ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ - раздел Строительство, Строительные материалы
Строительство Потребляет Огромное Количество Различных Матери...
Строительство потребляет огромное количество различных материалов и изделий. Затраты на материалы в сметной стоимости строительно-монтажных работ составляют более 50%. Снижение себестоимости, улучшение качества строительных материалов, бережное отношение к ним при перевозках и хранении, а также экономически и технически обоснованное, экономное их расходование служат повышению эффективности строительства.
Качество, долговечность, стоимость сооружений, а также сроки строительства в большей мере зависят от правильного выбора и применения материалов.
Строительные материалы насчитывают сотни видов, поэтому для удобства изучения и использования их классифицируют, т.е. делят на отдельные группы
1. По происхождению:
- природные (древесина, глина, песок и т.д.)
- искусственные (минеральные вяжущие, бетоны, стекло, керамика, полимеры)
2. По виду сырья (химическому составу):
- минеральные (природные каменные, минеральные вяжущие, стекло, металлы, бетоны на минеральных вяжущих, керамика и т.д.)
- органические (полимеры, битумы, древесные материалы, и др)
3. По назначению и условиям работы:
- конструкционные, применяемые для несущих конструкций, для устройства фундаментов, каркасов зданий, стен, перекрытий (бетон, железобетон, керамические материалы, стекло, металлы, древесные материалы и др.)
- специального назначения, используемые для защиты конструкций от вредных воздействий среды или повышения эксплуатационных свойств и создания комфортных условий для жизни и работы человека:
а) теплоизоляционные; б) акустические; в) гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие; г) отделочные; д) антикоррозионные; е) огнеупорные; ж) материалы для защиты от радиационных воздействий.
4. По физико-механическим свойствам (по показателю основного свойства) делят на марки и классы:
- по пределу прочности при сжатии R (МПа): 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; … 100 (для материалов и изделий, из которых изготовляют несущие конструкции);
- по плотности r0 (кг/м3): 10; 15; 25; . . . 600 (для теплоизоляционных материалов);
- по морозостойкости: F10; F25 и т.д. (для ряда материалов) по количеству циклов, которые должен выдержать материал без допустимых признаков разрушения;
- по наличию внешних дефектов или примесей материалы из древесины, отделочные материалы, известь воздушная и др. делят на сорта.
5. По технологии производства (сырье, технологические приемы, обеспечивающие получение материала с заданными свойствами):
а) естественные каменные; б) вяжущие (минеральные и органические); в) бетоны;
г) металлы; д) стекло, плавленые материалы; е) керамические материалы; ж) древесные материалы; з) битумы и дегти; и) полимерные материалы; к) железобетон и др.
Строительные материалы обладают комплексом разнообразных свойств, определяющих область их рационального применения.
Свойства материала зависят от его состава, строения (структуры) и состояния.
Любой строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом.
Химический состав неорганических материалов выражается количеством содержащихся в них оксидов, %, например, химический состав извести-кипелки – СаО; известняка СаСО3 (СаО – 56%, СО2 – 42,3%, др. оксиды – 1,7%).
Химический состав органических материалов выражается количеством содержащихся в нем элементов. Химический состав позволяет судить о ряде свойств материала – прочности, огнестойкости, биостойкости.
Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в данном материале. Основные и кислотные оксиды химически связанные между собой образуют минералы, которые характеризуют многие свойства материала, например, в портландцементе содержание трехкальциевого силиката (ЗсаО х SiO2) составляет 45 – 60%, причем при большем содержании этого минерала ускоряется процесс твердения и повышается прочность.
Фазовый состав и фазовые переходы воды, находящейся в порах оказывают большое влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации. При характеристике фазового состава выделяют: твердые вещества, образующие стенки пор, т.е. каркас и поры, заполненные воздухом или водой. Изменение содержания воды и ее состояние (лед, пар) меняют свойства материала.
Структуру строительного материала изучают на трех уровнях:
Макроструктура –строение материала, видимое невооруженным глазом;
Микроструктура –строение материала, видимое под микроскопом;
Внутренниестроение вещества, изучаемое на молекулярно-ионном уровне (физико-химические методы исследования – электронная микроскопия, термография, рентгеноструктурный анализ и др.).
В зависимости от формы и размера частиц и их строения макроструктура твердых строительных материалов может быть зернистой (рыхлозернистой или конгломератной), ячеистой, мелкопористой, волокнистой, слоистой.
Рыхлозернистые материалы состоят из отдельных не связанных зерен (песок, гравий, порошкообразные материалы для мастичной теплоизоляции и засыпок и др).
Конгломератное строение, когда зерна прочно соединены между собой, характерно для различных видов бетона, некоторых видов природных материалов, керамики и др.).
Ячеистая и мелкозернистаяструктуры характеризуются наличием макро- и микропор. Ячеистая присуща газо- и пенобетонам, ячеистым пластмассам и др. Мелкопористая – некоторым керамическим материалам поризованным введением выгорающих добавок.
Волокнистые и слоистыематериалы, у которых волокна (слои) расположены параллельно одно другому, обладают различной прочностью и теплопроводностью вдоль и поперек волокон (слоев). Это явление называется анизотропией, а материалы, обладающие такими свойствами – анизотропными. Волокнистая структура присуща древесине, изделиям из минеральной ваты, стеклопластикам, а слоистая – рулонным, листовым, плитным материалам со слоистым наполнителем (бумажно-слоистые пластики, текстолит, фанера и др.).
Внутренняя структура определяется по взаимному расположению атомов и молекул и может быть кристаллической или аморфной. Неодинаковое строение кристаллических и аморфных веществ сказывается на их свойствах. Все вещества с кристаллической решеткой имеют правильную форму кристаллов, определенную температуру плавления при постоянном давлении и определенную геометрическую форму кристаллов каждой его модификации.
Аморфные вещества, обладая нерастраченной внутренней энергией кристаллизации, химически более активны, чем кристаллические такого же состава (например, аморфные формы кремнезема – пемзы, туфы, трепелы, диатомиты и кристаллический кварц).
Прочность аморфных веществ ниже кристаллических, поэтому для получения высокопрочных материалов специально проводят кристаллизацию, например, стекол при получении ситаллов и шлакоситаллов.
Различия в свойствах могут наблюдаться у кристаллических материалов одного состава, если они формируются в разных кристаллических формах, называемых модификациями (явление полиморфизма). Полиморфные превращения кварца при его нагревании до высоких температур сопровождаются изменением объема; термическая обработка металла (закалка или отпуск) сопровождается изменением их кристаллической структуры.
Свойство –характеристика материала (изделия), проявляющееся в процессе его переработки, применения или эксплуатации. Например, пластичность стали позволяет получать из нее изделия путем прокатки, вытяжки, ковки, а хрупкость чугуна определяет возможность его переработки только литьем. При этом сталь хорошо работает на растяжение, а чугун на сжатие.
Простое свойство– свойство материала, которое нельзя подразделить на другие. Например, «масса материала» или «плотность материала».
Сложное свойство –такое свойство материала, которое может быть подразделено на два или более простых свойств. Например «износ материала», который объединяет стойкость материала к истиранию и удару.
Качество материала –сложное свойство, совокупность всех физических, механических и физико-химических свойств материала, определяющих его способность удовлетворять определенным требованиям в соответствии с его назначением и условиями эксплуатации. Например, стальные 24 м фермы, установленные в цехе ткацкой фабрики и в прокатном цехе металлургического завода будут резко отличаться, по марке стали, а значит и по качеству, т.к. в последнем случае необходима жаропрочная сталь, тогда как на ткацкой фабрике это свойство несущей фермы просто не нужно.
Все темы данного раздела:
Физические свойства
Истинная плотность r0 (г/см3) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот) опре
Теплофизические свойства материалов
Теплопроводность – способность материала пропускать сквозь свою толщу (тепло) тепловой поток от одной поверхности к другой (при наличии разных температур на этих поверхностях). Сте
Механические свойства материалов
Прочность – способность материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям, возникающим под действием внешних нагрузок и других (например тепло
Деформативные свойства.
Под влиянием внешних факторов материалы могут изменять свои размеры и форму, т.е. деформироваться.
При приложении к материалу /образцу/ внешних сил изменяются расстояния ме
Физико-химические свойства материалов.
Дисперсность – характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы /гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т.п. /находятся в тонкоизмельченн
Технологические свойства
Технологические свойства характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала, структуру его поверхности, придающих ну
Эксплуатационные свойства
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ – свойство материала или изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт.
Предельное состояние определяется с
ТЕМА 2. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Природные каменные материалы получают из горных пород путем их механической обработки (пилением, колкой, дроблением, помолом, просеиванием). Они широко применяются в строительстве в
Главные породообразующие минералы магматических пород
Большинство магматических пород содержат минералы, относящиеся к химическим соединениям трех типов: кремнезем, силикаты, алюмосиликаты.
Кварц – диоксид кремния (SiO
Глубинные породы
Гранит и близкие к нему переходные породы (гранитоиды) состоят из кварца, полевых шпатов, слюды, иногда роговой обманки или авгита. Это самые распространенные и
Излившиеся породы
Порфиры – излившиеся горные породы, близкие по химическому составу к гранитам (кварцевый порфир), сиенитам (бескварцевый порфир), диоритам (порфирит) и характеризующиеся п
Главные породообразующие минералы осадочных пород
Осадочные породы чаще всего содержат минералы, относящиеся к следующим химическим соединениям: кремнезем, алюмосиликаты, карбонаты, сульфаты.
Кварц (кристаллический
Обломочные породы
Рыхлые обломочные породы образуются в результате выветривания различных горных пород и сложены зернами устойчивых минералов и пород.
Гравий и песок при
Хемогенные породы
Известняки, магнезиты и доломиты относятся к карбонатным породам и состоят из минералов кальцита и магнезита.
Мергели – горные породы, приблизительно п
Органогенные породы
К осадочным органогенным породам относятся биогенные кремнистые и карбонатные породы.
Карбонатные породы:
Органогенные известняки, мел – слагаются ра
Метаморфические породы
Метаморфизм – это видоизменение горных пород в недрах земной коры под влиянием высоких температур (без плавления), давлений, химически активных растворов и газов. В результате проис
Получение и обработка природных каменных материалов.
По способу изготовления природные каменные материалы делятся на:
- пиленые (стеновые блоки, облицовочные плиты, плиты для пола)
- колотые (камни д
Применение горных пород
Области применения
Горные породы
Бутовый камень
Известняк, доломит, песчаник.
Сырьевые материалы.
1.Глинистые материалы - осадочные горные породы, продукты выветривания полевошпатовых горных пород, имеющие тонкодисперсное строение (частицы размером менее 0,01 - 0,001мм), которые
Свойства глин как сырья для керамических изделий.
ПЛАСТИЧНОСТЬ - способность глиняного теста под влиянием внешних механических воздействий принимать определенную форму без разрывов и трещин и сохранять ее после снятия этих воздейст
Свойства керамических изделий.
ПОРИСТОСТЬ керамического черепка определяет плотность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность и прочность изделий. Ее регулируют введением в сырьевую массу порообразующих
Стеновые керамические изделия.
По плотности и теплотехническим свойствам керамические изделия делятся на:
эффективные - ρ < 1400...1450 кг/м3,
условно-эффективные - ρ = 1
Облицовочные материалы и изделия.
ФАСАДНЫЕ ОБЛИЦОВОЧНЫЕ ЕЗДЕЛИЯ.
1) Кирпичи и камни керамические лицевые имеют точные форму и размеры, однородность цвета и оттенка. Часто они отделаны торкретированием сухой
Керамические изделия различного назначения.
1) Лекальный кирпич для кладки дымовых труб, отличающийся от обычного определенным радиусом кривизны по ложку.
2) Камни трапецеидальной формы для кладки подземных коллектор
Огнеупорные изделия.
В зависимости от температуры огнеупорности различают изделия: огнеупорные, с температурой огнеупорности 1580...1770˚С, высокоогнеупорные, с температурой огнеупорности 1770...20
Свойства стекла.
1. Плотность обычных стекол составляет 2,5 г/см3.
2. Оптические свойства – прозрачность, светопреломление, отражение, рассеивание и т.д. Обычные стекла пропускаю
Разновидности стекла и стеклянных изделий, применяемых в строительстве
Листовое стекло:
- оконное, толщиной 2 6 мм, светопропускание 84 90 %;
- витринное, толщиной 5 15 мм, размером 3,5 4,5 мм;
- армированное металлической се
Ситаллы и шлакоситаллы
Понятие о получении ситаллов.
Ситаллы получают путем направленной кристаллизацией стекол, или расплавов различных составов, протекающей во всем объеме отформованного издели
Материалы и изделия из каменного литья.
Сырье – магматические горные породы, обладающие пониженной вязкостью в расплавах, чаще базальты и диабазы. Полученные изделия из такого сырья имеют темный цвет. Для получения светло
Строение металлов.
Все металлы имеют кристаллическое строение. Наиболее распространенные кристаллические решетки металлов: объемно-центрированный и гранецентрированный куб,гексогональная.
Физ
Свойства металлов.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: цвет, плотность, температура плавления, электро- и теплопроводность, коэффициент температурного расширения.
Цвет большинство металлов имеют серебристо-
ЧУГУНЫ.
Производство чугуна - первичный процесс получения черных металлов из природного сырья. Сырье для производства чугуна: железные руды, флюсы и кокс. Наиболее часто используемые железн
С Т А Л Ь .
Сталь получают из передельного чугуна, содержащего до 4 % углерода, 1% марганца, до 1,3 % кремния, десятые доли процента серы и фосфора.
Сущность процесса сталеварения закл
Свойства стали
В состав сталей в силу условий их получения всегда входят так называемые нормальные примеси - Si, Mn, S, P, O2.
Содержание кремния до 0,35 % и марганца до 0,9 %
Состав и свойства железоуглеродистых сплавов
1) Аллотропные превращения чистого железа. Железо имеет четыре аллотропные формы: α -Fe, β -Fe, γ -Fe и δ -Fe. Практическое значение имеют только α -Fe и &#
Упрочение стали
Упрочение стали достигается термической обработкой, которая заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждении по определенному режи
Применение углеродистых сталей
В строительстве сталь используют для изготовления несущих конструкций, армирования железобетона, устройства кровли, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали о
Применение легированных сталей.
НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ обладают по сравнению с обычной углеродистой сталью рядом преимуществ. Их предел текучести превышает на 30% и более предел текучести обычной Ст3.Они высокопл
Цветные металлы и сплавы
АЛЮМИНИЙ - легкий серебристый металл, обладающий малой плотностью - 2700 кг/м3, малой твердостью - НВ = 20, низкой прочностью на растяжение, высокой атмосфероустойчивость
Коррозия металлов
Различают два вида коррозии - химическую и электрохимическую.
ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ возникает при действии на металл при высоких температурах сухих газов, масел, бензина, кер
Способы защиты металла от коррозии.
1) Покрытие металла различными красками, лаками, эмалями, полимерными материалами.
2) Легирование стали.
3) Воронение - получение на поверхности металла защитного
Производство металлических изделий
ПРОКАТКА - обжатие стального слитка, разогретого до температуры 900...1250˚С, до требуемой формы и размеров путем пропуска его через ряд валков с уменьшающимся зазором.
Электрическая сварка.
Электрическая сварка производится за счет тепла, выделяемого электрическим током; она подразделяется на
- электрическую сварку сопротивлением или контактную сварку (стыкову
Д Р Е В Е С И Н А.
Широкое применение древесины в строительстве объясняется рядом положительных свойств: высоким коэффициентом конструктивного качества, малой теплопроводностью, легкостью обработки, т
Строение древесины
1) Макроструктура древесины - строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом или под лупой (рис. 6.1).
Свойства древесины
1) Физические свойства.
ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ для всех древесных пород равна 1,54 г/см3, так как их основным составляющим веществом является целлюло
Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания.
ЗАЩИТА ОТ ГНИЕНИЯ. Загнивание древесины предупреждается, прежде всего, конструктивными мерами, цель которых предохранить ее от увлажнения (изоляция от грунта, сооружение проветривающих каналов, защ
Основные древесные породы
Хвойные породы.
СОСНА - ядровая порода, ядро буровато-красного цвета, заболонь - желтовато-бурая, широкая, годичные слои хорошо видны, смоляные ходы довольн
Лесоматериалы и изделия из древесины
ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ.
а) Круглые лесоматериалы - бревна (d > 12 см), подтоварник (d=8..11 см), жерди (d = 3...7 см).
б) Пиломатериалы, получаемые продольной распиловко
Пластмассы. Составляющие пластмасс.
ПЛАСТМАССЫ - это материалы, которые в качестве необходимой составляющей содержат полимер и обладают пластичностью на определенном этапе производства, которая теряется после отвержде
Способы изготовления полимерных изделий.
КАЛАНДРИРОВАНИЕ - способ формования изделий в зазоре между двумя вращающимися валками из термопластичных композиций для получения рулонных, пленочных и листовых материалов.
Основные свойства пластмасс.
7.4.1. Физические свойства.
ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ пластмасс обычно составляет 1...2 г/см, т.е. в 1,5...2 раза меньше, чем у каменных материалов.
ПОРИС
Конструкционно-отделочные материалы.
СТЕКЛОПЛАСТИКИ - листовые материалы, содержащие в качестве наполнителя стеклоткань или стекловолокно, в качестве связующего - полиэфиры, фенолформальдегидные или эпоксидные смолы, о
Отделочные материалы.
БУМАЖНО-СЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК состоит из 15...20 слоев крафт-бумаги на фенолформальдегидном связующем и 1...3 слоев кроющей декоративной бумаги на карбамидном связующем. Он обладает высо
Материалы для пола.
Материалы для пола могут быть рулонные основные и безосновные, плиточные и мастичные.
Рулонные материалы:
ЛИНОЛЕУМ может быть безосновный и с основ
Теплоизоляционные материалы.
Теплоизоляционные пластики имеют коэффициент теплопроводности 0,03...0,055 Вт/м С. Различают ячеистые пластмассы, в которых мелкие поры расположены беспорядочно, и сотопласты, в кот
Гидроизоляционные материалы и герметики.
Гидроизоляционные материалы - это пленки на основе полиэтилена, поливинилхлорида, полиизобутилена и др. Для устройства сплошной гидроизоляции их склеивают или сваривают.
Пл
Применение полимеров в технологии бетонов.
Применение полимеров в бетонах преследует цель улучшить их качество: повысить морозостойкость, прочность на растяжение и изгиб, износоустойчивость, химическую стойкость, повысить сц
О Р Г А Н И Ч Е С К И Е В Я Ж У Щ И Е.
Органические вяжущие - это смеси высокомолекулярных нефтяных углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом.
Классифицируют органические вяжущие
Химический и групповой состав битумов.
Битумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов
метанового (СnH2n+2), нафтенового (СnН2n
СВОЙСТВА ВЯЗКИХ И ТВЕРДЫХ БИТУМОВ.
ПЛОТНОСТЬ битумов составляет 0,8...1,3 г/см3.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ лежит в пределах 0,5...0,6 Вт/м˚С.
ВЯЗКОСТЬ (твердость) зависит от температуры и опр
Материалы для асфальтового бетона.
ВЯЖУЩЕЕ - битумы дорожные вязкие и жидкие.
МИНЕРАЛЬНЫЙ ПОРОШОК - тонкомолотые известняк, доломит, мел, асбест, шлак. В минеральном порошке количество частиц мельче 0,071 мм
Производство асфальтового бетона.
Асфальтобетонную смесь готовят на заводе путем весового дозирования всех ее составляющих с последующим перемешиванием. Перед перемешиванием заполнители и битум нагревают до определе
ДЕГТЕБЕТОН.
Дегтебетон - это аналогичный асфальтобетону материал, в котором в качестве вяжущего используют каменноугольные или составленные дегти.
По свойствам дегтебетон уступает асфа
Герметики на основе битума.
МАСТИКА " ИЗОЛ Г-М" содержит в определенном соотношении:
резино-битумное вяжущее,
полиизобутилен,
канифоль,
кумароновую смолу,
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Гидроизоляционные и кровельные материалы - это материалы, обладающие водонепроницаемостью и водоустойчивостью при длительном воздействии воды, а также повышенной химической и физико
Рулонные битумные материалы.
РУБЕРОИД - кровельный картон, пропитанный легкоплавким битумом, с нанесением с обеих сторон тугоплавкого битума с наполнителем и посыпками.
Посыпки могут быть крупнозернист
Рулонные битумнорезиновые материалы.
ФОЛЬГОИЗОЛ - двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны битумнорезиновым составом, что делает его водонепроницаемым
Рулонные полимернобитумные материалы.
ЭКАРБИТ - рулонный кровельный материал, состоящий из кровельного картона, пропитанного битумом, с покровным слоем полимербитумной композиции "битеп" - смеси строительных б
МАСТИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
На основе битума приготавливают штукатурные мастики, состоящие из смеси битума с минеральными наполнителями.
Минеральные наполнители - это порошки (тонкомолотые тальк, изве
Связующие
Связующие – пленкообразующие вещества, обеспечивающие сцепление в красочном составе частиц пигмента между собой и образующие прочные пленки на окрашиваемой поверхности с выс
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.
Это органические синтетические красящие вещества, обладающие высокой красящей и кроющей способностью, чистым и ярким светом, свето- и атмосферостойкие, но дороги, не высокая щелочестойкость.
Вспомогательные материалы
1.Растворители - это жидкости для растворения полимерных связующих и придания малярной консистенции густотертым краскам.
Растворителями служат легко
Красочные составы.
В зависимости от вида связующего красочные составы делятся на:
1) масляные краски;
2) эмали;
3) лаки;
4) эмульсионные (латексные краски);
5) клеевые;
Новости и инфо для студентов