- •А.Д. Толстой, р.В. Лесовик материаловедение
- •Введение
- •Тема 1. Предмет дисциплины «материаловедение».
- •1. Цель преподавания дисциплины материаловедение. Предмет и задачи курса.
- •2. Терминология и методология.
- •3. Основы методологии исследования фазового состава и структуры материалов.
- •– На сколько и при какой температуре изменяется масса пробы; – число ступеней, через которые идут превращения в материале; – знак изменения массы, т.Е. Ее уменьшение или увеличение.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2. Кристаллическая структура материалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 3. Аморфное строение материалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 4. Жидкости
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •3. Добавки-плавни – материалы, снижающие температуру обжига:
- •Вопросы для самоконтроля
- •Библиографический список
- •Тема 1. Предмет дисциплины «Материаловедение».
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
А.Д. Толстой, р.В. Лесовик материаловедение
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство».
Москва
Издательство Ассоциации строительных вузов
Белгород
Издательство БГТУ им. В.Г. Шухова
2009
УДК 620.22(075)
ББК 30.3
Т 52
Рецензенты:
П.Г. Комохов, академик РААСН, доктор технических
наук, профессор кафедры «Строительные материалы
и технологии» ПГУПС (ЛИИЖТ), г. Санкт-Петербург,
А.Н. Хархардин, доктор технических наук, профессор
кафедры «Строительное материаловедение, изделия
и конструкции» БГТУ им. В.Г. Шухова, г. Белгород
Толстой, А.Д.
Т 52 Материаловедение: учеб. пособие / А.Д. Толстой, Р.В. Лесовик.
– М.: Изд-во АСВ; Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова,
2009. – 238 с.
ISBN 978-5-93093-653-7
Учебное пособие содержит лекционный материал и практические рекомендации по изучению фазового состава, структуры и свойств материалов различного происхождения, в том числе строительных. Предназначено для студентов очной и заочной формы обучения специальностей 270106, 270109, 270114, 280102, изучающих дисциплину «Материаловедение».
УДК 620.22(075)
ББК 30.3
ISBN 978-5-93093-653-7 © Издательство АСВ, 2009
© Белгородский государственный
технологический университет
(БГТУ) им. В.Г. Шухова, 2009
Введение
Значение материаловедения в жизни человека трудно переоценить. На протяжении всей истории своего развития, поколение за поколением, человечество сначала очень медленно, а затем все быстрее наращивало свой технологический опыт в создании новых более эффективных материалов. С доисторических времен, наряду с жизненно важной необходимостью удовлетворять потребность в пище и одежде, человек должен был искать и совершенствовать приспособления для расширения своих возможностей, усиления защиты от опасностей и непогоды. Достичь эти цели возможно, изучая и познавая окружающий мир, все многообразие материалов.
Например, для сооружения зданий необходимы строительные материалы, выбор которых в настоящее время необычайно широк. Наряду с традиционными, промышленность предлагает новые материалы с эффективными строительно-техническими и технологическими свойствами, которые представляют собой составы веществ, ранее не совмещаемых. Речь идет, в первую очередь, о композиционных материалах, используемых для отделочных работ, в ограждающих конструкциях, в декоративных, изоляционных целях.
Производство материалов всегда было сопряжено с большими энерго- и трудозатратами, особенно в отдаленные века, когда применялся исключительно ручной малопроизводительный труд. Однако постепенно процессы производства материалов как средства обеспечения важных процессов человеческого общества совершенствовались, обеспечивая рост общественных потребностей. Ведь производство и потребление неразрывно связаны между собой диалектическим законом: невозможно потребление без производства, а производство имеет конечной целью потребление. В соответствии с этим развитие технологической науки неразрывно связано с общим техническим прогрессом способом производства материальных благ. А технический прогресс в области материального производства связан с прогрессом прикладных, точных и естественных наук. Прикладная технологическая наука родилась и в последующем постоянно обогащалась результатами общетеоретических исследований, проводимых учеными в области физики, химии, математики, естествознания.
Не менее важным источником для развития строительно-технической науки является многовековой опыт человечества в области разработки и производства строительных материалов, потребность в которых определялась, прежде всего, типом построек, которые преобладали в конкретный период. Новые типы зданий требовали применения новых строительных материалов и конструкций. Например, для магазинов, банков, выставочных залов, необходимо максимальное освещение, что требовало большего остекления, и наоборот, в подвальных помещениях требуются коррозионностойкие материалы в несущих конструкциях.
Говоря о технологической науке вообще, нельзя не упомянуть о ее месте среди других видов человеческой деятельности: процесс изготовления продукции вызван необходимостью, в отличие от искусства или образования. То есть, эта сфера деятельности человека является базисом, обеспечивающим существование других форм жизнедеятельности человека. Любая отрасль науки развивается по закону «асимптоты»: сначала происходит бурное нарастание процесса познания, а затем его затухание с переходом к последующему качественному скачку.
Люди, развивающие технологическую науку, как и науку вообще, руководствуются двуединой целью: во-первых, решением задач производственного характера, являющихся естественной и научной основой, а во-вторых, решением задач, связанных с совершенствованием технологии производства. Первая группа задач определяется техническими потребностями производства, уровнем науки, техники и, в конечном счете, ограничивается законами природы. Вторая группа задач определяется уровнем развития общества. Совершенствуя технологию производства, люди могут руководствоваться самыми различными социальными, экономическими, эстетическими, психологическими, политическими и другими целями. Одни стремятся развивать технологию исходя из страсти к изобретательству, другие руководствуются мотивами честолюбия, третьи стремятся облегчить свой труд, четвертые – улучшить свое материальное положение, пятые – установить господство над другими и т.д.
Термин «технология» происходит от греческих слов «техно» – искусство или мастерство и «логос» – знание, т.е. «знающий мастерство». В начале это было индивидуальным искусством в области приемов, методов, рецептов, передаваемых от поколения к поколению, часто в пределах одного рода или семьи. Для того чтобы проследить зарождение стро-ительной технологической науки, необходимо рассмотреть основные эта-пы совершенствования строительного дела в целом, которое осуществлялось на всех стадиях возникновения и развития человеческого общества.
Развитие технологий производства материалов вскрывает связь между технологией и наукой и показывает, как под влиянием практических потребностей формируются научные положения и как затем наука создает необходимые условия для интенсивного развития технологии производства того или иного материала. Пользуясь периодизацией общественного строя по общественно-экономическим формациям, различающимся способом производства материальных благ, можно условно охарактеризовать технологические этапы производства материалов следующим образом:
а) первобытно-общинный строй – постепенное накопление производственного опыта; простейшие природные орудия труда и материалы; приспособление природных объектов и создание примитивных сооружений для жилья (пещеры, ямы, лесные завалы);
б) рабовладельческий способ производства – накопление производственного опыта и первые попытки его обобщения; элементарные приспособления при массовом использовании физической силы; природные материалы, полученные механической обработкой (распиливанием, окапыванием, шлифованием) горных пород и древесины; первые обжиговые материалы (кирпич и известь); создание монументальных и культовых зданий и сооружений, чаще всего символизирующих власть и богатство; простейшие постройки массового потребления;
в) феодальный способ производства – обобщение производственного опыта; появление первых теоретических трудов; простейшие классические механизмы, приводимые в действие человеком, животными или силами природы; все более усложняющиеся технологические приемы и схемы производства;
г) капиталистический способ производства – объединение науки с практикой производства; превращение науки в непосредственную производительную силу общества; вытеснение ручных процессов механизированными; улучшение условий труда и отдыха человека; автоматические компьютеризованные линии по производству материалов.
Таким образом, развитие технологии показывает, как развитие производства, техники и науки способствует формированию законов мышления и научных методов исследования. Именно промышленность и технология производства товарной продукции постоянно разрушают застаревшие представления и уклады, двигают общественную жизнь по пути прогресса и созидания.
В небольшом пособии невозможно осветить все аспекты современного материаловедения, поэтому остановимся на основных вопросах строительного и общего материаловедения.
Основные направления работ в области строительного материаловедения заключаются в решении следующих задач:
– снижение трудоемкости и стоимости производства;
– уменьшение веса зданий и сооружений;
– сокращение энергетических затрат на производство строительных материалов, возведение и эксплуатацию зданий и сооружений;
– повышение эффективности и качества строительных материалов;
– снижение расхода вяжущих веществ.
В тоже время, создание эффективных материалов, в составе которых максимально использовались бы отходы различных производств, является важной задачей с экологической точки зрения.