Функциональные свойства и надежность строительных материалов определяются главным образом их физико-химическими свойствами, к которым относятся плотность, объемная масса, пористость, отношение к действию низких температур, водопоглощение, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред и др. Определение этих показателей и способы их расчета излагаются в теоретических основах товароведения. Здесь дается характеристика специфических для строительных материалов свойств и их показателей.

Морозостойкость представляет собой способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Некоторые строительные материалы (стеновые, кровельные), соприкасающиеся с водой и наружным воздухом, в процессе эксплуатации постепенно разрушаются вследствие того, что материал насыщается водой, которая при замерзании увеличивает объем (приблизительно на 9%), что приводит к разрушению пор.

Морозостойкость материалов зависит от прочности и плотности. Плотные материалы с малым водопоглощением морозостойки. Испытания на морозостойкость проводят в холодильных камерах при температуре ниже - 17°С. Количество циклов может достигать от 10 до 200. Морозостойкими считаются те материалы, в которых после указанного числа циклов не наблюдается трещин, расслаивания, понижение прочности не более 15%, потеря массы не более 5%. По числу выдерживаемых циклов замораживания строительные материалы подразделяются на марки МРЗ (F): 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200.

Теплопроводность представляет собой свойство материала передавать тепло. Теплопроводность зависит от вида материала, характера пор, величины пористости, влажности.

У пористых материалов тепло проходит через поры, заполненные воздухом, теплопроводность которых очень мала. Поэтому по величине пористости судят о теплопроводности материала - чем больше пористость, тем ниже теплопроводность.

Способность материала выдерживать высокие температуры без разрушения называют огнестойкостью. По огнестойкости материалы подразделяют на три группы: несгораемые (кирпич, асбоцементные материалы), трудно сгораемые (войлок, пропитанный глиняным раствором) и сгораемые (дерево, толь).

Свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур называют огнеупорностью. Этот показатель важен для материалов, используемых при изготовлении печей, труб.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок и других факторов. Чаще всего строительные материалы испытывают напряжения сжатия или растяжения. Природные камни, кирпич хорошо сопротивляются сжатию, но хуже растяжению (в 10-15 раз). Древесина, сталь хорошо работают как при сжатии, так и при растяжении.

Прочность обычно характеризуют показателем разрушающего напряжения и рассчитывают делением нагрузки на площадь поперечного сечения образца. Разрушающее напряжение при сжатии для цемента, асбоцементных изделий, кирпича носят условные название "марка". Кирпич глиняный обыкновенный может быть марок от 75 до 300, портландцемент от 300 до 800. Марки нормируются ГОСТами.

Для многих строительных материалов важным показателем является стойкость к действию агрессивных сред. Этот показатель также называют химической (или коррозионной) стойкостью. Особо важным это свойство является для материалов фундаментов, подвальных помещений, канализационных труб, санитарно-технического оборудования. Наиболее стойкими являются керамические материалы, стекло, специальный кирпич. Силикатный кирпич, например, неустойчив к действию растворенной в воде угольной кислоты, поэтому его не используют для фундаментов.

Для материалов органического происхождения (прежде всего древесина) важным свойством является биостойкость - способность противостоять разрушающему действию растительных и животных организмов (грибов, мхов, лишайников). Повышают биостойкость путем обработки антисептиками.

Комплексным показателем качества строительных материалов является долговечность, характеризуемая сроком службы.

Срок службы - время, в течение которого материал или изделие в процессе эксплуатации сохраняют свои свойства на уровне, обеспечивающим его функции. Срок службы обуславливается прочностью, морозостойкостью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, биостойкостью. На величину срока службы влияет происходящие под действием атмосферы и других факторов старение материала. Это особенно важно для полимерных материалов, цементов и др.

Безвредность характеризуется способностью материала не выделять в окружающую среду вещества в количествах, вредных для здоровья человека. В связи с этим тщательной санитарно-химической и токсикологической проверке подвергают полимерные материалы (линолеум, облицовочные плитки и т. д.). К этим группам свойств относится электризуемость, также характерная в основном для полимерных материалов. Электризуемость оказывает вредное воздействие на организм человека, увеличивает загрязняемость. Для снятия электризуемости используют антистатики.

Эстетические свойства часто являются решающими при выборе отделочных материалов, особенно для внутренней отделки помещений, таких как обои, плитка, линолеум и т. д. Эти свойства определяются цветом, рисунком, фактурой, блеском, формой, текстурой. Высокими эстетическими свойствами обладают древесина, стекло, керамика, полимерные материалы.

Среди факторов, определяющих потребительские свойства строительных материалов, основное значение имеют:

Исходное сырье, его состав и структура;

Способ производства (повышение пористости, снижение объемной массы кирпича при обжиге);

Нанесение защитно-декоративных покрытий (влияют на защитные свойства - механическую прочность, износостойкость, химическую и водостойкость, твердость, повышение эстетических свойств (глазурование керамических плиток).

Важным аспектом является не только производство строительных материалов высокого качества, но и сохранение качества при хранении и транспортировании. Особенно важно соблюдение правил упаковки, транспортирования для хрупких строительных материалов (стекла, керамики). Для минеральных вяжущих веществ кроме этих правил важно соблюдать правильный режим хранения. При повышении влажности, попадании влаги эти материалы могут полностью утратить свои потребительские свойства.

Классификации:

1. Архитектурно-строительные классификации готовых к применению материалов и изделий по назначению.

1.1. Конструкционные материалы и изделия:

1.1.1. Материалы и изделия для несущих конструкций (камень, сталь, древесина);

1.1.2. Материалы и изделия для ограждающих конструкций

1.1.3. Тепло и звукоизоляционные конструкционные материалы (легкие, пористые);

1.1.4. Кровельные материалы (шифер, черепица, оцинкованное железо, мягкая черепица);

1.1.5. Гидро - и пароизоляционные материалы (разного вида обмазки);

1.1.6. Герметизирующие материалы и изделия;

1.1.7. Материалы и изделия для светопрозрачных ограждений (окон и дверей);

1.1.8. Материалы и изделия для инженерно технического оборудования зданий (система отопления, система кондиционирования, система света и т.п.);

1.1.9. Материалы и изделия специального назначения (жаростойкость и огнеупорность)

1.2. Конструкционно-отделочные материалы:

1.2.1. Материалы и изделия для лицевых слоёв ограждающих конструкций типа «сэндвич» (облицовка);

1.2.2. Материалы и изделия для ограждений, балконов и лоджий

1.2.3. Материалы и изделия для покрытия полов и лестниц (прочность, огнеупорность, эстетичность);

1.2.4. Материалы и изделия для сборно-разборных, мобильных и стационарных перегородок;

1.2.5. Материалы и изделия для подвесных потолков (лёгкость конструкции, стальные подвесы);

1.2.6. Материалы и изделия для стационарного оборудования и мебели (стекло, дерево, металл, пластик);

1.2.7. Материал для дорожных покрытий;

1.3. Отделочные материалы:

1.3.1. Для наружной отделки зданий и сооружений (краски для фасадных работ, полимерцементные покрытия, листовые материалы);

1.3.2. Внутренняя отделка (керамика, керамогранит, обои);

1.3.3. Защитные покрытия (антикоррозийные, морилки);

2. Классификация по происхождению . Материалы делятся на минеральные и органические. Кроме того, они делятся на естественные и искусственные.

3. Классификация искусственных материалов на основе формирования структуры, свойств и методов исследования (классификация по технологии) на:

3.1. Безобжиговые - затвердевание которых происходит при сравнительно невысоких температурах под влиянием химических и физико-химических превращений вяжущего вещества;

Современные дозирующие устройства производят взвешивание по массе каждого твердого компонента бетонной смеси и взвешивание по объему жидкости. Все дозирующие устройства могут работать в автоматическом режиме, с высокой точностью взвешивания компонентов.

3.2 Обжиговые (затвердевание которых происходит при остывании жидких расплавов, выполняющих функцию вяжущего вещества);

Структурных классификаций по материалам множество, например классификация по макро и микро структурам, классификация на гомогенные и гетерогенные, классификация архитектурно-строительных требований, классификация по свойствам строительных материалов и изделий и другие.

Свойства бывают простые и сложные. Простое свойство – свойство, которое нельзя подразделить на другие (длина, масса и т.д.). Сложное свойство – свойство материала или изделия, которое может быть разделено на 2 и большее количество менее сложных и простых свойств (функциональность).

Интегральные качества – наиболее сложные свойства материала или изделия, определяемые совокупностью его качества и экономичности.

Комплексные свойства. К ним относятся долговечность, надёжность, совместимость, сопротивление коррозии и т.д.

4. С экологической позиции , строительные материалы, конструкции и изделия из этих материалов должны отвечать следующим требованиям:

4.1. Монотеплопроводимость (обеспечение достаточного термического сопротивления);

4.2. Иметь хорошую воздухопроницаемость и пористость;

4.3. Быть не гигроскопичными и малозвукопроводимыми;

4.4. Обеспечение прочности, огнестойкости, долговечности зданий и сооружений;

4.5. Не выделять летучие и пахучие вещества, способные прямо или косвенно влиять на здоровье человека;

4.6. Быть легко дезинфицируемыми;

4.7. Иметь окраску и фактуру соответствующую физиологическим и эстетическим требованиям человека;

5. Свойства строительных материалов и изделий по их природе классифицируются на 6 основных групп: физические, химические, физико-химические, механические, технологические и эксплуатационные и 2 добавочные группы: биологические и эстетические.

5.1. Физические свойства характеризуют физическое состояние материала и подразделяются на несколько подгрупп, гравитационные, тепловые, гидравлические, акустические, электрические, проявляющиеся при взаимодействии с рентгеновским, ядерным, ультрафиолетовым и другими излучениями.

Первая группа , характеризующая особенности физического состояния материала. К этой группе относятся:

5.1.1 Плотность - это масса материала в единице объема, кг/м 3 , г/см 3 , т/м 3 . Существуют несколько видов плотностей.

Истинная плотность масса материала в единице объема без пор и пустот.

Средняя плотность масса материала в естественном состоянии с порами и пустотами.

Насыпная плотность – это плотность сыпучих материалов в насыпном состоянии.

Относительная плотность - выражает отношение плотности материала к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях. В качестве стандартного вещества удобно принять воду при 3,98 о С, именно при этой температуре плотность воды равна 1 г/см 3 .

5.1.2 Пустотность (пористость) – это степень заполнения материала порами или пустотами.

П = (1 – ρ о / ρ) 100 (1)

где ρ о – средняя плотность материала, г/см 3 ;

ρ – истинная плотность материала, г/см 3 ;

Вторая группа , характеризующая способность материала проявлять свои свойства при взаимодействии с водной средой.

5.1.3 Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности масс образца насыщенного водой и в абсолютно сухом состоянии.

Различают водопоглощение по массе, т.е. отношение массы поглощенной воды к массе сухого образца:

W m = ((m в – m c) / m c) 100 (2)

где m в – масса образца в увлажненном состоянии, гр.

m c – масса образца в сухом состоянии, гр.

и водопоглощение по объему W o:

W o = ((m в – m c) / V) 100 (3)

где V – объем образца, см 3

W o = W m d (4)

Впитывание воды в поры происходит под влиянием капиллярных сил и сил смачивания. Для полного насыщения водой образец медленно опускают в воду или кипятят.

5.1.4 Водонасыщение – это увлажнение материала под давлением. Характеризуется коэффициентом насыщения:

К н = W o / П (5)

где W o – водопоглощение по объему;

П – пористость;

Коэффициент насыщения характеризует степень заполнения пор в материале водой. По коэффициенту насыщения косвенно можно определить морозостойкость материала, если К н < 0,8, то материал считается морозостойким.

5.1.5 Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду под давлением. Характеризуется коэффициентом фильтрации

К ф = V в а / (6)

где V в – количество воды, м 3 , проходящей через стенку площадью S =

1 м 2 , толщиной а = 1 м за время t = 1ч, при разности гидростатического давления на границах стенки p 1 – p 2 = 1 м водяного столба.

5.1.6 Водостойкость – это способность материала сохранять свои свойства при увлажнении. Водостойкость оценивают коэффициентом размягчения равного отношению предела прочности при сжатии насыщенного водой образца к пределу прочности при сжатии сухого образца:

К разм = R сж.нас. / R сж.сух. (7)

где R сж.нас – предел прочности при сжатии насыщенного водой образца, МПа

R сж.сух – предел прочности при сжатии сухого образца, МПа

Если коэффициент размягчения меньше 0,8 материал не водостоек.

5.1.7 Водонепроницаемость – это способность материала препятствовать фильтрации воды под давлением. Степень водонепроницаемости повышается при уменьшении количества крупных пор и особенно сквозных.

5.1.8 Морозостойкость – это способность материала выдерживать требуемое количество циклов попеременного замораживания и оттаивания. При этом снижение прочности материала должно быть не более 15% и потеря по массе не более чем 5%.

Морозостойкость материала тем выше, чем меньше крупных открытых пор и чем больше прочность на растяжение.

Существуют следующие марки по морозостойкости F 10,15,25,50,100,150,200…500.

5.1.9 Влажностные деформации – пористые неорганические и органические материалы при изменении влажности изменяют свой объем и размеры.

Усадка (усушка) это уменьшение объема и размеров материала при его высыхании. Она выражается уменьшением толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил.

Третья группа , характеризующая способность материала проявлять свои свойства при взаимодействии с тепловой средой.

5.1.10 Теплопроводность – способность материала передавать тепло через толщу от более нагретой поверхности к менее нагретой.

Закон передачи тепла теплопроводностью впервые был сформулирован Фурье. Согласно этому Закону количество тепла Q (Дж) проходящее через стену прямопропорционально теплопроводности материала, градиенту температур (t 1 – t 2), площади стены (S) и времени Z, в течении которого проходит тепловой поток, обратно пропорционально толщине стены:

Q = λ (S (t 1 – t 2) Z) / a, (Дж) (8)

λ = (Q а) / (S (t 1 – t 2) Z), Вт/ (м о С) (9)

5.1.11 Теплоемкость – свойство материала поглощать тепло. Теплоемкость характеризуется коэффициентом удельной теплоемкости, т.е. количеством теплоты, поглощаемой 1 килограммом материала при его нагревании на 1 градус. Измеряется коэффициент удельной теплоемкости в Дж/кг о С(К). Чем больше удельная теплоемкость материала, тем выше при всех прочих равных условиях теплоустойчивость здания. Для каменных материалов коэффициент удельной теплоемкости находится в пределах 0,75 – 0,92 кДж/кг о С, для древесины (сосны) 2,3 – 2,7 кДж/кг о С, для тяжелого бетона 0,8 – 0,9 кДж/кг о С, для стали 0,48 кДж/кг о С, воды 4,19 кДж/кг о С.

5.1.12 Термическая стойкость – это способность материала не растрескиваться при резких и многократных изменениях температуры. Термическая стойкость тем выше, чем меньше коэффициент теплового расширения и чем однороднее материал.

5.1.13 Огнестойкость – это способность материала противостоять кратковременному действию высоких температур в условиях пожара (до 1000 о С) при сохранении конструкцией несущей способности и устойчивости (бетон, железобетон, керамика, жароупорные стали).

5.1.14 Огнеупорность – способность материала противостоять, не расплавляясь действию высоких температур (свыше 1580 о С) длительное время.

5.2 . Химические свойства материалов характеризуют их способность сопротивляться действию химически агрессивной среды.

Кислотостойкость, щелочестойкость, растворимость, карбонизация, гидратация и др.

5.2.1 Кислотостойкость – способность материала сопротивляться воздействию кислот.

5.2.2 Щелочестойкость – способность материала сопротивляться воздействию щелочи.

5.2.3 Растворимость – способность материала растворяться в воде или растворах солей, кислот и щелочей. Растворимость характеризуется скоростью потери в массе образца к площади растворения:

Р = ((m 1 – m 2) / F) 100 (10)

где m 1 – первоначальная масса образца, гр;

m 2 – масса образца после процесса растворения, гр;

F – площадь растворения, см 2 ;

5.2.4 Токсичность – это способность материала при химическом взаимодействии выделять токсичные вещества опасные для здоровья человека и животных.

5.2.5 Гидратация – это свойство материала присоединять воду в процессе химического взаимодействия. Дегидратация это обратный процесс.

5.2.6 Карбонизация – это способность материала присоединять углекислый газ в процессе химического взаимодействия. Процесс обратный карбонизации называется декарбонизация.

5.2.7 Атмосферостойкость – это свойство материала длительное время противостоять воздействию атмосферных факторов, воды, кислорода воздуха, сернистых и других газов, переменному увлажнению и высыханию, нагреванию и охлаждению.

5.2.8 Коррозионная стойкость – это способность материала противостоять процессу химического или электрохимического разрушения. Например, для защиты от коррозии металлов применяют анодное или катодное покрытия, плакирование и т.д.

5.2.9 Экзотермия – это свойство материала вступать в химическую реакцию с выделением тепла. Характерно для процесса гашения извести:

СаО + Н 2 О = Са (ОН) 2 + (11)

5.2.10 Эндотермия это свойство материала вступать в химическую реакцию с поглощением тепла.

5.2.11 Горючесть – это способность материала воспламеняться и подвергаться процессу горения.

5.2.12 Гнилостойкость – это способность материала противостоять процессу гниения. Так, например, для древесины процесс гниения связан с образованием спор и грибов.

5.3. Физико-химические свойства материалов - сорбция, адсорбция, хемосорбция, адгезия, когезия и др.

5.3.1 Адгезия – это свойство одного материала прилипать к поверхности другого материала. Она характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого.

5.3.2 Кристаллизация – способность строительного материала принимать кристаллическую структуру.

5.3.3 Гигроскопичность – это свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

5.3.4 Сорбция – это процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим веществом (сорбентом), независимо от механизма поглощения.

В зависимости от механизма сорбции различают адсорбцию, абсорбцию и хемосорбцию.

- адсорбция , это изменение концентрации вещества на границе раздела фаз. Этот процесс проходит на любых межфазовых поверхностях, и адсорбироваться могут любые вещества. Адсорбция уменьшается с повышением температуры.

- абсорбция, это процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента. Например, растворение газов в жидкостях.

- хемосорбция , это процесс поглощения одного вещества другим сопровождающийся химическими реакциями. Типичный пример хемосорбции поглощение металлом кислорода или влаги с образованием оксидов и гидрооксидов.

5.4. Механические свойства. Это способность материалов сопротивляться деформации и разрушению под действием внешних сил, прочность при сжатии, растяжении, ударе, изгибе и т.д. Твёрдость, упругость, хрупкость, пластичность, истираемость, деформативность и др.

5.4.1 Прочность – способность материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под влиянием механических, тепловых и других воздействий.

Существует предельное состояние материала по прочности, которое называется предел прочности. В зависимости от прилагаемой нагрузки и условий приложения существует предел прочности на сжатие, на растяжение, на изгиб, на кручение, на скалывание. Предел прочности соответствует максимальному напряжению в момент разрушения материала. Прочность обусловлена силами сцепления, т.е. это результат взаимодействия частиц материала на атомно-молекулярном уровне. Эти силы зависят от физической природы материала и его физико-химической организации структуры, т.е. от химико-минералогического состава.

Например:

1. Сталь прочнее мрамора или гранита, что является следствием различия в химическом составе.

2. Алмаз прочнее графита или угля, что является следствием только разной компоновки кристаллической решетки.

Значительно снижают прочность, поры и микродефекты, которые являются концентраторами напряжения.

Существует две группы методов определения прочности материалов.

Первая группа – разрушающие методы определения прочности материалов. Методика определения прочности материалов по первой группе предусматривает изготовление образцов правильной геометрической формы из материала, в частности кубиков, призм, цилиндров стандартных размеров, и доведения их до разрушения на силовых установках (прессах). В результате определяется разрушающее усилие, с помощью которого определяется прочность материала. Формула определения прочности на сжатие следующая:

R сж = F раз / S обр (12)

где F раз - разрушающее усилие, в кг (Н);

S обр – площадь образца, см 2 (мм 2);

Предел прочности на сжатие определяется на кубах размером 15х15х15 см, 10х10х10см, 20х20х20 см; призмах 10х10х40 см, 15х15х60 см; цилиндрах.

Предел прочности на изгиб определяется на балочках размером 4х4х16см, 2х2х30см и т.д., призмах.

R и = (3P l) / 2b h 2 (13)

где Р – разрушающее усилие, кН(кг),

l – расстояние между опорами, см,

b, h – сечение образца балочки, см,

Предел прочности на разрыв определяется на призмах, цилиндрах.

Предел прочности на кручение определяется на призмах и цилиндрах.

5.4.2 Твердость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала. Твердость определяется твердомером (по Роквеллу, Бринелю).

В поверхность тела вдавливается специальный образец пирамида (шарики или призмы в основном из металла (стали)). Затем по величине отпечатков судят о твердости. Твердость хрупких материалов определяют по условной десятибалльной шкале. В качестве эталона принята твердость следующих десяти минералов:

Тальк; 2. Гипс, 3. Кальцит, 4. Флюрит, 5. Акатит, 6. Ортоклаз, 7. Кварц, 8. Топаз, 9. Корунд, 10. Алмаз.

Твердость имеет большее значение для технологии материалов, которые применяются в конструкциях с сильно сосредоточенными нагрузками.

5.4.3 Истираемость – это постепенное разрушение поверхностного

слоя материала за счет сил трения материала о поверхность движущегося тела.

Физическая сущность истирания состоит в отрыве более прочных частиц из общей массы материала. Как и прочность, истирание зависит от величины кристаллов между собой.

Истираемость определяют по величине потерь массы образца, отнесенной к единице площади соприкосновения образца с кругом истирания, после 1000 оборотов круга:

И = (m – m 1) / F, г/см 2 (14)

Истираемость имеет большое значение для полов, лестниц, бункеров и т.п.

5.4.4 Упругость – свойство материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия напряжения.

Значение «упругости» для строительных материалов заключается в том, что в прочностных расчетах учитывают не саму прочность, т.е. не то напряжение, при котором материал разрушается, а предел упругости, т.е. то напряжение, при котором начинается сильно проявляться необратимые пластические деформации.

5.4.5 Пластичность – способность материала необратимо изменять форму и размеры под нагрузкой без появления трещин. Физическая природа пластичности связана с дислокациями. К пластичным материалам относятся битумы, дерево, мягкие классы сталей, мастики и др.

Упрощенный способ определения марки кирпича. Молоток мас-

сой 1 кг берут за нижнюю часть рукояти, локоть прижимают к туловищу у пояса, ударником молотка касаясь плеча. Удар наносят по наибольшей грани кирпича. В зависимости от степени разрушения кирпича по табл. 8 определяют его марку.

	Таблица 8
Результаты удара	Примерная марка
молотком
Кирпич разбивается на куски средней величины	Ниже 75 – брак
от одного удара
Кирпич разрушается от двух-трех ударов
Кирпич искрит, от него отбиваются мелкие осколки

В условное обозначение стеновых керамических материалов (кирпичи, камни) кроме показателя марки по прочности входит значение морозостойкости в количествах циклов замораживания и оттаивания и буквенные обозначения: К – керамический, Р – рядовой, Л – лицевой, П – пустотелый, О – одинарный, У – утолщенный (для кирпича), У – укрупненный (для камня), Пр – профильный. В конце обозначения указывается СТБ.

Например:

кирпич керамический рядовой пустотелый одинарный марки по прочности 150, по морозостойкости F15:

кирпич КРПО-150/15/СТБ1160-99;

камень керамический рядовой укрупненный марки по прочности 150, по морозостойкости F 15:

камень КРУ 150/15/СТБ1160-99.

3.3. Определение прочности керамзитового гравия

Прочность керамзитового гравия определяют при сдавливании зе-

рен в стальном цилиндре с внутренним диаметром, равным высоте. Цилиндр заполняют керамзитом до краев, закрывают плунжером и помещают на нижнюю плиту пресса. Сдавливают заполнитель при помощи пресса до погружения плунжера в цилиндр на 20 мм, в этот момент отмечают пока-

	зания стрелки манометра.				σ сд. з , МПа,
	Прочность заполнителя при сдавливании в цилиндре
	вычисляют по формуле
	σ сд. з

где F – усилие сдавливания, кгс; A – площадь поперечного сечения цилиндра, равная 177 см2 .

По результатам испытаний керамзита, пользуясь табл. 9, определяют марку гравия по прочности и марку бетона, для которого он может быть использован.

						Таблица 9
	Прочность гравия при сдавливании			Марки гравия	Проектная марка
		в цилиндре, МПа		по прочности	легкого бетона
		до 0,5 вкл.
		св. 0,5 до 0,7 вкл.
		св. 0,7 до 1,0 вкл.
		св. 1,0 до 1,5 вкл.
		св. 1,5 до 2,0 вкл.
		св. 2,0 до 2,5 вкл.
		св. 2,5 до 3,3 вкл.
		св. 3,3 до 4,5 вкл.
		св. 4,5 до 5,5 вкл.
		св. 5,5 до 6,5 вкл.
		св. 6,5 до 8,0 вкл.
		св. 8,0 до 10,0 вкл.
	σ сд. з			Ускоренно		прочность
			керамзита можно по значению насыпной
			плотности, используя график (рис. 3).
			Помимо этого прочность гранул керамзита
			можно ориентировочно определить, сжимая
			их пальцами. Если при этом зерна легко
			разрушаются, то их прочность обычно не
			превышает 1 – 1,2 МПа, если для этого
			нужно приложить усилие, то прочность
	Рис. 3. График приближенной		составляет 1,5 –			Гранулы с
			прочностью 2 – 3 МПа и более
	зависимости прочности керамиче-
	ского гравия от насыпной плотно-		разбиваются при несильном ударе по ним
	сти в сухом состоянии		слесарным молотком.

3.4. Определение износостойкости плитки для полов

Износостойкость – это способность материала противостоять действию истирающей нагрузки. Для половой плитки этот показатель связан с трением о поверхность подошв обуви людей, перемещением механизмов. Оценивают износостойкость потерей массы плитки к единице ее площади на круге истирания. Для определения потери массы плитки при истирании

выбирают образец 70× 70 мм или 50× 50 мм, который предварительно взвешивают с точностью до 0,1 г и измеряют длину и ширину и вычисляют площадь с точностью до 0,1 см2 . Образец устанавливают в держатель на металлический диск (диск истирания). При вращении диска, на который равномерно подается песок, и нагрузке на образец не более 0,06 МПа происходит истирание поверхности образца, т. е. потеря его массы. После 30 м пути диск останавливают, образец извлекают и взвешивают. Процесс повторяют на образце еще три раза, каждый раз поворачивая его на 90° в одном направлении.

Износостойкость Q , г/см2 , вычисляют по формуле

		3m 4

где m 4 – суммарная потеря массы после 4 циклов истирания, г; S – площадь образца, см2 ; 3 – коэффициент приведения к 12 циклам испытания.

Результат вычисления округляют до 0,01 г/см2 .

Полученные данные сравнивают с требованиями ГОСТа, согласно которому потери в массе при испытании неглазурованных плиток не должны превышать 0,18 г/см2 .

Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работы

1. С какой целью в строительстве применяют материалы, используемые в работе?

2. Какие показатели характеризуют качество стенового материала?

3. Какое заключение о качестве кирпича можно сделать по результатам визуального осмотра?

4. Как определить марку кирпича?

5. Что значит выражение – марка кирпича по прочности 75, 100, 300?

6. Какие показатели характеризуют качество материала, применяемого для наружной отделки (облицовки) зданий?

7. Какие показатели характеризуют качество материала, применяемого для отделки пола?

8. Почему согласно ГОСТу к испытуемым материалам предъявляют различные требования по водопоглощению?

9. Oт чего зависит плотность керамических изделий?

10. Поясните условное обозначение – кирпич КРУ (КЛУ)- 125/75/СТБ1160-99.

11. За счет каких технологических приемов можно повысить теплоизоляционные свойства стеновых материалов?

12. За счет каких технологических приемов можно повысить марку стенового материала?

13. Пояснитеусловноеобозначение– каменьКЛПр-150/50/СТБ1160-99.

14. Поясните условное обозначение – ПГ250 × 250(247× 247× 8,0)

ГОСТ6787-2001.

Перечень ГОСТов и СТБ, используемых при выполнении лабораторной работы

1. СТБ 1160-99. Кирпич и камни керамические. Технические условия.

2. СТБ 1217-2000. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия.

3. ГОСТ 6787-2001. Плитки керамические для полов. Технические условия.

4. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.

5. ГОСТ 8462-85. Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе.

6. ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний.

7. ГОСТ 27180-2001. Плитки керамические. Методы испытаний.

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Вопросы допуска к выполнению лабораторной работы

1. Какие материалы называют теплоизоляционными?

2. По каким основным показателям оценивают качество теплоизоляционного материала?

3. Классификация теплоизоляционных материалов по форме изделий.

4. Классификация теплоизоляционных материалов по характеру структуры.

5. Способы получения пористой структуры.

6. Классификация теплоизоляционных материалов по природе происхождения.

7. Классификация теплоизоляционных материалов по степени сжимаемости.

8. Классификация теплоизоляционных материалов по степени огнестойкости.

9. Чем теплоизоляционные материалы отличаются от звукопоглощающих?

10. Какие органические теплоизоляционные материалы вы знаете?

11. Какие вы знаете неорганические теплоизоляционные материалы?

Теплоизоляционные материалы – разновидность строительных материалов. Они характеризуются высокопористым строением и низким коэффициентом теплопроводности. В строительстве жилых и промышленных зданий применение тепловой изоляции дает экономию основных строительных материалов, уменьшение толщины и массы стен, конструкций покрытий и перекрытий, а также снижение стоимости строительства. При изоляции тепловых установок (печей, сушилок), трубопроводов и оборудования сокращаются теплопотери, расход топлива и энергии, что позволяет сэкономить до 1 млн тонн условного топлива в год.

По виду исходного сырья теплоизоляционные материалы можно разделить на органические, состоящие из волокон или вспененного полимера, и неорганические, получаемые из минеральных расплавов или обжигом минерального сырья.

По форме и внешнему виду теплоизоляционные материалы (ТИМ) бывают штучные (плиты, блоки, кирпичи и др.), рулонные (маты, полосы), шнуровые (жгуты, шнуры), сыпучие и рыхлые (перлит, стекловата и др.), фасонные (цилиндры, сегменты).

По структуре теплоизоляционные материалы делят на волокнистые – минераловатные, древесноволокнистые; ячеистые – пеностекло, пенопласты; зернистые (сыпучие) – вспученный перлит, керамзит, опилки, аглопорит, пемза.

Для получения ТИМ могут быть использованы связующие вещества. Теплоизоляционные материалы характеризуются большим количеством закрытых разобщенных и открытых сообщающихся между собой пор,

которые заполнены воздухом или газом.

Общая пористость материала складывается из открытой и закрытой пористости. Для теплоизоляционных материалов общая пористость должна находиться в пределах 40 – 98 %. Величина открытой пористости зависит от структуры материала. Так, для материалов волокнистой структуры величина открытой пористости приближается к общей. У материалов ячеистой структуры преобладают закрытые поры.

Лучшую теплоизолирующую способность имеют материалы с мелкими замкнутыми сферическими порами. С увеличением размеров пор ухудшаются теплозащитные свойства материалов, так как воздух, заключенный в порах, свободно перемещается и теплопроводность материала увеличивается. Кроме того, такие материалы обладают высоким водопоглощением, что также ухудшает теплоизоляционные свойства.

Теплоизоляционные свойства материалов во многом зависят от величины средней плотности: чем ниже средняя плотность, тем лучше теплоизоляционные свойства.

В зависимости от средней плотности (кг/м3 ) ТИМ делят на четыре группы: особо низкой плотности (ОНП) с маркой по плотности 15, 25, 35, 50, 75; низкой плотности (НП) – 100, 125, 150, 175; средней плотности

(СП) – 200, 225, 250, 300, 350; плотные (Пл) – 400, 500, 600.

Важнейшимпоказателемтеплоизоляционныхсвойствматериаловявляется теплопроводность. ВзависимостиотэтойвеличиныТИМделятнаклассы:

А – низкой теплопроводности – до 0,06 Вт/м К; Б – средней теплопроводности – от 0,06 до 0,115 Вт/м К;

В – высокой теплопроводности – от 0,115 до 0,175 Вт/м К. Теплоизоляционные свойства материалов зависят также от условий

хранения и эксплуатации. При длительном хранении, а также эксплуатации под действием значительных нагрузок мягкие теплоизоляционные материалы сжимаются, уменьшается их пористость, ухудшаются теплоизоляционные свойства.

В зависимости от жесткости ТИМ делят на марки (табл. 1).

				Таблица 1
Марка теплоизоляционного	Величина относительного сжатия, %
материала по жесткости	при удельной нагрузке, кгс/см2
М – мягкие
П – полужесткие
Ж – жесткие
ПЖ – повышенной жесткости
Т – твердые

Независимо от структуры теплоизоляционные материалы обладают существенным недостатком – способностью увлажняться. Материалы адсорбируют влагу из воздуха или поглощают ее при непосредственном контакте с водой. При этом средняя плотность увеличивается, а теплоизоляционные свойства ухудшаются, так как коэффициент теплопроводности воздуха, заполняющего поры, равен 0,023 Вт/м К, а воды 0,58 Вт/м К.

Температура эксплуатации теплоизоляционных материалов определяет возможность их применения. Органические материалы используют при более низких температурах, чем неорганические. Каждый теплоизоляционный материал характеризуют интервалом температурного применения, который зависит от его вещественного состава исходного сырья, наличия или отсутствия связующего.

Цель работы:

Студент должен приобрести: 1. Навыки:

− определения физико-механических свойств теплоизоляционных материалов;

− работы с используемыми приборами и оборудованием; − поиска информации по справочно-нормативной литературе. 2. Умения:

− анализировать полученную информацию;

− делать выводы о свойствах исследуемых материалов, их зависимости от состава и структуры;

− определять рациональную область использования теплоизоляционных материалов.

Используемые приборы и оборудование:

1. Линейка металлическая измерительная.

2. Штангенциркуль.

3. Весы лабораторные технические.

4. Устройство для определения сжимаемости.

При выполнении лабораторной работы необходимо использовать нормативные документы: ГОСТы, СТБ, содержащие технические требования к исследуемым материалам. Данные, полученные при выполнении работы, заносят в табл. 2.

Таблица 2

Теплоизоляционные материалы и изделия

Наименование материала	Используемое сырье			Класс, группа материала
		Структура	Форма изделия	по средней плотности	по теплопроводности	по жесткости

Температура Область применения о , использования

1. Определение средней плотности

Среднюю плотность материала определяют после предварительного высушивания до постоянной массы или в состоянии естественной влажности.

Среднюю плотность ρ ср , г/см3 , кг/м3 , сухого образца правильной геометрической формы определяют по формуле

ρ ср =

где m – масса сухого образца, г, кг; V – объем образца, см3 , м3 .

По величине средней плотности определяют группу теплоизоляционного материала.

2. Определение пористости

Общую пористость материала П п , %, определяют по формуле

				ρ cр

где ρ ср – средняя плотность материала,		кг/м3 ; ρ – истинная плотность
материала, кг/м3 (табл. 3).		Таблица 3
Группы теплоизоляционных материалов		Истинная плотность, кг/м3
Органические:
рыхлозернистые
ячеистые
волокнистые полимерные
волокнистые растительные
Неорганические:
рыхлозернистыеВизуально определяют макроструктуру материала и соотношение между открытой и закрытой пористостью в общей пористости. Оценивают эффективность теплоизоляционного материала. 3. Определение теплопроводности Главный фактор, определяющий теплопроводность, – средняя плотность материала, с увеличением которой теплопроводность возрастает. Теплопроводность материала λ , Вт/м К, определяют при температуре 25 о С экспериментально. Возможно косвенно оценить теплопроводность материала по формуле Некрасова где ρ ср – средняя плотность материала, г/см3 . По значению теплопроводности определяют класс материала. 4. Определение жесткости и упругости Марку мягких теплоизоляционных материалов по жесткости определяют по величине относительного сжатия (сжимаемости). Образец известной площади помещают на основании устройства для определения сжимаемости. При помощи груза создают на поверхности образца удельную нагрузку 5 10-3 кгс/см2 . Например, при площади образца 100 см2 необходимая масса груза составит: 5 10-3 кгс/см2 × 100 см2 = 0,5 кг. Это первое нагружение образца. Через 5 минут нагружения определяют толщину образца Н о , мм. Плавно нагружают образец дополнительным грузом до общей удель- ной нагрузки равной первому ее значению в табл. 1. – 0,02 кгс/см2 . При площади образца 100 см2 общая масса груза составит 0,02 100 = 2 кг. Через 5 мин нагружения определяют толщину Н 1 , мм – второе нагружение. Затем всю нагрузку снимают. Через 15 мин вновь нагружают образец с удельной нагрузкой 5 10-3 кгс/см2 и через 5 мин определяют толщину образца Н 2 , мм – третье нагружение. Сжимаемость С ж в процентах С ж = Но − Н1 Но где Н о – толщина образца при первом нагружении, мм; Н 1 – толщина образца при втором нагружении, мм. По величине сжимаемости в соответствии с табл. 1 определяют марку ТИМ по жесткости. Если при втором нагружении образца величина Н 1 равна 0, испытание повторяют при следующей в табл. 1 удельной нагрузке – 0,4 кгс/см2 или 1,0 кгс/см2 . Упругость ТИМ – важная характеристика, так как от способности материала восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки зависит его теплопроводность. Для мягких ТИМ величина упругости должна быть не менее 70 %. Упругость теплоизоляционного материала У в процентах определяют по формуле Но − Н2 У = 1 Но где Н 0 – толщина образца при первом нагружении, мм; Н 2 – толщина образца при третьем нагружении, мм. По полученным значениям делают вывод об упругих свойствах исследуемых теплоизоляционных материалов. Контрольныевопросыдлязащитывыполненной лабораторной работы 1. Поры какого типа желательно создавать у ТИМ и почему? 2. Какую роль играют ТИМ в современном строительстве? 3. Какие недостатки ТИМ на основе органического сырья, как их можно устранить? 4. Как условия хранения ТИМ влияют на их свойства? 5. Перечислите известные теплоизоляционные изделия на основе растительного сырья. 6. Какие Вы знаете ТИМ для теплоизоляционных засыпок? 7. С какой целью определяют деформативные свойства ТИМ? 8. Какое влияние оказывает влажность материала на его теплопроводность? 9. От каких показателей зависит водопоглощение ТИМ? 10.Какие теплоизоляционные материалы Вы примените для изоляции промышленного оборудования с температурой более 900 о С?

Основные понятия, признаки классификаций, классификация по назначению Все строительные материалы и строительные конструкции можно классифицировать на группы по различным признакам: виду продукции (штучные, рулонные, мастичные и т. д.) применяемому основному сырью (керамические, полимерные и т. д.) способам производства (прессованные, вальцево- каландровые, экструзионные и т. п.) назначению (конструкционные, конструкционно- отделочные, декоративно - отделочные.) конкретным областям применения кровельные, тепло-изоляционные и т. д.) (стеновые,

происхождению природные (естественные) и искусственные. химическому составу (органические, неорганические) по степени готовности к применению (сырьевые - известь, цемент, гипс, необработанная древесина и т. д. , материалы-полуфабрикаты -ДВП и ДСП, фанера, брусья, металлические профили-материалы, готовые к применению -стеклоблоки, кирпичи, керамические облицовочные плитки и т. д.) Деление СМ на группы может производиться не только по общим, (изотропные но и и по отдельным анизотропные; частным признакам особо тяжелые, облегченные, легкие, особо легкие, по плотности, по огнестойкости, по морозостойкости.)

К группе ИЗДЕЛИЯ относятся столярные (оконные и дверные блоки, паркет), скобяные (замки, ручки и т. д.), электромеханические (осветительная арматура, розетки, выключатели и т. д.), санитарно-технические, трубы и фитинги. К ИЗДЕЛИЯМ так же относятся детали СК: бетонные и ж/б стеновые и фундаментные блоки; балки, колонны, плиты перекрытий и др. продукция комбинатов ЖБИ и предприятий стройиндустрии; Более сложные элементы СК (фермы, рамы, арки, оболочки, лестничные марши) часто относятся к группе КОНСТРУКЦИЯ.

Названия структурных зданий определяют и наименования классификационных групп СМ и СИ: стеновые, кровельные, тепло-, звукоизоляционные, акустические. Строительные материалы и изделия: 1. Конструкционные: Конструкционны для ограждающих конструкций тепло-звукоизоляционные кровельные гидро -и пароизоляционныее герметизирующие для светопрозрачных ограждений для инженерно-технического оборудованияя специального назначения(жаростойкие, огнеупорные)

Конструкционно-отделочные: для лицевых слоев ограждающих конструкций типа сэндвич. для ограждений балконов и лоджий для полов и лестниц для перегородок для подвесных (акустических)потолков для стационарного оборудования и мебели для дорожных покрытий Отделочные: для наружной отделки зданий и сооружений для внутренней отделки для специальных декоративных защитных покрытий (антикоррозионных, огнезащитных)

Архитектурно-строительные требования к СМ Основные продукции архитектурно-строительные промышленности СМ и требования СИ к условно классифицируются на 3 группы: функциональные: (общестроительные, эксплуатационные, санитарно- гигиенические) эстетические экономические

Первая подгруппа функциональных архитектурностроительных требований общестроительных обусловлена видом и назначением М или СИ, удобством транспортирования и хранения, технологичностью применения независимо от эксплуатационного режима той конструкции, в которой он будет применен. Вторая подгруппа функциональных требований относится к качественным характеристикам материалов и СИ, почти исключительно эксплуатационным отдельных помещений промышленная Требования режимом и продукция этой эксплуатационными. определяемым зданий, конструкций, будет уложена подгруппы сооружений, где «в данная дело» . называются

В последнее время, особенно в связи с широким внедрением в строительство синтетических и полимерных СМ и СИ, особую значимость приобрели санитарногигиенические требования. Эстетические требования к форме, цвету, рисунку и фактуре поверхности СМ и СИ выделены в особую группу. Помимо объективных факторов эти требования не свободны от общего художественного замысла проекта и даже от субъективного мнения автора-архитектора. Не менее важна группа экономических требований, определяющих технико-экономическую эффективность и целесообразность разработки, производства и применения того или иного СМ и СИ. Обязательные параметры экономических требований заказчика – лимитная цена (по смете) и долговечность.

Эксплуатационно-технические свойства СМ Физические структурные (плотность, пористость, объемная масса) свойства СМ отрицательной влагоотдача, по отношению к действию температуры водопроницаемость, воды и (водопоглощение, влажность, водостойкость, морозостойкость) свойства характеризующие отношение СМ к действию тепла (огнестойкость, теплопроводность, огнеупорность) Механические прочность, твердость, истираемость Химические Коррозионная стойкость

Большинство современных СМ представляют собой капиллярно-пористые тела. Поэтому важнейшим показателем, влияющим на многие свойства СМ является пористость – степень заполнения объема материала порами – промежутками, полостями между элементами структуры. Поры могут содержать газ (воздух) или жидкость. Различают микро(0, 001 -0, 01 мм) и макропоры (0, 1 -1, 2 мм), открытые или закрытые. Пористость определяется по формуле П=Vпор/Vo*100% По пористости СМ подразделяются на низкопористые – П 50%(пенопласты - П=99%.

Истинной плотностью материала называется отношение массы материала в абсолютно плотном состоянии к объему в абсолютно плотном состоянии (плотность вещества) Средней плотностью материала или просто плотностью называется отношение массы материала в естественном состоянии (с пустотами, порами, полостями) к объему в естественном состоянии. Плотности СМ: Бетоны =1800 -2600 кг/м 3 Стали =7850 кг/м 3 Кирпич =1400 -1900 кг/м 3 Стекло =2400 -2600 кг/м 3

Гигроскопичностью СМ называется способность его впитывать воду и водяные пары из воздуха. Водопоглощение СМ по объему определяется по формуле *100%, где - масса образцов в сухом состоянии - масса образца в увлажненном состоянии, V – объем образца. Водопоглощение СМ по массе определяется по формуле *100%,

У некоторых высокопористых СМ водопоглощение по массе может быть больше 100%. Объемное водопоглощение всегда меньше 100%. =150% древесина, 12% кирпич, 3% тяжелый бетон, 0, 5% гранит, сталь и стекло воду не поглощают. Влагоотдача – свойство материала выделять воду при наличии соответствующих условий в окружающей среде (понижение влажности, нагрев, движение воздуха). Влагоотдачу выражают скоростью высыхания СМ в процентах массы (или объема образца), теряемых в сутки при относительной влажности воздуха 60% и температуре 20 С 0.

Влажность W – содержание влаги в материале, отнесенная к массе СМ во влажном состоянии в % (значительно меньше, чем его полное водопоглощение) Водопроницаемость – способность СМ пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости характеризуется количеством воды, прошедшим в течение часа через 1 см 2 площади давлении, испытуемого величина соответствующим тесно связана Материалы материала особо ГОСТом. с которого Степень характером плотные при постоянном определяется водопроницаемости строения материала. водоне-проницаемы (сталь,

Водостойкость – характеризуется отношением предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой к пределу прочности при сжатии СМ в сухом состоянии коэффициентом Кр. Кр = 1 для металлов и стекла. Если Кр

Теплопроводность - это способность СМ передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий при разности температур на поверхностях. Это свойство проходящей в оценивается течение 1 количеством часа (t) через теплоты, стену из испытуемого СМ толщиной 1 м (a), площадью 1 м 2 (A) при разности температур С 0 Огнестойкость – это способность СМ сохранять физические свойства при воздействии огня и высоких температур, развивающихся в условиях пожара

По отношению к воздействию высоких температур СМ: несгораемые – не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются (бетон, кирпич, металл, камни). трудносгораемые – обугливаются, тлеют, с трудом воспламеняются, с удалением источника огня их горение и тление прекращаются (асфальтобетон, фибролит). сгораемые – горят или тлеют после удаления источника огня (древесина, рубероид и т. д.). Огнеупорность – свойство СМ противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур. Хладостойкость вязкость и – другие отрицательных t. С 0. свойство СМ, сохранять эксплуатационные пластичность, характеристики при

Акустические свойства – звукоизолирующая способность характеризует снижения уровня воздействий звуковой волны при их прохождении через ограждающие конструкции здания, звукопоглощающая способность. Оптические свойства – светопроницаемость – способность пропускать прямой и рассеянный свет, прозрачность (для окон и других световых ограждений)– способность пропускать прямой и рассеянный свет, не изменяя направления его распространения.

Механические свойства Связаны с возможностью СМ сопротивляться различным силовым воздействиям. Прочность – способность СМ сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами. Прочность СМ оценивается пределом прочности R, (H/м 2) – напряжением, соответствующим нагрузке, при котором фиксируется начало разрушения. Наиболее распространены нагрузки: - сжатие - растяжение - изгиб и удар.

Предел прочности при сжатии (растяжении) R= P/A, где P – нагрузка, при которой фиксируются первые признаки разрушения, A – площадь поперечного сечения образца. Предел прочности при изгибе R=M/W, где M – изгибающий момент, при котором фиксируются первые признаки разрушения. W – момент сопротивления сечения образца. Прочность суммарной СМ работе при ударе нескольких часто оценивается сбрасываний груза по на образец СМ, затраченной на его разрушение (до появления первой трещины) и отнесенной к единице V материала.

Твердость – способность СМ сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим при проникновении в него другого, более твердого тела. В зависимости от вида СМ применяют различные методы оценки твердости. Для металлов, материалов на основе полимеров, древесины – вдавливание в образец шариков, конусов или пирамид. Для природных каменных СМ – царапают минералами входящими в шкалу твердости Мооса (самые твердый – алмаз Т 10, кварц Т 7, тальк Т 1). Твердость СМ зависит от его плотности. Это свойство не всегда находится в прямой зависимости от прочности (стали различной твердость). прочности могут иметь одинаковую

Истираемость – способность СМ уменьшаться в объеме и массе, вследствие разрушения поверхности слоя под давлением истирающих усилий. где А – площадь материала, к которой прикладываются истирающие воздействия, m и m 1 – масса до и после истирания. Истираемость в большей мере зависит от плотности СМ. Эта характеристика очень важна для СМ, применяемых для полов, тротуаров и дорог. Очень стойкие к истирающим воздействиям ПКМ - базальт, гранит и т. д.

Деформативные свойства Упругость – способность СМ деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения воздействия внешней среды. Пластичность – способность СМ изменять форму, размеры под воздействием внешних сил не разрушаясь. После прекращения силы, СМ не может самопроизвольно восстановить форму и размеры. Остаточная деформация называется пластической. Способность механических значительной хрупкостью. твердого материала воздействиях пластической без разрушаться при сколько-нибудь деформации называется

Коррозионная стойкость Разрушение СМ под воздействием агрессивных веществ называется коррозией. Различают химическую, физическую (без изменения химического состава), физико -химическую и электрохимическую коррозию (из-за возникновения электрического тока на границе фаз СМ). Коррозионная стойкость – способность СМ сопротивляться разрушительному действию агрессивных веществ. При оценке разность коррозионной масс агрессивной образцов среды и стойкости до и СМ после соответствующие прочностных и упругих характеристик. определяют воздействия изменения

Степень разрушения СМ определяется при водопоглощении под вакуумом. О ходе разрушения структуры СМ судят на основании изменения объема воды, поглощаемой материалом. По разности массы сухих и насыщенных образцов рассчитывают прирост V внутренних пор, доступных воздействию агрессивной среды. Эту величину принимают за критерий коррозоустойчивости СМ. Комплексные свойства СМ – долговечность – надежность – совместимость

Долговечность – способность СМ и СИ сохранять требуемые свойства до предельного состояния, заданного условиями эксплуатации. Долговечность материала зависит от состава, структуры и качества материала, а также от совокупности воздействующих на него в период эксплуатационных факторов: режима и уровня нагрузок, температуры, влажности, агрессивности среды. Долговечность количественно измеряется временем (в годах) от начала эксплуатации в заданном режиме до момента достижения предельного состояния. Надежность – одно из основных комплексных свойств СМ, определяющее его способность выполнять свои функции в течении заданного времени и при данных условиях эксплуатации, сохраняя при этом в определенных пределах установленные характеристики.

Зависит от: условий производства, условий транспортирования, хранения, условий применения, условий эксплуатации. Основное значение надежности состоит в исключении «отказов» внезапного ухудшения свойств М ниже уровня браковочного показателя. Совместимость – способность разнородных материалов или компонентов образовывать композитных прочное и материалов, надежное СИ, СК неразъемное соединение и стабильно выполнять при этом необходимые функции в течение заданного времени

Эстетические свойства СМ К эстетическим свойствам СМ относятся форма, цвет, фактура, рисунок (природный рисунок - текстура). Форма материалов, воспринимается непосредственно интерьера лицевая визуально влияет здания. В на в поверхность процессе своеобразие современной которых эксплуатации, фасада архитектуре или форма облицовочных материалов лаконична. Это, как правило, квадрат или прямоугольник. Цвет – зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на сетчатку глаза электромагнитных колебаний, отраженных от лицевой поверхности СМ в результате действия света. Основные характеристики цвета – цветовая тональность, светлота и насыщенность.

Цветовая тональность – показывает к какому участку видимого спектра относится цвет материала, количественно цветовые тона измеряются длинами волн. Светлота – характеризуется относительной яркостью поверхности отражения, СМ, который определяемой коэффициентом представляет соответственно отношение отраженного светового потока к падающему. Насыщенность цвета – степень отличия хроматического цвета от ахроматического той же светлоты. Фактура – видимое строение лицевой поверхности СМ, характеризуемое степенью рельефа и блеска. Рисунок – различные по форме, размерам, расположению, цвету линии, полосы, пятна и другие элементы на лицевой поверхности материала.

Оценка качества строительных материалов Вероятность принятия эффективного, качественного решения при выборе наиболее целесообразных СМ в процессе проектирования объекта повышается по мере увеличения числа рассматриваемых вариантов и оценки не только отдельных свойств СМ и СИ, а всей совокупности этих свойств, определяющих качество продукции. Многочисленные методы оценки качества строительных объектов (СК, СМ и т. д.) можно классифицировать: - по степени универсальности - по полноте учета свойств: а) полные, учитываются все свойства с максимально высокой точностью б) упрощенные, учитывают только основные свойства.

-по решаемым задачам: а) на методы позволяющие ранжировать по качеству и одновременно оценивать во сколько раз один материал лучше другого; б) методы, позволяющие произвести только ранжировку. - по характеру исполнения оценки: а) экспертная (с привлечением экспертов) б) неэкспертная (при наличии достаточной информации по всем объектам, и по всем их свойствам). Комплексную количественную оценку качества рассматривают как двухступенчатый процесс: 1) оценка простых свойств 2) оценка сложных свойств. СМ

В настоящее время количественная оценка и аттестация качества СМ, как правило, ограничивается оценкой отдельных свойств. Все ГОСТы, ТУ регламентируют число показателей некоторых важнейших свойств. Стандартизация и унификация СМ Стандартизацией называется процесс установления и применения стандартов – комплекса нормативнотехнических требований, норм и правил на продукцию массового применения, утвержденных в качестве обязательных для предприятий и организацийизготовителей и потребителей указанной продукцию. В ГОСТах приведены требования к свойствам СМ, методам их испытаний, правилам приемки, транспортирования и хранения. ГОСТы обязательны для применения на всей

ТУ или временные ТУ – ВТУ – содержат комплекс требований к показателям качества, методам испытаний, правилам приемки к определенным видам материалов, которые не стандартизированы или ограниченно применяются. ТУ действуют в пределах ведомства, министерства. Кроме ГОСТов и ТУ в строительстве действуют СНи. Пы. С 1 июля 2003 года в России вступил в действие закон о техническом регулировании. Согласно этому закону ГОСТы могут упраздняться, а государство будет обеспечивать лишь безопасность окружающей технических среды продукции для посредством регламентов. принятия Стандарты предлагать сами предприятия. потребления и системы качества будут

К методам стандартизации относятся унификация и типизация. Под унификацией понимают приведение различных видов СМ, СИ, СК к технически и экономически рациональному минимуму типоразмеров, марок, форм, свойств и т. п. предполагает разработку типовых СМ, СИ, СК Типизация на основе общих технических характеристик. Требования к типизации определяют выпуск СМ, размеры которых увязываются с модулем – М (ЕМС). В качестве модуля в России принят размер 100 мм. Используются укрупненные модули (3 М, 6 М, 12 М, 15 М, 30 М, 60 М) и дробные (1/2 М, 1/5 М, 1/10 М, 1/20 М, 1/50 М, 1/100 М). Модуль применяется для координации размеров СМ, СИ, СК, частей зданий и зданий в целом.

→ Строительное материаловедение

Оценка качества материалов

Оценка качества материалов

Качество материалов оценивают совокупностью числовых показателей технических свойств, которые были получены при испытаниях соответствующих образцов. Существуют стандарты, устанавливающие для большинства материалов и изделий обязательные методы испытаний.

На продукцию, имеющую межотраслевое значение, разрабатываются Государственные стандарты (ГОСТы) Российской Федерации. Они содержат требования к безопасности этой продукции для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, а также пожарной безопасности. Кроме того, в них приводятся основные показатели и методы контроля качественных характеристик материала. Нередко в ГОСТе сообщается классификация материала по одному или нескольким признакам. Указываются конкретные числовые значения свойств с маркировкой выпускаемой продукции, правила приемки и хранения материала, допуски и посадки изделий.

Кроме государственных имеются стандарты отраслевые, разрабатываемые министерствами на свою продукцию, - материалы или сырье сравнительно ограниченного ассортимента и применения. Существуют стандарты на строительные материалы, выпускаемые отдельными предприятиями. Они обязательны для данного предприятия (фирмы) при доставке продукции по договору. Имеются стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Стандарты (ГОСТы) периодически обновляются на основе последних достижений науки, техники и технологии. Они имеют силу закона, т. е. их категорически запрещено нарушать. Они не являются объектом авторского права (ст. 6 Закона о стандартизации).

Большинство строительных материалов, применяемых для несущих конструкций и работающих под влиянием статических или динамических нагрузок, маркируют с учетом их реальных прочностных показателей. Для теплоизоляционных, гидроизоляционных, акустических и некоторых других материалов принимают с целью маркировки не прочностные, а другие физические свойства - теплопроводность, водонепроницаемость, морозостойкость, среднюю плотность и т. п.

При окончательном выборе материала для строительного объекта большую роль играет экономический показатель. При одинаковом качестве стремятся выбрать материал самый дешевый и доступный по его запасам в регионе строительства, особенно, если он местный, но с учетом, конечно, транспортных расходов, а также вероятной эксплуатационной стойкости (долговечности) в конструкциях.

Удовлетворение всех необходимых технических требований, отмеченных ранее, является обязательным условием выхода строительного материала хорошего качества. Однако этого условия недостаточно для выхода материала высшего качества. Тогда потребуется чтобы те же числовые показатели свойств были равны экстремальным значениям их при оптимальных структурах. Высшее качество выпускаемой продукции служит первым и основным критерием прогрессивных технологий в строительном материаловедении.