Основные свойства строительных материалов 1. Классификация строительных материалов. 2. Состав и структура строительных материалов. 3. Общефизические свойства. 4. Химические свойства. 5. Механические свойства. 6. Технологические свойства. 7. Акустические свойства. 8. Теплофизические свойства. 9. Гидрофизические свойства. 10. Контроль качества строительных материалов. 11. Основные направления решения экологических проблем в стройиндустрии. 12. Радиационная безопасность в производстве строительных материалов

Неорганические строительные материалы 1. Природные каменные материалы. 2. Классификация горных пород. 3. Материалы и изделия из горных пород 4. Сырье и общая технология получения керамических материалов 5. Керамические материалы и изделия. 6. Материалы и изделия из минеральных расплавов. 7. Общая технология изделий из стекла. Свойства стекла 8. Материалы и изделия из стеклорасплавов.

Органические строительные материалы 1. Общие свойства древесины. 2. Материалы и изделия из древесины. 3. Полимерные материалы и изделия. Пластмассы/Несъемная опалубка. 4. Получение и свойства полимерных материалов. 5. Применение полимерных материалов и изделий. 6. Свойства органических вяжущих (битумов). 7. Материалы и изделия, на основе органических вяжущих и полимеров.

Минеральные вяжущие 1.Вяжущие вещества (материалы) и вяжущие системы. 2.Теория твердения минеральных вяжущих веществ, классификация. 3. Воздушные минеральные вяжущие вещества 4. Гипсовые вяжущие вещества 5. Воздушная известь 6. Магнезиальное вяжущее. 7. Жидкое стекло.

.

Основные свойства строительных материалов

1.Классификация строительных материалов.

Строительные материалы разделяют на несколько классов, в зависимости от назначения, способа изготовления и технологическому признаку. В зависимости от назначения строительные материалы подразделяются на следующие группы:

- Конструкционные материалы: отвечают за восприятие и передачу нагрузок.

- Теплоизоляционные материалы: обеспечивают сохранение установленного теплового режима.

- Акустические материалы: обеспечивают поглощение звуков и звукоизоляцию.

- Кровельные и гидроизоляционные материалы: обеспечивают водонепроницаемость кровли и иных элементов конструкции.

- Герметизирующие материалы: обеспечивают герметичное заполнение соединений строения.

- Отделочные материалы: применяются для декорирования поверхностей строения и создания дополнительной защиты от воздействия внешней среды.

- Материалы особого назначения: применяются для придания конструкциям специфических дополнительных свойств (термостойкость, защита от кислоты, огнеупорность и т. д.).

- Материалы общего назначения: такие как дерево, бетон, цемент, известь. Имеют широкую область применения в различных целях.

По технологическим признакам строительные материалы систематизируют, учитывая вид сырья, из которого они изготовлены, метода производства, свойств материалов и сферы их применения.

По типу изготовления выделяют следующие строительные материалы:

- природные материалы (природный камень, древесина);

- материалы, подверженные механической обработке;

- материалы, полученные методом обжига (минеральные вяжущие вещества, керамика);

- материалы, изготовленные методом плавления (металлы, стекло);

- полученные переработкой органического сырья (деготь, растворители, синтетические полимеры, битум);

- полученные переработкой вяжущих органических веществ (органические кровельные и гидроизоляционные материалы, строительные пластмассы).

Чтобы строение исполняло свое предназначение, и было при этом долговечным, нужно профессионально подобрать материалы, как отделочные, так и конструкционные.

2. Состав и структура строительных материалов.

Свойства строительных материалов зависят от их состава и строения.

Состав. Для прогнозирования свойств строительных материалов прежде всего необходимо знать их химический, минеральный состав и структуру.

Химический состав строительных материалов позволяет судить о прочности, огнестойкости, биостойкости и других свойствах материалов. Х.с. неорганических вяжущих материалов (гипса, извести, цемента и др.) и естественных каменных материалов, как правило, выражают содержанием (в %) в них оксидов. Основные и кислотные оксиды химически связаны и образуют минералы, которые характеризуют многие свойства материала.

Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в природном каменном материале или минеральном вяжущем. Например, известняк состоит из одного минерала - кальцита, а гранит — из нескольких минералов.

Фазовый состав и фазовые переходы воды, находящиейся в порах материала, влияют на его свойства. В материале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, т. е. "каркас", и поры, наполненные воздухом или водой. Изменение содержания воды и ее состояния меняет свойства материала. Так, вода, замерзая в порах материала и увеличиваясь в объеме, вызывает в материале внутренние напряжения, которые могут привести к его разрушению.

Структура строительного материала характеризует внутреннее строение материала. Не редки случаи, когда материалы одинакового вещественного состава, но разной структуры обладают различными свойствами. Например, скальная порода - известняк и мел имеют одинаковый вещественный состав, но разные свойства вследствие различной структуры.

Структура стр. мат. довольно сложна, поэтому для ее изучения используют разнообразные методы. По методам изучения различают макроструктуру - строение, видимое невооруженным глазом; микроструктуру - строение материала, видимое в микроскоп; ультрамикроструктуру - внутреннее строение вещества, составляющего материала, изучаемого методами электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа.

Макроструктура ТВ. стр. мат. подразделяется на следующие виды: конгломератную, ячеистую, мелкопористую, волокнистую, слоистую и рыхлозернистую. Искусственные конгломераты -это различного вида бетоны, керамические и другие материалы. Ячеистая структура материала отличается наличием макропор. Она свойственна газо- и пенобетонам, поропластам и др. Мелкопористая структура характерна, например, для керамических материалов, получаемых в результате выгорания введенных органических добавок. Волокнистая структура присуща древесине, изделиям из минеральной ваты, стеклопластикам и др. Слоистая структура характерна для рулонных, листовых и плитных материалов. Рыхлозернистая структура свойственна заполнителям для бетонов, различного вида засыпок для теплозвукоизоляции и др.

Микроструктура строительных материалов может быть кристаллическая и аморфная, которые зачастую являются лишь различными состояниями одного и того же вещества, например кварц и различные формы кремнезема. Кристаллическая форма всегда более устойчива, аморфная форма вещества, как менее устойчивая, может перейти в кристаллическую.

Внутренняя структура материала определяет его механическую прочность, твердость, теплопроводность и другие важные свойства.

Свойства строительных материалов многообразны и могут быть подразделены на физические, механические, химические, технологические и др.

3. Общефизические свойства.

К общефизическим свойствам относятся: истинная плотность, средняя плотность и пористость материала.

Многие строительные материалы, в частности бетоны – капиллярнопористые тела.

Истинная плотность(r) – масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор и пустот.

Согласно СТБ 4.211-94 , (1) Для многокомпонентных композиционных материалов определяют средневзвешенное значение истинной плотности: r=Sr_cim_i/Sm_i, Истинная плотность большинства строительных материалов больше единицы (за единицу условно принимают плотность воды при t = 4 °С). Для каменных материалов плотность колеблется в пределах 2200 – 3300 кг/м³; органических материалов (дерево, битумы, пластмассы) – 900 – 1600, черных металлов (чугун, сталь) – 7250 – 7850 кг/м³.

Средняя плотность (r_ср) – масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии с пустотами и порами

, (2) Если образец имеет правильную геометрическую форму, его объем определяют путем вычислений по измеренным геометрическим размерам; если же образец неправильной формы, – по объему вытесненной жидкости. Для сыпучих материалов (песок, цемент, щебень, гравий) определяют насыпную плотность.

Насыпная плотность (r_н) – масса единицы объема сыпучих материалов в свободном (без уплотнения) насыпном состоянии. Формула расчета и размерность показателя те же, что в (1) и (2). В единицу объема таких материалов входят не только зерна самого материала, но и пустоты между ними.

Количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала, выраженное в процентах по отношению ко всему занимаемому объему, называют пустотностью.

Средняя плотность природных и искусственных материалов изменяется в широких пределах – от 10 кг/м³ (полимерный воздухонаполненный материал «мипора») до 2500 кг/м³ у тяжелого бетона и 7850 кг/м³ у стали. При одинаковом вещественном составе средняя плотность характеризует прочностные свойства. Чем выше средняя плотность, тем прочнее материал.

Для пористых строительных материалов истинная плотность больше средней плотности. Только для абсолютно плотных материалов (металлы, стекла, лаки, краски) показатели средней и истинной плотности численно равны.

Важной характеристикой строительных материалов является их общая пористость (П).

Поры бывают открытыми и условно закрытыми или замкнутыми. При этом П_п=П₁+П₂,

По величине истинной и средней плотности рассчитывают общую пористость (П_п) материала в % (ГОСТ 12730.1-78)

(3) Поры в материале могут иметь различную форму и размеры. Они могут быть открытыми, сообщающимися с окружающей средой, и замкнутыми, заполненными воздухом. При погружении материала (изделия) в воду открытые поры полностью или частично, что зависит от размера пор, заполняются водой. В замкнутые поры вода проникнуть не может.

Открытую или капиллярнуюпористость (W_о) определяют, как и влажность по объему, по водонасыщению материала под вакуумом или кипячением его в воде

, (4) Общая пористость различных по назначению материалов изменяется в широком диапазоне. Так, для тяжелого, прочного конструкционного бетона – 5 – 10 % , кирпича, который как стеновой материал должен обеспечить прочность, легкость стеновой конструкции и пониженную теплопроводность, – 25 – 35 % , для эффективного теплоизоляционного материала пенопласта – 95 %.

Большое влияние на свойства материалов оказывают не только величина пористости, но и размер пор, их характер (например, ячеистые поры – 0,2-10 ^–4 см; капиллярные – 10 ^–4 – 10 ^–5 см; гелевые поры – 10 ^-6 см).

При увеличении объема замкнутых пор и уменьшении их величины повышается морозостойкость материала и снижается теплопроводность. Наличие открытых крупных пор делает материал проницаемым для воды, неморозостойким, но в то же время он приобретает акустические свойства.

Влажность по массе материала определяется из выражения: ,

Влажность материала по объему при его средней плотности ρопределяется из выражения:Wo=ρ^.Wm