1.Истинная плотность – это масса вещества, содержащаяся в единице объема, не считая пор. Для определения истинной плотности, г/см³ или кг/м³, необходимо массу сухого материала (m) разделить на объем (V), занимаемый материалом без пор и пустот: р = m / V.

2.Средняя плотность – это масса единицы объема в естественном состоянии (вместе с порами). Средняя плотность, г/см³ или кг/м³, определяется по формуле ро = m / Vе .

Массу образца определяют на весах. Объем образца определяют в зависимости от его формы и пористости различными способами. Тела образцов правильной геометрической формы измеряют, их объем вычисляют по формулам: для параллелепипеда V = S·h; для пирамиды V = S·h / 3; для цилиндра V = S·h; для конуса V = 3·S·h / 2; для куба V = h³, где V – объем тела, см³; S – площадь основания, см²; h – высота тела, см. Если плотное тело не имеет правильной геометрической формы, то его среднюю плотность находят гидростатическим взвешиванием в инертной по отношению к нему

жидкости или по объему вытесненной им жидкости при погружении в нее.

Когда требуется определить величину средней плотности пористого тела неправильной формы, после взвешивания его покрывают тонким слоем парафина или воска и определяют объем гидростатическим взвешиванием.

Пористостью материала называют степень заполнения объема материала порами. Пористость материала, %, определяют по формуле

П = [( р – ро )/ р ] 100 .

Пористость является важнейшей физической характеристикой большинства строительных материалов. При одном и том же веществе строительный материал тем слабее сопротивляется механическим силам, усилиям другого происхождения (тепловым, усадочным и т. п.), чем больше и крупнее поры в его объеме. Открытые поры строительного материала, сообщающиеся со средой, увеличивают проницаемость и водопоглощение, снижают морозостойкость. Увеличение закрытой пористости улучшает теплозащитные свойства, повышает долговечность.

3.Влажность – это весовое содержание воды в материале. Определяется в % от массы абсолютно сухого материала. Для получения материала в абсолютно сухом состоянии его необходимо высушить в термошкафу при температуре 105 – 110 ⁰С до постоянной массы.

Гидроскопичность – это способность материалов поглащать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации. Материалы, которые своей поверхностью притягивают воду, называются гидрофильными. Например, кирпич, бетон, каменные материалы и др. Материалы, которые своей поверхностью отталкивают воду, называются гидрофобными. Например, полимеры, битум и др.

4.Водонепроницаемость – это способность материалов не пропускать воду под напором. Характеризуется количеством воды прошедшей через 1 м² материала за 1 ч при напоре воды в 1 МПа. Марка материала по водонепроницаемости обозначается буквой W 0,1…2МПа, где цифры показывают давление воды в МПа, при котором она еще не просачивается через материал.

Водостойкость – это способность материалов не терять прочность при увлажнении. Характеризуется коэффициентом размягчения или водостойкости: К_{раз,вод} = R_{водонас}/R_сух. Чем ближе к 1 тем прочнее.

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в себе воду при непосредственном соприкосновении с ней. Количественное выражение водопоглощения характеризуется массовым или объемным водопоглощением. В лабораторных условиях образец постепенно погружают в воду или путем кипячения в воде достигают полного водопоглощения. Образцы выдерживают в воде в течение определенного срока или до постоянной массы. Величина водопоглощения по массе, %, представляет собой отношение массы поглощенной материалом воды ко всей массе сухого материала и определяется по формуле В_мас. = [(m_в – m_с) / m_с] ·100.

Величина объемного водопоглощения, %, представляет собой отношение массы поглощенной воды ко всему объему тела и определяется по формуле

В_об. = [(m_в – m_с ) / Vе ] ·100.

Повышенное водопоглощение строительных материалов снижает прочность, увеличивает массу, повышает теплопроводность, снижает устойчивость по отношению к действию агрессивных сред, способствует появлению сырости в жилых помещениях.

5.Прочность – способность материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок, температуры, атмосферных осадков и других факторов. Под влиянием этих сил материал может подвергаться сжатию, растяжению, изгибу, срезу и удару. Прочность строительных материалов характеризуется так называемым пределом прочности при сжатии Rсж или пределом прочности при изгибе Rизг, т.е. напряжениями, соответствующими нагрузке, вызывающей разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии, кгс/см² (МПа), Rсж = Р/S ;

напряжение при изгибе при одном сосредоточенном грузе, кгс/см² (МПа),

Rизг = 3· Р· l / 2· b· h² , где Р – разрушающая нагрузка, кгс; S – средняя рабочая площадь образца, см²; l – расстояние между опорами, см; b – ширина поперечного сечения балочки, см; h – высота поперечного сечения балочки, см.

Деформативность – это способность материалов изменять свои размеры и форму под нагрузкой. Если после снятия нагрузки материал полностью восстанавливает свои размеры и форму, то деформация называется упругой, а если нет, то деформация – пластическая.

Хрупкость – это способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций. Удлинение таких материалов при растяжении не превышает 2…5%, а иногда и доли процентов.

6.Теплопроводность – это способность материалов пропускать через свою толщину тепловой поток, возникающий в результате разности температур на поверхностях, ограничивающих данный материал. Характеризуется коэффициентом теплопроводности – λ, показывает какое количество тепла передается через стену площадью 1м² толщиной 1м за 1ч, при разности температур его поверхностей в 1^оС. Коэффициент теплопроводности зависит от: 1)пористости материалов(чем больше пористость, тем теплопроводность меньше); 2)влажности материалов(чем больше влажность, тем тп больше, т.к. тп воды в 25раз больше коэф тп воздуха); 3)размера пор(чем меньше поры,тем тп меньше, т.к. в больших порах происходит движение воздуха, которое способствует переносу тепла); 4)температуры(чем больше темпер тем больше тп); 5)строения материала(вдоль волокон тп больше чем поперек).

Теплоемкость – это способность материалов поглащать тепло при нагревании. Удельная теплоемкость – это кол-во тепла, которое необходимо затратить для 1кг на 1^оС.

7.Огнестойкость – это способность материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Она зависит от сгораемости материала, т.е. от его способности воспламеняться и гореть.

Огнеупорность – это способность материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей.

8.Морозостойкость – это способность насыщенных водой материалов выдерживать попеременное замораживание оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности. Замораживание испытуемых образцов производится при температуре - 17-20ºС, оттаивание осуществляется в водной среде, температура которой поддерживается в пределах + 17 – 20 ºС.

Степень морозостойкости характеризуется наибольшим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое способны выдерживать соответствующие образцы без снижения предела прочности при сжатии более чем на 15% и без потери в массе более чем на 5%. Марки материала по морозостойкости следующие: Мрз 10; Мрз 15; Мрз 25; Мрз 50; Мрз 100; Мрз 150; Мрз 200; Мрз 300.

Химическая стойкость – это

9. Природные каменные материалы.

Находят широкое применение в строительстве благодаря их повсеместному распространению и благодаря их свойствам: высокой прочности, морозостойкости, высокой плотности. Некоторые из них: мрамор и гранит обладают декоративными свойствами, поэтому их применяют как отделочные материалы. Все каменные материалы получают из горных пород. Горной породой называют минеральную массу состоящую из одного минерала(мономинеральная) и нескольких минералов(полиминеральная).

Минерал – это природное тело, однородное по физико-механическим свойствам и химическому составу, которое образовалась в результате физико-химических процессов, происходящих в недрах земли или это продукт жизнедеятельности растительных и животных организмов.

По виду обработки природные каменные материалы делят на следующие основные виды: грубо обработанные (бутовый камень, валунный камень, щебень, гравий и песок); изделия и профилированные детали из природного камня; штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен и др.); плиты с различно обработанной поверхностью (облицовочные для стен, чистого пола и др.); профилированные детали (ступени, подоконники, пояски, наличники, капители колонн и т.п.); изделия для дорожного строительства (бортовой камень, брусчатка, шашка для мощения).

По способу изготовления : пиленые ( стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола) и колотые (бортовые камни, камни тесаные, брусчатка, шашка для мощения и др.).

10.Основные породообразующие материалы.

Из всего многообразия минералов лишь малая часть участвует в образовании горных пород. По распространенности в земной коре занимает первое место кварц. В чистом виде кварц встречается в природе в виде горного хрусталя, кварцевого песка. Твердость минералов оценивают по шкале Мооса. Самый мягких минерал – тальк. Самый твердый – алмаз. Минералогический состав минералов пишется в виде оксидов: Na₂O.Al₂O₃.SiO₂.

Плоской спайности:

Глинозем – Al₂O₃ (занимает второе место после кварца)

Слюда – водные алюмо-кислоты

Кальцид – CaCO₃

Магнезид – MgCO₃

Доломид –

Гипс – CaSO₄.2H₂O (2 балла)

Ангидрид - CaSO₄ (4 балла)

11.Изверженные (магматические) горные породы образовались из магмы при ее остывании о отвердении. Бывают двух типов: глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные). Глубинные гп образовались на большой глубине при постепенном остывании под воздействием высоких температур и давления. Поэтому в этих породах образовались зерна, которые можно видеть невооруженным глазом. Структура этих пород – гранитная. В этих породах зерна настолько плотно прижаты друг к другу, что если на эту породу подействовать силой, то трещина пойдет прямо. Это значит, что прочность сцепления между зернами сильнее, чем прочность самого зерна. К этим породам относятся: гранит, сиенит, габбро. Эти породы очень плотные, прочные, морозостойкие. Излившиеся гп образовались при выходе магмы на земную поверхность, при быстром ее охлаждении под действием обычного атмосферного давления. Поэтому зерна в этих породах не успевали образоваться. Структура называется аморфная (порфировая). Эти породы являются аналогами глубинных пород. Они имеют разные структуры и поэтому разные свойства. Бывают плотные (кварцевый порфир, диобаз, базальт) и пористые (пемза, туфы вулканические, пепел вулканический).

12.Осадочные (пластовые) горные породы образовались при отложении солей из водной среды. Подразделяются на два вида: химические осадки (образовались при отложении солей в высыхающих водоемах. К ним относятся породы: гипс, ангидрид, магнезит.); органогенные осадки (образовались в результате накопления и отложений остатков животного мира. Основная органогенная порода – известняк, мел, мрамор).

13.Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались при действии на изверженные и осадочные горные породы высоких температур и давления. Мрамор образовался из известняка при действии на него высоких температур и давления.

14.Неорганические вяжущие материалы. Применяются в строительстве для получения многих искусственных строительных материалов и для склеивания штучных материалов. Вяжущие бывают: неорганические (гипс, известь, цемент) и органические (битум, дёготь, смолы). Неорганические вяжущие материалы представляют собой тонко-дисперные порошки, которые способны при смешивании с водой, а в некоторых случаях с растворами солей образовывать пластичное тесто, которое постоянно в результате физико-химических процессов превращается в камневидное тело. Обычно к вяжущим добавляют заполнители с целью экономии вяжущих и для придании им прочности. В зависимости от условий твердения вяжущие бывают гидравлические и воздушные (гип, известь). Гидравлические вяжущие (цемент и его разновидности) твердеют и набирают прочность не только на воздухе, но еще лучше в воде, а воздушные – только в воде. Вяжущие набирают прочность постепенно. Прочность вяжущих набранная ими за определенный срок твердения ( по ГОСТу) называю маркой вяжущего. В процессе твердения вяжущего различают два периода: начало схватывания – это время, при котором тесто вяжущего станет пластичным; конец схватывания – это когда образуется камневидное тело, но не обладающее еще заметной прочностью. Быстрее всех твердеет гипс, а медленнее – известь. Сырьем для получения вяжущих являются природные каменные материалы или отходы промышленности: шлаки, золы, золо-шлаковые смеси.

15.Гипс строительный

Сырьём для получения гипса являются горные породы, содержащие серно-кислый кальций.

Твердение гипса. Процесс разделяется на три периода:

1)Подготовительный (в этом периоде частицы гипса начинают с поверхности реагировать с водой и происходит химическая реакция между гипсом и водой).

2)Коллоидация (образующиеся в первом периоде двуводный гипс обладает плохой растворимостью в воде, и по этому он выпадает в осадок в гиде студня или коллоидных частиц. Этот преиод характеризуется началом схватывания).

3)Кристализация (при твердении из частиц геля испаряется вода образуются кристаллы, которые постепенно увеличиваются в размерах, срастаются между собой и происходит образование гипсового камня. Это конец схватывания).

Гипс бывает альфа- и бэтта- модификации. Альфа-модификация состоит из крупных и плотных кристаллов. Нормальная густота 30%.

Нормальная густота – это количество воды в %-х от массы сухого гипса для получения удобоукладываемого теста. Определяется на приборе Вискозиметр Суторта.

Марка гипса обозначается большой буквой Г2,3,4,5,6,7,10,13,16,19,22,25, где цифры означают предел прочности при сжатии с учетом предела прочности при изгибе стандартных образцов балочек 4*4*16см твердеющих на воздухе в течение 2 часов. Измеряется в МПа.

От сроков схватывания бывают: быстротвердеющий, нормальнотвердеющий и медленнотвердеющий.

Применяется для изготовления межкомнатных перегородок, сантехнических кабинок, для изготовлению штукатурных растворов.

Достаток: быстро твердеет.

Недостаток: небольшая прочность и размокает в воде.

16.Высокообжиговый гипс твердеет и схватывается медленно, но его водостойкость и прочность при сжатии выше – 10-20 МПа. Поэтому его применяют при устройстве бесшовных полов, а растворах для штукатурки и кладки, для изготовления «искусственного мрамора».

17.Известь строительная воздушная – это продукт умеренного обжига кальциевомагниевых карбонатных горных пород: мела, известняка, доломитизированного известняка, доломита с содержанием глины не более 6 %.

Её получают путем обжига карбонатных горных пород: известняк, известняк-ракушечник, мел, доломит, магнезит и др.

Известь в зависимости от содержания MgO подразделяются на виды: кальциевая (до 5%); магнезиальная (5-20%); доломитовая (20-40%).

Известь получают путем обжига в шахтных или во вращающихся печах. При обжиге происходит следующие реакции: CaCO₃ =t^o CaO + CO₂; MgCO₃ = MgO + CO₂.

CaO и MgO – активные оксиды. Чем их больше в извести, тем больше ее качество(сорт).

Практически температуру обжига поднимают до 1000^оС с целью ускорения процесса обжига. После обжига масса материала уменьшается в два раза. При обжиге может возникнуть брак. Недожог или пережог извести. Брак в строительстве использовать нельзя.

Твердение извести на воздухе происходит за счет двух одновременно протекающих процессов: карбонизации и кристаллизации. Карбонизация: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O. Кристаллизация: Ca(OH)₂ = CaO + H₂O.

Твердеет очень медленно за счет того, что на поверхности образуется твердая корочка из CaCO₃, которая препятствует дальнейшему проникновению углекислого газа внутрь извести.

18.Недожог образуется при температуре ниже 900^оС. В этом случае известняк не будет распадаться на CaO и будет присутствовать в виде инертного вещества – балласта, не обладающего вяжущими свойствами. Образующееся после обжига комовая известь является полупродуктом. Для перевода ее в рабочее состояние, ее можно измельчить в порошок и получить негашеную известь или погасит ее.

Пережог образуется когда температура выше 1000^оС и получаются крупные куски извести. И если эту известь применять для бетонов или растворов то уже бетон затвердеет и потом только известь начнет гаситься. А процесс гашения идет с увеличение объема, поэтому бетон начнет растрескиваться.

Гашение – это процесс взаимодействия с водой: CaO + H₂O = Ca(OH)₂ + Q (экзотермическая). 1 кг извести при гашении выделяет 1160 Ккал тепла. За счет образованием тепла часть воды превращается в пар и этот образовавшийся пар взрывает и измельчает известь в тонкий порошок. Гашенная известь – мелкий порошок.

В зависимости от количества воды взятой для гашения можно получить разные продукты. Если возьмем 32-35% воды от массы извести, то получим известь-пушенку (Ca(OH)₂). Если на одну часть извести взять 2-3 части воды, то получим известковое тесто. Если на 1 часть извести взять 5-6 частей воды, то получим известковое молоко.

В зависимости от скорости гашения известь бывает быстрогасящаяся(до 8 мин), среднегасящаяся ( 8-25 мин), и медленногасящаяся ( более 25 мин).