В зависимости от состава стекла, типа катализатора и режима термической обработки из одного и того же состава стекла можно получить ситаллы с различными кристаллическими фазами, а, следовательно, и с различными заранее заданными свойствами. Ситаллы могут быть также получены из расплава стёкол на основе огненно-жидких и металлургических шлаков.
шлакоситаллов
Составы шлаковых стёкол определяются видом используемого шлака. Пределы изменения химического состава стёкол, предназначенных для получения шлакоситаллов, сравнительно невелики. Основной корректирующей добавкой в большинстве случаев является обычный песок. В зависимости от вида шлака стекла могут принадлежать к системам:
- (константиновский шлак от производства чугуна);
- (высокомагнезиальные шлаки Урала и Сибири);
- (топливные шлаки и золы).
волласанита
Благодаря специальным добавкам шлакоситаллы можно получать чёрного, белого, голубого и других цветов. Прочность шлакоситаллов на изгиб достигает 2500 кг/см 2 . Шлакоситаллы обладают исключительно высокой износоустойчивостью, а также химической и термической стойкостью.
Хорошие физико-механические и физико-химические свойства шлакоситалла, и в первую очередь его износостойкость и химическая устойчивость, в сочетании с декоративностью делают шлакоситаллы ценнейшим строительным материалом для объектов культурно-бытового и промышленного назначения. Только в Москве шлакоситалл нашёл применение при строительстве таких известных объектов, как павильон «Металлургия» ВВЦ, аэропорт «Шереметьево», универмаг «Москва», центральный городской аэровокзал и т.д.
1.12 Металлические материалы и изделия
К металлам относятся вещества, обладающие рядом специфических особенностей: блеском, ковкостью, высокой тепло- и электропроводностью.
железоуглеродистые сплавы
Основы научного металловедения заложены русским металлургом Д. К- Черновым (1839—1921 гг.), который открыл зависимость свойств стали от температуры нагрева и охлаждения, выявил взаимосвязь структуры и свойств стали.
Металлические материалы в строительстве применяют преимущественно в виде различных изделий — листа, уголковых, двутавровых и швеллерных профилей, труб. Ежегодно в строительстве используется 31—33 млн. т черных металлов, из которых 12—13 млн. т расходуется на арматуру для железобетонных конструкций, около 8 млн. т — на фасонный и листовой прокат для изготовления металлоконструкций иИ —12 млн. т — на трубы. В энергетическом строительстве из прокатных профилей возводят несущие конструкции зданий и сооружений, мостовые конструкции, резервуары, конструкции для специальных гидротехнических сооружений и т. п.
Сметная стоимость строительства и состав общих затрат инвестиционного проекта
... работ, в том числе изыскательские и проектные (составляются до начала этих работ) и др. При нескольких видах строительства (и соответственно нескольких источниках финансирования) составляется еще "Сводка затрат" по видам строительства ... из сметных норм и цен, объемов конструкций или видов работ, т.е. любым из названных выше методов расчета. Накладные расходы отражают затраты, связанные с созданием ...
Непрерывно увеличивается производство легких стальных конструкций из экономичных профилей проката и низколегированных, высокопрочных сталей. Масса легких конструкций по сравнению с обычными стальными конструкциями меньше в 4— 6 раз, стоимость их сокращается на 30—40%, примерно на одну треть уменьшаются трудовые затраты.
Расширяется применение легких сплавов на основе цветных металлов и в особенности алюминия (рис. 2.4).
В 12-й пятилетке применение алюминиевых сплавов в строительстве намечено увеличить в 1,5—2 раза. Из алюминиевых сплавов изготавливаются наружные стеновые панели, конструкции подвесных потолков и перегородок, оконные переплеты, двери, витражи, жалюзи и т. п. Приближаясь по прочности к конструкциям из строительных сталей, конструкции из алюминиевых сплавов имеют меньшую массу (2,7—2,9 т/) и обладают лучшей огнестойкостью и сейсмостойкостью, хладостойкостью и долговечностью.
Важной народнохозяйственной задачей является всемерное снижение расхода металлов, замена их менее дефицитными материалами.
Металлические материалы в строительстве
Железоуглеродистые сплавы. Основными классификационными признаками железоуглеродистых сплавов являются состав и структура, назначение и наиболее характерные технические свойства.
В зависимости от состава и структуры чугуны подразделяют на две основные группы: серые и белые. В серых чугунах углерод находится в основном в виде графита, в белых — в виде цементита C. Для первых характерен излом темно-серого, для вторых матово-белого цвета.
Серый чугун обладает хорошими литейными качествами в отличие от белых, имеющих очень высокую твердость и хрупкость. Из серого чугуна для строительных целей изготавливают сантехническое оборудование, трубы, плиты для полов, тюбинги для туннелей и другие изделия. Маркируют серый чугун буквами С — серый и Ч — чугун. После букв следуют цифры, которые указывают средний предел прочности при растяжении, например СЧ20 (предел прочности при растяжении 200 МПа).
При введении в жидкий серый чугун перед разливкой специальных добавок получают модифицированный и, в частности, высокопрочный чугун. Его легируют хромом, никелем, молибденом, титаном, алюминием с целью получения чугуна с особыми свойствами: жаростойкого, антифрикционного, антикоррозионного и т. д.
Белый чугун применяется в стали для строительных конструкций">основном для переделки в сталь и получения ковкого чугуна. Последний отличается от серого повышенной пластичностью, способностью легко обрабатываться. Его получают путем длительного нагрева (отжига) белого чугуна при 760—980° С. При маркировке высокопрочных (ВЧ) и ковких (КЧ) чугунов указывается предел прочности при растяжении и относительное удлинение в процентах, например ВЧ60-2, КЧ45-6. Чугуны со специальными свойствами используются в тех случаях, когда отливка, кроме прочности, должна обладать износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью и т. д.
Стали, чугуны и цветные металлы. Классификация и маркировка
... прочности, повышенной прочности, высокой прочности и со специальными свойствами. Серый чугун малой прочности, Серый чугун повышенной прочности, Легированный серый чугун, Модифицированный серый чугун Серые чугуны имеют низкий предел прочности ... автоматная сталь с 0,40% углерода и повышенным до 1,5% содержанием 2.Классификация и маркировка чугунов Чугун Чугунами называют железоуглеродистые сплавы с ...
Стали по составу делятся на углеродистые и легированные. Углеродистые стали, кроме железа и углерода, содержат примеси ряда химических элементов, вносимые исходными сырьевыми материалами или обусловленные особенностями производства. Различают низко- (до 0,3% С), средне- (0,3—0,5% С) и высокоуглеродистые (более 0,5% С) стали. Легированные стали содержат наряду с обычными и легирующие примеси, т. е. специально введенные элементы — хром (X), никель (Н), молибден (М), вольфрам (В), кремний (С), марганец (Г), медь (Д).
По назначению стали классифицируются на конструкционные, инструментальные и специального назначения.
Для строительных конструкций применяют обычно конструкционную углеродистую сталь, содержащую до 0,65—0,7% углерода. При увеличении количества углерода от 0,65 до 1,35% и при содержании марганца до 0,4% получают инструментальную сталь, при уменьшении углерода до 0,2% — сталь для глубокой вытяжки, с повышенным содержанием серы и фосфора — автоматную сталь, применяемую в основном для изготовления крепежных деталей (втулок, болтов, гаек, винтов и т. д.).
Изделия из стали. Арматурная сталь.Арматурная проволока
Основным видом специального проката для строительства является арматурная сталь (рис. 2.5).
Она делится на классы: стержневая арматура — класс А, проволока — В, арматурные канаты — К. При указании класса могут дополнительно обозначаться способ изготовления, особые свойства или назначение арматуры. Термически обработанную стержневую арматурную сталь обозначают символом Ат, сталь для конструкций, используемых в районах Севера,— Ас, термически обработанную свариваемую сталь—индексом С (например, Ат-1УС), а такую же сталь с повышенной стойкостью против коррозионного растрескивания под напряжением — К (например, Ат-ІУК).
Основные нормируемые характеристики стержневой арматуры приведены в табл. 2.1.
Арматуру класса А-І изготавливают круглого сечения с гладкой поверхностью, арматура других классов имеет периодический профиль. Арматурная сталь периодического профиля представляет собой круглые стержни с двумя продольными ребрами и поперечными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии. Арматуру поставляют в прутках длиной от 6 до 12 м (термически упрочненную — в прутках от 5,3 до 13,5 м).
Арматура классов А-1 и А-11 диаметром 12 мм, а также класса А-III диаметром до 10 мм может поставляться в мотках.
Арматурную проволоку выпускают диаметром от 3 до 8 мм и подразделяют по форме поперечного сечения на гладкую (В) и периодического профиля (Вр).
Для возведения башен, мачт, опор ВЛ и других решетчатых конструкций широко используются металлические трубы. По способу изготовления их разделяют на бесшовные горяче- и холоднодеформированные и электросварные с продольным прямым или спиральным швом.
Основные размеры труб приведены в табл. 2.2.
Наряду с круглыми сварными трубами для стальных конструкций применяют квадратные и прямоугольные гнутосварные трубы.
Кроме стальных в строительстве находят применение изделия из алюминиевых сплавов в виде листового проката, гнутых и прессованных профилей. Прессование позволяет получать алюминиевые профили, не только схожие со стальными, но и многие другие, в том числе и весьма сложной формы.
Металл, предназначенный для возведения строительных конструкций, хранят в штабелях в соответствии с его профилем, размером и маркой. Укладывают его на металлические или деревянные подкладки высотой не менее 15 см. При хранении алюминиевых изделий применяют только деревянные подкладки. Во избежание возникновения электрохимической коррозии металла деревянные подкладки пропитывают специальным составом и окрашивают лакокрасочными материалами. Ширина штабеля при укладке угловой стали, швеллеров и двутавровых балок принимается 2—2,5 м, высота во всех случаях не должна превышать 1,5 м.
Для хранения труб, круглой и квадратной стали устанавливают металлические стеллажи, предохраняющие штабель от развала.
|
Таблица 2.2. Основные размеры стальных труб |
||||
|
Тип труб |
Наружный диаметр, мм |
Толщина стенки, мм |
Длина, м |
|
|
Бесшовные горячедеформированные |
25—820 |
2,5—75 |
4—12,5 |
|
|
Бесшовные холоднодеформированные: |
||||
|
Особо тонкостенные |
5—250 |
0,3—9 |
4—12,5 |
|
|
Тонкостенные |
5—250 |
0,6—20 |
4—12,5 |
|
|
Толстостенные и особотолстостенные |
6—250 |
1,6—24 |
4—12,5 |
|
|
Прямо шовные электросварные |
8—1620 |
0,8—20 |
5—12 |
|
|
Электросварные со спиральным швом |
159—1420 |
3,5—14 |
10—18 |
|
2. Свойства строительных материалов
2.1 Основные свойства строительных материалов
строительным материалам
Свойства материалов
качества материалов
В обеспечении необходимого качества строительных материалов важную роль играет стандартизация , цель которой заключается в упорядочении правил производства и применения продукции и последовательном повышении требований к показателям ее качества. Стандартные, т. е. нормативные, документы могут быть обязательными только для одного предприятия — стандарты предприятий (СТП), для предприятий и организаций союзной республики — республиканские стандарты (РСТ ), для всех предприятий данной отрасли или других отраслей, применяющих определенный вид продукции,— отраслевые стандарты (ОСТ) и для всех предприятий независимо от ведомственной подчиненности — государственные стандарты (ГОСТ). Предельно допускаемые нормируемые показатели свойств материалов называются марками. Различают, например, марки по прочности, морозостойкости, истираемости, средней плотности и др.
(СНиП), — обязательная для всех организаций и предприятий.
2.2 Классификация и структура материалов, Классификация материалов
Состав материалов выражают содержанием химических элементов или оксидов (химический состав) и отдельных частей — фаз, однородных по химическому составу и физическим свойствам, отделенных друг от друга поверхностями раздела (фазовый состав).
металлические и неметаллические материалы
группа неорганических строительных материалов
композиционные строительные материалы (КСМ),
структура
кристаллические и аморфные
Структура материалов
Свойства кристаллических тел определяются видом характерных для них химических связей . Наиболее распространенные типы химической связи — это ионная и ковалентная . Ионную решетку имеют входящие в материалы кристаллы различных солей, оксидов, гидроксидов. Главным структурным элементом наиболее распространенной в строительстве группы силикатных материалов являются ионы ( Они могут различным образом комбинироваться с катионами металлов, что способствует многообразию силикатов и различию в их свойствах. Прочностью ионной связи обусловлены высокие значения температуры плавления силикатных и других материалов. Для материалов, сложенных из кристаллов с ковалентной связью атомов (например, для некоторых полимеров), характерны сравнительно большая твердость, высокая температура плавления и малая летучесть.
Определенным своеобразием отличается кристаллическая решетка металлов. В ее узлах расположены положительные ионы, а между ними перемещаются свободные электроны. Характерные свойства металлов (электропроводность и теплопроводность, термоэлектронная эмиссия, блеск и пр.) обусловливаются наличием в их решетке свободных электронов.
аморфные материалы
микроструктурой
капиллярных порах
Происхождение пор в материалах может быть связано с газовыделением или воздухововлечением, содержанием избыточной, химически несвязанной воды, различными деструктивными процессами (например, выщелачиванием, дегидратацией, выветриванием и др.).
дисперсные системы
В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии — твердом или жидком — распределено вещество в жидкой дисперсионной среде, дисперсную систему называют соответственно суспензией или эмульсией. Если дисперсная среда — газ, системы называют аэрозолями.
2.3 Характерные механические свойства твердых материалов
коллоидные системы (золи),
Характерные механические свойства твердых материалов могут достигаться за счет срастания множества мелких кристалликов, возникающих из жидкой среды, например, при твердении бетонов и растворов (кристаллизационная структура) или за счет развития химических связей, например, при получении полимеров, обжиге керамических и других изделий (конденсационная структура).
Макроструктуру материалов можно классифицировать
размеру зерен
характеру макропор (мелко- и крупнопористые, ячеистые),
особенностям заполнителей и наполнителей
контактную,норовую и базальную макроструктуру
безобжиговые
Наиболее характерными технологическими процессами получения строительных материалов являются процессы измельчения, сортировки и классификации, смешивания и гомогенизации (т. е. обеспечения однородности), формования и уплотнения, термической обработки . Выбор тех или иных операций, их совмещаемость определяются видом материалов, принятой технологией.
Закономерности физико-химических процессов получения материалов с заданными свойствами и структурой изучаются физико-химической механикой. В развитие этой науки фундаментальный вклад внесли работы академика П. А. Ребин-дера и его научной школы. Физико-химическая механика открывает не только возможности более полного понимания механизма формирования свойств материалов, но и новые пути в технологии получения высококачественных строительных материалов.
механические свойства
Деформативные свойства.
Свойство материала получать значительные упругие деформации под действием сравнительно небольших нагрузок и восстанавливать в основном размеры и форму после разгрузки называется эластичностью. Высокоэластичные материалы (резина, поролон и др.) после снятия нагрузки восстанавливают первоначальные размеры и форму практически мгновенно.
При превышении некоторого предельного значения напряжения, развиваемого в материале, называемого пределом упругости, обнаруживается необратимая (пластическая) деформация. Хрупкие материалы разрушаются, когда напряжение в них не достигает предела упругости.
В упругой области деформация материала пропорциональна действующему напряжению (закон Гука).
В соответствии с законом Гука
где а — нормальное напряжение; Е — модуль упругости при растяжении; е — относительное удлинение.
Модуль упругости определяет прочность межатомных связей, он взаимосвязан с рядом механических и физических свойств: прочностью, твердостью, температурой плавления и др. Значения модуля упругости, 1 * 10′ МПа: для гранита 30—60; бетона тяжелого 19—40; стекла оконного 48—83; сплавов алюминия 72; чугуна 80—160; стали 200—220.
Материалы, подвергнутые воздействию внешних сил, обладают способностью к самопроизвольному снятию внутренних напряжений. Это объясняется явлением релаксации — постепенным рассеиванием упругой энергии деформированного материала, переходом ее в теплоту. Период релаксации или время, в течение которого упругое напряжение спадает на определенную величину тр, для твердых тел очень велик по сравнению с временем наблюдения, а для жидкостей, наоборот, мал. Его выражают отношением вязкости тела 1] к модулю упругости Е. Под вязкостью (внутренним трением) жидких тел понимают сопротивление их течению, а твердых — сопротивление развитию остаточной деформации под действием внешних сил.
Если время воздействия на жидкость деформирующей силы значительно меньше периода релаксации, то жидкость ведет себя как упругое твердое тело. Можно было бы, например, ходить по воде, не погружаясь в нее, если бы время каждого шага не превышало периода релаксации для воды, который составляет 10~15 с.
пластичность—
При приложении нагрузки выше предела упругости пластические деформации развиваются в некоторых кристаллических (металлы, сплавы и др.) и аморфных (стекло, асфальт и др.) материалах. Пластические деформации кристаллических материалов вызываются сдвигами внутри кристаллов, в результате чего одна часть кристалла перемещается по отношению к другой, изменяет свою форму и вытягивается в направлении деформации. Пластический сдвиг в кристаллах обусловлен перемещением дислокаций.
С повышением температуры пластичность материалов возрастает. Она возрастает также с уменьшением скорости деформирования, с переходом от ковалентной к металлической связи. Для пластичных материалов по мере нагружения наступает период, когда пластические деформации продолжают развиваться несмотря на постоянное напряжение. Наименьшее напряжение, при котором материал деформируется без заметного увеличения нагрузки, называется пределом текучести. Текучесть — важнейшее свойство структурированных дисперсных систем, таких как цементное тесто, бетонная смесь, битумы, полимеры и др. Вязкость таких систем в отличие от обычных жидкостей редко изменяется под действием внешних сил.
Для твердых материалов важным механическим свойством является ползучесть—медленное нарастание во времени пластической деформации материалов при силовых воздействиях, меньших чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Скорость ползучести резко уменьшается с понижением температуры и уменьшением напряжения. Деформация ползучести материалов во многих случаях нежелательна, так как она может вызвать, например, увеличенные прогибы. При проектировании конструкций это надо учитывать.
Прочностные свойства.
Определение предела прочности материалов производится на стандартных цилиндрических, кубических и других образцах .
Из всех способов механических испытаний наибольшее распространение имеют испытания на растяжение и сжатие. Испытания производят с помощью специальных испытательных машин и прессов с механическим или гидравлическим приводом.
Теоретическая прочность однородного материала характеризуется напряжением, необходимым для разделения двух примыкающих друг к другу слоев атомов. Она пропорциональна модулю упругости и поверхностной энергии твердого тела на 1 см2 и обратно пропорциональна межатомному расстоянию. Прочность реальных твердых тел в тысячи раз меньше прочности, рассчитанной для идеального кристалла. Это связано с дефектами в структуре, которые развиваются в процессе деформации и становятся местами концентрации напряжений. Прочность материалов уменьшается с увеличением их пористости, приводящей к уменьшению количества связей между структурными элементами и неравномерному распределению нагрузки.
Характерным для прочности реальных тел является так называемый масштабный фактор — зависимость прочности от размеров тела. При стандартных испытаниях материала на образцах различных размеров для приведения результатов в сопоставимый вид используются переводные коэффициенты. Масштабный фактор объясняется в основном статистической природой процессов разрушения, связанной с влиянием неоднородностей макроструктуры и дефектов материала на процесс возникновения и развития трещин. С увеличением размеров образцов вероятность неоднородностей структуры возрастает и среднее значение предела прочности материала уменьшается.
2.4 Физические свойства строительных материалов
физических факторов: воды, температуры, электрического тока, магнитного поля и др.
плотность и пористость.
Плотность
Для сыпучих материалов наряду со средней плотностью зерен определяют насыпную плотность, учитывающую межзерновуюпустотность.
Истинная плотность
изменением пористости
Пористость материалов
- где и — величины, характеризующие свойства соответственно пористого и беспористого материала; — коэффициент (для предела прочности и для Ударной вязкости = )
Влияние пор на свойства материалов не только связано с их относительным объемом, но и зависит также от их размера, формы, открытого или закрытого характера поровых каналов. Например, при равной общей пористости материалы с большим объемом закрытых пор являются более морозостойкими. Увеличение объема открытых пор способствует повышению звукопоглощения. Строительно-технические свойства материалов улучшаются при мелкопористом строении и равномерном распределении пор. Для определения пористой структуры материалов применяют методы, основанные на вдавливании в поры ртути, пропитке образцов жидкостью с последующим ее вытеснением, откачивании воздуха из пор и др.
Для дисперсных материалов важным параметром состояния является удельная поверхность, т. е. поверхность, отнесенная к единице объема или массы материала. Удельная поверхность
изменяется обратно пропорционально размеру частиц. Можно вычислить, например, для частиц шарообразной формы
где — радиус частицы.
С увеличением удельной поверхности материалов возрастает их внутренняя энергия и реакционная способность. Удельную поверхность дисперсных материалов измеряют определением сопротивления слоя порошка проходящему току воздуха, а также адсорбционным и другими методами.
Гигроскопичность — способность материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичность зависит от химического состава материала и характера его пористости. Одни материалы энергично притягивают своей поверхностью молекулы воды (их называют гидрофильными), другие отталкивают воду (их относят к гидрофобным).
Последние стойко сопротивляются действию водной среды. Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые.
При применении пористых теплоизоляционных материалов необходимо учитывать, что в определенных эксплуатационных условиях (повышенная влажность) за счет повышенной их гигроскопичности может увеличиться теплопроводность ограждающих конструкций зданий.
адсорбционносвязанном состоянии
Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии. Влажность зависит как от свойств самого материала (пористости, гигроскопичности), так и от окружающей его среды (влажность воздуха, наличие контакта с водой).
Влажность учитывают при транспортировке, хранении и приемке материалов по массе. Она влияет на теплопроводность, устойчивость к гниению и некоторые другие свойства материалов.
Водопоглощение
Водопоглощение различных материалов колеблется в широких пределах. Например, массовоеводопоглощение керамических плиток для полов не выше 4 %, керамического кирпича — 8-20, тяжелого бетона -2-3, гранита — 0,3-0,8, а пористых теплоизоляционных материалов (торфоплит) — выше 100 %.
Насыщение материалов водой отрицательно влияет на их основные свойства: увеличивает среднюю плотность и теплопроводность, понижает прочность.
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.
Величина влагоотдачи имеет большое значение для многих материалов и изделий, например, стеновых панелей и блоков, мокрой штукатурки стен, которые в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря влагоотдаче высыхают. Вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха, т. е. пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.
Водостойкость
Водопроницаемость
Паро- и газопроницаемость
Паропроницаемость
При выборе материалов для стен производственных помещений с повышенной влажностью (коммунальных предприятий, текстильных фабрик и т.п.) необходимо учитывать, что в зимнее время водяные пары, проходя через стену и попадая в холодную часть ограждения, конденсируются и значительно повышают влажность в этих местах. При этом создаются условия, способствующие быстрому разрушению материала (силикатного кирпича, легкого бетона) наружной ограждающей конструкции при действии мороза.
Паронепроницаемые материал
Воздухопроницаемость материалов
Морозостойкость
Замерзание воды, заполняющей поры материала, сопровождается увеличением ее объема примерно на 9 %, в результате чего возникает давление на стенки пор, приводящее к разрушению материала. Однако во многих пористых материалах вода не может заполнить более 90 % объема пор, поэтому образующийся при замерзании лед имеет свободное пространство для расширения. Разрушение материала наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания.
Принимая во внимание неоднородность строения материала и неравномерность распределения в нем воды, удовлетворительную морозостойкость можно ожидать у таких пористых материалов, в которых вода заполняет не более 80 %, пор, т. е. объемное водопоглощение таких материалов составляет не более 80 % открытой пористости. Плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %, обладают высокой морозостойкостью. Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, систематически подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, а также для материалов, применяемых в фундаментах и кровельных покрытиях.
Материалы на морозостойкость испытывают в холодильных камерах путем замораживания насыщенных водой образцов при температуре -15 — -17 °С и последующего их оттаивания в воде при температуре около 20 °С. Материал признают морозостойким, если после заданного числа циклов замораживания и оттаивания потеря в массе образцов в результате выкрашивания и расслаивания не превышает 5 % и прочность снижается не более чем на 25 %.
Для морозостойких материалов КМрз должен быть не менее 0,75.
По числу выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания (степени морозостойкости) материалы подразделяют на марки Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и более. К строительным материалам в зависимости от вида конструкции и характера работы сооружения предъявляют различные требования по морозостойкости. Так, морозостойкость керамического кирпича должна быть не менее 15 циклов, асбестоцементных кровельных материалов 30-50 циклов, а конструктивного бетона в гидротехнических сооружениях — 200 циклов и более.
Теплопроводность
Теплопроводность материала зависит от многих факторов: природы материала, его строения, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материал кристаллического строения обычно более теплопроводен, чем материал аморфного строения. Если материал имеет слоистое или волокнистое строение, то теплопроводность его зависит от направления потока теплоты по отношению к волокнам, например, теплопроводность древесины вдоль волокон в 2 раза больше, чем поперек волокон.
На теплопроводность материала в значительной мере влияют величина пористости, размер и характер пор. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые, даже если их пористость одинакова. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от величины его средней плотности. Так, с уменьшением плотности материала теплопроводность уменьшается и наоборот. Теплопроводность в воздушносухом состоянии тяжелого бетона 1,3-1,6, керамического кирпича 0,8-0,9, минеральной ваты 0,06-0,09 Вт/(м*°С).
Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие. Объясняется это тем, что теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха . При повышении температуры теплопроводность увеличивается, что имеет значение для теплоизоляционных материалов, применяемых для изоляции трубопроводов, котельных установок и др.
Знать теплопроводность материала необходимо при теплотехническом расчете толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей, например, трубопроводов, заводских печей и т. д.
Теплоемкость
Показателями теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты: (Дж), несводимому для нагревания 1 кг материала на 1 . Удельная теплоемкость кДж,искусственных каменных материалов 0,75-0,92, древесины — 2,4-2,7, стали — 0,48, воды — 4,187.
Теплоемкость материалов учитывают при расчетах теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева составляющих бетона и раствора для зимних работ, а также при расчете печей.
Огнестойкость
Несгораемые материалы под действием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К этим материалам относят природные каменные материалы, кирпич, бетон, сталь. Трудносгораемые материалы под действием огня с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. Примером таких материалов могут служить древесно-цементный материал фибролит и асфальтовый бетон. Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня. К этим материалам в первую очередь следует отнести дерево, войлок, толь и рубероид.
Огнеупорностью, Огнеупорные материалы способны выдерживать продолжительное воздействие температуры свыше 1580 °С.
2.5 Химические свойства строительных материалов
Химические свойства
Способность материалов не разрушаться в химически агрессивных средах характеризует их химическую стойкость. Химическая стойкость зависит от структуры материалов и их состава. Повышение химической стойкости материалов достигается введением в их состав легирующих элементов, образованием защитных покрытий и другими способами. Химический состав неметаллических кислотостойких материалов представлен преимущественно кислотными оксидами, щелочестойких — основными оксидами. Например, силикатные материалы (стекло, кварц, асбест и др.), содержащие в основном оксид кремния, стойки к действию кислот, но при определенных условиях взаимодействуют со щелочами, а цементный камень, известняк, мрамор, в составе которых превалирует оксид кальция, щелочестойки, но легко разрушаются кислотами.
Разрушение материалов в результате физического или химического взаимодействия их с окружающей средой называют коррозией. Химическая коррозия материалов происходит под воздействием газов, воды, водных растворов солей и кислот, органических веществ. Химическая коррозия металлов заключается в их окислении и образовании окалины. Для металлов распространена электрохимическая коррозия, происходящая при их взаимодействии с электролитами.
Неметаллические материалы наиболее часто корродируют в водной среде. Агрессивные свойства воды определяются степенью ее минерализации, жесткости, а также кислотности или щелочности. Обычно вода рек и озер имеет слабощелочную реакцию. Общее содержание солей в речных водах, как правило, не превышает 0,3—0,5 г/л. Грунтовые и подземные естественные воды содержат обычно повышенное количество минеральных солей и других примесей. Морская (океанская) вода может содержать до 35 мг/л солей, из них до 78% хлористого натрия, 11% хлористого магния, около 11% сульфатов магния, кальция и калия.
