Свойства, характеризующие отношение материала к воздействию тепла.

Теплопроводность – свойство материала передовать тепло через свою толщу от одной поверхности к другой. Это показатель оценивают количеством тепла, проходящим через образец материала толщиной 1м, площадью 1м² за 1ч при разности температур на противоположных поверхностях образца в 1°С.

Теплопроводность материала зависит от многих факторов: природы материала, его структуры, степени пористости, характера пор, влажности и средней температуры, при которой происходит передача тепла. Материалы с закрытыми порами менее теплопроводны, нежели материалы с сообщающимися порами. Мелкопористые материалы имеют меньшую теплопроводность, чем крупнопористые. Теплопроводность однородного материала зависит от плотности: с уменьшением плотности материала теплопроводность уменьшается и наоборот (табл.1).при увлажнении материалов их теплопроводность значительно увеличивается, так как теплопроводность воды в 25раз выше, чем воздуха.

1.Значения плотности и теплопроводности некоторых строительных материалов

Строительный Материал	Свойства
	Средняя плотность кг/м3	Теплопроводность Вт/(м × °С)
Сталь Гранит Тяжелый бетон Легкий бетон Теплоизоляционный бетон Кирпич обыкновенный глиняный Керамзитобетон Керамзит Сосновая древесина Древесно-волокнистые плиты Минеральная вата Пенопласты Песок	7850 2800 1800-2500 950-1500 250-900 1800 500-1800 300-900 500 200-1000 50-350 40-150 1450-1650	58,0 2,9 – 3,49 1 – 1,69 0,35 – 0,8 0,08 – 0,3 \ 0,56 0,14 – 0,66 0,09 0,06 – 0,15 0,048 – 0,091 0,029 – 0,05 0,45 – 0,7

Теплоемкость – способность материала поглощать при нагревании определенное количество тепла. Характеризуется теплоемкость удельной теплоемкостью, которая представляет собой количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1°С и выражается в Дж/( кг × °С).

Удельная теплоемкость стали составляет 460, каменных материалов – 755 – 925; тяжелого бетона – 800-900; лесных материалов 2380-2720 Дж/(кг×°С).

Удельная теплоемкость древесины и других природных органических соединений значительно выше бетона, каменных материалов, поэтому деревянные конструкции способны аккумулировать в несколько раз больше тепла. Чем, например каменные и могут отдавать это тепло внутрь животноводческого помещения.

Огнестойкость – способность материала выдерживать действия высокой температуры без потери несущей способности, то есть снижения прочности и значительных деформаций.

Строительные материалы по огнестойкости делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы под воздействием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются.к ним относятся природные и искусственные неорганические материалы, металлы. Однако, например сталь под действием высокой температуры подвержена значительным деформациям. Поэтому стальные конструкции не могут быть отнесены к огнестойким. Трудносгораемые материалы под воздействием огня и высокой температуры обугливаются, тлеют или с прудом воспламеняются, но только при наличии огня. Сгораемые материалы горят и тлеют под воздействием огня или высокой температуры и продолжают гореть после устранения огня. К ним относят все органические материалы, не пропитанные огнезащитным составом. Предел огнестойкости конструкций из различных материалов оценивают по времени (ч), которое выдерживает конструкция до потери прочности или устойчивости.

Огнеупорность – свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности строительные материалы подразделяют на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. К огнеупорным относят материалы, выдерживающие продолжительное воздействие температуры от 1580°С и выше; тугоплавкие выдерживают температуру 1350-1580°С; легкоплавкие имеют огнеупорность ниже 1350°С.

Термическая стойкость материала характеризуется его способностью выдерживать определенное количество циклов резких тепловых изменений без разрушения. Термическая стойкость зависит от степени однородности материала, величины температурного коэффициента расширения составляющих его частей. Чем меньше коэффициент температурного расширения, тем выше термическая стойкость материала. К термически нестойким материалам относят гранит, стекло, силикатный кирпич и др.

Коррозионная (химическая) стойкость материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов. Наиболее часто подвергаются действию агрессивных жидкостей и газов санитарно-технические сооружения, канализационные трубы, навозные траншеи, полы в животноводческих помещениях. Высокая влажность в помещениях коровников, свинарников при наличии в воздухе аммиака, сероводорода, оксида углерода и др. вызывает разрушения ограждающих конструкций и технологического оборудования. Надо отметить, что большинство строительных материалов не обладает коррозионной стойкостью. Исключение составляют керамические материалы, стекло полмеры и др.

Долговечность– способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации животноводческих зданий и других объектов. К таким факторам можно отнести: температуру и влажность воздуха, действие различных вреднодействующих газов, навозной жижи, совместное действие влаги и солнечных лучей и т.п. процесс постепенного изменения в сторону ухудшения свойств материалов в условиях эксплуатации называют старением материалов. Повышение долговечности материалов – одна из проблем промышленности строительных материалов.

Виды строительных материалов.

Керамические материалы. Сырьем служат природные глины, а также смеси их с органическими и минеральными добавками. К этим материалам относят кирпич, керамические камни, плитки, керамзит, кровельная черепица, керамические канализационные и дренажные трубы.

Кирпич и керамические камни. Изготовляют кирпич сплошным и пустотелым, по внешнему виду кирпич имеет форму прямоугольного параллепипеда с прямыми ребрами и углами и с ровными гранями размерами 250 × 120 × 65 мм, 288 × 138 × 63 мм. Применяют в сельскохозяйственном строительстве преимущественно кирпич и камни марок 75, 100, 125, 175, 200, 250, 300 ( ГОСТ 530 – 20).

Керамические камни изготовляют только пустотелыми с вертикальным расположением пустот. Размеры камней: 250 × 120 × 138 мм, 288 × 138 × 138 мм, 250 × 250 × 138 мм, 250 × 200 × 80 мм.

Получают кирпич и камни из глины путем формования, сушки с последующим обжигом, после чего изделия имеют красный цвет. Применяют камни и кирпич для кладки наружных и внутренних стен, столбов, а кирпич – для устройства полов в стойках, стойлах, денниках, проходах животноводческих зданий. Пустотелые кирпич и камни не рекомендуется применять для фундаментов, цоколей животноводческих построек. Кирпичные материалы способствуют поддержанию гигиенических условий в помещениях для животных.

Керамические плитки. Выпускают 15 типов, различных форм и размеров. Применяют их для настила полов в доильно-молочных залах, в туалетах. Плитки практически водонепроницаемы, не дают пыли, легко моются, обладают устойчивостью к агрессивным средам. Однако они имеют большую теплопроводность, слабое сопротивление удару.

Керамическая черепица является недорогой, с хорошими декоративными качествами, по кровле их нее имеет значительную массу (до 65 кг/м²). Технология изготовления черепицы в основном не отличается от технологии производства кирпича. Кровельная черепица достаточно прочная, водонепроницаемая, морозостойкая.

Керамзит представляет собой атмосфероустойчивый, малотеплопроводный, легкий, прочный огнестойкий, пористый материал ячеистого строения с закрытыми порами. Основное применение он находит как заполнитель для легких бетонов. Плотностью 800-1200 кг/м³. Для получения керамзита легкоплавкие глины обжигают, в результате чего происходит размягчение материала и выделение газов и паров воды, которые вспучивают расплавленную массу, образуя в ней поры. После обжига керамзит медленно охлаждают до температуры 60-100°С, затем разделяют на фракции. Вспученные гранулы имеют размер от 5 до 40 мм округлой формы. Керамзит –один из лучших материалов в сельскохозяйственном строительстве.

Керамические канализационные трубы. Их изготовляют из тугоплавких глин цилиндрической формы длиной 800-1200 мм с внутренним диаметром десяти размеров от 100 до 600 мм. Трубы выдерживают гидравлическое давление не менее 0,2 МПа. Эти трубы обладают высокой стойкостью к агрессивным средам, поэтому их широко применяют для устройства канализационных сетей, особенно предназначенных для отвода сточных вод от животноводческих предприятий.

Трубы керамические дренажные изготовляют из пластичных глин путем обжига. Дренажные трубы производят диаметром 25-250 мм, длиной 333-335, а иногда до 500 мм. Эти трубы должны быть морозостойкими.

Бетоны и железобетонные материалы. Бетон – искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества (цемента, силиката, гипса и др.), воды и заполнителей (песка, щебня или гравия). Смесь этих материалов до стадии затвердения называют бетонной смесью. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетон. Бетон является одним из важнейших строительных материалов во всех областях современного строительства. Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: плотности, прочности, долговечности, виду вяжущего вещества и заполнителя и по назначению.

Основной считается классификация бетона по плотности, в результате чего бетон делят на особо тяжелый – плотностью более 2500 кг/м³, тяжелый – 2200 кг/м³ и легкий – 500-1800 кг/м³, особо легкий (теплоизоляционный) – менее 500 кг/м³.

Особо тяжелый, тяжелый бетоны – одни из основных строительных материалов. Широко применяют для изготовления сборных бетонных и железобетонных конструкций (стеновые блоки) и деталей, а также для возведения монолитных сооружений различного назначения.

Легкие бетоны применяют для изготовления стеновых панелей, блоков, теплоизоляции покрытий и перекрытий, для устройства подготовки под полы в животноводческих помещениях.

На основе керамзитовых заполнителей изготавливают керамзитобетоны различного назначения: теплоизоляционные, конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные с объемной массой до 1800 кг/м³ и приделом прочности при сжатии от 0,8 до 40 МПа. Керамзитобетон главным образом применяется для устройства полов в животноводческих помещениях (свинарниках-откормочниках, маточниках). Керамзитобетонные полы с цементно-песчаным покрытием в коровниках по своим основным качествам и природе всего по теплофизическим показателям могут быть рекомендованы во многих районах страны ( БССР и других районах со сходными климатическими условиями).

Керамзитполимербетон. Разработаны полимербетонные составы на основе мономера ФА (ФАМ) и керамзитовых материалов (Кубанский СХИ и НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР). Исходными материалами служат: фурфуролацетоновый мономер (мономер ФА), бензолсульфокислота, керамзитовый песок и керамзитовая мука.

Керамзитополмербетонные плиты рекомендуются для покрытия полов животноводческих помещений в местах покрытия полов животноводческих помещениях в местах содержания крупного рогатого скота и свиней. Они удовлетворяют ветеринарно-гигиеническим требованиям в процессе эксплуатации.

Бактерицидный бетон. Бетонные и железобетонные конструкции в первоначальный период обладает бактерицидными свойствами за счет щелочной среды поровой жидкости цементного камня. Но уже в течение первого года эксплуатации наружный слой бетона карбонизируется и теряет бактерицидные свойства. Однако. Если к бетону добавить алкилпиридинийбромид (цетазол), он становится более стойким в агрессивных средах, но и бактерицидным (Л.Г. Шпьенова и др. 1985). Применение указанной добавки при строительстве животноводческих зданий способствует повышению срока эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций.

Железобетон. Он представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается совместная работа бетона и стали, крайне отличающихся своими механическими свойствами. Бетон хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но он хрупок. Сталь же , обладая высоким приделом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающее напряжение, возникающие в железобетонном элементе. Наиболее целесообразно применять железобетон для строительных элементов, подверженных изгибу.

В строительстве животноводческих зданий железобетон применяют в виде монолитных конструкций и сборочных изделий. Монолитную конструкцию сооружают непосредственно в здании, а сборные изделия изготовляют на предприятиях.

В современном сельскохозяйственном строительстве железобетон применяют для балок, ферм, плит, труб, резервуаров и др.

Безобжиговые каменные материалы. Необожженные каменные изделия, изготовляемые на основе неорганических вяжущих веществ, составляют значительную группу строительных материалов различного назначения. Наибольшее распространение получили силикатные (на основе извести), гипсовые, асбоцементные ( портландцемента) изделия.

Силикатный кирпич. Его изготовляют из смеси кварцевого песка с известью путем прессования и последующего пропаривания в автоклаве под давлением до 0,8 МПа. Размеры кирпича 250 × 120 × 65 мм и 250 × 120 × 88 мм. Теплоизоляционные качества стен из силикатного и керамического кирпича практически равны. По сравнении с керамическим силикатный кирпич обладает меньшей водо-морозо- и огнестойкостью. Его нельзя применять для кладки фундаментов, цоколей, наружных стен помещений с высокой влажностью воздуха. Себестоимость силикатного кирпича на25-35% ниже, чем керамического. Кроме силикатного кирпича в строительстве животноводческих помещений применяют плитки, силикатные блоки и др.

Лесные материалы. Их широко применяют в сельском строительстве. Материалы обладают высокой прочностью, малой плотностью, низкой теплопроводностью, легкостью обработки, высокой морозостойкостью, с тем древесина имеет и ряд недостатков: жироскопичностью, загнивание, воспламеняемость. Однако современная технология обработки древесины позволяет в значительной мере снизить указанные недостатки. Лесоматериалы для изготовления различных деревянных конструкций: полов, стропил, дверей, ворот, настилов, оконных рам и других изделий.

Лесоматериалы круглые (бревно). Используемые в строительстве, они должны быть тщательно очищены от коры и сучьев. Для элементов несущих конструкций зданий по качеству древесины бревна делят на три категории. К первой и второй относят бревна без видимых повреждений гнилью и червоточиной. К третьей категории относят бревна с пороками всех разновидностей, за исключением гнили. Допускают только поверхностную червоточину. Бревна применяют для устройства балок, столбов, стропил в животноводческих помещениях.

Пиленые лесоматериалы (пиломатериалы). Их получают путем продольной распиловки древесины. Это доски, брусья. Пиломатериалы из хвойных и лиственных пород имеют длину от 1 до 6,5 м. древесина, применяемая для пиломатериалов, должна быть высокого качества, без признаков гнили. В строительстве пиломатериалы применяют для изготовления полов, настилов, перегородок, стропил, оконных рам, дверей, ворот и т.п.

Древесина, находящаяся в сооружении, может подвергаться разрушению, вызываемому плесневыми грибами и насекомыми. Для предохранения древесины от разрушения и продления срока службы в процессе эксплуатации здания используют окраску или обмазку, выщелачивание и пропитку антисептиками, которые должны быть безвредны для человека и животных (растворы медного купороса, фтористого натра). Деревянные изделия пропитывают огнезащитными составами – антипиренами.

Пластические массы, полимеры. Для гидроизоляции и пароизоляции конструкций применяют материалы, изготовленные на основе синтетических полимеров, которые придают материалу на определенной стадии его производства пластичность, т.е. способность принимать требуемую форму и сохранять ее после снятия давления.

Пластмассы как строительный материал обладают рядом ценных свойств: малая плотность (до 200 кг/м³) и низкая теплопроводность – 0,03 Вт/(м × °С) у наиболее легких пористых пластмасс, это близко к теплопроводности воздуха.

При определении целесообразности применения пластмасс в качестве конструктивного материала учитывают также их отрицательные характеристики: малую теплостойкость (70-200°С), высокий коэффициент температурного расширения (в 2,5 – 10 раз выше, чем у стали), горючесть, токсичность некоторых пластмасс. Но все же основным препятствием для широкого внедрения пластмасс в строительстве остаются дефицитность и высокая их стоимость. В строительстве используют полиэтилен,поливинилхлорид, полистирол, эпоксидные полимеры и др. из полиэтилена изготовляют водопроводные, канализационные, газовые трубы; поливинилхлорид - для вентиляционных воздуховодов, труб и др. из полистирола изготовляют плитки для облицовки стен в молочных, моечных и других помещениях. Эпоксидные полимеры (полиэпоксиды) – это жидкости различной вязкости, растворяющиеся в спирте или ацетоне. Если в полимер ввести отвердитель (полиамин), то эпоксидный полимер переходит в неплавкое твердое соединение высокой прочности. Используют этот полимер в качестве противокоррозионного покрытия как связующее вещество для полимербетонов и др. ко всем полимерным материалам, используемым в животноводстве, предъявляют основное требование – полное отсутствие токсичности.

Металлические материалы. Основными металлами, применяемыми в строительстве являются черные металлы – сталь и чугун (в зависимости от содержания углерода). Они обладают прочностью, повышенной теплопроводностью, электропроводностью, пластичностью и свариваемостью.

Чугун – это сплав железа и углерода 2 – 4,3%. Добавление к чугуну хрома, никеля, алюминия, магния и кремния придают этому металлу более высокие свойства в отношении жаростойкости, износостойкости, сопротивляемости коррозии.

Сталь содержит до 2% углерода. Она пластична, упруга, обладает высокими технологическими свойствами (способностью обрабатываться). Сталь поставляют на строительство главным образом в виде прокатных изделий. Они выпускаются различных профилей: круглые, квадратные, угловые, листовые, трубчатого сечения и др.

Стальную арматуру для армирования железобетонных конструкций подразделяют: по технологии изготовления – на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную; по характеру профиля – на гладкую и периодического профиля; по условиям применения в железобетоне – на ненапрягаемую и напрягаемую.

Алюминий – легкий металл (почти в три раза легче стали), отличается большой коррозионной стойкостью: на его поверхности образуется тонкая, но прочная оксидная пленка, защищающая от коррозии. Благодаря своим качествам алюминий и его сплавы получают все более широкое распространение в сельском строительстве. Перспективно применение алюминия для устройства легких ограждающих конструкций животноводческих зданий. Изделия из алюминиевых сплавов (при добавке к алюминию меди, марганца, магния) отличаются простотой технологии изготовления, сейсмостойкостью, хладостойкостью, огнестойкостью, долговечностью.