Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Строительные материалы. Логические конспекты-схемы. Часть 1. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
805 Кб
Скачать

Воздухостойкость способность выдерживать циклические увлажнения – высушивания без заметных деформаций и потери прочности

Вода

< Rсж

= Цикл

> деформаций

Воздух

 

Важно для материалов цокольной части зданий, кровель, частей гидротехнических сооружений, работающих в зоне переменного уровня воды

Водонепроницаемость способность не пропускать воду под давлением

Характеризуется маркой – величиной давления, при котором материал не пропускает воду через свою толщу: W2, W4, W6, W8, W10, W12…W20 (цифра – давление в кгс/см2)

Марки назначают для железобетонных напорных труб, бетона гидротехнических сооружений

Паро- и газопроницаемость способность материалов пропускать через свою толщу водяной пар или воздух (газы) при разности давлений на противоположных поверхностях материала

Важно для:

стеновых материалов жилых зданий, т.к. стены должны «дышать»;

емкостей для хранения газов (стены газоубежищ должны быть газонепроницаемы);

стеновых материалов влажных помещений (необходимо защищать с внутренней стороны от проникновения водяного пара)

Водостойкость способность материала в той или иной степени сохранять прочность при увлажнении

Оценивается коэффициентом размягчения Краз = Rнас / Rсух

Краз → 0…1:

глина – Краз = 0;

гипсовые изделия – Краз = 0,4–0,6;

гранит, бетон – Краз ≥ 0,8;

стекло, битум, металл – Краз = 1

Краз ≥ 0,8 – материал водостоек

21

Морозостойкость (Мрз) – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и понижения прочности

Причины ↓ прочности и разрушения:

V воды при замерзании в порах примерно на 9 %;

↑ Р на стенки пор растущих кристаллов льда;

расшатывание структуры материала при попеременном увлажнении – замораживании

Мрз оценивается числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживает материал без существенного снижения прочности и потери массы

по ГОСТ 10060-95

Насыщение водой

24 (72 или 96 ч) –

предварительная

стадия

Замораживание на воздухе при t = = -(18 ± 2 ° С) ≥ 4 ч

Оттаивание в воде с t = 18 ± 2 ° С ≥ 4 ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предварительное

 

Ускоренный –

 

Косвенный – насы-

насыщение

 

насыщение

 

щение в растворе

и оттаивание в 5 %-м

 

и оттаивание

 

Na2SO4

растворе NaCl

 

в 5 %-м растворе

 

и высушивание при

и замораживание

 

NaCl

 

t = 105 ± 5 ° С

при t = – (18 ± 2 ° С)

 

и замораживание

 

 

 

 

 

 

 

 

при -50 °C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для бетона дорожных

1 цикл и аэродромных покрытий

С помощью специальных коэффициентов осуществляют пересчет к числу циклов по методу ГОСТ 10060-95

Мрз нормируют марками, определяемыми по ГОСТ 10060-95

Марка – число циклов попеременного замораживания и оттаивания, после которого материал:

сохраняет заданный уровень прочно-

сти Кмрз = Rмрз / Rнас:

для большинства материалов должно быть Кмрз ≥ 0,85;

для тяжелого бетона ≥ 0,95;

для строительных растворов ≥ 0,75

нет заметных признаков разрушения (шелушения, трещин)

нормируют (не всегда) потерей массы ∆m ≤ 5 %

22

Марки по морозостойкости (цифра – число циклов):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тяжелый бетон

 

 

 

кирпич керамический

F25,

F35,

F50,

F100,

F150,

F200,

F300,

 

 

F25, F35, F50

F400, F500, F700, F1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Степень повреждения материала при замораживании зависит от степени его водонасыщения, т.е. связана со структурой и условиями эксплуатации

П → ↑ Мрз

Wv < П → наличие замкнутых (резервных) пор

Наличие: капиллярных пор → ↓ Мрз изолированных пор → ↑ Мрз

В микропорах Ø < 0,1 мкм вода не замерзает даже при -70 ° С

Опасными являются сообщающиеся между собой поры Ø > 200 мкм

Технологические приемы повышения водо- и морозостойкости

Повышение плотности структуры ↓ Wm → ↑ водо- и морозостойкости

Введение в состав сырьевой смеси компонента, изменяющего фазовый состав материала, с появлением веществ с меньшей растворимостью (например, замена гипсового вяжущего на гипсоцементнопуццолановое)

Гидрофобизация – пропитка поверхности материала гидрофобизирующей жидкостью

Увеличение содержания в материале мелких замкнутых пор (например, воздухововлекающие добавки в бетонные смеси)

2.2. Механические свойства

Характеризуют способность сопротивляться воздействию внешних механических сил (нагрузок), вызывающих внутренние напряжения и деформации

23

Нагрузки

 

Статические

 

 

 

Динамические

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действуют постоянно, возникают от оборудования, конструкций, мебели, людей

На них рассчитывают здания и сооружения промышленного и гражданского строительства

Прикладываются внезапно, возникают от природных катастроф, аварий на предприятиях, взрывов и т.п.

На них рассчитывают мосты, тоннели, дорожные и аэродромные покрытия, прессовые цеха и т.д.

Сила

Материал

Деформированное состояние (изменение формы и размеров)

Деформационные свойства:

Разрушение (завершающая стадия силового воздействия)

Прочностные свойства при:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

упругость

 

пластичность

 

хрупкость

 

сжатии

 

 

растяжении

 

изгибе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.1. Деформационные свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деформация –

изменение формы и размеров тела под действием внешних сил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Деформация (ε) –

отношение изменения линейного размера ∆l к первоначальному раз-

 

 

 

меру тела l: ε = ∆l / l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материал

Снятие нагрузки

Упругость – способность восстанавливать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры (сталь)

Пластичность – способность при нагружении в значительных пределах из-

менять форму без образования трещин и сохранять эту форму после снятия нагрузки (глина)

Хрупкость – способность разрушаться мгновенно, без предварительных деформаций (природный камень, бетон, керамика, стекло и др.)

24

2.2.2. Прочностные свойства

Прочность – способность материала сопротивляться разрушениям под действием внутренних напряжений, возникающих под действием внешних нагрузок

Оценивается пределом прочности R – критическим напряжением, при котором наступает разрушение материала

Определяется испытанием до разрушения стандартных образцов или конструкций

Зависит от:

формы и размеров образцов;

условий испытания (скорости нагружения);

состояния опорных поверхностей

Предел прочности при сжатии Rсж

R сж = Fраз / S (МПа, кгс/см2) 1 кгс/см2 = 0,1 МПа

F

Характер разрушения

смазка

F

F

Предел прочности при изгибе

F

 

 

 

b

 

l/2

l/2

 

 

 

L

 

для хрупких материалов

R

 

раз

2

 

 

(МПа, кгс/см )

изг

 

 

 

F/2

F/2

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

a

b

a

 

 

L

 

 

для пластичных материалов

Rизг = Fраз× l/(b× h2)

(МПа, кгс/см2)

25

Предел прочности при растяжении Rр

Rр = Fраз / S (МПа, кгс/см2) Используют для характеристики стали, бетона, волокнистых материалов

 

Материалы

Пластичные (металлы, древесина)

Хрупкие (бетон, кирпич, природный камень)

Rр Rизг > Rсж

Rсж > Rизг > Rр

Предел прочности (чаще Rсж) определяет класс по прочности В. Ранее такой характеристикой была марка Rсж28

Класс В – гарантированная величина Rсж с обеспеченностью 0,95

Марка М – средняя величина Rсж с обеспеченностью 0,5

В = Rсж28 (МПа) × 0,778 – при ν = 0,13

Бетоны делят на классы:

В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В50; В55; В60

В ряде действующих нормативов пока используют марку бетона: М35; М50;

М75; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500; М600

и выше через 100

Прочностную эффективность материалов оценивают коэффициентом конструктивного качества

ККК = Rсж/ρm , где Rсж – в МПа или кгс/см2, ρm – в г/см3 или кг/м3

Наиболее эффективны материалы с Rсж max и ρm min

КККразличных материалов

кирпич керамический – 5,6 ( М100);

бетон тяжелый – 17 ( В40);

сталь 3 – 51;

стекло оконное – 189;

древесина сосны – 200;

стеклопластик – 225

26

Неразрушающие методы определения прочности

Основаны на взаимосвязи прочности с какой-либо другой характеристикой материала, определяемой с помощью физических приборов или ударных инструментов:

прочность → скорость распространения ультразвука в материале;

прочность → диаметр отпечатка от удара специального молотка

Порядок выполнения работ:

– построение тарировочной кривой в координатах, напри-

мер, Vуз Rсж;

– оценка прочности исследуемого материала без его разрушения по тарировочной кривой

2.2.3. Специальные механические свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Истираемость

 

 

 

3. Твердость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Ударная прочность

 

 

 

4. Износ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Истираемость И – способность сопротивляться истирающим воздействиям

Определяют для материалов: полов, дорожных покрытий, лестничных маршей

Испытывают: на круге истирания с установленным числом оборотов вращения при заданном давлении на образец, используя абразив – кварцевый песок

Выражают: потерей массы образца, отнесенной к площади истирания:

И = ∆m/S (г/см2, г/м2)

Истираемость И, г/см2:

гранит – 0,05–0,07;

плитка керамическая для пола – 0,08–0,1;

поливинилхлоридный линолеум – 0,06

27

2. Ударная прочность – способность сопротивляться ударным нагрузкам

Определяют для материалов дорожных и аэродромных покрытий

Испытывают: образцы-цилиндры Ø =

h = 25 см на приборе

копре,

когда

нормированный

груз

поднимается

на определенную

высоту и падает

на образец, пока

не разрушит его

 

 

 

Выражают работой А (Дж), отнесенной к единице объема V или площади S образца:

Rуд = A/V (Дж/м3) или Rуд = A/S (Дж/м2)

3. Твердость – способность сопротивляться проникновению в материал другого, более твердого тела

Определяют для различных материалов по-разному

Природные каменные материалы – шкала твердости по Моосу (в баллах):

1 – ( тальк) … 10 – ( алмаз)

Последовательно царапают минералами из шкалы по поверхности исследуемого минерала. Твердость изучаемого образца – средняя между минералами, один из которых не оставляет черту, а другой царапает поверхность

Древесина, бетон, металлы: по Бринеллю

Ø

Число твердости – отношение нагрузки F при вдавливании в образец в течение определенного времени стального шарика к площади поверхности отпечатка S:

HB = F/S

4. Износ – способность сопротивляться одновременному воздействию истирающих и ударных нагрузок

Испытывают во вращающемся барабане со стальными шарами

Выражают потерей массы пробы материала в результате испытания в %

28

2.3. Химические свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химическая активность

 

Химическая стойкость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Важна в процессе производства мате-

 

Важна с точки зрения долговечности мате-

риала

 

риала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислотостойкость > при

> SiO2;

Кк = 0,9–0,98 (неорганические материалы)

Щелочестойкость > при > CaO и др. основных оксидов;

Кщ = 0,9–0,98 (неорганические материалы)

Солестойкость (накопление кристаллов соли в порах) ↑V → ↑ деформаций, ↓ прочности

2.4. Технологические свойства

Характеризуют способность материала подвергаться обработке (пластичность, вязкость, свариваемость, дробимость, шлифуемость и др.)

Имеют большое практическое значение, т.к. от них зависят качество и стоимость готовых изделий

Оцениваются:

для некоторых материалов – определенными числовыми показателями

Для большинства материалов – качественно

дробимость каменных материалов;

подвижность бетонных смесей;

укрывистость красочных составов

29

Тема 3. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сырье – это исходные вещества или их смеси, которые перерабатывают в строительные материалы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Природное сырье

 

Побочные продукты промышленности (отходы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неорганическое

 

 

 

Органическое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руды

 

 

Нерудные

 

Углеводороды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Древесина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.Природное неорганическое сырье (нерудные полезные ископаемые)

1.Песок (кремнезем SiO2) заполнитель в бетонах, растворах

 

 

сырье для получения стеклянных расплавов

2.

Глина (алюмосиликаты: SiO2, Al2O3)

один из компонентов для получения ПЦ клинкера

 

 

сырье для получения керамических изделий

3.

Гранит и др. изверженные породы

щебень, песок – сырье для заполнителей бетона

 

(силикаты и алюмосиликаты)

и раствора

4.

Диабаз (силикаты и алюмосиликаты)

щебень

 

 

сырье для получения каменных расплавов

5.

Известняк (карбонат кальция CaCO3)

один из сырьевых компонентов для получения ПЦ

 

 

клинкера

 

 

сырье для получения воздушной извести

6.

Мрамор (карбонат кальция СаСО3)

декоративный щебень, песок

 

 

сырье для декоративных бетонов и растворов

7.

Гипсовый камень (СаSО4.2О)

один из компонентов портландцемента (ПЦ)

 

 

сырье для получения гипсовых вяжущих

30

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]