2. Принципи побудови композиційних матеріалів будівельного призначення.

Одним з головних завдань будівельного матеріалознавства с створення багатокомпонентних матеріалів з наперед заданими властивостями. Більшість будівельних матеріалів можна розглядати як композиційні, що містять різні за фізич­ними властивостями або хімічним складом частини (фази), відокремлені повер­хнями поділу.

Композиційні матеріали утворені об'ємним сполученням хімічно різнорідних компонентів з чіткою границею поділу між ними і характеризуються властивостями, які відрізняються від властивостей вихідних компонентів.

Номенклатура композиційних будівельних матеріалів є дуже різноманітною і представлена бетонами та розчинами усіх видів, мастиками, замазками, клеями, керамікою, склом, полімерами тощо.

Композиційний матеріал зазвичай містить два основних елементи: зв’язуючий компонент - матрицю та армуючий - наповнювач.

Матриця — компонент, безперервний по усьому об'єму композиційного матеріалу, який забезпечує визначену міцність зчеплення з наповнювачем, передає навантаження окремим частинкам наповнювача і сприймає напруження, що діють в напрямку, який відрізняється від напрямку орієнтування частинок (волокон).

Матриця в композиційних матеріалах загальнотехнічного призначення може бути полімерною (пластики), металевою (металокомпозити), керамічною та вуглецевою. У композиційних будівельних матеріалах матриця може бути представлена гіпсовими, вапняними, цементними в'яжучими речовинами, випаленою глиною, склом, бітумом, полімерами та ін. Матрицею можуть бути і більш складні матеріали, які вже є композитами, наприклад будівельні розчини та бетони.

Роль матриці в армованій композиції полягає в наданні виробам необхідної форми і створенні монолітного матеріалу. Поєднуючи в одне ціле окремі складові армуючого компонента, матриця забезпечує підвищення опору різним зовнішнім навантаженням: розтягу, стиску, згину, зсуву, сприяє зростанню несучої здатності композиції, забезпечує передачу зусиль на армуючий компонент (наповнювача), а також виконує функцію захисного покриття, що запобігає руйнуванню наповнювача від механічних пошкоджень та дії агресивного середовища.

Армуючий компонент (наповнювач, заповнювач) - дискретний елемент визначеної форми і поверхневої активності, який сприймає основні експлуатаційні навантаження і надає композиційному матеріалу заданих властивостей Як армуючі компоненти використовують речовини різної дисперсності та форми (порошки, зерна, волокна, пластини).

Армуючий компонент повинен мати такі властивості, як міцність та технологічність, хімічну стійкість, не токсичністю при виготовленні і експлуатації.

У будівництві найбільшого застосування набули композиційні матеріали з зернистими та волокнистими заповнювачами та наповнювачами, в тому числі бетони, розчини та мастики.

І3. Загальна класифікація композиційних матеріалів будівельного призначення

Будівельні композиційні матеріали можуть бути класифіковані за:

► за походженням: композити природні та композити, синтезовані людиною;

► за призначенням: конструкційні, ізоляційні, оздоблювальні та композити, що мають спеціальні фізичні й хімічні властивості;

► за формою та розміром компонентів, що використовуються для армування: порошки, частинки, гранули (дисперсне армування); волокна; пластини; тримірні каркаси;

► за видом армуючого компонента композиційні матеріали можуть бути:

- макродисперсними (порошкові, зернові) - фарби, розчини, бетони;

- волокнистими вироби на основі мінеральної вати, армоцементи, фібробетони;

- шаруватими (пластинчастими) - фанера;

- скелетними - залізобетонні вироби;

► за методами отримання (технологічними прийомами, що забезпечують кінцеву форму матеріалу): рідко- та твердофазні.

Додатково композити на основі матриць, утворених за рахунок застосування різних видів в'яжучих систем, можна класифікувати як матеріали, отримані на основі органічних та неорганічних в'яжучих систем і відповідно розглядати як портландцементні, глиноземні, шлаколужні, полімерцементні, полімерні.

Використання цементу як матриці в композиційних матеріалах (бетонах, розчинах) надає їм ряд переваг, серед яких:

• низькоенергоємність виробництва (в порівнянні з металами);

• можливість набувати будь-яких форм (за рахунок віброформування, пресування або лиття бетонної суміші);

• технологічність (тобто простота виготовлення та можливість твердіння при нормальних умовах або в умовах теплової вологої обробки й сушіння).

Незважаючи на зазначені переваги, ці матриці мають недоліки, пов’язані з їхніми фізико-хімічними характеристиками, в тому числі низьку міцність при розтягуванні та згині, крихкість.

З урахуванням елементів, що використовуються для армування, композиційні матеріали будівельного призначення можуть бути поділені на 6 класів:

• матричні (без наповнювача) або «матриця в матриці» - клеї, ґрунтовки, лаки, емалі;

• дисперсно-армовані - отримані з використанням високодисперсного наповнювача (фарби);

• зміцнені заповнювачами визначеного (різного) ступеня дисперсності (бетони та розчини);

• армовані волокнами органічного та неорганічного походження - фіброкомпозити, в тому числі антикорозійні покриття на органічних в'яжучій та армоцемент;

• армовані волокнами та наповнювачами зернистої будови – розчини та бетони нового покоління;

• імпрегновані (просочені) полімерами або іншими речовинами.

Композиційні будівельні матеріали можна представити як матеріали спеціального функціонального призначення, які найбільш доцільно використовувати в таких напрямах:

• захисні покриття різного призначення, в тому числі декоративні;

• тампонажні суміші та розчини;

• будівельні конструкційні матеріали;

- спеціальні матеріали для машино- і суднобудування, для енергетики та енергосистем.

Серед композиційних будівельних матеріалів останнього покоління найбільшу увагу фахівців привертають бетони, отримані з використанням мікронаповнювачів, полімерно-цементні композити, бетонні полімерні композити та фібробетони.