Физические свойства строительных материалов

Истинной плотность - масса единицы объема в абсолютном плотном состоянии (ρ=m/v_a. [г/см³; кг/м³]). v_a – объем в абсолютно плотном состоянии (без пор).

Средней плотностью является масса объема в естественном состоянии (с порами) (ρ_m=m/v_e. [г/см³; кг/м³]). v_e – объем материала в естественном состоянии (с порами и без пор).Значения плотности данного материла в сухом и влажном состоянии связаны соотношением: ρ_mв= ρ_mс ( 1 + W_м )

Насыпная плотность – для сыпучих материалов

Пористость – степень заполнения объема материала порами. Пористость – важнейшее свойство для многих строительных материалов ( водопоглащение, теплопроводность, прочность…) П=v_пор/v_e=(v_e - v_a)/v_e=(1 - v_a)/v_e=(1 - ρ_m/ρ)▪100%. П = от 0 ( сталь) – до 98,5% (пористость пенопласта). Размеры пор от миллионных долей миллиметра до нескольких миллиметров. В ячеистом бетоне 0,5 – 2 мм. Свойства материалов зависят не только от общей пористости, но и от размера и характера пор. Бывает открытая П_о ( открытые поры) и закрытая П_з ( закрытые поры ) пористость. П_о = m₁ – m₂/ V▪1/_воды , где m₁ масса в сухом состоянии , а m₂ насыщенна водой. Соответственно П_з = П - П_о

Пористость – степень заполнения объема мат-ла порами(мелкие ячейки в мат-ле, заполненные воздухом или водой;)

Коэффициент плотности это степень заполнения объема материла твердом веществом К_пл=ρ_m/ρ. В сумме К_пл +П=1 (или 100%).

d относительная плотность выражает плотность материла по отношению к плотности воды d =ρ_m/ρ_воды.

П-Ц. СЫРЬЁ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

П-ц – гидравлическое   вяжу­щее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). П-ц - продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой (3-5 %) гипса. Клинкер представляет собой зернистый материал (в виде порошка или гранул), полученный обжигом до спекания (при 1450^оС) сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков) и алю­мосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.).

Свойства п-ца:

1) Тонкость помола. Быстротвердеющий цемент 4000 – 5000 см²/г. особо быстротвердеющий цемент 600 см²/г.

2) водопотребность – кол-во воды, необходимое для получения теста нормальной густоты. (24 – 28%).

3) сроки схватывания. Начало схватывания не ранее 45 мин. Конец схватывания – не позднее 10 часов.

4) Марка цемента оценивается пределом прочности при сжатии стандартных образцов балочек в возрасте 28 суток (после хранения в стандартных условиях). Активность цемента – фактическая прочность цемента в возрасте 28 суток.

4) тепловыделения при твердении. С₃А больше всех выделяет тепла при твердении, затем C₃S, C₄AF, C₂S. При зимнем бетонировании, чем выше тонкость помола, тем выше тепловыделение.

Сырье. В качестве сырья иногда используют природные горные породы - мергели. В них содержатся необходимые для производства п-цов количества каронатных (75 ... 78 %) и глинистых пород (25 ... 22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых - глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс. Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом п-ца.

Производство состоит из следующих процессов:1) добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси - получения клинкера; измельчения клинкера с добавками - получения цемента.

По характеру подготовки сырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовления цемента.

Мокрый способ: сырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помол осуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях - болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей в шламбассейнах. В этом случае подготовленная смесь - цементный шлам - содержит до 40 % и более воды.

Сухой способ: тонкое измельчение исходного сырья - помол - осуществляют в сухом состоянии. Тщательное смешивание производят в специальных смесителях.

В строит-ве наиболее распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошей гомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает получение цемента с более высокими и стабильными качествами. В связи с созданием оборудования, обеспечивающего хорошую гомогенизацию в смеси тонкомолотых порошков, сухой способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарение воды) и, следовательно, перспективный находит все большее применение.

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ВОДЫ

Гидрофизические свойства строительных материалов.

Гигроскопичность – способность материала поглощать пар из воздуха.

Водопоглощение –способность поглощать воду и удерживать ее при контакте. Wm (водопоглощение по массе)=(m_насыщ – m_сухого)/m_сухого▪100%. W₀ (водопоглощение по объему)=V_воды/V_{естеств}=(m_насыщ – m_сух)/ρ_воды▪Vе. W₀=Wm▪d. Водопоглащение используется для оценки структуры материала используя формулу: Кн (показывает какая часть заполнена водой)= W₀/П. если: Кн=0, то нет пор или поры замкнуты; Кн=1, то поры заполнены водой. Кн косвенно характеризует морозостойкость бетона. Увеличение объема при замерзании воды =9%.

Водостойкость – способность мат. сохранять прочность в водонасыщенном состоянии Кр (коэффициент размягчения)=R_воды /R_сухой. От 0 до 1.Если: Кр=1, то стекло; Кр=0, то глина.

Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Кф ( водопотребность оценивается коэффициентом фильтрации)= V_в▪ a(толщина слоя)/S(площадь м² ) ▪ Δρ (давление на границах стенки) t (1 час)= г/м▪ ч▪ Па. Марки по водопроницаемости W2…W12 (2…12 – одностороннее гидростатическое давление, которое выдерживает материал) [кг▪с/см²] атмосфер.

Капиллярное всасывание – поднятие воды по капиллярам пористого материала, когда часть конструкции в воде или во влажной среде.

Газо- и паропроницаемость – способность пропускать через свою толщу пар или газ. Кг= Vp ( плотности)▪ a/S▪ Δρ▪ t= г/м▪ ч▪ Па.

Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное, попеременное замораживание и оттаивание. Пр: материал насыщается водой, затем замораживается до –15 – 17 С⁰. Чем меньше поры, тем при более низких температурах замерзает вода. Затем материал помещают в воду комнатной температуры 25 С⁰ - это 1 цикл. F 35 – количество циклов = 35. ΔR (падение прочности)≤ 15 – 25%. Δm (потеря массы)≤5%. Ускоренные испытания морозостойкости, когда материал насыщается солью. 1 цикл с солью=10 или 20 циклам стандартным.