Перечень строительных материалов

Лекция 1 ПЕРЕЧЕНЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ I. Природные материалы: а) древесина; б) природные каменные. II. Материалы, получаемые спеканием и плавлением: а) керамические; б) стекло, ситаллы, каменное литье; в) металлы. III. Вяжущие материалы: а) неорганические; б) органические. IV. Материалы на основе вяжущих веществ: а) строительные растворы; б) бетоны; в) железобетон; г) искусственные каменные; д) строительные пластмассы. V. Материалы специального назначения: а) кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие; б) теплоизоляционные, акустические; в) лакокрасочные. КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ По назначению: 1) конструкционные (для восприятия и передачи нагрузок); 2) теплоизоляционные (для обеспечения необходимого теплового режима); 3) акустические (для снижения шумового воздействия); 4) гидроизоляционные (для защиты от воздействия воды и водяных паров); 5) герметизирующие (для заделки стыков в сборных конструкциях); 6) отделочные (для улучшения декоративных качеств и защиты от внешних воздействий); 7) специального назначения (огнеупорные, кислотоупорные и др.). Материалы, используемые в исходном состоянии и в виде сырья для получения других строительных материалов, называются материалами общего назначения. По технологическому признаку (получаемые): 1) спеканием (керамика, цемент); 2) плавлением (стекло, металлы); 3) омоноличиванием на основе вяжущих (бетоны, растворы); 4) механической обработкой (природный камень, древесина). По химическому составу: а) органические; б) минеральные; в) металлические. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ Конструкции Эксплуатационные факторы Требования к материалу конструкции Наружные конструкции: Кровля Атмосферные влияния (дождь, снег, ветер, солнце), смена температур и влажности, атмосферные газы, биологическое воздействие, статические и динамические нагрузки Водонепроницаемость, прочность, плотность, морозостойкость, химическая и биологическая стойкость, небольшая масса Стены Атмосферные влияния (в меньшей степени), разные температура и влажность с наружной и внутренней стороны, статические и динамические нагрузки - « - Высокие теплоизолирующие свойства, достаточная паропроницаемость Цоколь - « - Периодическое увлажнение, замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии Прочность, водо- и морозостойкость Фундамент - « - Действие грунтовых вод (растворы солей и слабых кислот), нагрузка от вышележащих частей здания Прочность, водостойкость, коррозионная стойкость, водонепроницаемость Внутренние конструкции: Каркас и несущие стены Статические и динамические нагрузки, звуки и шумы (ударные и воздушные) Прочность при минимальной массе, низкая звукопроводность Перегородки Звуки и шумы (ударные и воздушные) Звукоизоляционная способность при min толщине Перекрытия чердачные Нагрузки, смена температур и влажности Прочность, теплоизолирующая способность, водостойкость Перекрытия междуэтажные Статические и динамические нагрузки, шумы и звуки (ударные и воздушные) Прочность, звуко- и теплоизолирующая способность при минимальной массе Полы Удары, истирание, статические и динамические нагрузки; в спецсооружениях – воздействие воды и агрессивных жидкостей Низкое теплоусвоение, износостойкость, прочность, гигиеничность; в спецсооружениях – коррозионная стойкость СОСТАВ И СТРОЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Химический состав. По химическому составу выделяют органические и неорганические вещества. Органические вещества представляют собой соединения углерода с другими соединениями (преимущественно с кислородом, водородом и азотом) и ведут своё начало от продуктов фотосинтеза растений. Они являются восстановленными веществами, аккумулировавшими энергию солнца и отдающую её при окислении (гниении, горении). Основные представители – древесина, битум, полимеры. Достоинства: невысокая плотность, относительно высокая прочность, легкость обработки и др. Недостатки: низкая долговечность вследствие подверженности окислению. Минеральные вещества представляют собой соединения уже окисленных химических элементов (в основном оксидов кремния и алюминия с оксидами металлов). Основные представители – песок, глина, гравий, стекло и др. Достоинства: высокая долговечность вследствие неспособности к окислению. Недостатки: повышенная трудоёмкость при переработке. Кристаллические и аморфные тела. В зависимости от степени упорядоченности расположения атомов (или молекул) твердых веществ различают кристаллические и аморфные (стеклообразные) тела. Кристаллическими называют тела, в которых атомы (или молекулы) расположены в правильном геометрическом порядке, причём порядок соблюдается как для близкорасположенных атомов (ближний порядок), так и для атомов, расположенных на значительном расстоянии (дальний порядок). Геометрически правильный и повторяющийся в пространстве порядок расположения атомов (молекул) называют кристаллической решеткой. Процесс кристаллизации требует определенного времени. При этом атомы и молекулы вещества занимают положение, при котором силы их взаимодействия оказываются максимально уравновешены. При ускоренном охлаждении затвердевание происходит без кристаллизации (с сохранением хаотичного расположения атомов и запаса внутренней энергии), т.е. образуется аморфное вещество. Аморфными называют тела, в которых присутствует только относительный ближний порядок; дальний порядок отсутствует. Вследствие нерастраченной внутренней энергии кристаллизации аморфные тела более химически активны, чем кристаллические (при том же химическом составе). Представители аморфных веществ: искусственное и вулканическое стекло, естественные и искусственные смолы, клеи, парафин, воск, активные минеральные добавки – туфы, пемзы, диатомиты, трепелы. Для аморфных веществ не существует конкретной температуры плавления (в отличие от кристаллических веществ). Прочность аморфных материалов, как правило, ниже прочности кристаллических. Для увеличения прочности стекла производят его кристаллизацию с получением ситаллов и шлакоситаллов – стеклокристаллических материалов. Полиморфизм – явление кристаллизации одного химического состава в разных кристаллических формах (например, алмаз и графит, кальцит и арагонит). Изменение кристаллической структуры происходит при термической обработке металлов (закалке, отпуске и т.п.). Микро- и макроструктура материалов. Структура материала определяет взаимное расположение, форму и размер частиц материала, наличие пор, их размер и характер (открытые и закрытые, сообщающиеся и несообщающиеся). Различают микроструктуру (строение материала, видимое только под микроскопом) и макроструктуру (строение, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении). В зависимости от формы и размера частиц и их строения различают зернистые, волокнистые и слоистые материалы. Волокнистые и слоистые материалы являются анизотропными, т.е. обладают различными свойствами в разных направлениях. По степени связности частиц материалы могут быть связными (слитного строения) и несвязными (рыхлыми). Среди материалов слитного строения выделяют конгломераты и композиты. Конгломераты – материалы, представляющие собой плотно соединенные (обычно с помощью цементирующего вещества) отдельные зерна. Примеры: бетон, строительный раствор, керамика и др. Композиты – материалы, включающие непрерывную фазу (матрицу), играющую роль связующего, и дискретно распределенный в ней упрочняющий компонент. В роли матрицы для СМ используют полимерные и минеральные вяжущие; в роли упрочняющего компонента – волокнистые (стекловолокно, асбестовое волокно, металлическая проволока и т.п.) или листовые (бумага, древесный шпон, ткани) материалы. Примеры: стеклопластик, железобетон, асбестоцемент, древесина, костная ткань и др. Поры – воздушные ячейки в материале размером от долей микрона до 5 мм. Пустоты – крупные поры (размером более 5 мм) и полости между частицами несвязных материалов.