Строительные материалы (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-16-12. 1.30/03-2013
УМКД Учебно-методические материалы по дисциплине «Строительные материалы»	Редакция № 3 «­­__»______2013 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«Строительные материалы»

для специальности

5B072900  -  «Строительство»

5B073000 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей 2013

Содержание

1	Глоссарий (Примечание-наличие данного раздела не обязательно)
2	Лекции
3	Практические и лабораторные занятия
4	Самостоятельная работа студента

1 ГЛОССАРИЙ

В настоящем УММ использованы следующие термины с соответствующими определениями:

Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество – совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

Пористость  - степень заполнения объёма материала порами, пустотами, газо-воздушными включениями.

Гигроскопичность  - способность материала поглощать влагу из окружающей среды и сгущать её в массе материала.

Влажность W(%) – отношение массы воды в материале к массе его в абсолютно сухом состоянии.

Водопоглащение В – характеризует способность материала при соприкосновении с водой впитывать и удерживать её в своей массе.

Влагоотдача – способность материала отдавать влагу.

Предел прочности при сжатии R – отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см2).

Жёсткость – свойство материала давать небольшие упругие деформации.  Твёрдость – способность материала (металла, бетона, древесины) сопротивляться прониканию в него под постоянной нагрузкой стального шарика.

Эмульсии – дисперсные системы, состоящие из двух не смешивающихся между собой жидкостей, одна из которых находится в другой в мелко раздробленном состоянии.

Лекции

Тема 1 Взаимосвязь состава, строения и свойств строительных материалов.

План лекции

Свойства, характеризующие особенности физического состояния материалов. Гидрофизические и теплофизические свойства материалов. Механические свойства: нагрузки, деформации и напряжения, прочность.

В строительстве применяют много материалов с различными свойствами, однако существуют основные свойства, важные для вех строительных материалов. К таким свойствам можно отнести: плотность, пористость, прочность, деформируемость и стойкость в эксплуатационных условиях.

Исходя из условий работы материалов в сооружении, их можно разделить по назначению на две группы.

Первую группу составляют конструкционные материалы, применяемые для несущих конструкций:

природные каменные материалы; неорганические и органические вяжущие вещества; искусственные каменные материалы:

получаемые на основе вяжущих веществ (бетоны, железобетон, строительные растворы) получаемые термической обработкой минерального сырья (керамические материалы и изделия, стекло; металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы); полимеры; древесные материалы; композиционные материалы (асбестоцемент, бетонополимер, фибробетон.

Вторая группа объединяет строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды, а также для повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта:

теплоизоляционные; акустические; гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие; отделочные; антикоррозионные; огнеупорные; материалы для защиты от радиационных воздействий.

Строительный материал характеризуется химическим минеральным и фазовым составом.

Химический состав строительных материалов позволяет судить о некоторых свойствах: огнестойкости; биостойкости; механических и других технических характеристиках.

Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве они содержатся в вяжущем веществе или в каменном материале.

Фазовый состав материала и фазовые переходы воды, находящейся в его порах, оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации.

Структуру материала изучают на трех уровнях: первый – макроструктура материала – строение, видимое невооруженным глазом; второй – микроструктура материала – строение, видимое в оптический микроскоп; третий – внутренне строение веществ, составляющих материала, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т. д.

Структура веществ, составляющих материал, может быть кристаллическая и аморфная. Кристаллические и аморфные формы нередко являются лишь различными состояниями одного и того же вещества (например, кристаллический кварц и различные аморфные формы кремнезема). Кристаллическая форма всегда более устойчива. Аморфная форма вещества может перейти в более устойчивую кристаллическую форму.

Практическое значение для природных и искусственных каменных материалов имеет явление полиморфизма, когда одно и то же вещество способно существовать в различных кристаллических формах, называемых модификациями. Например, полиморфные превращения кварца, сопровождающиеся изменением объема.

Гидрофизические и теплофизические свойства материалов.

Истинная плотность, кг/м3 – отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот. Чтобы определить истинную плотность, необходимо массу материала разделить на абсолютный объем, занимаемый материалом без пор.

Средняя плотность, кг/м3 – физическая величина, определяемая отношением массы образца материала ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты.

Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.) определяют насыпную плотность, кг/м3. В объем таких материалов включают не только поры в самом материале. Но и пустоты между зернами или кусками материала.

Пустотность, % – количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала (песка, щебня и т. п.) или имеющихся в некоторых изделиях, например, в пустотелом крипиче или панелях из ж/бетона

Vщ=(1-сн/с·1000)·100, % по объему; песка и щебня составляет 35-45%

Пористость, % - Пористостью материала называют степень заполнения его объема порами. Пористость дополняет плотность до 1 или до 100 % и определяется по формуле:

П =(1 —сm/р) 100%.

Влажность, % характеризует относительное содержание воды в материале.

Водопоглощение, % — способность материала впитывать воду и удерживать ее. Величина водопоглощения опреде­ляется разностью массы образца в насыщенном водой и абсолютно сухом состояниях. Различают объемное водопоглощение Wv, когда указанная разность отнесена к объему образца:

и массовое водопоглощение Wт, когда эта разность отнесена к массе сухого образца:

,

св – плотность воды, 1 г/см3

Насыщение материалов водой отрицательно влияет на их основные свойства: увеличивает среднюю плотность и теплопроводность, понижает прочность.

Водопроницаемость,– свойство материала пропускать воду через свою толщу. Величина водопроницаемости характеризуется коэффициентом фильтрации Кф (м2/ч), который определяется количеством воды, прошедшим в течение 1 ч через 1 м2 площади испытуемого материала при постоянном давлении.

Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении, т. е. состоянии полного насы­щения материала водой, называется водостойкостью и характеризуется значением коэффициента размягчения

Кр=Rнас/Rсух

где Rнас—предел прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии, МПа, Rсух — то же, сухого материала.

Влагоотдача — свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху, характеризуемое количеством воды (в процентах по массе или объему стандартного об­разца), теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.

Гигроскопичностью называют способность материала поглощать влагу из влажного воздуха Древесина и некоторые теплоизоляционные материалы вследствие гигроскопичности могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. В таких случаях для деревянных и ряда других конструкций приходится применять защитные покрытия.

Морозостойкость – свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Если образцы после замораживания не имеют следов разрушения, то степень морозостойкости устанавливают определением коэффициента морозостойкости КМрз:

где RМрз – предел прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость, МПа; Rнас - предел прочности при сжатии насыщенного водой материала, МПа.

Огнестойкость – способность материала противостоять действию высоких температур и воды в условиях пожара. По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.