2. Классификация строительных материалов по назначению

Все материалы в стр. конструкциях здания при эксплуат. подвергаются нагрузкам и действию окружающей среды. Эти нагрузки вызывают деформации и внутреннее напряжение материалов. Проектируемые здания и сооружения требуют точных характеристик. (Прочностные и деформационные свойства применяемых материалов называют механическими свойствами.) Строит. мат-лы д-ы обладать прочностью. Кроме прочности мат-лы д-ы обладать стойкостью, т.е. способностью сопротивляться воздействию окр. среды: воздуха и содерж. в нем паров и газов, воды и раств-х в ней в-в, колебаниям t и влажности, совместно воды и мороза при многократном замораживании и оттаивании. Исходя из условий работы мат-ов в сооружении, их делят по назначению на 2 группы:

1-ую группу сост-ют материалы универс. типа пригодные для несущих конструкций. Природные каменные мат-лы; искусств. каменные мат-лы, получ. из вяжущих в-в при обжиге – бетон, строит. раств. и получ. обжигом мин. сырья – керамика, стекло, конструкц. пластмассы; древесные мат-лы; Ме(сталь, чугун, алюминий); неорг. и орг. вяжущие в-ва; композицион. мат-лы(асбестоцемент, фибробетон и др.).

2-ую группу сост-ют материалы спец. назн. необх. для защиты констр.от вредных влияний среды, а так же для повыш. экспл св-в зданий и созд. комфорта. Теплоизоляц.

мат-лы, акустические, гидроизоляц., кровельные, герметизирующие, отделочные, антикор., огнеупорные и др.

Изделия и конструкции должны обеспечивать долговечность и надёжность при длительной эксплуатации.

Долговечность – свойство изделий сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Предельное сост. опр. степ. разруш. изделия, треб. безоп. или эконом. соображ-ми. Её измер. сроком службы без потери эспл. кач-в в конкр.климат. усл.(1ст.-соответств. сроку службы не<100лет; 2ст.-не<50лет; 3ст.не<25лет.) Д. опр-ся совокупн. физ., мех. и хим. св-в мат-ла. Её нужно оценивать применит. к конкр. усл. экспл.

Надёжность – общее св-во хар-ее проявл. всех ост-х св-в издел. в проц. экспл. Н. склад-ся из долговечн., безотказн., ремонтопригодн. и сохр.

Безотказность – св-во изд-ий сохр. работосп. в опр. режимах и усл. эксп. в теч. некоторого времени без вынужд.перерывов на ремонт.

Отказ – событие, при кот-м сист., элемент или изд. полн. или частично теряют работосп.

Ремонтопригодность – св-во изд., хар-ее его приспособл. к восст., исправл.и сохр.заданных техн. хар-к в рез-те предупрежд., выявл. и устр. отказов.

Сохраняемость – св-во изд. сохр. обусловл. экспл.показат. в теч. срока хран-я и тр-ия , уст-го тех. документацией. С. кол-но оцен-ся временем хранения и транпорт-ия до возн. неиспр.

3. Строение и свойства материалов. Типы структур.

Структуру материала изучают на 3-х уровнях:

I.Макроструктура – строение видимое не вооруженным глазом.

II.Микроструктура – строение видимое в оптический микроскоп.

III.Внутреннее строение в-ва кот-е можно изуч. на молек- ионном уровне. Кот-е опр-ют методами рентгенно-структурн. анализа, электроскопии, ядерн. магн. резонанс(ЯМР), ядерн. паромагн. резонанс(ЯПР), диффернц.-термич. анализ(ДТА).

I.Макроструктура тв-го строит. мат-ла может быть след. типов:

Искусств.конгломераты – это обширная группа объед. бетоны разл. видов, ряд керам. и др.мат-в.

Ячеистая структура – хар-ся нал-ем макропор свойств. газобет. и пенобет. и ячеистым пласт

Мелкопористая стр-ра св-на керам. мат-м, поризованным способами высокого водозатворения и введ. выгорающих добавок.

Волокнистая стр-ра набл. в древесине, стеклопластикам изд. из мин. ваты и др. Особенность – резкое разл. прочн., теплопроводн. и др. св-в вдоль и поперек волокон.

Слоистая структура- св-на рулонным, листовым, плиточным мат-ам.

Рыхлозернистая стр-ра – заполнители для бетона, зернист. и порошкообр. мат-лы для мастичной тепло-

изоляции, засыпок и др.

II. Микроструктура м/б кристаллич и аморфной. Кристаллич.и аморфное строение м/б присуще одному и тому же в-ву.

Кристаллическая структура – имеет упорядоч. строение. Аморфная – не имеет определённого порядка, поэтому в-ва резко отл.по всем своим св-вам. Из этих 2-х форм наиб. уст-ой явл. кристаллич., т.к. любой мат-л сводится к какому-либо равновесию. Особ-ю крист. в-ва яв-ся опред-ая темп-ра плавл-я; амфотерн в-ва такой им. область размягчения.

III.Внутреннее строение вещества опр-ет мех. прочн., тв., тугопл-ть и др.важные св-ва мат-в.

Состав и св-ва. Любой строит. мат-л хар-ся:

Хим. состав- позвол. судить о таких св-х как огнестойкость, биостойкость, мех-х и др. техн. хар-х.

Мин. состав- показ-ет, какие мин. и в каком кол-ве содерж. в вяжущем в-ве или в каменном мат-ле.

Фазовый состав материала и фазовые переходы воды находящийся в его порах оказывает влияние на все свойства и поведение материала при экспизатации. В материале выделяют твёрдые вещества, образующие стенки или “каркас”, и поры, заполненные водой и воздухом. Если вода, как компонент системы замерзает, то образ-ся лёд изменяет мех. и теплотехнические свойства материала. Увеличение объема замёрзшей воды вызывает внутренние напряжения, способные разрушить материал при повторных циклах замораживания и оттаивания.

4. Методы оценки состава и структуры материалов.

Свойства материала целиком и полностью определяется его составом и структурой, по этому для получения материала с заданными свойствами важно иметь четкие представления о процессах формирования и возникновения новообразований. Всё это изучается на макро и микро уровне. Рассмотрим несколько методов исследования микроструктур:

1. Тетрографический анализ

2. Рентгенографический анализ

3. Дифференциальнотермический анализ

4. Спектральный анализ

5 Петрографический анализ

Петрографический анализ используется для исследования различных материалов (цементного камня, бетона, стекла, огнеупоров, шлаков, керамики и др). В этот метод входят: световая микроскопия – он основан на разности оптических св-в различных минералов опред-ого состава, т.к. все оптич. св-ва зависят от внутр. строения мин-ов . Главные оптические свойства материала: показать световой оптический знак, цвет, остность кристаллической решётки, показатели светопреломления, сила 2ого преломления. Для этого существует несколько модификаций: поляризационная микроскопия (порошкообразные вещества изучаются в спец. инверсионных аппаратах); микроскопия в проходящем свете (прозрачные мат-лы), микроскопия в отраженном свете (непрозрачные полированные материалы, для этого используют поляризационные микроскопы), электронная микроскопия.

7. Рентгенографический анализ

Рентгенографический анализ – это метод исследования состава и строения вещества путем экспериментального изучения дифракции рентгеновских лучей в этом веществе.

Рентгеновские лучи – это поперечные электро-магнитные колебания с длиной волны = (0,05-0,25)нанометров.

Получают такие лучи в спец. Устройствах – рентгеновских трубках.

Длина этих волн сопоставима с межатомным расстоянием кристаллической решетки, края являются естественной дифракционной решеткой для рентгеновских лучей.

8. Дифференциальнотермический анализ (дта)

Автор – Курнаков

Прибор-дериватограф

Суть метода сводиться к тому, что при нагревании вещества происходят фазовые превращения, которые сопровождаются термическими эффектами.

При физ. и хим. эффектах превращения энергия в виде теплоты может поглощаться или выделяться:

При выделении - экзотермический

При поглощении – эндотермический

Эти эффекты на приборе Курнакова записывают в виде дериватограммы.

Эффекты фиксируются термопарами, и электрические сигналы, поступая в этот прибор, пишутся в виде графика, при этом в этот прибор помещаются 2 вещества: исследуемое и эталон.

ГРАФИК

По фазовому сдвигу можно судить о составе, степени кристаллизации вещества.