Методы исследования строительных материалов

Классификация строительных материалов

Строительные изделия и материалы делятся на:

1. Естественные или природные. Данные строительные материалы используются в строительстве без изменения внутреннего строения и состава. Природные строительные материалы подразделяются на органические, к которым относятся древесина, коллаген, солома, шерсть, лузга, камыш, костра и неорганические, к которым относятся каменные материалы.
2. Искусственные. Данные строительные материалы делятся на безобжиговые и обжиговые. Первые в свою очередь подразделяются на неорганические - гипсовые, магнезиальные, клинкерные и клинкеросодержащие цементы и т. п; полимерные - термореактивные и термопластичные; органические - пасты, эмульсии, битумные и дегтевые; комплексные - комбинированные, смешанные и компаундированные. К обжиговым строительным материалам относятся керамические, шлаковые, стекломассовые и другие материалы.

По области применение все строительные материалы моно разделить на две группы: конструкционные, которые используются при сооружении различных элементов зданий, к таковым относятся цемент, бетон, кирпич, лесоматериалы и т. п; строительные материалы специального назначения, подразделяющиеся на отделочные, гидроизоляционные, акустические, теплоизоляционные и другие.

Методы исследования строительных материалов

Свойства строительных материалов в значительной степени определяются их составом и структурой пор. Самыми растраченными методами их исследования являются:

• сорбционные методы,
• петрографический метод,
• магнитоспектроскопические методы,
• электронная микроскопия,
• люминесцентный анализ,
• инфракрасная спектроскопия,
• колориметрические методы,
• рентгеноструктурный анализ,
• дифференциально-термический анализ.

Петрографический метод исследования применяется в большинстве случаев для исследования неорганических материалов, таких как цемент, цементный камень, различные горные породы, минералы, стекло, шлаки, керамика, бетоны. Исследование осуществляется при помощи микроскопов разной конструкции - от обычных световых, которые позволяют рассмотреть структуры с расстоянием между составляющими до 0,25 микрометров до электронных, при помощи которых можно рассмотреть структуры с расстоянием между элементами до 0,01 нанометра.

Электронная микроскопия применяется для исследования тонкой структуры. Современные электронные микроскопы способны увеличивать изображение в 106 раз. Сейчас в основном используются магнитопросвечивающие и растровые электронные микроскопы. В основу их действия заложен принцип развертывания, заключающийся в последовательном перемещении от одной точки к другой электронного пучка электронов по поверхности исследуемого объекта. Электронный пучок взаимодействует с веществом и вызывает физические явления, регистрируемые датчиками излучения. Такие сигналы преобразуются рельефное изображение поверхности образца.

Метод инфракрасной спектроскопии заключается в получении и исследовании спектров в инфракрасной области излучения. В данном случае изучаются вращательные и колебательные спектры молекул, по которым определяются структура и химический состав образца. Данный метод является основным способом исследования состава и строения строительного материала. Главными его преимуществами являются наглядность результата и быстрота процесса исследования. Сущность метода следующая. Взаимодействие инфракрасного излучения и молекул исследуемого образца сопровождается передачей энергии. Таким образом молекула переходит из невозбужденного состояния в возбужденное. Когда она возвращается в исходное состояние ей испускается квант энергии. При облучении образца инфракрасным светом некоторые участки спектра поглощаются молекулами, результате чего проходящий луч ослабляется. Посредством регистрации интенсивности проходящего инфракрасного излучения в зависимости от волновых чисел получают кривую, на которой отображаются полосы поглощения. Такая кривая называется инфракрасным спектром поглощения, а приборы для записи инфракрасных спектров спектрометрами.

Рентгеноструктурный анализ заключается в исследовании состава и структуры вещества посредством экспериментального изучения дифракции рентгеновских лучей.

Рентгеноструктурный анализ основан на изучении дифракционной картины, которая получается в результате отражения рентгеновских лучей атомными плоскостями. Например, если нужно определить состав цементного клинкера, для расшифровки рентгенограммы предварительно должны быть сняты эталонные смеси с разным содержанием клинкеров, затем на их основе строятся градуировочные графики, по которым и определяется содержание клинкеров.