ЛЕКЦИИ ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНЬЮ Тема: Общие сведения о материалах их значение. Классификация строительных материалов

ЛЕКЦИИ ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНЬЮ

 

Тема: «Общие сведения о материалах их значение. Классификация строительных материалов (СМ).(13.09.1999)

Современно строительство требует эффективных строительных материалов.

Строительство.

  транспортные затраты на строительные строительно-монтажные расходы эксплуатацию. материалы работы.

Классификация строительных материалов.

А). По сырью:

1. Природные каменные материалы – рыхлые (песок, щебень, гравий…), штучные материалы.

2. Неорганические вяжущие вещества – продукт обжига природного сырья или искусственных смесей с последующим измельчением (портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс).

3. Бетоны и строительные растворы на основе неорганических вяжущих

4. Керамические материалы. Получают из глины путем формования, сушки, обжига. (кирпич, кафель, трубы).

5. Материалы из минеральных расплавов (стекло).

6. Теплоизоляционные и акустические материалы на органическом (мягкие двп, торфоплиты) и неорганическом (мин. вата, стекловата) вяжущем.

7. Битумные и дегтевые материалы (рубероид, мастика, толь).

8. Полимерные строительные материалы (стеклопластик, пенопласты…).

9. Лакокрасочные материалы.

10. Лесные материалы.

11. Металлические материалы.

Исходя из условий работы материала различают две группы С.М:

1.Конструктивные С.М., материал, который воспринимает нагрузку – природные каменные, бетоны и строительные, керамические, полимерные, лесные, металлические, композиционные, полимербетон.

2.Материалы специального назначения –теплоизоляционные (пенопласты, мин. ваты), акустические с.м. (акменит), гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие, огнеупорные (шамот), для радиационной защиты, антикоррозийные с.м.

Все С.М. по своим свойствам должны удволетворять ГОСТу.

Классификация основных свойств С.М.

1.Свойство характеризующее физическое состояние материала (плотность, пористость).

2.Свойство материалов характеризующее отношение к действию воды (гигроскопичность, водостойкость, водопроницаемость, набухание, морозостойкость).

3.Свойство материалов характеризующее отношение к действию тепла (теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность).

4.Свойство характеризующее стойкость материала к воздействию химических реагентов – химическая стойкость к щелочам, кислотам.

5.Механические свойства (физические показатели).

С.М. характеризуется химическим составом, минералогическим и фазовым составом.

Химический характеризуется наличием оксидов в материале (SiO₂, Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃).

Минералогический указывает наличие минералов и их количество в процентах (портландцемент (3CaSiO₂) 45% - 60%).

Фазовый – газ, твердое, жидкое.

Любой материал можно рассматривать по структуре на 3-х уровнях:

1.Макроструктура –невооруженным глазом.

2.Микроструктура- строение материала, видимое в оптический микроскоп.

3.Внутреннее строение вещества на молекулярном уровне. Изучают его с помощью ренгеноструктурного анализа или электронного микроскопа.

Различают кристаллическую и аморфную структуру. Кристаллическая более прочная.

Физические свойства материалов.

Пористость можно определять экспериментально – расчетным методом П=, где Кпл=rm/r - коэффициент плотности. П=(1-Кпл)*100%. Различают открытую и… По=, где me – масса в сухом состоянии. Закрытые поры способствуют повышению…

Гидрофизические свойства материалов.

1. Гигроскопичность – это свойство копилярнопористых материалов поглощать(сорбция) влагу из влажного воздуха. Отдача влаги(десорбция) 2. Копилярное всасывание – это когда пористый материал находится в воде, а… 3. Водопоглащение – это способность материала поглощать воду при его погружение в воду. Различают объемное…

Отношение материалов к действию тепла.

2.Теплоемкость –это количество тепла, которое необходимо сообщить одному килограмму материала, чтобы нагреть его на 1°С. Для органических материалов… 3.Огнеупорность – это свойство материала выдерживать длительное время действие… 4.Огнестойкость – это свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени.…

Механические свойства строительных материалов.

1. Деформативные: упругость, пластичность, модуль упругости (модуль Юнга), коэффициент Пуансона и ползучесть. A. Упругость – это свойство тела деформироваться под действием нагрузки и… B. Пластичность – это свойство тела деформироваться под действием внешних сил не разрушаясь, при чем после снятия…

Сырье.

Основным сырьем является глина и каолин. Представляют собой частицы диаметром 0,005 мм. Для улучшения качества глиняного теста вводят добавки:

1.Отощающие – с целью уменьшения усадки, уменьшение деформации и трещин (шлак, дегидрованная (обезвожиная) глина, шамот.

2.Порообразующие – повысить пористость (опилки, каменноугольная пыль, уголь, торфяная пыль).

3.Плавни – с целью снижения температуры обжига (полевой шпат, железная руда, доломит).

4.Пластифицирующие – с целью увеличения пластичности (сульфатная брашка, пластичные глины).

С целью повышения пароводостойкости глиняных изделий на поверхность наносятся глазури (глазурь – расплав стекла с различными пигментами – 0,1-0,2 мм).

Ангобы –обоженный материал из белой глины.

Основным свойством глиняного сырья является:

1.Пластичность – способность образовывать при затворении водой теста, которое под действием внешних сил может принимать форму без образования трещин.

2.Связующая способность глины – это способность теста сохранять форму при высыхании.

3.Сушильные свойства:

Ø Воздушная.

Ø Огневая усадка.Огневая усадка сопровождается за счет плавления отдельных компонентов.

Производство керамических изделий.

2.Формование. 3.Сушка формованных изделий ( <5%). Распылительные сушилки и туннельные… 4.Обжиг (900-1100 0С в туннельных печах).

Стеновые керамические изделия.

В качестве стенового материала используется стеновой кирпич и камни. Камни изготавливаются только пустотелые. Основной кирпич – 250*120*65 мм.… По теплофизическим свойствам кирпичи и камни делятся на: - эффективные r<1400 –1450 кг/м3.

Гидравлические вяжущие вещества. Г.В.В.

Гидравлический модуль для воздушной извести >9 ; для гид.извести=1,7-9; для романцемента<1,7; портланцемента 1,9-2,4. Гидравлические свойства… ü Г.И. известь получают из обжига мергелистых известняков + глина… ü Романцемент – получают путем обжига мергелистых известняков с добавлением глины >20%. При этом образуются…

Основные свойства вяжущих.

2) Водопотребность – характеризует количество воды, которое необходимо для получения теста нормальной густоты. Чем выше водопотребность тем… 3) Сроки схватывания – определяют период в течение которого смесь вяжущего с… 4) Скорость твердения – определяется интенсивностью реакции взаимодействия вяжущего с водой. Гипс набирает прочность…

Классификация бетонов.

1)По плотности подразделяются :

a)особо плотные ρ>2500 кг/м³ заполнитель :магний и барит, отходы чугуна. Радиационная защита.

b)Тяжелые бетоны ρ 2200-2500 кг/м³ Заполнитель : из горных пород. Для несущих конструкций.

c)Легкие ρ 500-1800 кг/м³. Бетоны на пористых заполнителях, газобетоны, пенобетон. (ограждающ. Констнструкций)

d)Особо легкие ρ<500 кг/м³ – теплоизоляционные бетоны.

2) По виду вяжущего.

a) Цементные;

b) Силикатные

c) Гипсовые

d) На спец. вяжущих – когда к неорганическим вяжущим добавляют органически вяжущие.

 

3.По назначению.

a) Конструктивные (для больших нагрузок)

b) Силикатные (Rсж, ρ, λ)

c) Теплоизоляционные (ρ, λ)

d) Гидротехнические (МРЗ, ρ, водонепроницаемость)

e) Дорожные бетоны(истираемость, прочность)

f) Спец.бетоны

Достоинства бетона.

· Прочность

· Низкие затраты на изготовление

· Можно получать изделия оптимальной формы как по механики и по архитектуре

· Долговечный и огнеупорный

Недостатки.

§ Низкий коэффициент конструктивного качества (ККК)

§ Прочность бетона при растяжении в 15 в 10-15 раз меньше. Арматура – наносят защиту в целях защиты от коррозии, и она должна иметь хорошие сцепление с бетонной смесью.

Приготовление бетонной смеси.

Твердение бетонов. Свойства тяжелых бетонов.

Жесткость Б.С. характеризует время вибрирования и уплотнения предварительного от формированного конуса Б.С.(П- подвижность)от 5-12с – жесткая… Состав бетонной СМЕСИ 1м3: ц=300кг; Воды=180 кг; песок=600кг; щебень=1200кг =>Р=2280

ТЕМА:Строительные матерьялы

Раствор – матерьял полученный в результате затвердевания смеси вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя, т.к раствор укладывается тонким слоем и часто на пористое основание, то и к нему предъявляются особые требования: не только высокая подвижность но и сохранение ее длительное время.

Растворы могут иметь не высокую прочность, поэтому поэтому используют смешаное вязаное.

Классификация

1) По виду вяжущего – извясниковое, гипсовое, цементное, смешанное.

2) По плотности – тяжелые, легкие.

3) По назначению – а) кладочные, б) отделочные, в) специальные.

Свойстворастворов

1) Удобно укладывать, - способность ровно укладывать.

2) Крепость – М 200 – М 400

Составрастворов

1) Цемент

2) Известь

3) Песок

 

Ц:И:П = 1: 1: 8: М 50

1:0.3: 4: М 100

Минимальный расход цемента на 1 куб/м 75-125 кг/м³

 

ТЕМА : «Полимерные строительный материалы .»(18.09.1999)

Полимер – много мер – это вещества которые состоят из множества мономеров соединенных в одну молекулу. (СН₂-СН₂-)_т

Термопластичные и термореактивные.

Термореактивные при нагревании разрушаются (деструктируются ) П.М. подразделяются на : конструкционные, теплозвукоизоляционные, кровельные,… Пластмассы – называется материалы состоящие из природных или искусственных полимеров которые при переработке…

Основные свойства пластмасс.

2.высокие прочностные показатели СВАМ – стекловолокнистый анизотропный материал. Pсвам=2200 кг/м3 Рсталь=7800 кг/м3 3.Высокий коэффициент конструктивного качества. 4.Низкая теплопроводность λвозд=0,023 ВТ/м°С λплас=0,03-0,7 ВТ/м°C

Плиточные материалы .

П.М. – путем штампования Легкая , отделка . (горят и выдел СО₂)

Рулонные материалы

Линкруст – на плотную бумажную основу наносится слой пасты состоящий из : полимера(П.В.Х.), наполнителя, пластификатора и красителя.

Материалы для полов.

Рулонные, плиточные, наливные ( на осн. П.В.А + молотый песок, ферменты добавки 1,5-2 мм)

Рулонные - линолеум : ПВХ (поливинилхлорид) (колокселиновый – нитроцеллюлозный) , релин- резина. Используется в пром. цехах для изоляции.

П.В.Х. – бывают : однослойные и многослойные , а так же на тепло и звукоизоляционные основе. Основа должны быть биостойкой 1)легко соединяются 2) приклеиваются все возможными клеями и мастиками 3) водостойкие 4) износостойкие 5) декоративные.

НЕДОСТАКИ.

1) горючее 2_ хрупкость 3) стареет – большая усадка. Хранение в вертикальном состоянии.

Ковровые – рулонные материалы.

1) петлевые 2) ворсовые

Полимерные Трубы.

1) легко делаются 2) нет коррозии 3) легкость 4) нет блуждающих токов 5) высокая скользкость(низкая истираемость) 6) не ломаются.

Отрицательные

1) малоятеплоемкость 2) хрупкость 3) старение.

 

ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ.

2)Пороласты – отрытая пористость 3)Сотопласты – это регулярно чередующиеся ячейки правильной формы. полимер + компоненты + газообразование(пороформ СО2) -> вспучивание -> охлаждение -.пенопласт На поверхности…

Классификация ТИМ.

Более 100 видов.

1) По структуре : а) пористо волокнистая (мин.вата) б) пористо зернистая (перлитовые, вермекулитовые) в)ячеистые (пенопласты)

2) По форме : а) рулонные (маты, матрацы) б) шнуровые (шнуры и жгуты) в)сыпучие г)штучные (плиты, кирпич)

3) По виду основного сырья : а) неорганические (асбестовые, минероловатные, перлитовые, кремнеземистые, вермокулитовые) б) огранические (торфяные, древесноволокнистые, пробковые, минеральноорганичексие , пенопласты)

4) Объемная масса : а) очень легкие от 10-100 кг/м³ б)легкие от 125-300; в)тяжелые 325-500.. Марка Т.И.М. , характеризует плотность материала.

5) По сжимаемости под нагрузкой = 0,02 кг/см² а)мягкие М, если сжатие >30% б)полужесткие ПЖ 6-30% в)жесткие до 6%

6) По теплопроводности ТИМ : а)малотеплопроводные λ до 0,058 Вт/м°C б)средне теплопроводные λдо 0,11 ; в) повышенная λ=0,21

Коэффициент теплопроводности (λ) с повышением t для ТИМ , несколько повышается, поэтому ГОСТ дается при t=25

Свойства ТИМ

1) Пористость – мелкая и закрытая пористость характерна для эффективных материалов.

2) Плотность – чем ниже плотность тем выше качество. Влияние на качество ТИМ оказывает влажность.

3) Водопоглащение

4) Биологическая пористость (антисептики)

5) Огнестойкость Органические ТИМ – сгораемые ,а не органические не сгораемые.

6) Температуростойкость

 

Неорганические ТИМ

2. Стекловата : сырье бой стекла, кварцевый песок, известняк, сульфат натрия, кальцинированная сода, От минваты стекловата отличается большей хим.… 3. Пеностекло или ячеистое стекло: сырье порошкообразное стекло, куда добав.… 4. Перлитовые изделия – песок, который пи нагревании увеличивается в объеме до 20 раз, а t=600°С (теплоизоляционная…

Тепло И.М. на основе жидкого стекла.

В результате хим. взаимодействия ж.с. со специальными веществами в водимых в сырьевую смесь. Заполнитель крупнозернистый ->стеклопор> 5мм в диаметре. Силакпор <5 мм.

Акустические материалы .

α 0,4-0,6 средне эффект. α <0,2 – не эффективный. Звукопоглощающие материалы – пористые открытые поры (акмигран =…  

Физико –механические свойства древесины.

2.Блеск зависит от породы, от плотности. Чем прочнее дерево тем блеск больше. А также от степени механической обработки. 3.Запах. 4.Плотность rистинная=1,54 г/см3. В зависимости от средней плотности различают легкую (r=460-610 кг/м3), очень легкая…

Механические свойства.

Твердость определяется путем вдавливания стального шарика. От плотности, влажности и направлении приложения нагрузки. В отличие от других строительных материалов сорт пиломатериалов определяется… Недостатки: загнивание, сгораемость…

В течении 3-4 часов материал держат в антисептике при температуре = 90 - 110 0С и происходит частичное удаление воздуха и влаги из клеток и сосудов, а в холодной ванне (t=50 0C) создается разряжение.

3.Пропитка под давлением. Производится в специальных установках – автоклавах.

Защита древесины от сгорания.

Меры по повышению огнестойкости подразделяются на конструктивные и химические. Конструктивные: 1. удаляют деревянные элементы от источников нагревания.

Материалы и изделия из древесины.

2.Пиломатериалы: брусья, бруски, доски… (брусья – ширина * толщина>110 мм, брусок – толщина <100 мм. Ширина/толщину<2). Ø Половая рейка Ø Плинтус

Наполнители.

Это нерастворимые минеральные вещества, добавляемые в красочные составы для экономии пигмента и придании дополнительных свойств: прочность, огнестойкость, кислотостойкость и др. при выборе наполнителя учитывается цвет лакокрасочных материалов.

Связующие вещества.

Связующие подразделяются: 1.Для масляных составов. 2.Для водных составов.

Растворители и разбавители.

Жидкости применяемые для доведения красочных составов до рабочей смеси. В клеевых и эмульсионных красках растворителем служит вода. Для масляных и… Разбавители и разжижители в отличие от растворителей не растворяют… В сильно загустевшие краски нужно добавить растворитель на часа 3, а потом добавить разбавитель не более 5%.

Лаки.

Лаки –растворы смол, битумов и других пленкообразующих веществ в органических летучих растворителях. Лаки после высыхания образуют твердую блестящую, а некоторые прозрачную пленку.

В зависимости от пленкообразующих и растворителей лаки делятся:

1.Масляно-смоляные – растворы природных или синтетических смол модифицированных высыхающими маслами в органических растворителях.

2.Синтетические – растворы синтетических смол в органических растворителях.

3.Лаки на основе битумов – темные лаки (используют для гидроизоляции поверхности или оборудования).