Тема 1. Основи будівельного матеріалознавства

1.1. Мета та завдання будівельного матеріалознавства.

Призначення державних стандартів і технічних умов.

1.2. Основні властивості будівельних матеріалів

Класифікація властивостей будівельних матеріалів. Фізичні властивості: істинна густина, середня густина, насипна густина. Пористість та пустотність, вологість, водопоглинання, водопроникність, водостійкість, морозостійкість. Вплив вологості на властивості будівельних матеріалів. Теплопровідність, теплоємність, вогнестійкість.

Механічні властивості: міцність, твердість, пружність, пластичність, крихкість, стирання, опір удару та зносу.

Поняття про спеціальні властивості.

Вступ

Будівництво, сприяючи створенню матеріального базису, відіграє важливу роль у розвитку цивілізації людства. На перехресті століть докорінні зміни відбу­ваються не тільки в практичній сфері, але й у розвитку теоретичних та приклад­них наук.

У будівельному матеріалознавстві помітний поступовий перехід від тради­ційного поняття проблематики будівельних матеріалів (як способу реалізації тех­нічних характеристик та оцінки поведінки матеріалів) до виявлення причин явищ і розкриття механізмів процесів, що відбуваються. При проведенні наукових досліджень спостерігається перенесення уваги від якісного опису явищ до визна­чення їхньої кількісної характеристики; перехід від констатації результатів, отриманих при дослідженні, до моделювання та оптимізації складу й структури матеріалів.

Розвиток будівельного матеріалознавства обумовлює розширення номен­клатури виробів та матеріалів будівельного призначення, сприяє подоланню економічної й екологічної кризи за рахунок економії мінеральних ресурсів і є підставою для розробки нових технологій локалізації токсичних відходів та знешкодження їх при отриманні будівельних матеріалів. Разом з тим досягається розширення об'ємів утилізації відходів виробництва при отриманні матеріалів різного призначення; використання замкнутих циклів виробництва; підвищення надійності та довговічності будівельних матеріалів, в тому числі і при виникнен­ні катастрофічних ситуацій; зниження у складі будівельних матеріалів частки органічних речовин, які відрізняються низькою температурою деструкції та коротким терміном експлуатації.

«Будівельне матеріалознавство» є однією з перших інженерних дисциплін, яка створює необхідну базу для вивчення таких спеціальних дисциплін, як «В'яжучі речовини», «Заповнювачі для бетону», «Процеси й апарати у виробниц­тві будівельних конструкцій, виробів і матеріалів, «Технологія бетонних і залізо­бетонних конструкцій», а також дисциплін цільової підготовки.

При підготовці техніків-будівельників необхідно використовувати найсучасніші нау­кові та технічні розробки українських і зарубіжних вчених з урахуванням вимог нормативної літератури, в тому числі ЕМ, ДСТУ, ДБН, ГОСТів, висвітлювати фізико-хімічні особливості побудови та отримання будівельних матеріалів різного призначення, наведено їхні фізико-технічні та ек­сплуатаційні властивості, основи технології виробництва і галузі застосування. Головний акцент приділяти визначенню взаємозв'язку між складом, структурою та властивостями матеріалів, що відкриває широкі можливості для створення ма­теріалів із потрібними спеціальними й експлуатаційними характеристиками.

Будівельне матеріалознавство - це наука, яка вивчає зв'язок між складом, структурою та властивостями матеріалів, а також закономірності їхньої зміни під впливом фізичних, механічних та фізико-хімічних факторів.

Розвиток теоретичної бази будівельного матеріалознавства не тільки змінює погляд фахівців на вибір відповідних матеріалів для будівництва споруд різного функціонального призначення, а також ефективно впливає на удосконалення ме­тодів, що використовуються при проектуванні будівельних конструкцій.

До будівельних матеріалів належать речовини органічного й неорганічного походження (природні або штучні, спеціально синтезовані людиною), які мають властивості, необхідні для їхнього застосування у конструкціях і виробах загаль-нобудівельного та спеціального призначення.

Завдяки розвитку теоретичних основ будівельного матеріалознавства відмі­чається поступовий перехід від традиційних проблем, пов'язаних з вивченням технічних характеристик будівельних матеріалів та оцінкою їхньої поведінки в різних умовах експлуатації, до встановлення фізико-хімічних закономірностей ут­ворення матеріалів із наперед заданими властивостями та розкриття механізмів руйнування їх.

Завданням цього курсу є:

• вивчення фундаментальних властивостей будівельних матеріалів та їхньої зміни в умовах експлуатації;

• встановлення взаємозв'язку «склад - структура - властивості - техноло­ гія» та прогнозування довговічності будівельних матеріалів різного призначення;

• виявлення шляхів ефективного використання будівельних матеріалів;

• розробка методів підвищення якості й довговічності матеріалів з урахуван­ ням сучасного рівня будівництва і швидкості розвитку інфраструктури та спеці­ альних галузей господарства.

Будівельне матеріалознавство пов'язане з технологією виготовлення матері­алів і базується на використанні таких дисциплін, як загальна й фізична хімія, хі­мічна термодинаміка та процеси хімічної технології.

Класифікація будівельних матеріалів.

Сучасна промисловість будівельних матеріалів і виробів виготовляє велику кількість будівельних матеріалів і виробів різного призначення, наприклад: керамічні плитки для підлог, для внутрішнього облицювання, фасадні, килимову мозаїку; рулонні і штучні матеріали для устрою покрівлі, спеціальні матеріали для гідроізоляції. Щоб легше було орієнтуватися в цьому різноманітті будівельних матеріалів і виробів, їх прийнято класифікувати. Найбільше поширення одержали класифікації по призначенню і технологічному признаку.

По призначенню матеріали поділяють на наступні групи:

• конструкційні, котрі сприймають і передають навантаження в будівельних конструкціях;

• теплоізоляційні, основне призначення яких — звести до мінімуму перенос теплоти через будівельну конструкцію і тим самим забезпечити необхідний тепловий режим приміщення при мінімальних витратах енергії;

• акустичні (звуковбирні і звукоізоляційні) — для зниження рівня «шумового забруднення» приміщення;

• гідроізоляційні і покрівельні — для створення водонепроникних шарів на покрівлях, підземних спорудженнях і інших конструкціях, які необхідно захищати від впливу води або водяних парів;

• герметизируючі — для закладення стиків у збірних конструкціях;

Оздоблювальні — для покращення декоративних якостей будівельних конструкцій, а також для захисту конструкційних, теплоізоляційних і інших матеріалів від зовнішніх впливів;

• Спеціального призначення (вогнетривкі або кислототривкі й ін.), застосовувані при зведенні спеціальних споруджень.

Деякі матеріали (наприклад, цемент, вапно, деревина) не можна віднести до якій-небудь одній групі, тому що їх використовують і у вихідному стані, і як сировина для одержання інших будівельних матеріалів і виробів — це так звані матеріали загального призначення. Труднощі класифікації будівельних матеріалів по призначенню полягає в тому, що ті самі матеріали можуть бути віднесені до різних груп. Наприклад, бетон в основному застосовують як конструкційний матеріал, але деякі його види мають зовсім інше призначення: особливо легкі бетони — теплоізоляційні матеріали; особо важкі бетони — матеріали спеціального призначення, які використовують для захисту від радіоактивного випромінювання. В основу класифікації по технологічному признаку покладені вид сировини, з якого одержують матеріал, і спосіб виготовлення. Ці два фактори багато в чому визначають властивості матерілу і відповідно область його застосування. По способу виготовлення розрізняють матеріали, які одержують спіканням (кераміка, цемент) плавленням (скло, метали), омоноличуванням за допомогою в’яжучих речовин (бетони, розчини), механічною обробкою природної сировини (природний камінь, деревинні матеріали). Властивості матеріалів залежать головним чином від виду сировини і способу його переробки, тому в будівельному матеріалознавстві використовують класифікацію по технологічній ознаці і лише в «окремих випадках - по призначенню.