16. Какие основные физико-механические свойства материалов определяют качество материалов и предопределяют область его применения?

Физико-химические свойства строительных материалов – способность материалов проявлять (изменять) свои химические свойства в зависимости от своего физического состояния. Строительные материалы, применяемые при возведении зданий и сооружений, характеризуются разнообразными свойствами, которые определяют качество материалов и области их применения. По ряду признаков основные свойства строительных материалов могут быть разделены на физические, механические и химические. физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окружающей среды. физическим свойствам относят массу,

истинную и среднюю плотность , пористость водопоглащение, водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, воздухо-, паро-, газопроницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огнестойкость и огнеупорность. Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Химические свойства материала весьма разнообразны, основные из них — химическая и коррозионная стойкость. Химическая стойкость—способность материалов противостоять разрушающему влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов. Коррозионная стойкость — свойство материалов сопротивляться коррозионному воздействию среды. Многие строительные материалы не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивляются действию кислот, битумы сравнительно быстро разрушаются под действием концентрированных растворов щелочей, древесина не стойка к действию тех и других. Лучше сопротивляются действию кислот и щелочей некоторые виды природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотная керамика, а также большинство материалов из пластмасс.

17. Химическое сопротивление строительных материалов в зависимости от их состава и строения. Химические свойства выражают степень активности материала к химическому взаимодействию с реагентами и способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды.

Химическая стойкость — свойство материалов противостоять разрушающему действию химических реагентов: кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов. Она зависит от состава и структуры материалов. Так, мрамор, известняки, цементный камень в строительных растворах и бетонах, в химическом составе которых преобладает оксид кальция (СаО), легко разрушаются кислотами, но стойки к действию щелочей. Силикатные материалы, содержащие в основном диоксид кремния (SiO2), стойки к действию кислот, но взаимодействуют при повышенной и нормальной температуре со щелочами.

Изменение структуры материала под влиянием внешней агрессивной среды называют коррозией. Коррозионная стойкость — свойство материала сопротивляться коррозионному воздействию среды. Распространенной и благоприятной средой для развития химической коррозии является вода (пресная и морская). Металлы и сплавы подвергаются коррозии под действием сред, не проводящих электрический ток, например некоторых газов при высокой температуре нефтепродуктов, содержащих органические кислоты. Такую коррозию металлов называют химической. Чаще металлы, в том числе стальная арматура железобетонных конструкций, корродируют в средах, проводящих электрический ток, — водных растворах солей, кислот, щелочей. В этом случае возникает электрохимическая коррозия. Растворимость — способность материала растворяться в воде, масле, бензине, скипидаре и других жидкостях-растворителях. Растворимость может быть и положительным, и отрицательным свойством. Например, если в процессе эксплуатации синтетический облицовочный материал разрушается под действием растворителя, растворимость материалов играет отрицательную роль.

18. Надёжность и долговечность как комплексные характеристики качества.. При технико-экономической оценке используемых материалов в конструкциях, принятой технологии их изготовления необходимо иметь представление не только о конкретных их свойствах, но и их влияния на поведение изделий и конструкций под совокупным действием природных и эксплуатационных факторов. Такая оценка проводится по показателям: 1) Долговечность – св-во изделия сохранять работоспособность до определенного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. ЕЕ измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических и эксплуатационных условиях и режиме эксплуатации. 2)Надежность – общее св-во, характеризующее проявление всех остальных св-в изделия в процессе эксплуатации. Надежность – это совокупность таких св-в, как долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость.3) Безотказность – св-во изделия сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации в течение определенного времени без вынужденных перерывов на ремонт. К показателям безотказности относят вероятность безотказной работы. 4)Отказом – называют событие, при котором система, элемент или изделие полностью или частично теряют работоспособность. Потеря работоспособности вызывается такой неисправностью, при которой хотя бы один из основных параметров выходит за пределы установленных допусков. 5)Ремонтнопригодность – св-во изделия, характеризующее его приспособленность к восстановлению исправности и сохранению заданной технической характеристики в результате предупреждения, выявления и устранения отказов. Этот показатель определяется средним временем ремонта на один отказ данного вида, а также трудоемкостью и стоимостью его устранения. 6)Сохраняемость – св-во изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортировки, установленного технической документацией. Сохраняемость количественно оценивают временем хранения и транспортирования до возникновения неисправности.

19. Характеристики общих свойств природных каменных материалов и значение их в строительстве… Природные каменные материалы – это материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки из горных пород.

Применение: 1. Прямое использование этих материалов в строительстве: облицовка зданий и инженерных сооружений (мосты набережные и пр.), возведение стен зданий, устройство лестниц и настилка полов, применение в качестве заполнителей для бетонов и растворов, а также в дорожном и гидротехническом строительстве. 2. Использование горных пород в промышленности строительных материалов для получения других материалов: керамики, вяжущих веществ, стекла и пр. При производстве этих материалов изменяются строение, состав и свойства исходных горных пород.

Добыча: Рыхлые породы 9песок,гравий, глина) добывают открытым способом, применяя экскаваторы или с помощью гидромеханизации. Плотные горные породы, используемые для получения бута, щебня или сырья для других строительных материалов, обычно разрабатывают взрывным способом. Пористые породы (туф, известняк-ракушечник) разрабатывают специальными камнерезными машинами. При разработке твердых пород используют несколько методов: метод отделения монолита с помощью образования сплошной щели в горной породе ударными врубовыми машинами, буроклиновой способ.

Виды обработки: Для придания фактуры применяют ударную обработку твердых пород (скалывание их поверхности ударами) различными камнетесными, а также термоструйными инструментами, или абразивную обработку (распиливание, шлифовку, полировку), а также термическую обработку. Шлифовальную, лощеную и зеркальную фактуры получают на специальных шлифовально-полировочных станках. Методы обработки декоративного камня: ультразвуковая обработка в абразивной среде, обработка токами высокой частоты, плазменная обработка, обработка лазерами и квантовыми генераторами, в перспективе обработка высокоскоростной водяной струей.

Свойства: Качество горных пород и каменных материалов определяется путем изучения :

физических свойств горной породы, к которым относятся плотность, объемная насыпная масса, пористость, влажность, водонасыщаемость, морозостойкость, цементирующая способность, теплопроводность, звукопроводность и пр.; В зависимости от средней плотности природные каменные материалы подразделяют на легкие (пористые) (рс < 1800 кг/м3) и тяжелые (рс> 1800кг/м3). По пределу прочности при сжатии (МПа) установлены следующие марки каменных материалов: для тяжелых пород -10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100; для легких пород - 3,5; 5; 7,5; 10; 15; для ракушечника, идущего на кладку стен, - 0,4; 0,7; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 5.

По морозостойкости в циклах замораживания и оттаивания для каменных материалов установлены марки: F10, F15, F25, F35, F50, F100, F150, F200, F300.

По степени водостойкости (коэффициенту размягчения) материалы делят на группы с величиной данного показателя 0,6; 0,75; 0,9 и 1.

механических свойств — прочности при сжатии, разрыве, дроблении, ударной нагрузке (вязкость), сопротивления истиранию, износу и др.;

соответствия формы, размеров и качества обработки каменных материалов (щебня, шашки, брусчатки, бортового и бутового камня) заданным стандартами или инструкциями.

Значение: В общем весе сооружаемых объектов вес материалов и конструкций, получаемых на основе минерального нерудного сырья, составляет в среднем 70%, достигая для некоторых объектов 90%- Из общего количества камня, добываемого в качестве технологического сырья, около 75% потребляется непосредственно в строительстве, преимущественно для изготовления бетонных конструкций, остальные 25% идут для производства цемента и других вяжущих веществ, металлургических флюсов, для нужд химической промышленности, а также для производства стеновых изделий из природного камня.

20. Породообразующие минералы — минералы, входящие в качестве постоянных существенных компонентов в состав горных пород.  Классификация минералов основывается на учете их химического со-става. Наиболее распространенной является классификация, предложенная С.Д. Четвериковым, по которой минералы делятся на 10 классов.

Класс I	силикаты	Класс VI	сульфаты
Класс II	карбонаты	Класс VII	галоиды
Класс III	окислы	Класс VIII	фосфаты
Класс IV	гидроокислы	Класс IX	вольфраматы
Класс V	сульфиды	Класс X	самородные элементы

Габитус кристаллов. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется лупа

Твердость. Определяется по шкале Мооса. Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала. Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям. Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе. Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины). Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита. Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита. Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.

Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)

21. Характеристика породообразующих минералов разных групп:карбонатов, силикатов, оксидов, сульфатов, алюмоселикатов. Породообразующие минералы- это природные минералы, принимающие основное участие в образовании горных пород. По хим. составу осн. группы:Группа оксидов(или группа кварца)- входит кроме SiO2 18 его разновидностей. Пл-ть 2650 кг/м^3, твердость 7, высокая хим. стойкость, взаимодействует лишь с плавиковой к-той и горячими щелочами, Rсж=<2000МПа, Rизг=<100, благодаря твердости и стойкости при выветривании не изменяет хим. состав и образ. кварцевые пески. При быстром охлаждении расплава образ. кварцевое стекло. Входит в состав гранита, кварцевого песка, кварцита, придавая горным породам прочность, твердость, стойкость.

Алюмосиликаты (Al2O3*SiO2): Полевые шпаты- ортоклаз(K2O*Al2O3*6SiO2-прямораскалывающиеся, плоскости спайности образуют угол 90, твердость 6, прочность ниже, чем у кварца=170, tпл=1170) и плагиоклаз(CaO*Al2O3*6SiO2- косораскалывающиеся, по св-вам хуже ортоклазов, Rсж=120-150). Гидрослюды- алюмосиликаты слоистой структуры, спайность совершенная в одной плоскости, твердость 2.5-3.0,R=100, в плоскостях спайности 1-2, плотность 2700, виды: мусковит-(прозрачная калиевая слюда, ср.пл-ть 2770-3100, прим. в качестве электроизоляциооного мат. как бронирующая посыпка для рубероида и для изгот. огнеупорных красок) и биотит-(темная железисто-магнезиальная слюда, ср. пл-ть 3000-3130. Вермикулит-продукт выветривания биотита, слоистая структура, заполненную молекулярной межслоевой водой, благодаря этому вермикулит при нагревании до t=800 вспучивается с увеличением V в 15-20 раз, прим. для изготов. звукоизоляционных мат.). Глинистые минералы(Al2O3*mSiO2*nH2O, образ в рез. выветривания полевых шпатов,твердость 1-1,5,пл-ть 2500, виды: самый распространенный в стр-ве каолинит Al2O3*2SiO2*2H2O)и монтмориллонит- переменный состав, из кальция, натрия,магния и железа.Карбонаты – кальцит(CaCO3)-хрупок, обладает совершенной спайностью по 3 пл-тям, пл-ть 2700, твердость 3, растворяется в к-тах; магнезит(MgCO3)- пл-ть 2900, твердость 3,5-4, растворяется в к-те при нагревании; доломит(CaCO3*MgCO3)-по св-вам между кальцитом и магнезитом

Железисто-магнезиальные силикаты- темноокрашенные минералы, входящие в состав оновных и ультроосновных изверженных пород(габбро, базальты, диабазы), пл-ть 3000-3500, твердость 5,5-7, высокая ударная вязкость, следовательно меньшая хрупкость.

22.Из каких минералов состоят наиболее широко известные горные породы: гранит, мрамор, гипс, песчаник, известняк. Граниты- найболее распространенная магматическая порода, глубинная, кислая. В нем легко различаются 3 минерала: кварц(20-40%), полевые шпаты(40-70%) и слюды, мусковит и биотит(5-20%). Имеет ярко выраженное зернокристаллическое строение, плотность 2600-2700 кг/м^3, предел прочности при сжатии от 100 до 300МПа, а на растяжение- 1/40-1/60 предела прочности при сжатии. Мрамор- метаморфическая порода, образовалась из известняков(реже доломитов) под действием высоких температур и огромного давления. Состоит из прочно сросшихся кристаллов кальцита, иногда с примесью доломита, сцепление кристаллов без цементирующего вещества, это придает высокую прочность(до 300МПа) и плотность. Гипс- осадочная порода белого или серого цвета, состоит из минерала того же названия(CaSO4*2H2O), плотность 2000-2300 кг/см^3, предел прочности при сжатии до 30МПа, невысокая стойкость.Песчаник- осадочная порода, состоит из зерен кварцевого песка, сцементированных природным цементом, в зависимости от которого песчаники называются известняковыми(сцементированы кальцитом и доломитом), кремнистыми, глинистыми.Известняк- осадочная порода, состоит из CaCO3- углекислый кальций и примеси магнезита, кварца, глинистых, железистых и др. соед. По структуре: плотные, пористые, мраморовидные, ракушечники, оолитовые, землистые(мел) Мел-затвердевший морской осадок, состоит из обломков кальцита, одноклеточных организмов и микроскопических раковин.