28. Шляхи зниження матеріаломісткості матеріалів. Возможны следующие пути улучшения использования ма­териальных ресурсов на предприятии:

• внедрение малоотходной и безотходной технологии про­изводства;

• комплексное использование сырья на предприятии;

• широкое применение искусственных и синтетических ма­териалов;

• улучшение качества продукции;

• более качественная подготовка сырья и материалов к производству;

• создание совершенной нормативной базы на предприятии;

• управление оборотными средствами на предприятии с целью их минимизации;

Конкретные пути снижения материалоемкости должны определяться исходя из тщательного анализа и выявления истинных причин неудовлетворительного использования мате­риальных ресурсов на предприятии.

Железобетон. В нормы введены новые эффективные виды арматуры, повышены в некоторых случаях расчетные сопротивления, например для сжатой арматуры. Проведенное опытное проектирование железобетонных конструкций показало, что для большинства наиболее массовых конструкций применение новых норм позволяет получить существенную экономию материалов. Так, в колоннах прямоугольного сечения для одноэтажных промзданий расход арматуры на 1 м3 бетона снижается на 18—21 кг, а в колоннах многоэтажных зданий на 16,5 кг. Для конструкций производственных зданий с годовым объемом применения железобетона около 50 млн. м3 может быть достигнута экономия арматурной стали более 130 тыс. т. В стенах жилых зданий высотой 9 этажей и больше новые нормы позволяют сократить расход цемента более чем на 50 тыс.

Особенно плохо используется древесина. Она перерабатывается преимущественно малоэффективным механическим способом, что обусловливает относительно низкий выход конечной продукции при весьма больших отходах. Общее количество отходов на всех стадиях переработки древесины составляет около 90 млн. куб. м. При этом рационально используется примерно 1/4 всех отходов, остальные либо служат в качестве топлива, либо просто уничтожаются: вывезено 286 млн. куб. м. древесины, в результате переработки которой получено: пиломатериалов – около 112 млн. куб. м (около 40 % от вывоза древесины), целлюлозы – 4,6 млн. т, бумаги – 4,1 млн. т. В Европе при примерно таком же объёме заготовок древесины выход целлюлозы и бумаги выше приблизительно в 8–9 раз. На 1 куб. м древесины количество готовой продукции составляет: фанеры – 12,5%, древесноволокнистых плит – 24%, древесностружечных плит – 51%, древесной массы – 27%, целлюлозы – 13%, бумаги – 16%, картона – 8,5%.

Более рациональная структура лесопереработки позволила бы нынешний объем конечной продукции из дерева получать, имея примерно в 2 раза меньший объем лесозаготовок.

29. Шляхи застосування паливних зол і відходів при виготовлення будівельних матеріалів. Золи і шлаки ТЕС є ефективною сировиною для виготовлення силікатної цегли, зольної кераміки, мінеральної вати, скла. Застосування паливних зол і шлаків у виробництві таких матеріалів забезпечується сукупністю їхніх властивостей: хімічною взаємодією з вапном, дисперсністю, теплотворною здатністю, здатністю спікатися і утворювати силікатний розплав. Силікатна цегла. Під час виготовлення силікатної цегли золи і шлаки ТЕС використовують як компонент в’яжучої речовини або як заповнювач Зола у вапняно-зольній в’яжучій речовині є не тільки активною кремнеземистою добавкою, але й сприяє пластифікації суміші та підвищенню міцності Склокристалічні вироби одержують із розплавів паливних зол і шлаків так само, як з розплавів металургійних шлаків. Найбільш доцільне застосування паливних шлаків–гідровидалення. Без зміни їх складу можна одержати шлакову пемзу дрібнопористої склоподібної структури  Використанняпаливних зол України для отримання пуцоланових цементів.

30. Гідрофізичні властивості будівельних матеріалів.

Гігроскопічність — нездатність матеріалу поглинати водяну пару з повітря. Гігроскопіч­ність визначають як відношення маси гігроскопічної вологи до маси сухого матеріалу.

Капілярно-пористі матеріали внаслідок адсорбції та капілярної конденсації водяної пари з повітря можуть містити значну кількість вологи навіть при тривалому витримуванні їх на повітрі. Наприклад, рівноважна вологість повітряно-сухої деревини становить 12...18 % до маси, а стінових матеріалів — 5...7 %.

Капілярне всмоктування пористими матеріалами відбувається за рахунок піднімання вологи по капілярах, коли частина матеріалу (конструкції) перебуває у воді. Наприклад, грунтові води за відсут­ності гідроізоляції призводять до зволожування нижньої надземної частини будівель. Капілярне всмоктування характеризується висо­тою підняття вологи в капілярах матеріалу, об’ємом поглинутої води та інтенсивності всмоктування.

Водопоглинання — здатність матеріалу всмоктувати й утримувати вологу при безпосередньому стиканні з водою. Щоб визначити водопоглинання, зразок матеріалу поступово занурюють у воду й ви­тримують там доти, доки він не набере сталої маси. Водонаситити ма­теріал до остаточного заповнення доступних для води пор можна кип’ятінням з наступним охолодженням у воді або під вакуумом.

Водопоглинання за масою визначають як відношення кількості поглинутої матеріалом води до маси сухого матеріалу:

Wm=m2-m1/m1*100%

де т₂, т_г — маси матеріалу відповідно в насиченому водою та сухому стані, г.

Водопоглинання за об’ємом характеризується ступенем наповненості пор матеріалу водою при насиченні й виражається відношен­ням об’єму поглинутої води до загального об’єму матеріалу в природ­ному стані:

Wo=m2-m1/V*100%

де т₂ — т₁ — маса поглинутої води, г; V — об’єм матеріалу, см⁸.

Ці величини характеризують граничний випадок, коли бу­дівельний матеріал більше не може всмоктувати вологу за звичайних умов.

Таким чином, водопоглинання матеріалу пов’язане з показником середньої густини, залежить від характеру пористості й коливається в широких межах для різних будівельних матеріалів: для керамічної цегли — 8...20 %, важкого бетону — 2...6, вапняку— 1,5...З, гра­ніту— 0,02...0,70 % тощо.

Насичення матеріалів водою істотно позначається на їхніх най­важливіших властивостях: підвищується середня густина, теплопро­відність, знижується міцність, морозостійкість.

Водостійкість — це здатність матеріалу зберігати міцність при тимчасовому чи постійному зволоженні водою. Водостійкість харак­теризується коефіцієнтом розм’якшення, або водостійкості, який ви­значається відношенням міцності насиченого водою матеріалу (Rn) до його міцності в сухому cтані (Rc)

Kp=Rn/Rc;

Водостійкими вважаються будівельні матеріали з коефіцієнтом розм’якшення понад 0,8. Це означає, що кам’яні природні та штучні матеріали з К_Р < 0,8 не можна застосовувати в місцях з підвищеною вологістю. Деякі матеріали при зволоженні втрачають міцність і де­формуються.

Вологість (W) визначається вмістом вологи в порах і на поверхні пор матеріалу за масою або об’ємом в процентах, причому цей вміст значно менший за показник водопоглинання. Вологість матеріалу в будівельних конструкціях залежить від вологості навколишнього середовища, атмосферних явищ (дощ, танення снігу). Із зволоженням погіршуються теплозахисні властивості, морозостійкість та інші по­казники.

W=m1-m/m*100%

де т₁ т — маси відповідно вологого та сухого матеріалу, г.

Вологовіддача — це здатність матеріалу віддавати воду із зміною температури та вологості навколишнього середовища. Ця здатність характеризується інтенсивністю втрат вологи за добу при відносній вологості навколишнього повітря 60 % і температурі 20 °С.

Коли матеріал обвівається сухим повітрям, волога дифундує з ма­теріалу, кількість її знижується доти, доки не настане вологова рів­новага між показниками вологості матеріалу й навколишнього повіт­ря. Матеріал у такому стані характеризується як повітряно-сухий.

Водопроникність — це здатність матеріалу пропускати крізь себе воду при певному гідростатичному тиску. Ця здатність визначається кількістю води в кубічних метрах, що пройшла крізь одиницю поверх­ні матеріалу за одиницю часу при сталому (заданому) тиску. Водо­проникність характеризується коефіцієнтом фільтрації, який ви­мірюється в метрах за секунду й залежить від щільності матеріалу та його будови. До водонепроникних належать «абсолютно» щільні мате­ріали (наприклад, скло), а також практично водонепроникні матеріали з дуже малими закритими порами (пінополістирол, газоскло).

Показник коефіцієнта фільтрації особливо важливий для матеріа­лів, застосовуваних у гідротехнічному будівництві, для водопроводів, каналізаційних систем, резервуарів, а також для покрівельних мате­ріалів.

Паропроникність — це здатність матеріалу пропускати водяну пару за наявності різниці тиску біля поверхні огороджень. Стіни жит­лових будинків, лікарень та інших приміщень мають «дихати», тобто бути досить проникними для водяної пари без її конденсації (природна вентиляція). Стіни виробничих приміщень з вологими процесами ма­ють бути із середини захищені від проникнення водяної пари, оскільки в зимовий час відбувається конденсація пари, різко підвищується во­логість матеріалів із зовнішнього боку, що може призвести до знижен­ня міцності й навіть до руйнування конструкції.

Гідрофільність — це здатність матеріалу зв’язувати воду й змо­чуватися водою. Майже всі будівельні матеріали є гідрофільними, й пори в них легко заповнюються водою. Це не стосується водонепроник­них матеріалів, що не насичуються водою незалежно від того, які вла­стивості має їхня поверхня.

Гідрофобність — це здатність твердого тіла не змочуватися водою (відштовхувати воду). Проникнення води крізь пори, що мають гід­рофобну внутрішню поверхню, значно ускладнене, хоча вони легко пропускають повітря та водяну пару. Гідрофобність матеріалів ви­значається насамперед хімічною природою його поверхні та рідини, що змочує її, тобто фаз, які взаємодіють. До гідрофобних матеріалів належать парафін, жирові мастила, бітум, а також інші піддані гідрофобізації матеріали.

Гідрофобізація — це процес надання поверхні гідрофільних мате­ріалів здатності відштовхувати воду, тобто гідрофобності. Гідрофобізацію виконують нанесенням на поверхню матеріалу найтоншого во­довідштовхувального покриття, що утворюється під час обробки її гідрофобізаторами (спеціальними поверхнево-активними речовинами).

Гідрофобізація сприяє підвищенню водонепроникності, водо- та морозостійкості, збереженню кольору та фактури будівельних матері­алів.

Вологові деформації — це здатність матеріалу змінювати свій об’єм із зміною вологості, що може спричинитися до структурних на­пружень у матеріалі.

Властивості матеріалу при зволоженні (насиченні) водою збільшу­ватися в об’ємі називають набуханням (глина, деревина) Це явище по­яснюється тим, що полярні молекули води, проникаючи між частин­ками речовини або волокнами, які утворюють матеріал, розклинюють їх, знижують капілярні сили. Вироби можуть покоробитися.

Із зменшенням вологості (з висиханням) деякі матеріали дають усадку, тобто зменшуються в об’ємі та розмірах (наприклад, паркет), оскільки часточки матеріалу зближуються під дією капілярних сил. Через нерівномірність висихання у матеріалі (наприклад, у цеглі-сирці) можуть виникати тріщини.

Навперемінне зволоження й висихання може призвести навіть до руйнування матеріалу.

Морозостійкість — це здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове навперемінне заморожування й від­тавання без зниження міцності при стиску понад 15 % (для деяких матеріалів — до 25 %) і втрати маси не більш як 5 % Марка за мо­розостійкістю характеризується оптимальним числом циклів замо­рожування—відтавання, які витримує випробовуваний матераі. На­приклад, цеглу керамічну випускають марок F15, F25, F35, F50, дорожній бетон —F50...F200, а гідротехнічний бетон — до F500 (циф­ри позначають число циклів).

Довговічність матеріалів у зовнішніх конструкціях, які в процесі експлуатації зазнають дії води, змінних температур та інших атмос­ферний факторів, значною мірою залежить від їхньої морозостійкості.

Щоб визначити морозостійкість, зразки матеріалу насичують во­дою, а далі піддають навперемінному заморожуванню при температу­рі —15...—20 °С і відтаванню у воді температурою +15.. .+20 °С до певного числа циклів, установленого нормативними документами, або до початку руйнування зразка.

Найбільш морозостійкими є щільні матеріали з низьким водопоглинанням, однорідні за структурою і такі, що мають високий коефі­цієнт розм’якшення.