1-Значение строительных материалов и изделий в техническом процессе строительной индустрии. Краткий исторический обзор производства и применения строительных материалов. Значение промышленности строительных материалов в народном хозяйстве нашей страны огромно — от уровня производства их всецело зависят темпы и качество строительных работ. Различные эксплуатационные условия зданий и сооружений, параметры технологических процессов обусловливают разнообразные требования к строительным материалам, а отсюда вытекает и весьма обширная номенклатура их свойств: прочность при нормальной или высокой температуре (последняя характеризует жара - или огнестойкость материала), водостойкость, стойкость против действия различных солей, кислот и щелочей, шлакостойкость (имеющая особую значимость в металлургических процессах) и т. д. Не менее важна в строительстве и технике проницаемость (или непроницаемость) материалов для жидкостей, газов, тепла, холода, электрического тока, радиоактивных излучений. Наконец, материалы для отделки помещений жилых и общественных зданий, садов и парков должны быть красивыми, долговечными и прочными. Получить материал с универсальными свойствами пока еще невозможно — это проблема будущего. В технике и строительстве применяются различные материалы, отличающиеся видами исходного сырья и технологическими приемами получения. Важнейшие свойства строительных материалов определяют области их применения. Только глубокое и всестороннее знание свойств материалов позволяет рационально и в техническом, и в экономическом отношениях выбрать материал для конкретных условий использования. По мере совершенствования технологии и строительного производства повышаются требования к качеству материалов, расширяется ассортимент их. Таким образом, развитие промышленности строительных материалов происходит не только количественно, но и качественно — с ростом производства традиционных материалов возникает производство новых, более эффективных изделий. Важной задачей является технико-экономическое сопоставление (в заданных конкретных условиях их применения) конкурирующих видов изделий, с тем, чтобы обеспечить наиболее экономически эффективным из них преобладающее развитие. В настоящее время производство многих строительных материалов еще отстает от их потребности в строительстве, и поэтому другой важной задачей является дальнейшее опережающее развитие промышленности строительных материалов, неуклонное снижение себестоимости их изготовления и удельных капитальных вложений.

Краткий исторический обзор производства и применения строительных материалов. 3-4 тыс. до н.э. появилась первая керамика - это прорыв человечества и цивилизации. Особенно широко керамика развивалась в Китае, Индии, Др. Греции, Риме, Египте. Природный камень в разных странах - разные виды: Рим-мрамор, Европ. Страны-известняки, песчаники, ракушечники. Дерево использовалось с давних времен, но широко применялось в странах нынешней Европы и С. Америки. Минеральные вяжущие: известково глинистые, известково-гипсовые соединения. Человек сначала использовал минеральные добавки (пепел, пуццолан); органические добавки (яйцо); хим. добавки (супер - и гиперпластификаторы). Органические добавки в Европе появились позже, чем в странах Востока и Азии. Стекло; первое стекло – В Египте 3-4 тыс. до н.э.; 9-11 веке – в Европе; центром становится Венеция (в 19в.?)Металлы - бронзовый и железный века, сейчас основной сплав - сталь. Полимерные материалы изобретены в конце 19 века. Уже в нач. 20 века появился первый строительный полимер: немцы выпустили первые полимерные трубы. Полимерные материалы - наиболее быстро завивающиеся строительные материалы, более того они широко используются для модификации традиционных материалов (прим. битум). Композиционные материалы- материалы, состоящие из 2-х и более материалов (железобетон, асбест-цемент и др.)

2.Цели и задачи дисциплины «Строительное материаловедение» Целью дисциплины является приобретение необходимых инженерных знаний в области современных строительных материалов и изделий, а также грамотная оценка качества материала и возможность рационального выбора материала для соответствующих эксплуатационных условий (в том числе замена материалов и условий). Задачи:1)знать основные сырьевые компоненты для производства стр. материалов и изделий.2)знать основы технологии производства строй. мат. и изделий, а также иметь понятие об основных физ.-хим. процессах, 3)происходящих во время основ. технологических операций.4)знать современные материалы и изделия, а также их основные свойства и методы определения этих свойств.5)знать об основных тенденциях в строительном материаловедении, перспектива в развитии материалов и изделий.6)иметь понятие об экономической эффективности и целесообразности использования материалов, а также об их экологической безопасности, санитарно-гигиенические требования и требования пожарной безопасности.

-Классификация строительных материалов и изделий

По степени готовности различают собственно строительные материалы и строительные изделия:

-Строительные материалы: материалы, кот. перед применением подвергают обработке: смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут.

-Строительные изделия: готовые изделия и элементы, монтируемые закрепляемые на месте работы.

К строительным материалам относятся материалы, которые перед применением подвергают обработке: смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут. Примеры строительных материалов: древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и т. д.

К строительным изделиям относятся готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы. Строительными изделиями являются: сборные железобетонные панели и конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др.

По назначению материалы подразделяют на следующие группы:

-конструкционные материалы, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях;

-теплоизоляционные материалы, основное назначение которых — свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;

-акустические материалы (звукопоглощающие и звукоизоляционные) — для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения;

-гидроизоляционные и кровельные материалы — для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;

-герметизирующие материалы — для заделки стыков в сборных конструкциях;

-отделочные материалы — для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

- материалы специального назначения (например, огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.

Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий. Это так называемые материалы общего назначения.

По способу происхождения строительные материалы подразделяют на природные и искусственные.

Природные материалы — это древесина, горные породы (природные камни), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава. К искусственным материалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий. По сырьевому признаку строительные материалы подразделяют:- на органические (древесина, битум, пластмассы) - минеральные (силикатные и керамические материалы, бетон, природный камень) - металлические (сталь, чугун, цветные металлы).

По способу изготовления материалы подразделяют на следующие группы: - получаемые спеканием (керамика, цемент), - получаемые омоноличиванием (бетон, растворы), - получаемые плавлением (стекло, металлы),

3. Основные направления развития прогрессивных материалов и меры по снижению материалоемкости при их производстве и применению. Влияние качества материала на надежность и долговечность строительных конструкций и сооружений.В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта. Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они 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.

4. Сырьевые ресурсы для производства строительных материалов в РБ Из органических материалов в РБ в достаточном количестве присутствует, только древесина. Коэффициент использования далек от оптимального. Из 300 предприятий, кот. производят строительные материалы, около 150 занимаются древесиной. Остальные: 50-производство бетонов, растворов, конструкций; 30-производство керамических изделий. Неорганическое сырье:1) -глины, встречаются практически на всей территории Беларуси, качество иногда среднее (залегают неглубоко): керамический кирпич, черепица, пористый заполнитель для бетона, огнеупоры, облицовочная плитка и т.д.2)-пески, практически во всей Беларуси, залегают на поверхности. Изготавливают строительное стекло, смальта, ячеистое стекло, стеклоблоки, стекло ткань, стекловату, а также заполнители для растворов и бетонов, для производства силикатов.Известняки, мел, и доломит встречаются ограничено. Достаточно для производства минеральных вяжущих, силикатных изделий, наполнителей для полимерных материалов, минеральных порошков, для асфальтов, мастик, бетонов. Это все осадочные породы! Из изверженных у нас встречаются гранит и габро. Реже получают облицовочный камень, чаще заполнители для бетона. Экспорт - вяжущие, щебень, гранит. Импорт - металлы, органич. соединения, полимеры.

По мере совершенствования технологии и строительного производства повышаются требования к качеству материалов, расширяется ассортимент их. В связи с этим указанные документы периодически пересматриваются. Таким образом, развитие промышленности строительных материалов происходит не только количественно, но и качественно — с ростом производства традиционных материалов возникает производство новых, более эффективных изделий. Важной задачей является технико-экономическое сопоставление (в заданных конкретных условиях их применения) конкурирующих видов изделий, с тем, чтобы обеспечить наиболее экономически эффективным из них преобладающее развитие.

В настоящее время производство многих строительных материалов еще отстает от их потребности в строительстве, и поэтому другой важной задачей является дальнейшее опережающее развитие промышленности строительных материалов, неуклонное снижение себестоимости их изготовления и удельных капитальных вложений. Снижение затрат на топливо и энергию может дать значительный экономический эффект, так как тепловая обработка полуфабриката является неотъемлемой частью производства многих строительных материалов. Этого снижения достигают строгим поддержанием заданной технологии сушки, обжига, автоклавной обработки и других тепловых процессов; использованием отработанного тепла для отопления, горячего водоснабжения и других цеховых нужд.

5.Система технических нормативно-правовых актов на строительные материалы и изделия и ее роль в повышении качества продукции стройиндустрии. Технические нормативные акты: ГОСТ - межгосударственный стандарт, СТБ - стандарты Беларуси, СНиП - строительные нормы и правила, СНБ- строительные нормы Беларуси, ТУ- технические условия, ТКП-технический кодекс проектирования, Ес-еврокод

Сертификация- это признание соответствия, какого-либо изделия или продукции, или вида работ соответствующему техническому нормативно-правовому акту(СТНА). Техническое сведетельство выдается на материалы и изделия, которые невозможно сертифицировать, или новые, иликоторых в стране никогда не было.В большинстве случаев(90%) основным показателем качества материала или изделия является его класс или марка по назначению предела прочности на сжатие.

На каждый строительный материал имеются ГОСТы или ТУ, в которых даются определение (название) материала, важнейшие свойства и требования, предъявляемые к нему, методы испытаний (установление свойств и их показателей), правила приемки, транспортирования и хранения. Наряду с ГОСТами или ТУ строители пользуются также строительными нормами и правилами (СНиП).

6.Приципы деления материалов на классы, марки и сорта. В стандартах и СНиПах требования к свойствам материалов выражены в виде марок и классов на эти материалы. Признаком деления на марки обычно является показатель основного свойства материала, обусловленный условиями эксплуатации материала в конструкциях и сооружениях.Деление на марки по прочности является основным для материалов и изделий, из которых изготовляют несущие конструкции. СНиП устанавливает единую шкалу марок по пределу прочности при сжатии (МПа): 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 5; ...; 100. Для теплоизоляционных материалов ведущим признаком деления на марки принята плотность (кг/м3): 10; 15; 25;...; 600. Для ряда материалов предусмотрена маркировка по показателю морозостойкости — количеству циклов, которое должен выдержать материал без допустимых признаков разрушения: F10, F25 и т. д. Некоторые материалы и изделия (отделочные материалы, лесные материалы и др.) по наличию внешних дефектов делят на сорта. Определение показателей технических свойств связано с измерениями, т. е. со сравнением с другой, однородной величиной, принятой за единицу. Совокупность единиц, образованная по определенному принципу, называется системой единиц. В нашей стране принята /Международная система единиц (СИ). Наряду с СИ еще используют и прежние системы — СГС и МКГСС.

7. Кристаллическое и аморфное строение материалов. По взаимному расположению атомов и молекул материалы могут быть кристаллическими и аморфными. Неодинаковое строение кристаллических и аморфных веществ определяет и различие в их свойствах. Аморфные вещества, обладая нерастраченной внутренней энергией кристаллизации, химически более активны, чем кристаллические такого же состава ( например, аморфные формы кремнезема: пемза, трепел, диатомиты в сравнение с кристаллическим кварцем).

Существенное различие между аморфными и кристаллическими веществами состоит в том, что кристаллические вещества при нагревании ( при постоянном давлении) имеют определенную температуру плавления. А аморфрные- размягчаются и постепенно перходят в жидкое состояние. Прочность аморфных веществ, как правило, ниже кристаллических, поэтому для получения материалов повышенной прочности специально проводят кристаллизацию, например, при получении стеклокристаллического материала- ситалла.Свойства стройматериалов в большей мере связаны с особенностями их строения и со свойствами тех веществ, из которых данный материал состоит. В свою очередь, строение материала зависит: для природных материалов — от их происхождения и условий образования, для искусственных— от технологии производства и обработки материала. Поэтому строителю при изучении курса строительных материалов необходимо прежде всего усвоить эту связь. При этом технологию и обработку материалов следует рассматривать с точки зрения влияния их на строение и свойства получаемого материала.Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составами.В зависимости от химического состава все стройматериалы делят на: органические (древесные, битум, пластмассы и т. п.), минеральные (бетон, цемент, кирпич, природный камень и т. п.) и металлы (сталь, чугун, алюминий). Каждая из этих групп имеет свои особенности. Так, все органические материалы горючи, а минеральные — огнестойки; металлы хорошо проводят электричество и теплоту. Химический состав позволяет судить и о других технических характеристиках (биостойкости, прочпоста и т. д.). Химический состав некоторых материалов (неорганические вяжущие вещества, каменные материалы) часто выражают количеством содержащихся в них оксидов.Оксиды, химически связанные между собой, образуют минералы, которые характеризуют минеральный состав материала. Зная минералы и их количество в материале, можно судить о свойствах материала. Например, способность неорганических вяжущих веществ твердеть и сохранять прочность в водной среде, обусловлена присутствием в них минералов силикатов, алюминатов, ферритов кальция, причем при большом их количестве ускоряется процесс твердения и повышается прочность цементного камня.При характеристике фазового состава материала выделяют: твердые вещества, образующие стенки пор и поры, заполненные воздухом и водой. Фазовый состав материала и фазовые переходы воды в его порах оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации. Во многом свойства материала определяют количество, размер и характер пор. Например, пористое стекло (пеностекло) в отличие от обычного непрозрачное и очень легкое. Форма и размер частиц твердого вещества также влияют на свойства материала. В зависимости от формы и размера частиц и их строения макроструктура твердых строительных материалов может быть зернистой (рыхлозернистой или конгломератной), ячеистой (мелкопористой), волокнистой и слоистой.

8. Физические свойства строительных материалов. Параметры состояния, методы их определения. Влияние пористости на свойства материалов.

Физическое состояние строительных материалов достаточно полно характеризуется средней и истинной плотностью и пористостью. Средняя плотность ρс — масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Она может быть сухого материала, в состоянии естественной или другой влажности, указываемой в ГОСТ. Среднюю плотность (в кг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле: Pc= m/Ve , где m — масса материала, кг, г; Vе — объем материала, м3, дм3, см3. При изменении температуры и влажности среды, окружающий материал, меняется его влажность, а следовательно, и средняя плотность. Поэтому показатель средней плотности определяют после предварительной просушки материала до постоянной массы.Средняя плотность материала является важной характеристикой при расчете прочности сооружения с учетом собственной массы, для определения способа и стоимости перевозки материала, для расчета складов и подъемно-транспортного оборудования. По величине средней плотности косвенно судят о некоторых других свойствах материала

Истинная плотность ρu — масса единицы объема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м3, кг/дм3, г/см3 по формуле: Pu=m/Ve, где m — масса материала, кг, г; Vа — объем материала в плотном состоянии, м3, дм3, см3. Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры. Относительная плотность d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4°С, имеющая плотность 1000 кг/м3. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле: d=Pc/Pct. Большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и др.) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них ничтожно мал. Пористость П — степень заполнения объема материала порами. Вычисляется в % по формуле: П= (1-Рс/Pu). Выделяют пористость общую, открытую и закрытую. От величины пористости и ее характера зависят важнейшие свойства материала: плотность, прочность, долговечность, теплопроводность, водопоглощение, водонепроницаемость и др. Например, открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала и ухудшают его морозостойкость. Однако в звукопоглощающих материалах открытые поры желательны, так как они поглощают звуковую энергию. Увеличение закрытой пористости за счет открытой повышает долговечность материала и уменьшает его теплопроводность.

9.Гидрофизические свойства материалов, методы их определения. Влияние влажности на свойство материалов. Влажностные Среди физических процессов наибольшее значение в практике имеют воздействия водной и паровой среды, тепловые воздействия, распространение звуковых волн, электротока, ядерных излучений и т. п. Отношение материала к статическому или циклическому воздействию воды или пара характеризуется гидрофизическими свойствами (гигроскопичность, капиллярное всасывание, во-допоглощение, водостойкость, водопроницаемость, паропроницаемость, влажностные деформации, морозостойкость). Гигроскопичность — способность материала поглощать и конденсировать водяные пары из воздуха. Капиллярное всасывание (подъем) воды пористым материалом происходит по капиллярным порам, когда часть конструкции соприкасается с водой. Например, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять нижнюю часть стены здания. Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно подразделяется на Водопоглощение по массе и объему. Водопоглощение по массе Wм, %, равно отношению массы поглощенной образцом воды к массе сухого образца. Водопоглощение по объему W0, %, равно отношению массы поглощенной образцом воды к объему образца.Их определяют по следующим формулам:

Влажностные деформации — изменение размеров и объема материала при изменении его влажности. Уменьшение размеров и объема материала при его высыхании называют усадкой (усушкой), а увеличение размеров и объема при увлажнении вплоть до полного насыщения материала водой — набуханием (разбуханием). Усадка возникает и увеличивается в результате уменьшения толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил, стремящихся сблизить частицы материала. Набухание связано с тем, что полярные молекулы воды, проникая между частицами или волокнами, слагающими материал, как бы расклинивают их, при этом утолщаются гид-ратные оболочки вокруг частиц исчезают внутренние мениски, а с ними и капиллярные силы. Водостойкость — способность материала сохранять свою прочность при насыщении водой: Она оценивается коэффициентом размягчения КРАЗМ, который равен отношению предела прочности материала при сжатии в насыщенном водой состоянии RВ МПа, к пределу прочности сухого материала Rсух, МПа:

Воздухостойкость — способность материала выдерживать циклические воздействия увлажнения и высушивания без заметных деформаций и потери механической прочности. Влагоотдача — свойство, характеризующее скорость высыхания материала, при наличии соответствующих условий в окружающей среде (понижение влажности, нагрев, движение воздуха). Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшее в течение 1 с через 1 м2 поверхности материала при заданном давлении воды. Для определения водопроницаемости используют различные устройства, позволяющие создавать нужное одностороннее давление воды на поверхность материала. Методика определения зависит от назначения и разновидности материала. Водопроницаем мость зависит от плотности и строения материала. Чем больше в материале пор и чем эти поры крупнее, тем больше его водопроницаемость.

10.Теплофизические свойства материалов. Огнестойкость – сво-во материала противостоять действию высоких температур и воды в условиях пожара без значительной потери несущей способности. По степени огнестойкости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. 1) Несгораемые материалы в условиях высоких температур не подвержены воспламенению, тлению или обугливанию. При этом некоторые материалы почти не деформируются под воздействием высоких температур (кирпич), другие могут деформироваться сильно (сталь и другие металлы) или растрескиваться (гранит). Поэтому конструкции из подобных материалов нередко приходится защищать более огнестойкими материалами. 2) Трудносгораемые с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но только в присутствии огня. При удалении огня эти процессы прекращаются (асфальтовый бетон, фибролит, некоторые пенопласты, пропитанная антипиренами древесина). 3) Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и горят открытым пламенем или тлеют и после удаления источника огня. Такие материалы необходимо защищать от воспламенения. Для этого применяют защитные вещества – антипирены. (Древесина, битумы смолы и др.) Огнеупорность – св-во материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не деформируясь и не расплавляясь. Материалы, выдерживающие температуру белее 1580ºС, называют огнеупорными, от 1350ºС до 1580 ºС – тугоплавкими, ниже 1350 ºС – легкоплавкими. Материалы, которые способны длительное время выдерживать температуру до 1000 ºС при незначительной потере прочности, относят к жаростойким (кирпич, жаростойкий бетон и др). Теплопроводность – св-во материала передавать теплоту через толщу от одной поверхности к другой. Теплопроводность λ [Вт/(м* ºС)] характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей через материал толщиной 1м площадью 1м² в течение 1с при разности температур на противоположных поверхностях материала 1 ºС. Теплопроводность материала зависит от его химического состава и структуры, степени влажности и характера пористости, а также температуры, при которой происходит процесс передачи теплоты.

11. Морозостойкость – св-во материала, насыщенного водой, выдерживать много кратное попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. От морозостойкости, в основном , зависит долговечность материалов, применяемых в наружных зонах конструкций зданий и инженерных сооружений. Разрушение материала при таких циклических воздействия связано с появлением в нем напряжений, вызванных как односторонним давлением растущих кристаллов льда. В порах материала, так и всесторонним гидростатическим давлением воды. Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при -15…-17 ºС и оттаивания в воде при температуре около 20 ºС. Выбор температуры замораживания не выше -15…-17 ºС вызван тем, что при более высокой температуры вода, находящаяся в мелких порах и капиллярах, не может вся замерзнуть. Число цикло (марка), которое должен выдерживать материал, зависит от условий его будущей службы в сооружении и климатических условий. Материал считают выдержавшим испытание, если после заданного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образцов в результате выкрашивания и расслаивания не превышает 5%, а прочность не более чем на 15% (для некоторых материалов на 25%). Для определения морозостойкости иногда используют ускоренные методы испытаний, например с помощью сернокислого натрия. Кристаллизация этой соли из насыщенных паров при е высыхании в порах образца воспроизводит механическое действие замерзающей воды, но более сильной степени, чем вода при замерзании. Морозостойкость определяет срок службы (долговечность) частей сооружения, подвергающихся много кратному замораживанию и оттаиванию.

12. Механические свойства - способность м-ла сопротивляться силовым, тепловым, усадочным или другим внутренним напряжениям без нарушения установившейся структуры. Внешние силы, действующие на м-л, стремятся его деформировать. Прочность – св-во м-ла сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформация, возникающим под действием внешних нагрузок и др. факторов. Прочность материалов явл-ся основной строительной характеристикой, т. к. все м-лы в сооружениях всегда подвергаются тем или иным воздействиям, вызывающим напряженное состояние (сжатие, изгиб, растяжение, срез). Значение прочностных показателей позволяет рассчитать механические и экономически целесообразное сечение конструкции из данного материала. Прочность оценивают пределом прочности (Па), который условно равен макс. напряжению, соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение материала, и на сжатие. Определяется по формуле: σ=F/A (F – разрушающая сила (Н), А – площадь сечения образца до испытания (м²)) Наряду с прямыми способами оценки прочности строительных мат-ов применяются также методы контроля прочности без разрушения. Широкое распространение получили приборы механического действия, основанные на принципе заглубления в мат-л (например, бетон) и получения величины пластической деформации, а также на принципе упругого откоса от поверхности материала и получения величины упругости деформации. Наиболее популярным является молоток К.П. Кашкарова. При нанесении удара на поверхности материала образуется два отпечатка: на бетоне и на стальном эталоне. Предел прочности материала характеризует его марку. По пределу прочности при сжатии установлены марки в широких пределах от 0,5 до 1000 МПа и более. У большинства материалов, кроме древесины, стали и полимеров, предел прочности при растяжении и изгибе значительно ниже, чем при сжатии. Прочность некоторых материалов в МПа (кгс/см²) :

гранит…………………………………..100-200 (1000-2200)известняк плотный…………………….10-150 (100-1500)

кирпич глиняный обыкновенный…….7,5-20 (75-200)

бетон…………………………..………..5-60 (50-600)

сосна (вдоль волокон)……….………..30-45 (300-450)

дуб (вдоль волокон)…………….……..45-50 (400-500)

сталь Ст3……………………….……..380-450 (3800-4500)

Теоретическая прочность одного материала характеризуется напряжением, необходимым для разделения двух примыкающих друг к другу слоев атомов. Теор. прочность σ_теор получают из условия, что в момент разрушения вся энергия упругой деформации, накопленная в объеме между двумя слоями атомов, переходит в поверхностную энергию двух вновь образовавшихся при разрушении поверхностей.

13.Эффективность применения материалов в конструкциях и сооружениях. .Для прочностной эффективности часто используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.), который определяется делением предела прочности при сжатии на относительную плотность материала: к.к.к.=σ/d. Хороший конструктивный материал имеет высокий к.к.к. пи малой объемной плотности. К.К.К. показывает, как сочетаются в м-ле лёгкость и прочность: чем выше К.К.К., тем лучше конструктивные качества м-ла.

к.к.к. для некоторых материалов: стеклопластик - 225МПа, древесина (без пороков) – 200МПа, сталь высокопрочная – 127Мпа, сталь – 51Мпа. Для каменных материалов: легкий конструкционный бетон – 22,2Мпа, тяжелый бетон – 16,6Мпа, легкий бетон – 12,5Мпа, кирпич – 5,56Мпа.Повышение к.к.к. можно добиться снижением объемной плотности материала или его прочности.Чем к.к.к. больше, тем эффективнее его применение в конструкциях и сооружениях. Чем легче материал, но при этом имеет высокую прочность, тем меньше его требуется при строительстве, следовательно он экономически выгоден. Уде́льная про́чность — предел прочности материала, отнесённый к его плотности. Показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе.Особенно важна для авиастроения, ракетостроения, космических аппаратов. Единица измерения: м²/с². Если разделить удельную прочность на ускорение свободного падения, то мы получим максимальную длину нити из материала постоянного сечения, которая может висеть вертикально вниз, без обрыва под своим собственным весом. Для сталей эта длина составляет величину до 26 км.

14.Механические свойства строительных материалов При обосновании технической целесообразности применения материала для устройства полов промышленных зданий, дорожных и аэродромных покрытий следует учитывать специальные механические свойства: ударную вязкость, твёрдость, истираемость и износостойкость.Твёрдость – свойство материала сопротивляться проникновению в него других более твёрдых тел.

Для определения твердости материалов существует ряд методов. Твердость металла, бетона, пластмасс определяют вдавливанием в испытуемый образец под определенной нагрузкой в течение определенного времени стандартного стального шарика. За характеристику твердости принимают отношение нагрузки к площади отпечатка. Высокая прочность материала не всегда говорит о его твердости. Для хрупких м-лов твёрдость определяют по шкале Моса, к-рая представляет собой 10 специально полобранных минералов, расположенных по мере нарастания твёрдости: тальк, гипс, кальцит, плавиковый шпат, апатит, полевой шпат, кварц, топаз, корунд, алмаз.

Истираемость – св-во м-ла сопротивляться истирающим воздействиям. Испытывают на спец. кругах истирания. За характеристику истираемости принимают потерю массы или объема материала, отнесенных к 1см² площади истирания и опр-т по ф-ле:

где m1 - масса м-ла до истирания, m2 - масса м-ла после истирания, F - площадь истирания. Износ – св-во материала сопротивляться одновременно воздействию истирания и удара. Определяется с помощью вращающихся барабанов, куда вместе с пробой материала нагружают определенное количество металлических шаров. Показателем износа служит потеря массы пробы материала в результате проведенного испытания (в % от первоначальной массы).

Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность)- св-во материала сопротивляться ударным нагрузкам. = работе, к-рую надо затратить на разрушение стандартного образца, отнесенной к единице объема (Дж/см³) или площади поперечного сечения (Дж/м²).

15. Деформативные свойства материалов Внешние силы, действующие на материал, стремятся его деформировать (изменить взаимное расположение составляющих частиц) и довести эти деформации до величины, при которой материал разрушится. После снятия нагрузки материал, если он не был разрушен, может восстанавливать размеры и форму или оставаться в деформированном виде.. Обратимые деформации именуются упругими, если они исчезают после снятия факторов, и эластичными, если они, оставаясь полностью обратимыми, спадают в течение некоторого периода времени. Необратимые сохраняются после прекращения действия этих факторов. Пластическая деформация – медленно нарастающая без увеличения напряжений – характеризует текучести материала. При ее медленном росте длительное время (месяцы и годы) при нагрузках меньше тех, которые способны вызвать остаточные деформации за обычные периоды наблюдений, такая деформация называется ползучестью. Ползучесть необходимо учитывать при расчете и изготовлении строительных конструкций. Релаксация – св-во материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. Время в течение которого первоначальная величина напряжений снижается в е=2,718 раза ( основание натуральных логарифмов), называют периодом релаксации, который. Упругость – св-во материала принимать после снятия нагрузки первоначальные форму и размеры. Количественно упругость характеризуют пределом упругости, условно равным напряжению, когда материал начинает получать остаточные деформации очень малой величины, устанавливаемой в технических условиях для данного материала. Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует меру жесткости материала, т.е. его способность сопротивляться упругому изменению формы и размерами при приложении к нему внешних сил. Модуль упругости Е связывает упругую относительную деформацию ε и одноосное напряжение σ соотношение, выражающим закон Гука: ε=σ/Е. Пластичность – св-во материала при нагружении в значительных пределах изменять размер и форму без образования трещин и разрывов и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Это св-во важно учитывать при выборе материала для несущих конструкций, а также при выборе технологии изготовления некоторых изделий, например керамических. Хрупкость – св-во материала разрушаться без заметных пластических деформаций (стекло). Это св-во четко проявляется при ударной нагрузке.