты от нейтронного потока применяют материалы, содержащие в большом количестве связанную воду, материалы с большой плотностью (свинец, особо тяжелый бетон). Уменьшить интенсивность проникновения нейтронного излучения через бетон можно путем введения в него специальных добавок (бора, кадмия, лития).

1. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Способность материала пропускать и проводить или задерживать и поглощать звук. Звукопроводность зависит от массы материала и его строения. Плохо проводят звук пористые материалы. Материалы с гладкими поверхностями отражают значительную часть падающего на них звука (эффект зеркала), поэтому в помещениях с гладкими поверхностями стен из-за многократного отражения звука создается постоянный шум. Поверхности материалов, имеющих открытую пористость, хорошо гасят звуковые колебания. Мягкая мебель, ковры, специальная штукатурка хорошо заглушают звук.

1. МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

Способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения плотности. Разрушение происходит в связи с тем, что вода, находящаяся в порах, при замерзании увеличивается в объеме на 9%. Наибольшее расширение воды при переходе в лед возникает при температуре -4°С, дальнейшее понижение температуры не вызывает увеличение объема льда. Морозостойкость строительных материалов определяется величиной и характером пористости и условиями их эксплуатации. Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при -15, -17°С и оттаивания при температуре 20°С. Число циклов - это марка изделия по морозостойкости. Один-два цикла замораживания в холодильной камере дают эффект, близкий к 3-5-годичному действию атмосферы.

1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

1. ТЕПЛОЕМКОСТЬ

1. ВОДОПОГЛАЩЕНИЕ

1. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ

1. ВОЗДУХОСТОЙКОСТЬ

1. ВЛАЖНОСТНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ

Материалы и изделия должны обладать хорошими свойствами и качествами.

Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на четыре основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.

Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.

Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.