Классификация строительных материалов, их основные свойства

 

Строительные материалы и изделия классифицируют по ряду признаков:

· по происхождению - на природные или естественные (гранит, песок и др). и искусственные (керамика, стекло и др.);

· по химическому составу – на минеральные (металлы и сплавы на их основе, цемент и т.п.) и органические (древесина, полимеры и т.п.);

· по назначению - на конструкционные, вяжущие, отделочные, тепло­изоляционные, для полов, для остекления и др.

Как правило, минеральные материалы отличаются высокой плотностью, прочностью, морозостойкостью, химической стой­костью и огнестойкостью. Коэффициент теплопроводности таких материалов выше, чем органических. Их применяют для конструк­ционных элементов и деталей.

Органические материалы в большинстве случаев не обладаю­т высокой прочностью и огнестойкостью, за исключением древесных, поэтому их используют в качестве теплоизоляционных, отделоч­ных, кровельных.

Основные свойства строительных материалов условно можно разделить на несколько групп.

К первой группе относятся физические свойства строительных материалов: плотность и пористость.

Плотность (ρ, кг/м³) — величина, определяемая отношением массы материала к занимаемому им объему.

Пористость оценивается отношением объема пор к общему объему материала. Она существенно влияет на эксплуатационные и теплотехнические свой­ства материала. Пористость строительных материалов колеблется в очень широ­ких пределах, от нуля (сталь, стекло) до 0,9 (плиты из минеральной ваты).

Вторую группу составляют эксплуатационные свойства строительных материалов, характеризующие устой­чивость материала в условиях эксплуатации в зданиях и сооружениях. К ним относят главным образом следующие свойства: водопоглощение, гигроскопичность, водопро­ницаемость, морозостойкость.

Водопоглощением называется степень насыщения материала водой. Водопоглощение определяют как отношение разности масс образца материала, насыщенного водой, и абсолютно сухого к мас­се сухого образца (в процентах).Водопоглощение различных строительных материалов колеб­лется в очень широких пределах. Например, водопоглощение глиняного обык­новенного кирпича составляет 8...20 %, керамических плиток — не выше 2%, тяжелого бетона — около 3%, гранита — 0,5...0,7 % и т. д.

Гигроскопичность (от гигро... и греч. skopeo - наблюдаю) - способность строительных материалов поглощать влагу из окружающей среды (обычно пары воды из воздуха). Гигроскопичность как и водопоглощение различных строительных материалов колеб­лется в очень широких пределах.

Водопроницаемостью называется способность материала про­пускать воду под давлением. Водонепроницаемость зависит от плот­ности и строения материалов. Особо плотные материалы (напри­мер, стекло), а также материалы с замкнутыми мелкими порами водонепроницаемы. Водопроницаемость характеризуется массой (объемом) воды, прошедшей за 1 ч через участок поверхности материала площадью 1 см² при постоянном давлении.

Морозостойкость — способность материалов, насыщенных водой, выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного пони­жения прочности. Морозостойкость материала характеризуется количеством цик­лов попеременного замораживания и оттаивания.

К третьей группе относятся механические свойства строительных материалов: прочность, твердость, истираемость и др.

Прочность — способность материала противостоять разруше­нию при внешних воздействиях. На конструкции действуют силы тяжести тех элементов, которые они несут. На них воздействуют температурные деформации деталей, давление ветра, воды и др. В зависимости от характера нагрузки в материале возникают де­формации растяжения, сжатия, изгиба, сдвига (среза). Обычно предел прочности материалов выражается в мегапаскалях: например, торфяных плит—0,5 МПа, стали—500... 1500 МПа. Предел прочности строительного кирпича при сжатии составляет 7,5...30 МПа, а при изгибе— 1,5...40 МПа.

Твердостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него постороннего более твердого тела (индентора) в виде шарика, конуса или пирамиды. Она характеризуется отношением нагрузки к площади отпечатка, оставленного индентором, или глубиной внедрения индентора. Твердость для большинства строительных материалов пропорциональна их прочности.

Истираемость — способность материала противостоять изна­шиванию при трении. Характеризуется она потерями массы образ­ца в течение некоторого времени. Истираемость материала зависит от его твердости. Твердость и истираемость являются одними из основных характеристик тех материалов, которые подвергаются трению (материалы для полов, лестниц и т. д.).

В четвертую группу объединены теплотехнические свойства строительных ма­териалов, важнейшими из которых являются: теплопроводность, огнестойкость и огне­упорность.

Теплопроводностью называется способность материала переда­вать тепловой поток, возникающий вследствие разности температур па поверхностях, ограничивающих материал. Теплопроводность — одна из основных характеристик материа­лов, используемых при устройстве ограждающих конструкций зданий (наружных стен, покрытий и т. д.), и в особен­ности теплоизоляционных материалов. Она зависит от степени пористости материала, характера пор, влажности, плотности и средней температуры, при которой происходит передача теплоты.

Огнестойкость — способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур. По огнестойкости строи­тельные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудно­сгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы в открытом пламени или при высокой температуре не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, горение (тление) таких материалов продолжается только при нали­чии источника огня, а после его удаления прекращается. Сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Огнеупорность — свойство материала противостоять длитель­ному воздействию высоких температур, не расплавляясь.

В пятую группу входят химические свойства, характеризующие способность строительных материалов быть химически стойкими в различных средах, не вступая с ними во взаимодействие. К важнейшим химическим свойствам относят коррозионную стойкость, окисляемость, кислотостойкость и др.

Иногда также выделяют так называемые технологические свойства строительных материалов, которые характеризуют способность материала к обработке при изготовлении из них строительных изделий.

3. Керамика и её важнейшие потребительские свойства. Основы технологии керамики и изделий на ее основе. Общая характеристика ассортимента керамических изделий. Классификация строительных керамических материалов и изделий, маркировка, требования к ка­честву согласно стандартам. Маркировка, условия поставки, транспортирования и хранения керамических изделий.

Керамика и её важнейшие потребительские свойства

Керамика - (греч. keramike - гончарное искусство - от keramos - глина), искусственные изделия и материалы, полученные спеканием глин и их смесей с минеральными добавками.

Керамические изделия характеризуются хорошими эксплуатационными, механическими, химическими свойствами. Эти свойства обусловливают высокую долговечность керамических изделий в строительных конструкциях. Вместе с тем керамические изделия имеют следующие недостатки: сравнительно высокую плотность и теплопроводность, для технологии керамики характерны длительный производственный цикл, а также высокая энергоемкость и капиталоемкость производства.

Хотя керамические изделия являются самыми древними из искусственных материалов, технология керамики в последнее время бурно развивается в направлении создания так называемых композиционных материалов на их основе.

Сырьевые материалы, используемые для производства керамических изделий, подразделяют на пластичные и непластичные.

Основным пластичным материалом является глина – осадочная горная порода, состоящая в основном из глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др.). Разновидности глины выделяют по преобладанию того или иного глинистого минерала. Главные компоненты глины: SiO₂ (30-70%), Al₂O₃ (10-40%) и Н₂О (5-10%).

Основным непластичными материалами являются: отощающие материалы - песок, шлак (для снижения пластичности и усадки глин); флюсы - мрамор, доломит (для снижения температуры спекания глин); порообразующие материалы - мел, древесные опилки, зола (для снижения теплопроводности); специальные добавки (например, красители).