3. Основні властивості будівельних матеріалів.

Склад і структура матеріалів визначають ті властивості, які ми бажаємо отримати.

Матеріали визначають за складом:

• елементарним ( матеріал розкладають за елементами: кисень, водень, і т.д до 12 основних елементів: сірка, магній, залізо....);

• оксидним (матеріал визначають за вмістом оксидів – мінеральні в’яжучі наприклад: СаО, SiO2, MgO, SO2 і т.п.);

• мінеральний (для штучних матеріалів) і мінералогічний ( для природних) кам’яних матеріалів.

Структура матеріалів, або будова – це „пространственное” розміщення складових частин матеріалу або виробу. Тобто, коли склад матеріалу розглядається на елементарному рівні – то на рівні атомів; коли розглядається макроструктура то на мінеральному рівні.

Усього прийнято розглядати матеріали на 4 рівнях, наприклад бетон:

• макрорівень ( складові - цементній розчин і крупний заповнювач);

• мезорівень (пісок у цементному камені);

• мікрорівень ( у мікроскопі гель цементного каменю);

• субмікрорівень (у електронний мікроскоп видно новоутворення гідросилікатів).

Властивості матеріалів визначають за якісними показниками матеріалу до оточуючого середовища в період експлуатації або переробки. Ці критерії (властивості матеріалу) в залежності від складу і будови завжди стандартизовані:

Наприклад, ніздрюватий бетон: будова - ніздрюватий, а склад - це і силікатний, цементний, на основі гіпсу тощо, то му є ГОСТ на ніздрюваті бетони за складом і властивостями (густиною, теплопровідністю, міцністю).

Лекція № 2

Основні властивості будівельних матеріалів.

1. Класифікація основних властивостей будівельних матеріалів.

2. Фізичні властивості будматеріалів.

3. Механічні властивості будматеріалів.

4. Хімічні властивості будматеріалів.

5. Технологічні властивості будматеріалів.

1. Основні властивості будматеріалів.

Фізичні властивості: Механічні властивості: Хімічні властивості:

структурно фізичні 1) міцність 1. Дисперсність

гідрофізичні а) при стиску 2. Когезія

теплофізичні б) при вигині 3. Адгезія

в) при розтягу 4. Кислотостійкість

2) твердість 5. Лугостійкість

3) стиранність 6. Токсичність

4) опір удару

Технологічні властивості:

1. Подрібнювання

2. Гвоздимість

3. Оброблюваність

4. Формуємість

5. Легкоукладальність

Гідрофізичні : паропроникн,

гігроскопічність

водопоглин.

водостійкість

водопроникність

морозостійкість

Теплофізичні : теплопровідність, теплостійкість, теплоємність, вогнестійкість, вогнетривкість, жаростійкість.

Фізичні властивості

2. Істинна густина – це маса одиниці об’єму матеріалу в абс. щільному стані (без пор і пустот)

Середня густина – це маса одиниці об’єму матеріалу в природному стані (разом з порами і пустотами).

Приклад: 1) граніт має іст. густину 2600- 2700 ( )

Середня густина (ρ₀= 2500-2650)

2) цегла керамічна

Істина густина 2700 ( )

Середня густина 1600 -1900

3) скло ρ = 2500 -2700

ρ_о = 2500 – 2650

4) сталь ρ = 7800 – 7850

ρ_о= 7800 – 7850

Насипна густина – це відношення маси сипкого матеріалу до його об’єму, включаючи простір між частинами.

Пористість – це ступень наповненості об’єму будматеріалу порами.

Гігроскопічність – це здатність матеріалу поглинати водяну пару з повітря.

Водопоглинення – це здатність матеріалу всмоктувати та утримувати вологу при безпосередньому стиканні з водою.

Водопоглинення за масою: W = Mn-Mc/Mc

Mn -маса насиченого водою зразка

Mc - маса сухого.

Водопоглинення за за об’ємом > за масою

Водостійкість – це здатність матеріалу зберігати міцність при тимчасовому чи постійному зволожені водою.

Характеризується коеф. Водостійкості К>0,8

Приклад:

Бетон важкий має К = 0,9 – 1,1

Бетон важкий має К = 0,8 – 0,9

Гіпс має К = 0.3 – 0,4

Морозостійкість –це здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове навперемінно замороження та відтавання без зниження міцності при стиску понад 15% і втрати маси не більше 5%.

Теплопровідність – це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях.

Теплостійкість – це здатність матеріалу витримувати нагрівання до певної температури без переходу в пластичний стан.

Механічні властивості.

3. Міцність – це здатність матеріалу чинити опір руйнуванню від внутр. напружень, що виникають під дією різних зовнішніх навантажень.

Р – руйнуюча сила

Твердість – це здатність матеріалу чинити опір місцевим деформаціям, які виникають тоді, коли в нього проникають твердіші тіла.

Опір удару – це здатність матеріалу чинити опір руйнуванню під дією ударних навантажень.

Стиранність – це здатність матеріалу зменшуватися за масою і об’ємом при спільній дії абразивного матеріалу та стиральних зусиль.

Хімічні властивості.

Дисперсність характеризується чималою поверхнею – це відношення сумарна поверхні всіх часток до одиниці маси.

Когезія – це показник внутрішнього зчеплення зумовлений міжмолекулярними силами зчеплення.

Адгезія – це показник зовнішнього зчеплення матеріалу на поверхні їх (матеріалу) контакту.

Лекція № 3 Природні кам’яні матеріали.

1. Загальні відомості та класифікація гірських порід.

2. Породоутворювальні (матеріали) мінерали.

3. Вивернені гірські породи.

4. Осадові гірські породи.

5. Метаморфічні гірські породи.

6. Матеріали та вироби з природного каменю.

1. Природні кам’яні матеріали одержують механічною переробкою та обробкою гірських порід, не змінюючи їх природної структури та властивостей.

Гірські породи – це мінеральні маси, які утворюють земну кору і мають відносно стабільний склад і будову.

Генетична класифікація гірських порід.

Вивержені або магматичні (первинні) породи	Осадові гірські породи				Метаморфічні (видозмінені)
вилиті сипкі Масивні Шлакові глибинні (вулканічні: ) вулкан. попіл, (граніт, вулкан. пісок, сієніт, пемза зцементовані діоріт, габро) порфір, вулк. .лава діабаз, вулк. скло андезит, базальт		Мех. відкла ди сипкі: глина, пісок, гравій, булижник зцементов. пісковик, конгломерат, брекчія	Хім. осади карбонатні вапняк черепашняк, доломіт, магнезит сульфатні гіпс, ангідрит, барит	Органічні відклади хемогенні черепашняки Зоогенні крейда вапняк черепом ник	Вивержені гнейс осадові сланці мармур кварцит

2. Мінерали – це природні утворені однорідні за хімічним складом, будовою та властивостями.

Вивержені (магматичні) гірські породи.

Граніт

Мінеральний склад: кварц, ортоклаз, плагіоклаз і слюда.

Структура: повно кристалічна, рівномірно зерниста, середньозерниста і крупнозерниста.

Властивості: ρ = 2,6 - 2,75 нас. Ρ= 2,55 – 2,65 ;

В (водопогл.) = 0,1 – 1%, R_ст = 150 -3000 мПа, морозостійкість більше 200 циклів, λ (теплопровідність) – 3,1 – 3,4 вт/м³с

Колір: білий, жовтий, сірий.

Область застосування: як крупний заповнювач для бетону.

Сієніт

Мінеральний склад: ортоклаз, плагіоклаз, темно-крашені мінерали.

Структура: така ж як у граніту.

Властивості: ρ= 2,7 – 2.8 , ρ_о = 2.65 -2.7 ; В = 0.1 – 1%, R_ст = 150 – 300 мПа, морозостійкість більш 250 циклів.

Колір: рожевий, синій, зеленуватий.

Обл.. застосування: там же де і граніти.

Діорит

Мінеральний склад: середній плагіоклаз, темно-крашені мінерали.

Структура: як у сієніту.

Властивості: ρ= 2,9 – 3 , ρ_о = 2,85 – 2,9 , В = 0,1 – 1%, R_ст = 100 – 300 мПа, морозостійкість більше 300 циклів, λ = 3,4 – 3,6 Вт\м³с.

Колір: сіро-зеленуватий, темно-зелений

Область використання: там же, де і граніт.

Габро

Мінеральний склад: основний плагіоклаз і темно-крашені мінерали.

Структура: як у діориту.

Властивості: ρ= 3,1 – 3,2 , ρ_о = 3 – 3,1 , В = 0,01 – 0,2%, R_ст = 150 – 350 мПа, морозостійкість більше 300 циклів, λ = 3,5 – 3,7 Вт\м³с.

Колір: темно-синій, чорний.

Порфір

Кварцовий і без кварцовий

Кварцовий аналог граніту

Без кварцовий аналог сієніту.

Мінеральний склад: як у граніту

як у сієніту

Структура: як у граніту

як у сієніту

Властивості: : ρ= 2,4 – 2,6 , ρ_о = 2,3 – 2,5 , В = 0,3 – 1,5%, R_ст = 100 – 180 МПа, морозостійкість більше 300 циклів, λ = 3 – 3,3 Вт/м ⁰ С.

Колір: як у граніту

як у сієніту

Область використання: бордюр ний камінь

Діабаз

Мінеральний склад: основний плагіоклаз, темно-крашені мінерали

Структура: дрібнозерниста.

Властивості: : ρ= 3 – 3,1 , ρ_о = 2,8 – 2,9 , В = 0,01 – 0,2%, R_ст = 100 – 330 МПа, λ = 3,3 – 3,5 Вт\м³с.

Область використання: як крупний заповнювач для бетону, брущатник.

Колір: сірий, зеленуватий.

Базальт

Мінеральний склад: як у

Структура: дрібнокристалічна, скловидна, іноді пориста.

Властивості: : ρ= 2,7 – 3,3 , ρ_о = 2,0 – 2,3 , В = 1 – 5%, R_ст = 40 -200 мПа, морозостійкість більше 200 циклів, λ = 3 – 3,4 Вт\м³с.

Колір: темний.

Область використання: кам’яне литво, базальтове волокно і брущатники.

1 – 5 мм вулканічний пісок

5 – 30 мм пемза

Мінеральний склад: базальтовий або діабазовий.

Структура: пориста з вулканічним піском.

Властивості: ρ= 2,6 , ρ_о = 0,5 – 0,7 , ρ_опіска= 0,4 – 0,6 , ρ_опемза = 0,3 – 0,4 , В = 50%, морозостійкість більше 50 циклів, λ = 0,3 – 0,4 Вт/м^.о С.

Колір: сірий.

Область використання: як теплоізоляційний матеріал, як активна мінеральна добавка.

Осадові породи.

Глина:

Мінеральний склад: каолиніт, монтморилоніт, галузіт, бентоніт.

0,005 мм – глинисті частинки

0,005 – 0,1 пиловидні

0,1 – 2 мм – піщані частинки

Пісок: кварц (SiO₂)

від 5 – 150 мм – Гравій

Вапняк

CaCO₃

ρ_о = 1800 – 2600 ,

R_cn= 50 – 150 мПа

Метаморфічні породи.

Гнейс утворені внаслідок метаморфозів граніту.

Характеристики такі як у граніту.

Сланці утворені з глин.

Мармур:

Кальцит, доломіт.

Структура: зернисто кристалічна, щільна.

Характеристика: ρ= 2,8 – 2.9 , ρ_о = 2,6 – 2,8 , В = 0,1 – 0,7%, R_cn= 60 – 300 мПа, морозостійкість більше 100 циклів, λ = 2,9 – 3,1 Вт/м ⁰С.

Колір: різний.

Використання: для внутрішнього облицювання

Кварцити: утворенні з піщаників, мають надвелику міцність.

Лекція № 4 Керамічні матеріали та вироби.

1. Загальні відомості та класифікація керамічних матеріалів та виробів.

2. Сировинні матеріали.

3. Загальна технологічна схема виготовлення керамічних виробів.

4. Стінові матеріали та вироби.

5. Вироби для зовнішнього та внутрішнього облицювання будівель.

6. Санітарно-технічна кераміка.

7. Вироби спеціального призначення.

1. За призначенням керамічні матеріали та вироби поділяють на такі види:

1. Стінові (цегла звичайна). Кам’яно-порожнисті (блоки із кер.цегли, панелі із кер.цегли).

2. Облицювальна кераміка (плітка для зовнішнього та внутрішнього облицювання та для підлог.

3. Санітарно-технічна кераміка (унітази, ванни, бачки, умивальники).

4. Спеціальна кераміка (кровельна кераміка – черепиця; дорожня цегла, каналізаційні труби, вогнестійка кераміка, легкі заповнювачі – керамзит, аглопорит.

За структурою черепка керамічні вироби поділяють на такі види:

1. Пористі (водопоглинення більше 5%.

2. Щільні (водопоглинення менше 4%.

2. Основною сировиною є глинисті породи

Глина складається із наступних мінералів:

Каолініт

Монтморилоніт

Галуазит

Хімічний склад глини:

SiO₂ – 55 – 80%

Al₂O₃ – 7 – 20%

Fe₂O₃ – 2 – 12%

CaO – 0,5 – 15%

MgO – 0,3 – 3%

Домішки:

спіснювальні добавки:

шамот (випалена подрібнена глина)

дегідратована глина (глина t 600 – 700% подрібн.).

пісок (0,14 – 5 мм входить в склад глини до 20%).

шлак

плавні (знижують t випалювання та смикання глини; використовують в якості плавні доломит, магнезіт, тальк).

пороутворювальні добавки

тирса

подрібнений каменевуглець

крейда

золотець

Пластифікуючі добавки

ЛСТ (0,3 -0,5% зменш. до 20% води)

НЛК (нейтралізоване ліносульфонова кислота 0,2 – 0)

дофен С-3 (0.5 -0,6%)

глазур (легкоплавке скло, яке наносять на поверхню виробу; матеріал – пісок, польові шпати, солі лужних і лужноземельних металів і оксиди)

ангоб ( матова поверхня; сировина – каолін).