2. Архитектурно-строительные требования к см

Назначение, область применения, точнее, эксплуатационный режим здания, сооружения, отдельного помещения или конструкции, для которых предназназначены те или иные СМ и СИ, определяют сложный комплекс предъявляемых к ним требований

Так, например, эксплуатационный режим ванной комнаты жилого дома определяет следующие требования к материалам отделки стен этих помещений:

• повышенная водостойкость

• повышенная влаго-и паронепроницаемость

• стойкость к влажному трению

• достаточная механическая прочность

• требования к поверхности отделочного материала по фактуре, рисунку,

• цвету и т п

Кроме эксплуатационного режима на требования, предъявляемые к СМ и СИ, влияют и факторы, обеспечивающие технологичность их применения, удобство транспортировки, возможность хранения в определенных условиях, а так же определяющие их технико-экономическую эффективность.

Т е. основные архитектурно-строительные требования к продукции промышленности СМ и СИ условно классифицируются на 3 группы:

-функциональные (общестроительные, эксплутационные, санитарно-гигиенические)

-эстетические

-экономические

Первая подгруппа функциональных архитектурно-строительных требований общестроительных обусловлена

• видом и назначением М или СИ, удобством транспортирования и хранения,

• технологичностью применения независимо от эксплуатационного режима той конструкции, в которой он будет применен.

Так, любой рулонный материал для покрытия полов (например, линолеум) должен независимо от области его применения безусловно обеспечить возможность его транспортирования, хранения, распаковки, прирезки с минимальными отходами, укладки.

Эти общестроительные требования регламентируют ширину рулонов (она должна соответствовать строительному модулю и допускать транспортирование и перенос вручную), тыльная сторона должна обеспечивать надежную приклейку (например, иметь рифленую поверхность), при длительном хранении материал не должен изменять свои эксплуатационные свойства.

Вторая подгруппа функциональных требований относится к качественным характеристикам материалов и СИ, почти исключительно определяемым эксплуатационным режимом зданий, сооружений, отдельных помещений и конструкций, где данная промышленная продукция будет уложена «в дело». Требования этой подгруппы называются эксплуатационными. Они определяют принадлежность СМ (СИ) к применению в данных эксплуатационных условиях. Так, в зависимости от того, в каком здании (жилом, общественном, промышленном) и в каком конкретно помещении будет уложен рассматриваемый нами рулон линолеума, будут различные требования к степени его стойкости против различных физико-механических, химических и иных воздействий (истирания, продавливания, действия огня, химических реагентов и т.д.), которым будет подвергаться материал после его укладки.

Эксплуатационный режим помещения будет определять и требования к свойствам материала, обеспечивающим необходимый комфортный уровень покрытия (т.е. акустический, теплотехнический и т.д.), характер и степень загрязнения покрытия и соответствовать требованиям по уходу, эксплуатации и возможности ремонта.

В последнее время, особенно в связи с широким внедрением в строительство синтетических и полимерных СМ и СИ, особую значимость приобрели санитарно-гигиенические требования.

Если прежде СМ и, в первую очередь отделочные, должны были допускать легкую очистку, реже мытье и в исключительных случаях – обработку дезинфицирующими составами, то теперь главное и обязательное санитарное требование к этим СМ является отсутствие у них каких либо выделений и запахов.

Для некоторых видов СМ практически безвредных в нормальных эксплуатационных условиях (например, жесткий теплоизоляционный полиуретан), эти требования распространяются на случай пожара, когда под действием высокой температуры СМ. становится источником опасных для человека вредных выделений.

Требования полной безопасности (безвредности) СМ распространяется не только на весь срок службы, но и на период его изготовления. Так, некоторые клеящие мастики и лакокрасочные СМ до полного высыхания обладали стойким запахом и аллергическим действием, поэтому строители во время работы с такими СМ должны надевать защитные маски и применять другие меры предосторожности.

Эстетические требования к форме, цвету, рисунку и фактуре поверхности СМ и СИ выделены в особую группу. Помимо объективных факторов эти требования не свободны от общего художественного замысла проекта и даже от субъективного мнения автора-архитектора.

Например, требование к цвету отделочного материала для внутренних стен производственного здания определяются не только стремлением гармонично решить интерьер, но и создать в нем благоприятные светотехнические условия, обеспечивающие достаточную освещенность, психофизиологический комфорт, и, в конечном счете, высокую производительность труда.

Сформулировать эстетические требования задача сложная и методически недостаточно разработанная. Ошибочно полагать, что эстетические требования должны предъявлять только к отделочным СМ, они, хотя и в меньшей мере, распространяются на проектирование формы, профиля сечения, характер обработки лицевой поверхности и другие параметры.

Не менее важна группа экономических требований, определяющих технико-экономическую эффективность и целесообразность разработки, производства и применения того или иного СМ и СИ. Обязательные параметры экономических требований заказчика – лимитная цена (по смете) и долговечность.

Долговечность СМ. для несущих конструкций зданий (сооружений) должно быть не менее срока службы самих зданий, долговечности СМ для ограждающих конструкций равна сроку службы этой конструкции.

Эксплуатационно-технические свойства СМ:

Физические

• структурные (плотность, пористость, объемная масса)

• свойства СМ по отношению к действию воды и отрицательной температуры (водопоглощение, влагоотдача, водопроницаемость, влажность, водостойкость, морозостойкость.)

• свойства характеризующие отношение СМ к действию тепла (огнестойкость, теплопроводность, огнеупорность)

Механические

прочность, твердость, истираемость

Коррозионная стойкость

Физические свойства.

Большинство современных СМ представляют собой капиллярно-пористые тела. Поэтому важнейшим показателем, влияющим на многие свойства СМ является пористость – степень заполнения объема материала порами – промежутками, полостями между элементами структуры.

Поры могут содержать газ (воздух) или жидкость. Различают микро(0,001-0,01мм) и макропоры (0,1-1,2 мм), открытые или закрытые.

Пористость определяется по формуле

П=V_пор/V_o*100%

По пористости См подразделяются на

• низкопористые – П<30% (стекло, сталь П=0,)

• среднепористые – П=30-50% кирпич – 25%

• высокопористые П>50%( некоторые пенопласты имеют П=99%.

Истинной плотностью материала называется отношение массы материала в абсолютно плотном состоянии к объему в абсолютно плотном состоянии (плотность вещества)

Средней плотностью материала или просто плотностью называется отношение массы материала в естественном состоянии (с пустотами, порами, полостями) к объему в естественном состоянии.

Плотности СМ:

Бетоны- =1800-2600 кг/м³

Стали =7850 кг/м³

Кирпич =1400-1900 кг/м³

Стекло =2400-2600 кг/м³

Гигроскопичностью СМ называется способность его впитывать воду и водяные пары из воздуха.

Водопоглощение СМ по объему определяется по формуле

*100%,

где - масса образцов в сухом состоянии

- масса образца в увлажненном состоянии,

V – объем образца.

Водопоглощение СМ по массе определяется по формуле

*100%,

У некоторых высокопористых СМ водопоглощение по массе может быть больше 100%. Объемное водопоглощение всегда меньше 100%.

=150% древесина

=12% кирпич

=3% тяжелый бетон

=0,5% гранит, сталь и стекло воду не поглощают.

При насыщении материала водой его масса увеличивается, ухудшаются его теплофизические характеристики, прочность и долговечность падает.

Влагоотдача – свойство материала выделять воду при наличии соответствующих условий в окружающей среде (понижение влажности, нагрев, движение воздуха).

Влагоотдачу выражают скоростью высыхания СМ в процентах массы (или объема образца), теряемых в сутки при относительной влажности воздуха 60% и температуре 20С⁰.

Влажность W – содержание влаги в материале, отнесенная к массе СМ во влажном состоянии в % (значительно меньше, чем его полное водопоглощение)

Вследствие влагоотдачи через некоторое время после постройки (0,5-1 год) устанавливается равновесие между W строительной конструкции и воздуха.

Водопроницаемость – способность СМ пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости характеризуется количеством воды, прошедшим в течение часа через 1 см² площади испытуемого материала при постоянном давлении, величина которого определяется соответствующим ГОСТом. Степень водопроницаемости тесно связана с характером строения материала. Материалы особо плотные водонепроницаемы (сталь, стекло).

Водостойкость – характеризуется отношением предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой к пределу прочности при сжатии СМ в сухом состоянии - коэффициентом К_р. К_р = 1 для металлов и стекла.

Если К_р < 0,8, то СМ не применяют в конструкциях, постоянно подверженных действию воды.

Морозостойкость - свойство насыщенного водой СМ выдерживать

попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и соответственно без значительных потерь массы и прочности.

Метод испытания СМ или изделия на морозостойкость заключается в многократном (10-200 раз) замораживании образцов, насыщенных водой в лабораторных морозильных камерах (температура равна -15- -20С⁰ в течении 4-8 часов) и последующем их оттаивании в ванне при температуре 15 – 20 С⁰ в течении 4 часов и более. Морозостойкими являются те СМ, которые после заданного числа циклов замораживания и оттаивания теряют не более 25% прочности и не более 5% массы по сравнению с аналогичными образцами не подвергавшимися испытанию.

Морозостойкость выражают количеством циклов, которые выдерживают образец, например, F300.

Свойства по отношению к действию тепла.

Способность СМ передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий при разности температур на поверхностях, ограничивающих М называется теплопроводностью.

Это свойство оценивается количеством теплоты, проходящей в течение 1 часа (t) через стену из испытуемого СМ толщиной 1 м (a), площадью 1 м² (A) при разности температур 1С⁰( ).

измеряется в Вт/м*^оК или Вт/м*^оС.

воздуха 0,023 Вт/м*^оС. повышается с увеличением влажности СМ

Огнестойкость – способность СМ сохранять физические свойства при воздействии огня и высоких температур, развивающихся в условиях пожара. По отношению к воздействию высоких температур

1. несгораемые – не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются (бетон, кирпич, металл, камни).

2. трудносгораемые – обугливаются, тлеют, с трудом воспламеняются, с удалением источника огня их горение и тление прекращаются (асфальтобетон, фибролит).

3. сгораемые – горят или тлеют после удаления источника огня (древесина, рубероид и т.д.).

Огнеупорность – свойство СМ противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур.

Хладостойкость – свойство СМ, сохранять пластичность, вязкость и другие эксплуатационные характеристики при отрицательных tС⁰.

Акустические свойства – звукоизолирующая способность (зб) характеризует снижения уровня воздействий звуковой волны при их прохождении через ограждающие конструкции здания. Звукопоглощающая способность.

Оптические свойства

Светопроницаемость – способность пропускать прямой и рассеянный свет.

Прозрачность (для окон и других световых ограждений)– способность пропускать прямой и рассеянный свет, не изменяя направления его распространения.

Механические свойства.

Связаны с возможностью СМ сопротивляться различным силовым воздействиям.

Прочность – способность СМ сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами.

Прочность СМ оценивается пределом прочности R (H /м²) – напряжением, соответствующим нагрузке, при котором фиксируется начало разрушения.

Наиболее распространены нагрузки:

- сжатие

- растяжение

- изгиб и удар.

Предел прочности при сжатии (растяжении)

R= P/A,

где P – нагрузка, при которой фиксируются первые признаки разрушения,

A – площадь поперечного сечения образца до испытания.

Предел прочности при изгибе.

R=M/W,

где M – изгибающий момент, при котором фиксируются первые признаки разрушения

W – момент сопротивления сечения образца.

Прочность СМ при ударе часто оценивается по суммарной работе нескольких сбрасываний груза на образец СМ, затраченной на его разрушение (до появления первой трещины) и отнесенной к единице V материала.

Прочность СМ определяется главным образом его структурой.

Твердость – способность СМ сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим при проникновении в него другого, более твердого тела.

В зависимости от вида СМ применяют различные методы оценки твердости. Для металлов, материалов на основе полимеров, древесины – вдавливание в образец шариков, конусов или пирамид. Для природных каменных СМ – царапают минералами входящими в шкалу твердости Мооса (самые твердый – алмаз Т10, кварц Т7, тальк Т1).

Твердость СМ зависит от его плотности. Это свойство не всегда находится в прямой зависимости от прочности (стали различной прочности могут иметь одинаковую твердость).

Истираемость – способность СМ уменьшаться в объеме и массе, вследствие разрушения поверхности слоя под давлением истирающих усилий.

И=m-m₁/A,

где А – площадь материала, к которой прикладываются истирающие воздействия,

m и m₁ – масса до и после истирания.

Истираемость в большей мере зависит от плотности СМ. Эта характеристика

Очень важна для СМ, применяемых для полов, тротуаров и дорог.

Очень стойкие к истирающим воздействиям базальт, гранит и т.д.

Деформативные свойства.

Упругость – способность СМ деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения воздействия внешней среды (упругие деформации – деформации полностью исчезающие после прекращения действия внешних сил).

Пластичность – способность СМ изменять форму, размеры под воздействием внешних сил не разрушаясь. После прекращения силы, СМ не может самопроизвольно восстановить форму и размеры. Остаточная деформация называется пластической.

Способность твердого материала разрушаться при механических воздействиях без сколько-нибудь значительной пластической деформации называется хрупкостью.

Коррозионная стойкость (химические свойства).

Разрушение СМ под воздействием агрессивных веществ называется коррозией: Различают химическую, физическую (без изменения химического состава), физико-химическую и электрохимическую коррозию (из-за возникновения электрического тока на границе фаз СМ).

Коррозионнаяная стойкость – способность СМ сопротивляться разрушительному действию агрессивных веществ.

При оценке коррозионной стойкости СМ определяют разность масс образцов до и после воздействия агрессивной среды и соответствующие изменения прочностных и упругих характеристик. Масса образующихся при коррозии продуктов может уменьшаться или увеличиваться. При эксплуатации бетона в кислой среде имеет место растворение ряда его составляющих, т.е. масса уменьшается, а в условиях солевой агрессии в порах бетона может происходить кристаллизация солей, что приводит к увеличению массы.

Степень разрушения М определяется при водопоглощении под вакуумом. О ходе разрушения структуры М судят на основании изменения объема воды, поглощаемой материалом. По разности массы сухих и насыщенных образцов рассчитывают прирост V внутренних пор, доступных воздействию агрессивной среды. Эту величину принимают за критерий коррозоустойчивости М.