Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Матеріалознавство 1.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
13.3 Mб
Скачать

К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевих, О.А. Гончар, О.П. Бондаренко Матеріалознавство

Пластичність — це властивість матеріалу змінювати без руйнування форму та розміри під впливом навантаження або внутрішніх напружень, зберігаючи утворену форму і розміри після припинення цього впливу. Пластичність деяких будівельних матеріалів (бітуми, полімери, сталь) змінюється під дією температури: при нагріванні — підвищується, при охолодженні — знижується.

Крихкість — це властивість твердих матеріалів руйнуватися під впли- вом механічних напружень, які в них виникають, без помітної пластичної деформації. До крихких матеріалів належать скло, чавун, бетон та деякі полімерні матеріали.

Повзучість — це властивість матеріалів повільно та безперервно пластично деформуватися під впливом постійного навантаження. Для деяких матеріалів (бетону, гіпсових, азбестоцементних виробів) ця зда- тність спостерігається при звичайних температурах, для металів — при підвищених.

2.4.3. Експлуатаційні (спеціа.Іьні) та технологічні властивості

Довговічність будівельних матеріалів обумовлюється стабільністю їх фізичних, механічних, а також експлуатаційних властивостей. Експлуа- таційними (спеціальними) називаються властивості матеріалів, пов’язані зі специфічними умовами експлуатації і впливом їх па довкілля. До них відносять хімічні, термічні, акустичні, декоративні та інші властивості.

До властивостей, які обумовлюють стабільність фізико-механічних ха- рактеристик матеріалів у різних умовах експлуатації, належать водостій- кість, атмосферостійкість, морозостійкість тощо.

Водостійкість — це здатність матеріалу зберігати фізико-механічні властивості у насиченому водою стані, що оцінюється коефіцієнтом роз- м’якшення Кр{або водостійкості). Цей показник визначається відношен- ням міцності насиченого водою матеріалу /?н до його міцності в сухому стані Яс:

(2.14)

Водостійкими вважаються будівельні матеріали з коефіцієнтом роз- м’якшення понад 0,8. Деякі матеріали при зволоженні втрачають міцність і деформуються (цегла-сирець має К = 0); в той час як скло, сталь не змі- нюють міцності р 1), а цементний бетон навіть підвищує її.

Гпава 2. Теоретичні основи матеріалознавства

Атмосферостійкість — це здатність матеріалу чинити опір навпере- мінному зволожуванню та висушуванню без суттєвих втрат міцності і ма- си. Для щільних, міцних і морозостійких матеріалів значення атомосфе- ростійкості може досягати 800 та більше циклів.

Морозостійкість — це здатність матеріалу витримувати у водонасиче- ному стані багаторазове навперемінне заморожування і відтавання без суттєвих втрат міцності і маси. Допустимі втрати міцності та маси після впробування на морозостійкість для різних матеріалів наведені у відпо- відних нормативних документах.

Під дією від’ємних температур вода у крупних порах замерзає, пере- творюючись на лід зі збільшенням об’єму приблизно на 9%, що призво- дить до виникнення тиску на стінки пор, який становить близько 210 МПа при температурі —20°С. При цьому в матеріалі з’являються внутрі- шні напруження, які можуть спричинити його руйнування, особливо, якщо коефіцієнт водопоглинання наближається до одиниці, тобто всі по- ри відкриті. За морозостійкістю будівельні матеріали поділяють на марки.

Марка за морозостійкістю F — це число циклів навперемінного замо- рожування при температурі (182)°С та відтавання у воді з температурою (18±2)°С виробів або зразків матеріалів у насиченому водою стані при збе- реженні ними початкових фізичних та фізико-механічних властивостей у нормованих межах. Цикл випробування складається з одного заморожу- вання і відтавання зразків протягом визначеного часу.

Крім основного (базового), існують прискорені методи визначення морозостійкості, наведені у відповідних стандартах.

Залежно від призначення, до матеріалів висувають різні вимоги щодо морозостійкості. Так, рядова цегла повинна мати марку не менше F15, об- лицювальна — не менше F25, облицювальні вироби з граніту, габро, базаль- ту — не менше F50, бетон гідротехнічних споруд — не менше F200 тощо.

Паронроникність — це здатність матеріалу пропускати водяну пару за наявності різниці тиску біля поверхонь огороджень. Стіни житлових бу- динків, шкіл, лікарень та інших приміщень громадського призначення мають «дихати», тобто бути досить проникними для водяної пари без її

конденсації (природна вентиляція). Пароироникність характеризується коефіцієнтом паропроникності Кп (кг/(м • с ■ Па)), який для туфу становить 2.4 • 10-8, для важкого бетону — 1,2 • 10-8, для сосни впоперек волокон —

1.6 • 10-8, для цегли керамічної — 2,24 • 10-8, для шлаковати — 10,2 • 10-8.

Водонепроникність — здатність матеріалу не пропускати крізь себе воду при заданому гідростатичному тиску за встановлений час. Ця властивість

є однією з основних для характеристики покрівельних та гідроізоляцій-

53

К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевиж, О.А. Гончар, О.П. Бондаренко Матеріалознавство

них матеріалів. Для деяких видів бетонів, наприклад, гідротехнічних, во- донепроникність характеризують найбільшим тиском води (МПа), при якому не спостерігається її просочення крізь матеріал. Залежно від цього, визначають марки матеріалу W2...W20 (що відповідає стиску 0,2...2,0 МПа).

Хімічні властивості характеризують здатність матеріалу до взаємодії з речовинами, шо контактують із ним. До них належать: розчинність, коро- зійна стійкість, у тому числі кислотостійкість та лугостійкість.

Корозійна стійкість — це здатність матеріалу не руйнуватися під впли- вом речовин, з якими він стикається у процесі експлуатації. Корозійному руйнуванню піддаються не тільки метали, але й кам’яні матеріали, бето- ни, пластмаси, деревина. Корозія обумовлена хімічними та електрохіміч- ними процесами, які відбуваються у твердих тілах при взаємодії із зовні- шнім середовищем.

Біокорозія є особливим видом корозії і виникає внаслідок руйнування матеріалів, особливо на органічній основі, під дією живих організмів та продуктів їх життєдіяльності. Корозія будівельних матеріалів небезпечна не стільки хімічними змінами в матеріалі, скільки пов’язаними з ними змінами фізико-механічних характеристик конструкцій, виготовлених із цих матеріалів.

Термічні властивості матеріалу виявляються при дії температурного чинника. До них належать теплопровідність, теплоємність, термічна стій- кість, жаростійкість, вогнестійкість, вогнетривкість.

Теплопровідність — це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях. Осно- вним показником є коефіцієнт теплопровідності X — кількість тепла, що проходить крізь зразок матеріалу завтовшки 1 м, площею 1 м2 за 1 секунду при різниці температур на протилежних сторонах зразка в один градус.

Значення теплопровідності залежить від ступеня пористості та харак- теру пор, структури, вологості, температури, а також від виду матеріалу.

Найбільше на теплопровідність впливає пористість. Чим менша сере- дня густина матеріалу, тим більше у ньому пор, наповнених повітрям. З усіх природних та штучних речовин найменшу теплопровідність — 0,023 Вт/(мК) має повітря, тому теплопровідність сухих легких пористих матеріалів не­велика і має проміжне значення між теплопровідністю твердої речовини та повітря.

Проте показник теплопровідності залежить не лише від кількості, а й від розміру та форми пор. Будівельні матеріали з дрібними і закритими порами менш теплопровідні, тоді як матеріали з великими та сполучени- ми порами характеризуються вищим показником теплопровідності, оскі-

54

Гпава 2. Теоретичні основи матеріалознавства

льки з таких порах виникає рух повітря, що супроводжується перенесен- ням теплоти (конвекція).

Необхідно враховувати, що матеріали одного й того самого походжен- ня, зле різного структурного стану, характеризуються різною теплопрові- дністю. Так, волокнисті матеріали мають неоднакову теплопровідність у

різних напрямах. Наприклад, для сухої деревини (сосни), якщо тепловий потік спрямований уздовж волокон, то X = 0,17 Вт/(м • К), а якщо впопе-

рук, то А = 0,34 Вт/(м-К).

Теплопровідність кристалічних речовин вища, ніж аморфних. Напри- клад, такі щільні мінеральні матеріали як граніт і скло із середньою гус-

тиною майже 2700 кг/м3, значно відрізняються за теплопровідністю: для граніту (кристалічний матеріал) А = 2,8 Вт/(м-К), для скла (аморфний ма-

теріал) л = 0,8 Вт/(м-К).

Матеріали органічного походження порівняно з мінеральними при однаковій середній густини мають меншу теплопровідність.

Орієнтовно для матеріалів мінерального походження (з природною вологістю 1...7%) теплопровідність можна визначити за формулою В П. Некрасова (Вт/(м-К):

55

(2.15)

де d відносна густина.

Зміна вологості будівельних матеріалів істотно позначається на їх теп- лопровідності. Оскільки для води А = 0,58 Вт/(м • К), тобто у 25 разів більше, ніж для повітря, то пори, заповнені водою, легше пропускають тепловий потік, і теплопровідність водонасичених матеріалів підвищуєть- ся. Теплопровідність насичених водою та заморожених матеріалів ще ви- ща. оскільки теплопровідність льоду приблизно в чотири рази більша, ніж води: Ал = 2,3 Вт/(м-К). Отже, якщо матеріали для теплової ізоляції вико- ристовуються в місцях із підвищеною вологістю, то треба передбачати гідро- ізаляцію їхньої поверхні.

Теплопровідність є одним із головних показників, що характеризують теплозахисні властивості матеріалів, за яким визначають їхню належність до групи теплоізоляційних або конструкційно-теплоізоляційних. Зокре- ма, теплоізоляційні матеріали повинні мати показник теплопровідності не більше 0,175 Вт/(м • К) і середню густину до 500 кг/м3.

К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевих, О.А. Гончар, О.П. Бондаренко. Матеріалознавство

Із теплопровідністю пов’язана така важлива характеристика матеріа- лів, що застосовуються для зовнішніх огороджувані і их конструкцій, як опір теплопередачі /?§ (або термічний опір) , який визначають за формулою:

(2.1)

де 5 — товщина стінового матеріалу, м; X — теплопровідність стінового матеріалу, Вт/(м-К).

Від показника опору теплопередачі залежать товщина зовнішніх стін і витрата палива на опалення будівель. Нові норми опору теплопередачі огороджувальних конструкцій примушують радикально змінювати підхід до вибору матеріалів та конструкцій огороджень, у тому числі за рахунок використання ефективних утеплювачів, які можуть бути розташовані із зовнішньої, внутрішньої сторони або всередині огородження. Такі конс- трукції одержали назву систем, наприклад, система скріпленої теплоізо- ляції, система утеплення з вентильованим фасадом тощо.

Теплоємність — це здатність матеріалу під час нагрівання поглинати теплоту. Вона характеризується питомою теплоємністю (коефіцієнтом теплоємності), тобто кількістю теплоти, необхідної для нагрівання оди- ниці маси на один градус, Дж/(кг • К).

Теплоємність матеріалів має велике значення у тих випадках, коли по- трібно враховувати акумуляцію теплоти огороджувальними конструкція- ми з метою збереження температур без різких коливань у приміщенні або в тепловому промисловому агрегаті при зміні теплового режиму.

Питома теплоємність (кДж/(кг • К)) кам’яних природних і штучних матеріалів становить 0,76...0,92, скла — 0,67, сталі — 0,48, алюмінію — 0,87. Деревні та інші органічні матеріапи мають вищий коефіцієнт тепло­ємності (наприклад, для деревини у сухому стані — 2,7...3,0 кДж/(кг • К)), і акумулюють більше теплоти, ніж кам’яні, а згодом можуть віддавати її в середину приміщення.

Теплостійкість — це здатність матеріалу витримувати нагрівання до певної температури (нижчої за температуру плавлення) без переходу в пластичний стан. Деякі будівельні матеріали мають низьку теплостійкість. Наприклад, бітуми розм’якшуються при температурі 45...90°С, а полімерні матеріали — при 80...І80°С. Знання теплостійкості необхідне для визна- чення температурних режимів експлуатації будівельних матеріалів.

Термічна стійкість — це здатність матеріалу витримувати навперемін- не нагрівання й охолодження без руйнування. Вона залежить від ступеня однорідності матеріалу, його природи й показника температурного кое-

56

Гпава 2. Теоретичні основи матеріалознавства

фіцієнта лінійного розширення, причому чим менший останній, тим ви- ща термічна стійкість матеріалу. Термічностійкими є шамот, динас, ба- зальт. клінкер, термічно нестійкими — кварц, граніт, скло.

Температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) характеризує відносне видовження матеріалу під час нагрівання на один градус, вимі- рюється в К-1.

Температурний коефіцієнт лінійного розширення має особливе зна- чення для тих матеріалів, які під час експлуатації зазнають нагрівання й охолодження. Оскільки деформації матеріалу в конструкціях при розши- ренні можуть бути досить значними, у спорудах великої протяжності по- трідно передбачати деформаційні шви.

Показники ТКЛР деяких будівельних матеріалів, КЗ1: алюміній — 25.5 • 1(Г6; сталь — (11,0... 11,9) - 10_6; бетон — (І0...14) • 1(Г6; граніт — (8 .10) • 10-6; скло — (8,5...9,7) • 10-6; деревина вздовж волокон — (3...5) ■ 10-6. Вогнестійкість — це здатність матеріалу витримувати високі темпера- тури при дії вогню або вогню й води (під час пожеж), не руйнуючись. За ступенем вогнестійкості будівельні матеріали поділяють на три групи: не- горючі, важкогорючі та горючі.

Негорючі (неспалимі) — це матеріали, які під дією вогню чи високих температур не горять, не тліють і не обвуглюються. їх поділяють на вогне- стійкі, що практично не деформуються (цегла, черепиця, жаростійкий бе- тон. сієніт), вогнетривкі та термічно стійкі.

Проте деякі негорючі матеріали можуть значно деформуватися (сталь) або руйнуватися (кварц, граніт та інші породи, що містять кварц). В останньому випадку руйнування відбувається за рахунок мо- дифікаційних перетворень кварцу. До групи негорючих належать міне- ральні матеріали.

Важкогорючі (важкоспалимі) — це матеріали, які під дією вогню або високих температур злегка займаються, тліють або обвуглюються, а коли віддаляється джерело вогню, ці процеси припиняються. До таких матері- алів належать здебільшого мінералоорганічні матеріали, які поєднують у собі мінеральні й органічні компоненти (гідроізол, фіброліт, асфальтобе- тон тощо).

Горючі (спалимі) — це матеріали, які під дією вогню чи високої темпе- ратури займаються або тліють, причому ці явища тривають і тоді, коли усунуто джерело вогню. До цієї групи напежить значна частина матеріалів органічного походження, не просочених спеціальними захисними сполу- ками (деревина, бітуми, полімерні матеріали). Відповідно до ДСТУ БВ. 2,7-19-95, горючі матеріали поділяють на окремі групи (табл. 2.6).

57

К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевих, О. А. Гончар, О.П. Бондаренко Матеріалознавство

Таблиця 2.6

Групи горючості будівельних матеріалів

Група

горючості

матеріалів

Температура димових газів, °С

Ступінь

пошкодження за довжиною, %

Ступінь пошкодження за масою, %

Тривалість горіння, с

Г1

<135

<65

<20

0

Г2

<235

<85

<50

<30

ГЗ

<250

>85

<80

<60

Г4

>250

>85

>80

>60

Вогнетривкість — це властивість матеріалу протистояти, не розплав- ляючись, впливу високих температур. Вона визначається температурою, під впливом якої зразок випробуваного матеріалу у вигляді зрізаної три- гранної піраміди (піроскопа) розм’якшується і деформується так, що його вершина торкається підставки.

За ступенем вогнетривкості матеріали поділяють на власне вогнетрив- кі, які витримують тривалу дію температури 1580°С і вище (наприклад, шамот, динас, хромомагнезит); тугоплавкі, що витримують температуру 1350...1580°С; легкоплавкі — з вогнетривкістю менше 1350°С (наприклад, звичайна керамічна цегла).

Жаростійкість — це здатність матеріалу за умов тривалої дії темпера- тур у заданому інтервалі зберігати або незначно змінювати свої фізичні або механічні властивості. Наприклад, для жаростійких бетонів цей інтер- вал температур становить 300...1800°С. До жаростійких матеріалів нале- жать жаростійкий бетон, вогнетривка сталь, різні види вогнетривів.

Акустичні властивості характеризують здатність матеріалу певним чином реагувати на дію звукових хвиль різної частоти та сили. При взаємодії з огороджувальною конструкцією звукова енергія частково відбивається від її поверхні, частково поглинається і частково проходить крізь неї. Співвід- ношення між окремими частинами звукової енергії визначається характе- ром поверхні, а також ступенем пружності та масою матеріалу конструкції.

Будівельні матеріали, здатні поглинати звукову енергію, а також зни- жувати рівень сили і гучності звуків, які проходять крізь них і виникають як у повітрі, так і у матеріалі огородження, називаються акустичними. Їх поділяють на звукопог,тнальні та звукоізоляційні.

Звукопоглинальні матеріали призначені, в основному, для гашення по- вітряного шуму, а звукоізоляційні — для послаблення ударного шуму при проходженні звукових хвиль крізь конструкцію.

58

Гпава 2. Теоретичні основи матеріалознавства

Найпоширенішими звукопоглинальними матеріалами є: мінераловат- ні плити, піноскло; плити «акмігран», деревноволокнисті плити; фібролі- тові плити; гіпсові перфоровані плити.

Основною характеристикою для оцінки якості звукоізоляційних мате- ріалів є динамічний модуль пружності Ед: чим менша його величина, тим ефективніший матеріал. Найпоширенішими звукоізоляційними матеріа- лами є: мати і плити напівжорсткі на полімерній зв’язуючій речовині, ма- ти прошивні скловатні, деревноволокнисті плити, прокладки із пористої гуми та еластичних полівінілхлоридних або поліуретанових поропластів. Екологічні властивості матеріалів характеризують ступінь їхнього впли- ву на навколишнє середовище та живі організми.

Токсичність — це здатність матеріалу в процесі виготовлення й особ- ливо експлуатації за певних умов виділяти шкідливі для здоров’я людини (отруйні) речовини. Такими речовинами можуть бути фенольні сполуки, що містяться в дорожних дьогтях, деревностружкових плитах, а також ксилол, ацетон, метанол, які використовуються як розчинники в лакофар- бових матеріалах. Полімерні матеріали при пожежах виділяють отруйні речовини, наприклад діоксин, бензопірен. Деякі будівельні матеріали не дозволяється використовувати, наприклад, у житлових приміщеннях, ди- тячих закладах тощо. Зокрема, це стосується матеріалів, виготовлених на ослові полімерних речовин, а також пігментів, які містять сполуки свин- цю, міді, миш’яку, цинку.

Дія екологічної оцінки якості будівельних матеріалів використовують показник гранично допустимої концентрації (ГДК). Якщо концентрація токсичних речовин, які виділяє матеріал, не перевищує значень ГДК, він ввається екологічно чистим.

Радіоактивність будівельних матеріалів обумовлена природними дов- гоіснуючими радіонуклідами, переважно радієм-226, торієм-232 та калі- єм-40. Основною характеристикою радіоактивності будівельних матеріа- дів є ефективна сумарна питома активність природних радіонуклідів , яку визначають у Бк/кг.

За величиною сумарної питомої активності будівельні матеріали поді- ляють на класи, за якими визначають можливі галузі їх використання (табл. 2.7).

Вибіркові дослідження показали, що середня ефективна питома актив- ність будівельних матеріалів України становить 105,1 Бк/кг; це дещо більше, ніж для будівельних матеріалів колишнього СРСР (93,5 Бк/кг). Деякі усе- реднені дані про радіоактивність будівельних матеріалів України наведе- но у таблиці 2.8.

59

К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевих, О.А. Гончар, О.П. Бондаренко. Матеріалознавство

Таблиця 2.7

Класифікація будівельних матеріалів за величиною

Клас

4ф. Бк/кг

Галузі використання

І

Не більше 370

Для всіх видів будівництва без обмежень

II

370...740

Для об’єктів дорожнього та промислового будівництва

III

740...1350

Для об’єктів промислового призначення, де виключа­ється перебування людей; для об’єктів дорожнього призначення поза населеними пунктами; для об’єктів дорожнього призначення в межах населених пунктів за умовою покриття шаром грунту або іншого матеріалу завтовшки не менше 0,5 м

IV

>1350

Можливі сфери використання у будівництві вирішу­ються в кожному випадку окремо за дозволом Мініс­терства охорони здоров’я України.

Таблиця 2.8

Радіоактивність деяких будівельних матеріалів України

Матеріал

Питома активність радіонуклідів, Бк/кг

Радій-226

Торій-232

Калій-40

Л сф

Глина

41,0

78,0

574,0

204,0

Пісок

12,0

33,0

165,0

68,0

Щебінь

36,6

79,3

971,0

223,0

Гранітний відсів

43,0

118,2

1171,0

297,3

Вапно

58,0

44,0

139,0

127,0

Гіпс

38,0

8,0

194,0

65,0

Бетон

25,0

36,0

380,0

106,0

Цегла

44,0

51,0

704,0

171,0

Плитка керамічна

89,0

102,0

680,0

280,0

Гравій керамзитовий

37,0

28,0

658,0

130,0

Останнім часом спостерігається підвищений інтерес до промислових відходів як дешевої сировини для виготовлення будівельних матеріалів. Використання відходів виробництва дозволяє зберегти природні ресурси, зменшити забруднення довкілля, скоротити загапьні витрати виробницт- ва, однак безконтрольне застосування їх може призвести до підвищення загальної дози опромінення населення, оскільки радіоактивність техно- генних продуктів, як правило, вища, ніж у природних матеріалів. Будіве- льні матеріали поділяють на дві категорії: обов’язкового та рекомендова-

60

Гпава 2. Теоретичні основи матеріалознавства

ного радіаційного контролю. Обов’язковому контролю підлягають деякі види матеріалів природного походження (піски, глини, гравій, крейда, сланці, технічна вода); штучного походження (заповнювачі всіх видів, у

тому числі щебінь; в’яжучі речовини); арматура і конструкційна сталь; відходи промислового виробництва (золи, шлаки та ін).

До об’єктів рекомендованого радіаційного контролю належать будіве- льні вироби і конструкції, оздоблювальні матеріали і вироби.

Радіаційна стійкість — властивість матеріалу протистояти дії радіоак- тивного випромінювання, яке змінює його структуру і властивості. Спо- руди атомної енергетики, деякі науково-дослідні, лікувааьно-профілак- тичні установи необхідно захищати від радіоактивного випромінювання, в першу чергу від потоку нейтронів та у-променів, небезпечних для живих істот. Ступінь захисту запежить від виду випромінювання, природи захис- ного матеріалу, товщини огороджувавьної конструкції.

Дія захисту від нейтронного випромінювання застосовують матеріа- ли, що містять велику кількість хімічно зв’язаної води (наприклад, гідрат - ав бетони), а від у-випромінювання — матеріали з великою середньою густиною (особливо важкі бетони, свинець, барит). Для порівняння раді- акційно-захисних властивостей різних матеріалів введено термін «товщина шору подвійного послаблення», під яким розуміють товщину шару захис- ного матеріалу, що забезпечує послаблення радіоактивного випроміню- вання удвічі порівняно з початковим.

Естетичні властивості характеризують рівень художньої виразності бу- дівельного матеріалу. Для більшості будівельних матеріалів естетичні вла- стивості оцінюють за показниками їх декоративності, що визначаються як птичними властивостями (колір, блиск, прозорість), так і формою виробів, фактурою, малюнком, текстурою тощо.

Оптичні властивості (колір, блиск, прозорість) мають визначальне зна- чення для опоряджувальних матеріалів різної природи, в тому числі скля- них. керамічних, полімерних, бетонних.

Колір матеріалу — зорове відчуття, яке виникає при дії на сітківку ока лудини електромагнітних коливань, відбитих від лицьової поверхні в ре- зультаті дії світла. Кольори поділяють на дві групи: ахроматичні (білі, чо- рні та сірі ) і хроматичні (червоні, помаранчові, жовті, зелені, блакитні, сині. Фіолетові).

Основними характеристиками кольору є кольорова тональність, світ- тлота і насиченість.

Кольорова тональність показує, до якої ділянки видимого спектра нале- жить колір матеріалу. Кількісно кольорові тони вимірюють довжиною хвиль.

61

К.К. Пушкарьова, М.О. Кочевих, О.А. Гончар, О.П. Бондаренко Матеріалознавство

Світлота характеризується відносною яскравістю поверхні матеріалу, що визначається коефіцієнтом відбиття і розраховується як відношення відбитого світлового потоку до потоку, який падає. Коефіцієнт відбиття для абсолютно білого кольору приймається за 100%, а для чорного — 0%.

Насиченість кольору визначається ступенем різниці хроматичного ко- льору від ахроматичного тієї ж світлоти. Оцінюючи колір матеріалу, слід ураховувати комплекс факторів: характер джерела світла і освітленість, напрямок розповсюдження світла; колір та яскравість фону; властивості поверхні (гладка, шорстка, рифлена); розміри лицьової поверхні та наяв- ність у полі зору інших об’єктів.

Блиск — властивість матеріалів відбивати світло, що на них падає. Кі- лькісно він виражається коефіцієнтом відбиття, який є функцією показ- ника заломлення, а для непрозорих матеріалів і коефіцієнта поглинання.

Прозорість — властивість матеріалу пропускати світло без розсіюван- ня. Мірою прозорості є коефіцієнт прозорості.

Кольоростійкість — спроможність матеріалу зберігати початковий колір протягом терміну експлуатації. Найбільш високими показниками характеризуються природні кам’яні матеріали та деякі штучні компо- зити.

Форма будівельного виробу та його лицьової поверхні характеризуєть- ся геометричними параметрами і пропорціями. Форма може бути кубіч- ною, циліндричною тощо, а у випадку формоутворення у площині — ква- дратною, прямокутною, трикутною, круглою тощо.

Фактура будівельних матеріалів визначається характером рельєфу по- верхні. Вона може бути гладка, скельна, борозенчаста тощо.

Текстура будівельних матеріалів — це видимий рисунок (малюнок) поверхні, який характеризується відносним розташуванням та розподілом елементів структури (кристалів та їх агрегатів, пор, мікротріщин). Тексту- ра може бути щільною, пористою, смугастою, волокнистою, шаруватою, зернистою тощо.

Малюнок — це зображення на поверхні матеріалу, яке створюється лі- ніями, смугами та плямами, що відрізняються формою, розмірами, роз- ташуванням і кольором. Він може бути природним або штучно створе- ним людиною.

Створення штучного малюнка досягається фарбуванням поверхні, на- несенням орнаменту, візерунка тощо. Орнамент може бути геометрич- ний, рослинний, крупний або дрібномасштабний. Найчастіше естетичні властивості оцінюють візуально, зазвичай порівнянням зразків досліджу- ваного матеріалу із затвердженими еталонами.

Гпава 2. Теоретичні основи матеріалознавства

Естетичні властивості кожного матеріалу мають певні особливості. Так, естетичні властивості кераміки характеризуються білизною, здат- ністю до просвічування (порцеляна), формою, чистотою фарб, блис- ком лазурі та якістю декору (санітарно-технічні вироби, облицювальні плитки).

Група технологічних властивостей характеризує здатність матеріалу до спринняття певних технологічних операцій, що виконуються з метою зміни його форми, розмірів, характеру поверхні, щільності тощо. Ці влас- тивості виявляються у процесі виробництва та експлуатації матеріалів і виробів на їхній основі. Технологічні властивості будівельних матеріалів оцінюють візуально або за допомогою спеціальних приладів та методів випробувань. До них належать формувальність, подрібнюваність, розпи- люваність, пробійність, полірувальністьтощо.

63

БУДІВЕЛЬНІ МАТЕРІАЛИ: СКЛАД. СТРУКТУРА. ВЛАСТИВОСТІ

ПРИРОДНІ КАМ’ЯНІ МАТЕРІАЛИ

Природні кам’яні матеріали є одними із найдавніших, і не дивно, що вони дали назву тривалому культурно-історичному періоду розвитку люд- ства (кам’яний вік). Секрет популярності природного каменю полягає в поєднанні його декоративності, естетичності, високих експлуатаційних властивостей та довговічності.

Завдяки поширеності, значним запасам сировини, високим експлуа- таційним характеристикам (міцності, морозостійкості, естетичним влас- тивостям тошо) майстри Стародавнього світу, Середньовіччя, Відро- дження створювали з природного каменю величні архітектурні споруди та ансамблі (гл. 1).

Протягом тисячоліть основними будівлями з природних кам’яних ма- теріалів були монументальні культові, в яких об’єм конструкцій перева- жав об’єм внутрішнього простору. Культові споруди цивілізацій майя, народів Індії (піраміди, храми, ступи) мали на поверхні кам’яних матеріа- лів різноманітне різьблення.

Із природного каменю механічною обробкою отримують стінові та фундаментні блоки для зведенні різних за призначенням споруд, обли- цювальні плити для внутрішнього і зовнішнього оздоблення будівель, бор- дюрний камінь для доріг. Облицювання із природних кам’яних матеріалів підвищує термін експлуатації будівель і не потребує ремонту протягом тривалого часу.

Сучасне виготовлення виробів із природного каменю здійснюється за допомогою прогресивних технологій із комп’ютерним керуванням робо- тою обладнання. Якісну поверхню виробів отримують, використовуючи алмазний інструмент, різноманітні абразиви, високотехнологічні водо- шліфувальні верстати, ультразвукову та плазмову обробку. Це дозволяє не тільки виготовляти високоякісні вироби, але й перевести природні кам’яні матеріали до групи переважно облицюваїьних за рахунок зменшення тов-

64