1.4 Хімічні і спеціальні властивості будівельних матеріалів

Хімічні властивості матеріалів характеризують їхню здатність до різноманітних хімічних, електрохімічних і біохімічних взаємодій з компонентами навколишнього середовища і контактуючими з ними речовинами як на стадії їхнього виготовлення, так і в процесі експлуатації. Важливими хімічними властивостями вважають: хімічну активність, хімічну стійкість, корозійну стійкість, атмосферостійкість, розчинність, твердіння, липкість, цементуючу здатність.

Хімічна активність матеріалу віддзеркалює його здатність створювати різні сполуки з іншими речовинами при допустимих умовах експлуатації. Чим більше кількість таких сполук, тим активнішим вважається матеріал. До цієї властивості слід підходити диференційовано. Наприклад, хімічну активність цементу по відношенню до води при отриманні бетону оцінюють як позитивну властивість. А хімічну активність вже прогідратованого цементу, що затвердів, яка обумовлює його стійкість в експлуатаційних умовах, оцінюють вже як негативну властивість.

Другою, не менш важливою стороною хімічних властивостей матеріалів є їх хімічний опір впливу агресивних середовищ або так звана хімічна стійкість. Вона характерізується втратою маси матеріаду під впливом агресивного середовища протягом визначеного часу. Досвід використання матеріалів дає змогу часто оцінювати цей параметр заздалегідь, лише за складом їх інгредієнтів. Так, для приблизної оцінки хімічної стійкості кам‘яних матеріалів в кислих та лужних середовищах, у залежності від складових сполук, застосовують модуль основності (М_о):

%CaO + %MgO

М_о = –––––––––––––––– ;

%SiO₂ + %Al₂O₃

при М_о < 1 очікується висока стійкість до кислот;

при М_о > 1 очікується висока стійкість до луг.

Корозійна стійкість – здатність матеріалу не руйнуватися в агресивних середовищах (кислі і лужні розчини, морська і проточна вода), з якими він стикається у процесі експлуатації. Карбонатні матеріали не стійкі до дії кислого середовища. Високою стійкістю до агресивних середовищ відрізняються щільні керамічні матеріали.

Атмосферостійкість - це здатність матеріалу не руйнуватися під впливом кліматичних умов (температури повітря, опадів, сонячної радіації, різних газів, мікроорганізмів), не змінюючи при цьому свого складу і властивостей. До атмосферостійкості відносять здатність деревини опиратися гноїнню.

Розчинність – здатність утворювати розчини при взаємодії з водою. Наприклад, бувають гіпсові, вапнякові, цементні розчини.

Твердіння – здатність матеріалу переходити з пластичного стану у твердий. Наприклад, цемент при замішуванні з водою перетворюється з часом у цементне каміння. В залежності від умов твердіння і складу вихідних матеріалів може утворюватися каміння різної міцності.

Липкість (адгезія) – здатність одного матеріалу липнути до поверхні іншого, що забезпечує їх зчеплення. Наприклад, зчеплення цементного каміння з зернами щебеню, гравію, піску та металевою арматурою обумовлює міцність бетону та залізобетону. Чим більше адгезія, тим більше міцність конструкції у цілому.

Цементуюча здатність – здатність кам‘яного матеріалу у розрихленому і зволоженому стані твердіти і утворювати при висиханні деяку зв‘язність.

До спеціальних властивостей відносять електропровідність і радіаційну стійкість. У відповідності до функціонального призначення слід ще враховувати акустичні, декоративні і технологічні властивості, які також можна віднести до спеціальних.

Електропровідність матеріалів – здатність проводити електричний струм під впливом електричного поля. Вона залежить від складу і структури та виражається відношенням щільності струму до напруги (Ом¹см¹). В залежності від цього показника матеріали класифікуються на три види: провідники (10⁴-10⁶ Ом^-1см^-1), напівпровідники (10⁴ - 10^-10 Ом^-1см^-1) та ізолятори (менше 10^-10 Ом^-1см^-1). До провідників відноситься більшість металів, а особливо мідь та її сплави, алюміній і його сплави. В якості ізоляторів використовуються: фарфор, окремі види скла, азбест, гума, склопластики. Напівпровідники займають проміжне положення. До них відносяться кремній, германій та ін. речовини.

Радіаційна стійкість - здатність матеріалів зберігати міцність після впливу іонізуючого випромінювання.

Акустичні властивості характеризують взаємодію матеріалу і звуку. При визначенні акустичних властивостей матеріалів фахівців, в першу чергу, цікавить звукопровідність, звукопоглинення і віддзеркалення, тобто здатність матеріалу проводити, поглинати і віддзеркалювати звук. Ці характеристики тісно пов‘язані зі структурою матеріалу, його масою і характером поверхні.

Технологічні властивості, що є суто спеціальними, характеризують поведінку матеріалів при їх обробці, переробці і технологічних процесах. Ці властивості є узагальненими і відбивають водночас комплекс фізичних, хімічних і механічних явищ в будь-якому їхньому поєднанні. До технологічних властивостей відносяться: дробіння, пластичність, легкоукладання, розшаровуваність, формівність, гвоздимість, злежуваність, відбілюваність і т. п.

Декоративні властивості враховують при використанні матеріалів відповідно до їх функціонального призначення і для лицювальних робіт. Декоративно-естетичні якості часто бувають вирішальними при виборі будівельних матеріалів.