3. Стандартизация и унификация строительных материалов.

Возведение зданий из сборных элементов требует унификации, типизации и стандартизации строительных изделий и конструкций.

Предпосылкой массового производства деталей и строительных конструкций на заводах является их стандартизация, т. е. установление ограниченного числа образцов, которые утверждаются в качестве обязательных для применения при проектировании и для заводского изготовления.

Стандартные строительные элементы регламентируются государственными общесоюзными стандартами (ГОСТами), в которых для деталей и конструкций установлены определенные формы, размеры и их качество, а также технические условия изготовления. Стандартизация, как правило, должна сопровождаться максимальной унификацией.

Унификация – приведение многообразных видов типовых деталей к небольшому числу определенных типов, единообразных по формам и размерам.Унификация позволяет при массовом серийном изготовлении однотипных изделий и деталей снизить их стоимость и упростить монтаж.Обеспечивается также взаимозаменяемость элементов частей зданий, т. е. создается возможность замены одного элемента другим без изменения принятых по проекту размеров частей здания.

При этом унифицируют не только размеры деталей и конструкций, но и основные их свойства (например, несущую способность для плит перекрытий, тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения и т.д.).

При разработке проектов зданий используют конструкции, изделия и детали, сведенные в каталоги с учетом возросшего уровня строительной науки и техники.

Основные размеры строительных конструкций и деталей определяются объемно-планировочными решениями зданий, поэтому их унификация базируется на унификации объемно-планировочных размеров (параметров) зданий, которыми являются пролет, шаг и высота этажа.

4. Определение пустотности зернистых материалов.

Такие понятия, как «поры» и «пустоты», не следует отождествлять. Пустотами принято называть заполненное воздухом пространство между частицами зернистого материала (песка, щебня и гравия), находящегося в рыхлом или уплотненном состоянии. Пустотами называют также и газовоздушные включения в самом материале, превышающие своими размерами 2 мм в диаметре.

Отношение суммарного объема пустот в зернистом материале ко всему объему, занимаемому этим материалом, называется пустотностью. Для численного выражения степени пустотности достаточно знать удельный и объемно-насыпной вес зернистого материала в рыхлом или уплотненном состоянии.

5. Физические свойства строительных материалов и изделий (структурные,гидрофизические,теплофизические).

5.1. Основные структурные характеристики материала, используемые в строительстве и во многом определяющие его технические свойства,— это плотность и пористость материала и плотность вещества, из которого состоит материал. Поры — воздушные ячейки в самом веществе, из которого состоит материал; пустоты — воздушные полости между отдельными частицами материала. Физические свойства материала характеризуют его поведение под воздействием физических факторов, моделирующих воздействие внешней среды и условия работы материала (действие воды, высоких и низких температур и т. п.).

5.2.Гидрофизические свойства определяют отношение материала к действию воды и водяного пара. При увлажнении материала его свойства существенно изменяются: увеличиваются теплопроводность и средняя плотность, снижается прочность и т.д. Поэтому при всех расчетах необходимо учитывать как влажность материала, так и его способность к поглощению влаги (гигроскопичность и водопоглощение).

Водопоглощение по объему (см. табл. 2.2) используют для оценки структуры материала, привлекая для этой цели коэффициент насыщения пор водой, равный отношению водопоглощения по объему к пористости:

Кн=Wo/П.

Этот коэффициент характеризует содержание в материале открытых и замкнутых пор и может изменяться от 0, если все поры замкнутые, до 1, если все поры открытые и Wo= П. Коэффициент насыщения пор дает возможность косвенно оценивать морозостойкость материала. Если Кн менее 0,6 (поры на 60% и менее заполнены водой) – материал считается морозостойким, при Кн в пределах от 0,6 до 0,8 – материал имеет так называемую сомнительную морозостойкость, и если Кн больше 0,8 – материал не морозостоек.

Морозостойкость - одно из важнейших свойств материалов для климатических условий России. Причиной разрушения материала при попеременном замораживании и оттаивании является попадание воды в поры материала и переход ее в лед с увеличением объема (V=9%). При высоком водонасыщении материала замерзание воды вызывает большие растягивающие напряжения в стенках пор, что при многократном повторении приводит в конечном итоге к разрушению материала. Морозостойкость пористых материалов зависит от характера пористости и прочности на растяжение. Она тем выше, чем больше в материале замкнутых пор.

Капиллярное всасывание — свойство пористо-капиллярных материалов поднимать воду по капиллярам. Оно вызывается силами поверхностного натяжения, возникающими на границе раздела твердой и жидкой фаз. Водопоглощение — свойство материала при непосредственном соприкосновении с водой впитывать и удерживать ее в своих порах.Водопоглощение выражают степенью заполнения объема материала водой (водопоглощение по объему Wо) или отношением количества поглощенной воды к массе сухого материала. Влажность — отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале, к массе (реже к объему) материала в сухом состоянии. Вычисляется по тем же формулам, что и водопоглощение, и выражается в процентах. При этом массу материала берут в естественно влажном, а не в насыщенном водой состоянии. Водостойкость — свойство материала сохранять прочность при насыщении его водой.

Критерием водостойкости строительных материалов служит коэффициент размягчения Кр = К/Кс— отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой прочности сухого материала Кс - Он изменяется от 0 (для глины) до 1 (стекло, металлы). Материалы, у которых коэффициент размягчения больше 0,75, называют водостойкими. Водопроницаемость — свойство материала пропускать через себя воду под давлением. Степень водопроницаемости в основном зависит от строения и пористости материала. Чем больше в материале открытых пор и пустот, тем больше его водопроницаемость.

5.3.Теплофизические свойства(теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность, тепловое расширение и др.) определяют отношение материала к действию тепла, высоких температур, открытого огня. Для материалов ограждающих конструкций, для теплоизоляционных материалов важнейшим свойством является теплопроводность. Чем она меньше, тем более высокими теплозащитными свойствами обладает материал.

6. Определение предела прочности при сжатии строительных материалов. (Данный вопрос относится к первой нашей лабораторной). Предел  прочности при сжатии R_сж,  МПа  (кгс/см²), образца вычисляют по формуле: R_сж=P/F^’; где Р - наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, МН (кгс);  F - площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее арифметическое значение площадей верхней и нижней его поверхностей, м² (см²). Определение предела прочности при сжатии

Приборы, оборудование и материалы: гидравлический пресс; штангенциркуль или линейка; образцы затвердевшего цементно-песчаного раствора.

Предел прочности при сжатии является основной технической характеристикой многих строительных материалов, и ее приходится применять при всех испытаниях строительных материалов.

Предел прочности при сжатии определяют на образцах правильной геометрической формы в виде кубов, цилиндров или призм (рис. 2.1).

О бразцы цилиндрической формы изготовляют из бурового керна: их диаметр зависит от размеров буровой коронки, а высота должна быть не более двух их диаметров. Образцы для испытаний в форме куба могут изготавливаться различного размера в зависимости от прочности и пористости материала. Образцы плотных материалов изготавливают меньшего размера, а пористые образцы − большего.

Для проведения испытаний на сжатие применяют специальные машины, работающие по принципу гидравлического пресса. Они имеют разные размеры и развивают различные по величине усилия в зависимости от прочности испытываемых материалов. Машины состоят из трех главных частей:

– приспособления для закрепления образцов;

– устройства для создания давления;

– измерителя давления.

Приспособление для закрепления образцов, обеспечивающее получение правильных результатов при испытании, должно удовлетворять двум следующим условиям:

1) поверхности, передающие давление на образец, должны плотно соприкасаться со всей площадью грани образца;

2) равнодействующая давления должна совпадать с геометрической осью образца.

Специальное устройство должно обеспечивать плавное повышение давления на образец, без толчков, с определенной скоростью.

Для вычисления предела прочности по результатам испытания используют формулу:

где R_сж − предел прочности при сжатии, (кгс/см² , МПа);

Р_разр − разрушающая нагрузка, кгс;

S − первоначальная площадь образца, воспринимающая нагрузку, см².

(1 МПа ≈ 10 кгс/см²).

7. Механические свойства строительных материалов и изделий.

Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т. е. их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. Все свойства строительных материалов по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические. Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы. Механические свойства:

• предел прочности при сжатии,

• предел прочности при растяжении,

• предел прочности при изгибе,

• предел прочности при сдвиге,

• упругость,

• пластичность,

• жёсткость,

• твёрдость.