1)Классификация материалов.
Все строит. мат-лы делятся на природные (естественные) и искусственные.
Природные добываются из недр земли или путем переработки лесных массивов в деловой лес. Этим материалам придают определенную форму и размеры, но не изменяют внутреннего строения, состава. (лес, природный битум).
Природные делятся на органические и неорганические.
Искусственные получают в основном из природных материалов, которые являются сырьем, реже из побочных продуктов промышленности. Отличаются от природных строением и хим. составом.
Искусственные строй. материалы классифицируются по главному признаку-отвердеванию:
1)Материалы, отвердевание которых происходит при обычной невысокой t путем кристаллизации из растворов – безобжиговые.
2)Мат-лы, отвердевание которых происходит в автоклавах (при повышенной t и давлении) – автоклавные (кирпич, бетоны,асбестоцементные изделия, др. изделия).
3)Мат-лы, отвердевание которых происходит при остывании огненно-жидких расплавов – обжиговые (керамика, стекло, шлаки, каменные расплавы, футеровочная обработка)
Безобжиговые бывают:
-неорганическими – клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые.
-органические (битумные и дегтевые вяжущие вещества) – позволяют получить конгломераты, отличающиеся по t их применения в строительстве-горячие, теплые, холодные асфальтовые бетоны; по удобоукладываемости-жесткие, пластичные, литые; по размеру частиц заполнителя-крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, песчаные.
-полимерные-важные компоненты при изготовлении полимербетонов, строительных пластмасс, стеклопластиков и др.-Термопластичные и термоактивные вещества.
-комлексные- включают смешанные и комбинированные вяжущие вещества – на основе комплексных получают конгломераты типа бетонов.Обжиговые классифицируют по использованию в них расплавов как связующих компонентов.
2)Структура(внутр.строение)-пространствен. располож. частиц разных размеров, взаимосв. м/у собой, микротрещины и поры имеют опред. размер и располож. Различают:
Микроструктура-взаиморасположение и взаимосвязь различных и одинак. по размеру атомов, ионов, молекул, из которых слагаются вещ-ва в опред. агрегат. состоянии. Основной формой расположения микрочастиц в пространстве является кристаллическая решетка. Такие вещ-ва анизотропные (имеют различ. св-ва в разных направлениях и фиксиров. t плавления). Твердые вещества, не обладающие кристалич. структурой-аморфные (стекло)-способны плавиться постепенно,нет опред. t плавления; обладают изотропностью (одинак. св-ва во всех направлениях). В зависимости от хар-ра связи контактирующих частиц однород. микрост-ры делятся на 3 вида:
-Коагуляционные-стр-ры,в образовании которых участвуют сравнит. слаб. силы молекул-го взаимодействия м/у частицами – Ван-дер-ваальсовые силы сцепления, действ-е ч/з прослойки жидкой среды. Наименее прочная.
-Конденсационные- стр-ры, возник. при непосред. взаимод. частиц под влиянием химич. соедин-й в соответсвии с валентностью контактир-х атомов или под влиянием ионных и ковалентных связей. Усил. хрупкость, сниж. тиксотропность.
-Кристаллизационные- стр-ры,образовавшиеся путем выкристаллизовывания твердой фазы из расплава или раствора с дальнейшим срастанием отдельных кристаллов в прочный агрегат.
Самая прочная но усил. хрупкость, сниж. тиксотропность.
Кроме этих 3-х разновидностей возможно образование смешанных структур.
Макроструктура - образовалась под влиянием цементирующей способности вяжущего вещ-ва, Благодаря чему полизернистые, волокнистые,угловатые и др. частицы заполнителя скрепл. м/у собой в общий монолит. В макро-е содержится капиллярно поровая часть. Если крупные частицы щебня и гравия сближены в такой мере, что контактируют м/у собой - стр-ра контактная. Если частицы разделены прослойками вяжущего вещ-ва, значительной толщины- порфировые макро-ы.
3)Оптимальная стр-ра хар-ся:
1)Равномер. расперд. по объему заполнителя, вяжущего вещ-ва, добавок и пор;
2)Отсутсвием или min содерж. дефектов;
3)Наличием непрерыв. пространств-й матрицы из вяжущего в-ва;
4)min значением отношения массы среды к массе твердой фазы(m заполнителя)
5)Наибол. плотностью упаковки тв.частиц как в макро- так и в микроструктурной частях.
Если в материале отсутсвуют вяжущие прослойки,то одним из условий opt-ти стр-ры служит наибол. поверхность контактирования и взаимосвязи тв. частиц или ее уменьшение, если хим. связи не обеспеч. эффективного упрочнения контактов.
Неоптимальные- которые не удовлетв. хотябы одному из вышесказ. условий opt-ти
Рациональные-opt-ые стр-ры,при которых материалы в полной мере соответствуют требованию нормативно-технич. документации и реал. усл. производстава.
4)Св-ва материала-показатели, с помощью которых можно оценить сложное и многообразное взаимод-е мат-ла с окр. средой. В соответствии с этим св-ва мат-ла делятся:
-физические-хар-т физич. сост. мат-ла, опред. его отношение к физич. процессам окр.среды.
истин.плотность-
гдесред. плотн . –
гдения его в воде,
Насыпная –
пористость – показывает какой объем в данном материале занимают порымежзерн.пустотность – показывает какой объем между отдельными зернами занимают пустоты
водонасыщение –
Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать на своей поверхности влагу при нормальном атмосферном давлении (по массе и по объему).
Морозостойкость – способность материала в водонасыщенном состоянии выдерживать по переменной замораживание и оттаивание без потери прочности и внешнего вида. Огнестойкость – способность материала противостоять действию высоких температур и воды в условиях пожара (несгораемые-кирпич, бетон, сталь; трудносгораемые-асфальтобетон;сгораемые-древесина) огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высоких температур не расплавляясь и не деформируясь.(огнеупорные, тугоплавкие, легкоплавкие)
коэф.размягчения – характеризует долговечность материала Кр=Rв/Rс
теплопроводность – способность материала проводить через свою толщу тепловой поток, возникающий под влиянием температур на поверхностях, ограничивающих материал λt=λ0(1+βt), λt λ0 - теплопроводность при температурах т и 0градусов, β – температурный коэф, который показывает величину приращения коэффициента теплопроводности материала при увеличении температуры на 1 градус, т – температура материала. Формула справедлива при температуре не выше 100 градусов.
Теплоемкость – характеризует способность материала аккумулировать теплоту при нагревании. Оценивается с помощью удельной теплоемкости – количество теплоты, необходимое для нагревания 1кг материала на 1 градус(истинная – при данной температуре, средняя – в интервале температур).С=Q/m(t2-t1). t2-t1 – разность температуры материала до и после нагревания
Гигроскопичность – способность материала поглощать влагу из влажного воздуха или парогазовой смеси
Влагоотдача – способность материала отдавать влагу в окр.среду. измеряется количеством воды, который материал теряет в сутки при отн.влажеости воздуха 60: и температуре+20.
Водопроницаемость – способность материала пропускать через себя воду под давлением.
-механические- способность материала сопротивл. деформации и разрушению под действием напряжения в результате приложения внеш. силы:
Прочность – характеризует способность материалав определенных условиях и пределах, не разрушаясь сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям,возникающим под влиянием механич,тепловых и др.напряжений.(предел прочности при сжатии, при изгибе, предел упругости, текучести)
Твердость – выражает способность материала сопротивляться проникновению в него более твердых тел
Истираемость – способность материала изменяться в объеме и массе под действием истирающих усилий
Износ-изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия или инструмента вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении.
-химические-способность материала вступать в хим. взаим-я с вещ-ми среды, в которой он находится.При этом появл. новые вещ-ва:
растворимость,горючесть,атмосферостойкость, агдезия(спос-ть прилипать),коррозийная стойкость.
5)Законы опт. структур.
Строит.мат-лы с opt-ой присущи опред. закономерности, которые назаваются законами opt-ых структур:
1)закон створа:устанавливает:opt-ой стр-ре соответсв. комплекс экстремал. значений свойств. Его можно выразить и как соответсв. комплексу наиболее благоприятных показателей строительных и эксплутационных свойств материала opt-ой стр-ры.
Возможно обратное действие закона:если мат-л обладает 1 или большим кол-вом экстремал. значенийсв-в, непосредст.отражающих его стр-ру, то она-оптимальная.