1. Строение строительных материалов.

Строение (структуру) строительных материалов изучают на трёх уровнях:

1. Макроструктура – видно невооружённым глазом или при небольшом увеличении с помощью лупы

Макроструктура твёрдых строительных материалов может быть следующих видов:

• Конгломератная – смесь разнородных зёрен, соединённых вяжущим веществом или силикатным расплавом (бетон).

• Ячеистая – характеризуется наличием макропор (газобетон, пенобетон, пенополистерол).

• Мелкопористая – характеризуется наличием пор менее 0,01 мм (керамические материалы, поризованные способом высокого водозатворения)

• Волокнистая – характеризуется наличием волокон (дерево, минеральная вата, стекловата), особенностью является резкое различие прочности, теплопроводности и др. свойств вдоль и поперёк волокон.

• Слоистая – характеризуется наличием слоёв (слоистые пластики, в которых слои наполнителя из бумаги, текстиля, стеклоткани и т.д. пропитаны полимером).

• Рыхлозернистая - материал состоит из отдельных зёрен или частиц (песок, керамзит, гравий).

2. Микроструктура – строение видимое в оптический или электрический микроскоп (кристаллическое или аморфное строение)

3. Внутреннее строение на молекулярно-ионном уровне изучаемое методами рентгеноструктурного анализа электронной микроскопии и др.

2. Эксплуатационно-технические свойства : физические.

1. Плотность: истинная, средняя, насыпная.

• Истинная плотность – масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот).

[кг/м³; г/см³]

• Средняя плотность – масса единицы объёма материала в естественном состоянии.

[кг/м³; г/см³]

• Насыпная плотность – масса единицы объёма сыпучих материалов в рыхлонасыпанном, не уплотнённом состоянии.

Vц – объём цилиндра, [кг/м³; г/см³]

2. Пористость – степень заполнения объёма материала порами

• Поры в материале могут быть открытыми (сообщающимися между собой и атмосферой) и закрытыми, различными по размерам.

3. Пустотность - отношение суммарного объема пустот в зернистом материале ко всему объему, занимаемому этим материалом.

3. Эксплуатационно-технические свойства: гидрофизические.

1. Влажность – содержание воды в материале в данный момент.

W = (mвл-mс/mс) * 100%

mвл – масса влажного материала

mс – масса сухого материала

2.Гигроскопичность – свойство материала поглощать пары воды из влажного воздуха.

3. Водопоглощение – способность материала при непосредственном контакте с водой впитывать её и удерживать в порах.

Водопоглощение по массе:

Вм = (mн – mс / mс) * 100%

Водопоглощение по объёму:

Во = (mн – mс / V) * 100%

mн – масса насыщенного водой образца [г]

mс – масса сухого образца до водонасыщения [г]

V- объём образца [см³]

Водопоглощение по объёму показывает количество открытых пор в объёме материала.

Коэффициент насыщения показывает количество открытых пор в общей пористости материала

Кнас. = Во/П

0>kнас>1

Если kнас = 0, то либо все поры закрыты, либо отсутствуют.

Если kнас = 1, то поры открыты.

4. Водостойкость – способность материала сопротивляться воздействию на него воды. Характеризуется коэффициентом размягчения (К или К разм.)

К разм = Rнас/Rсух

Rнас – прочность насыщенного водой образца.

Rсух – прочность сухого образца.

• Водостойкими считаются материалы с K>0.8, если K<0.8, то материал не водостойкий.

5. Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Зависит от пористости и характера пор в материале.

6.Морозостойкость (F) – способность материала в насыщенном водой состоянии сопротивляться разрушению под действием многократного попеременного замораживания и оттаивания.

• Для испытания морозостойкости насыщенный водой материал подвергают замораживанию при t° -15/ -20 °C и последующему оттаиванию в воде с

t° = +-20°C.

• Один цикл испытания (F) включает 1 замораживание и последующее оттаивание.

• Оценивается морозостойкость по трём принципам:

1. По степени повреждений (появление отколов, трещин)

2. По потере массы

3. По потере прочности

• Материал считается выдержавшим испытание на морозостойкость, если через требуемое количество циклов не имеет недопустимых повреждений (Если масса не снизилаcь до сверхдопустимых пределов (до 5%) и прочность (на 15-20%), то морозостойкость от F60 до F1000.

4. Эксплуатационно-технические свойства: теплофизические

Теплопроводность – свойство материала пропускать тепло через свою толщу от одной поверхности к другой.

Теплопроводность оценивается коэф. теплопроводности.

лямбда ( Вт/ м * °С)

Материалы с теплопроводностью менее 0,17 Вт/ м * °С считаются теплоизоляционными.

Огнестойкость – свойство материалов сопротивляться действию огня при пожаре в течении определенного времени.

По огнестойкости материалы делятся на :

1. Несгораемые – неорганические материалы

2. Трудносгораемые материалы. Под воздействием огня или высокой температуры тлеют, но после прекращения действия огня их горение и тление прекращается (асфальтобетон, цементный фибролит, пропитанная антипиренами древесина).

3. Сгораемые материалы. Горят или тлеют под действием огня и продолжают гореть после его удаления.

Звукопоглащение – Это способность материалов поглощать звуковые волны. Хар-ся коэфф. звукопоглощения, показывающим какое количество звуковой энергии поглотил материал в единицу времени по сравнению с общим количеством падающ. звуковой энергии.

Степень поглощения звука материала зависит от его структуры, величины и характера пористости, а также толщины. Высоким считается коэфф. звукопоглощения более 0,8 , а менее 0,2 – низким.

5.Эксплуатационно-технические свойства: механические

1)Деформация – изменение формы и размеров тела под действием внешних сил.

а) упругие

б) пластичные

Упругость - свойство тела деформироваться под действием нагрузки и восстанавливать первоначальную форму и размеры после ее снятия. (обратимая деформация)

Пластичность – свойство тел деформироваться под нагрузкой без появления трещин ( без нарушения сплошности) и сохранять эту форму после снятия нагрузки (необратимая деформация)

2) А) Предел прочности при сжатии

Рсж=P/F, где

Рсж –предел прочности при сжатии, МПа

Р –разрушающая нагрузка ,Н

F – площадь поперечного сечения образца, мм²

Б)Предел прочности при растяжении

Rр=P/F, где

Rр –предел прочности при растяжении , МПа

В) Предел прочности при изгибе

Rизг= 3pl/2bh²

Где Rизг – предел прочности при изгибе, МПа

b и h – ширина и высота поперечного сечения образца, мм

Р – разрушающая нагрузка,H

l – расстояние между опорами

Методы определения прочностных характеристик

- разрушающие

-неразрушающие

3) Твердость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала.

4) Истираемость – способность материала уменьшаться в объеме и массе вследствие разрушения поверхностного слоя под действием истирающих усилий.

Низкая истираемость – потери менее 0,5 г/см²

Высокая истираемость – потери более 5 г/см²

Эксплутационные свойства- это свойства, характеризующие стойкость , сохранность материала и его функций в предназначенных для него условиях.

Коррозионная стойкость – способность материала противостоять действию агрессивных сред: кислот, щелочей, солей, газов.

Биологическая стойкость – стойкость материала к действию растений, животных ,микроорганизмов.

Виды коррозии по механизму коррозионного процесса:

• Физическая . Физическое разрушение материала без изменения его химического состава.

• Химическая. Необратимые изменения химического состава материала.

• Физико-химические. Разрушение химического состава и физическое разрушение.

• Электрохимические . Изменение химического состава материала в результате возникновения электрического тока на границе его фаз.

6. Эстетические характеристики

Форма материалов, лицевая поверхность которых воспринимается визуально в процессе эксплуатации влияет на своеобразие фасадов и интерьеров здания.

Цвет материалов – это зрительное ощущение , возникающее в результате воздействия на сетчатку глаза человека электромагнитных колебаний, отраженных от лицевой поверхности в результате действия света.

Группы материалов :

- ахроматическая

-хроматическая

Характеристики цвета

- цветовая тональность

-светлота

-насыщенность цвета

Фактура- видимое строение лицевой поверхности материала, характеризующиеся степенью рельефа и блеска.

По степени рельефа :

- гладкие

-шероховатые (высота до 0,5 см)

- рельефные ( более 0,5 см)

По степени блеска :

- блестящие

-матовые

Рисунок – различные по форме, размерам, расположению, сочетанию, цвету линии, полосы, пятна и другие элементы на лицевой поверхности материала. Если эти элементы создала природа, то рисунок называют текстурой.

7. Классификация материалов

Группы материалов по виду основного сырья:

- древесные

-из природного камня

-керамические

-из стеклянных и других минеральных расплавов

- из металлов и их сплавов

-на основе минеральных вяжущих

- на основе искусственных полимеров

Группы материалов по назначению:

- конструкционные

- конструкционно – отделочные

- отделочные

Древесные материалы – получают путем обработки древесины различных пород, а также на основе отходов упомянутой обработки.

8. Строение и свойства древесины.

Макроструктура – строение, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении.

Микроструктура – строение, видимое только при сильном увеличении.

Древесина слагается из большого количества живых и отмерших клеток различной формы и размеров.

По функциональному назначению живые клетки делят на проводящие , механические и запасающие.

Свойства

Положительные:

- достаточно высокая прочность (35-55 Мпа при сжатии и 55-120 Мпа при изгибе)

- легкость – средняя плотность у самых распространенных пород равна 450-650 кг/м3

- низкая теплопроводность – в среднем 0,17 Вт/(м х С) поперек волокон и 0,35 Вт/(м х С) вдоль волокон

Отрицательные:

- анизотропность – неоднородность строения, обуславливающая различие прочности и некоторых физических свойств вдоль и поперек волокон

- значительная усадка и разбухание при изменении влажности, вызывающие коробление, деформации деревянных деталей и конструкций.

- способность к загниванию

- легкая воспламеняемость и сгораемость

- наличие пороков (около 200 видов)

9. Пороки древесины

1) Сучок – неизбежный порок древесины, связанный с биологией дерева. Разновидность сучков: здоровый, гнилой, трухлявый, выпадающий.

2) Трещина – продольное расслоение, разрыв древесины в процессе роста дерева или в процессе сушки бревен или пиломатериалов.

• Метик – внутренняя радиальная, продольная трещина, проходящая через сердцевину ствола, но не доходящая до его периферии.

• Отруп – внутренняя трещина, идущая по годовому слою, вызывается действием мороза.

• Трещины сушки - образуются в случае быстрого высыхания древесины и распространяется от поверхности в глубь.

3) Пороки формы ствола

• Сбежистость –постепенное уменьшение диаметра ствола

• Кривизна ствола

• Наросты на стволе

• Овальность

4) Пороки строения

• Двойная сердцевина

• Наклон волокон – отклонение направления волокон от продольного

• Кармашек – полость внутри или между годичных слоев, заполненная смолой.

5) Химические окраски

6) Грибные поражения

7) Биологические повреждения

• Червоточина – ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми

• Повреждения птицами – полость в круглых лесоматериалах, возникшая в результате жизнедеятельности птиц.

8) Покоробленности – изменение формы лесоматериалов при сушке, увлажнении и механической обработке.

10. Основные технологические операции производства древесины

В основные технологические операции входят: добыча и обработка

Добыча древесины предполагает валку, раскряжевку и окорку деревьев

Раскряжевка – процесс поперечного деления хлыстов – стволов поваленного дерева, опиленных от корневой части и очищенных от сучьев.

Окорка древесины – очистка от коры необработанных деревьев.

Обработка включает в себя:

• Распиловку – групповой или индивидуальный раскрой бревен (ленточный или роликовый транспортер)

• Строгание– снятие спец. ножами тонких срезов древесины. Лущение – снятие тонких срезов древесины по спирали.

• Фрезерование – резание спец. Ножами и получение требуемого профиля древесных материалов (фигурное резание), т.е. получение декоративных элементов

• Сборка полуфабриката – соединение заготовок, полученных после механической обработки, предполагается их склеивание.

• Обработка отходов – предусматривает их сортировку, перемешивание со связующим в-ом и формирование (ДСП, ДВП). Различают отходы мягкие (опилки и волокна) и кусковые (куски веток, коры, сучьев)

• Сушка повышает прочность древесины и значительно удлиняет сроки ее эксплуатации. Различают естественную и искусственную сушки.

• Защитная обработка – антисептирование и антипилирование. Различают поверхностную и объемную защитную обработку.

Антисептики – в-ва, ядовитые для грибов, являющихся причиной загнивания древесины. (обеззараживающие)

Антипилены – огнезащитные составы – жидкие в-ва, чтобы древесина впитывала их.

11. Виды лесоматериалов и изделий из древесины.

1) Круглые пиломатериалы – бревна

2) Пиломатериалы – получают продольной распиловкой бревен

• Пластина

• Двухкантный брус

• Необрезная доска

• Четвертина

• Четырехкантный брус с обрезом

• Обрезная доска с обзолом

• Горбыль

• Чистообрезной брус

• Обрезанная доска

3) Профильные (фрезерованные) детали из древесины для строительства

• Доски для пола шпунтованные

• Плинтусы

• Наличники для окон и дверей

• Поручни для перил

• Подоконные доски

4) Деревянные двери в сборе

5) Деревянные окна с тройным стеклопакетом

6) Паркетные изделия

7) Фанера (склеивание от 3 до 18 листов шпона)

8) Столярные плиты

9) Клееные конструкции

10) Деревянностружчатые плиты (ДСП) – стружка смешанная с полимером и спрессованная в листы.

11) Деревянноволокнистые плиты (ДВП)

12) Цементностружчатые плиты (ЦСП)

• Используются во влажных условиях

• Вместо полимера – цемент

• Часто используются для фасадной отделки зданий

12.Класификация горных пород по эксплуатационно-техническим свойствам.

Изделия из природого камня, Класиф-ия:

• генетическая (магматические, осадочные, матоморфические),

• технологическая (твердые породы 8-10,средние 5-7, мягкие меньше 5 по шкале Мооса)

По по эксплатуационно-технич свойствам:

По плотности:

• Легкие (плотность менее 1, 8 г/см*3) (волконический туф, пенза, известняк…)

• Тяжелые (плотность менее 1, 8 г/см*3) (гранит, сиенит, диорит)

По прочности:

• Марки: 4, 7, 15, 15, 35, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000 (прочность при сжатии от 0, 4 до 100 МПа)

По морозостойкости:

• М 10, 15….500 )количество циклов попеременного замораживания и оттаивания)

По водостойкости

• Оценивают по коэффициенту размягчения камня (для гидротехнических сооружений не менее 0,8, для наружних стен зданий – не менее 0,6)

Классификация камня по обработке

• грубообработанные (бутовый камень валучный щебень гравий песок)

• штучный камень блоки правильной формы

• плиты с различно обработанной поверхностью

• профилированные детали (ступени подоконники и так далее)

• изделия для дорожного строительства (бортовый камень брусчатка)