КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ

ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

Материаловедение, как наука о строительных материалах, призвана не только излагать теоретические и практические сведения о каждом материале с его спецификой качественных характеристик, но должна раскрыть сущность явлений, процессов и закономерностей, характерных при определенных условиях для всех материалов, взятых в их совокупности.

Применение и получение материалов было известно в самой глубокой древности (каменный, золотой, бронзовый, железный века). Материалы применялись по мере надобности без особого их изучения.

Наука о строительных материалах на современном этапе своего развития включает не только сумму знаний о каждом материале, но и комплекс общих положений, принципов, законов и понятий о материалах. Этому развитию существенно способствовала теория искусственных строительных конгломератов (ИСК), разработанная проф. И. А. Рыбьевым. Теория ИСК вобрала в себя понятия об оптимальных структурах, общие закономерности изменения свойств и структур, общий метод проектирования оптимальных составов и структур. Оказалось, что при определенных условиях все материалы подчиняются общим законам. Вместе с развитием науки модернизируется производство строительных материалов, улучшается их качество, расширяется их номенклатура.

КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Все строительные материалы делятся на две большие группы ─ природныеили естественные иискусственные.

Природные получают непосредственно из недр земли или путем переработки лесных массивов в «деловой лес».

Искусственные строительные материалы и изделия производят в основном из природных сырьевых материалов, реже из побочных продуктов промышленности и отличаются они от природных ─ строением и химическим составом.

Искусственные строительные материалы классифицируются по главному признаку их отвердевания:

1. Материалы, отвердевание которых происходит при обычных невысоких температурах (безобжиговые материалы) (кристаллизация из растворов);

2. Материалы, отвердевание которых происходит в автоклавах, т. е. при повышенных температуре и давлении;

3. Материалы, отвердевание которых происходит при остывании огненно-жидких расплавов (обжиговые материалы).

В конгломератах безобжигового типа цементирующую часть представляют неорганические, органические, полимерные вяжущие вещества.

В конгломератах обжигового типа выделяют расплавы керамические, стекломассы, шлаковые, каменное литье.

К вяжущим веществам безобжиговых конгломератов из группы неорганических относят цементы, гипсовые, магнезиальные, известковые и др.

Из группы органических вяжущих ─битумы, дегти, эмульсии, пасты.

Группа полимерных вяжущих представлена термопластичными и термореактивными веществами.

Структура строительных материалов

Структура - пространственное расположение частиц разных размеров, взаимосвязанные между собой поры и микротрещины имеют определенный размер и расположение.

Различают микро и макроструктуру.

Микроструктура - взаиморасположение и взаимодействие различных или одинаковых по размеру атомов, ионов и молекул, из совокупности которых слагается вещество.

Основная форма расположения микрочастиц в пространстве -кристаллическая решетка

Твердые вещества, не обладающие кристаллической структурой относятся к аморфным- тела с беспорядочным расположением атомов и молекул. Изотропны.

Кристаллическое и аморфное строение могут быть присущи одному веществу (алмаз и графит).

В зависимости от характера связи контактирующих частиц, однородные микро структуры делятся на коагуляционные, конденсационные и кристаллизационные.

Коагуляционные - структуры, в образовании которых участвуют сравнительно слабые силы молекул взаимодействия между частицами.

Ван-дер-ваальсовые силы, действующие через прослойки жидкой среды.

Конденсационные - структуры, возникшие при непосредственном взаимодействии частиц или под влиянием химических соединений.

Кристаллизационные - путем выкристализовывания твердой фазы из расплава (раствора, с последующим срастанием отдельных кристаллов в их прочный агрегат).

Макроструктура- образована под влиянием цементирующей способности вяжущего вещества. Благодаря чему, полизернистые частицы заполнителя различной формы скрепляются между собой в общий монолит.

Различаются следующие виды макроструктур.

Контактная- когда крупные частицы заполнителя сближены в такой мере, что контактируют друг с другом.

Если частицы разделены прослойками вяжущего вещества различной, значит толщина - порфировая.

Различают оптимальные, неоптимальные и рациональные структуры.

Оптимальная

1. равномерное распределение по объему заполнителя, вяжущего, нор. и других элементов.

2. отсутствие или минимальное содержание дефектов.

3. наличие непрерывной пространственной матрицы из вяжущего вещества.

4. минимальным значением отношения массы вяжущего к массе заполнителя.

5. наибольшей плотностью упаковки твердых частиц.

Неоптимальная - структура, которая не удовлетворяет хотя бы 1 из вышеуказанных условий оптимальности.

Рациональные - оптимальная структура при которой материал в полной мере соответствует заданным показателям качества и реальным параметрам производства.

Классификация горных пород

Известно более 1000 горных видов пород, но все они по происхождению делятся на 3 группы. Такая классификация учитывает условия их образования, что определяет строение и свойства породы.

1. Магматические (изверженные) первичные породы, при остывании магмы. Магма - высокотемпературный, силикатный расплав, который в зависимости от режима охлаждения может образовать: плотные кристаллические породы, если остывание происходило медленно и под большим давлением в глубине земной коры (глубинные/интрузивные). При быстром охлаждении на поверхности земли образуютсяаморфные/стеклообразныепороды (эффузивные/излившиеся).

2. Осадочные(вторичные) в результате выветривания магматических пород.Механические (обломочные), химического происхождения (гипс),органогенного происхождения (мел, нефть).

3. Метаморфические (видоизмененные) порода, которая под воздействием тектонического движения ушла под землю в высоких температурах видоизменилась и вышла обратно.

На долю магматических пород 95%

Осадочных 1%

Метаморфических 4%.