Основные свойства строительных материалов

Московский  государственный строительный университет

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

«Товароведение»

на тему

Основные свойства строительных материалов

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Стребко Артем

Курс: 2

Группа: 4

Форма обучения: очная

 

 

 

Москва 2013

Основные  свойства строительных материалов

 

Основные свойства строительных материалов можно разделить  на несколько групп.

К первой группе относят физические свойства: удельный вес, плотность и пористость. От них  в большой степени зависят  другие важные в строительном отношении свойства строительных материалов.

Вторую группу составляют свойства, характеризующие  отношение строительного материала  к действию воды и отрицательных  температур: водопоглощение, влажность  и отдача влаги, гигроскопичность, водопроницаемость, водо- и морозостойкость.

В третью группу включены механические свойства: прочность, твердость, истираемость и др.

В четвертую  группу объединены свойства, характеризующие  отношение материалов к действию тепла: теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость и огнеупорность.

Помимо основных различают еще специальные свойства, присущие лишь отдельным видам строительных материалов. Так, способность некоторых  материалов сопротивляться разрушающему действию кислот, щелочей, солей и  газов носит общее название химической (или коррозионной) стойкости.

Особую группу составляют так называемые технологические  свойства, которые характеризуют  способность материала подвергаться механической обработке. Например, древесина  является материалом, легко наддающимся  обработке. Строителю приходится считаться с этим свойством при выборе того или иного материала.

Из сказанного видно, насколько разнообразны свойства строительных материалов. Некоторые  из них (например, объемный вес, пористость и прочность) одинаково важны  почти для всех материалов, другие — только для некоторых и в определенных условиях службы. Так, морозостойкость важна только для тех материалов, на которые может действовать вода в условиях попеременного многократного заморажи ш оттаивания,

 

Физические  свойства

 

УДЕЛЬНЫЙ BEС 

Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала С разделить на «абсолютный» объем Уа, занимаемый материалом (без пор или пустот):

Иногда удельный вес сравнивают с удельным весом  воды, и тогда он является безразмерной величиной.

Для строительных материалов удельный вес имеет вспомогательное значение, однако им пользуются при вычислении плотности и пористости материалов, т. е. свойств, имеющих важное практическое значение.

Удельный вес  большинства строительных материалов больше единицы, исключение составляют древесина, лаки, олифы, пенобетоны, некоторые пластмассы. Для каменных материалов он колеблется в пределах от 2,2 до 3,3 г/см3, органических материалов (дерево, битумы, дегти, пеки, олифа, лаки, пластмассы) — от 0,9 до 1,6 и черных металлов (чугун, сталь) —от 7,25 до 7,85 г/см3.

ОБЪЕМНЫЙ ВЕС

Объемным весом  называют вес единицы объема материала  в естественном состоянии (вместе с  порами).

Объем материала V\ устанавливают по внешним размерам образца или определяют по объему вытесненной им жидкости. Объемный вес рассчитывают по формуле.

Объемный вес  рыхлых материалов (песка, щебня), определяемый без вычета пустот между их частицами, называют насыпным объемным весом.

Объемный вес  большинства материалов меньше удельного; например, для глиняного кирпича  он составляет в среднем 1,7 г/см3 при удельном весе около 2,5 г/см3. Только для так называемых абсолютно плотных материалов (стекло, сталь, битумы и жидкие материалы) величины удельных и объемных весов совпадают.

 Практическое  значение объемного веса строительного материала очень велико: его необходимо знать при расчетах прочности (устойчивости) строительных конструкций с учетом их собственного веса, а также для подсчетов при перевозках материалов. В отличие от удельного веса объемный вес различных строительных материалов колеблется в очень широких пределах: от 20 кг/л5 для некоторых легчайших теплоизоляционных материалов до 7850 кг/ж3 для сталей. Увеличение влажности материала повышает его объемный вес. В табл. 1 приведены объемные веса некоторых строительных материалов.

ПЛОТНОСТЬ

Под плотностью материала понимают степень заполнения его объема веществом, из которого он состоит.

Материал, находящийся  в естественном состоянии (т. е. вместе с порами), занимает объем Vi, а в  абсолютно плотном состоянии  имеет меньший объем ViX. Отношение Va : Vj выражает плотность материала п.

Почти у всех строительных материалов п меньше 100% вследствие наличия в них большего или меньшего количества пор.

ПОРИСТОСТЬ

Пористостью материала  называют степень заполнения объема материала порами. По величине пористость является дополнением плотности до единицы или до 100%.

По величине воздушных пор материалы разделяют  на мелкопористые (поры имеют размеры  в сотые и тысячные доли миллиметра) и крупнопористые (размеры пор  от десятых долей миллиметра до 1 — 2 мм).

Плотность и  пористость материалов имеют очень  большое значение в строительстве, так как с ними связаны такие  важные свойства, как прочность, водрпоглощение, водопроницаемость, теплопроводность, мо-розосго&косхъ, звукопроницаемость, кислотостойкость и др. Для изготовления аоданедроницаемых конструкций нужны материалы с высокой идотноошо; малотеплопроводные конструкции необходимо изготовлять из медкопорйсшх материалов с пониженной теплопроводностью и т. д." Пористость строительных материалов колеблется в очень широких пределах: oar Q (ст&оь, стекло) до 90% (плиты из минеральной ваты).

 

Свойства  по отношению к действию воды и  растворов

 

ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ

Водопоглощением материала называют способность его впитывать и удерживать воду. Определяют его по разности весов образца материала в насыщенном водой и в абсолютно сухом состояния и выражают в процентах от веса сухого материала или в процентах от объема образца. Весовое водопоглощение обозначается Вшс, объемное 50б«

Обычно насыщение  материала водой (особенно если оно происходит без нагрева, вакуумирования и т. д.) наступает до заполнения все» го объема труднодоступных пор. Кроме того, в материале имеется известное количество замкнутых пор. Поэтому объемное водопоглощение материала обычно меньше его пористости. Способы насыщения различных материалов при определении водопоглощения устанавливаются соответствующими ГОСТами.

Отсюда получается формула для перехода от одного вида водопоглощения к другому:

Объемное водопоглощение, численно равное объему пор, доступных для воды, называется видимой (кажущейся) пористостью материала в отличие от действительной (истинной) пористости. Объемное водопоглощение всегда меньше 100%, так как всегда часть объема материала занимает его вещество, а весовое водопоглощение у материалов очень пористых и очень легких (например, у торфяных теплоизоляционных плит) может быть больше 100%.

Водопоглощение  различных строительных материалов колеблется в очень широких пределах. Так, весовое водопоглощение глиняного  обыкновенного кирпича составляет от 8 до 20, керамических плиток — не выше 2, тяжелого бетона с объемным весом до 2,5 T/MS — около 3, гранита— 0,5—0,7 и гидроизоляционного материала (гидроизола) —2%.

Для насыщения  водой образец материала постепенно погружают нее или выдерживают в кипящей воде. Свойства насыщенного .материала существенно изменяются: увеличивается теплопроводность, объемный вес, а у некоторых материалов (например, у дерева) также и объем, уменьшается прочность (вследствие ослабления связей между частицами)

 Ввиду очень  большого влияния, которое оказывает  на материалы насыщение водой,  желательно испытывать их прочность  не только в сухом, но и  в насыщенном состоянии. Отношение  прочности насыщенного водой  материала к прочности его  в сухом состоянии называется- коэффициентом размягчения материала. Он является важным показателем, так как характеризует водостойкость материала, который в условиях работы в сооружении может подвергаться воздействию воды. Коэффициент размягчения колеблется в пределах от 0 (у глиняных необожженных материалов) до 1 (у материалов, не изменяющих своей прочности от действия воды, например у стали, битумов). Каменные материалы (природные и искусственные) нельзя применять в условиях воздействия на них воды, если коэффициент их размягчения меньше 0,75. Материалы с коэффициентом размягчения больше 0,75 называют водостойкими.

ВЛАГООТДАЧА

«Влагоотдачей называют свойство материала выделять воду при наличии соответствующих  условий в окружающей среде (понижение  влажности, нагрев, движение воздуха). Влагоотдачу выражают скоростью высыхания материалов, т. е. количеством воды (в процентах от веса или объема стандартного образца материала), теряемым в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60% и температуре 20° С.

Влажность материала, т. е. весовое содержание воды в материале, значительно ниже, чем его полное водопоглощение. Вследствие влагоотдачи через некоторое время (полгода — год) после постройки устанавливается равновесие между влажностью строительных конструкций и воздуха. Это состояние равновесия называется воздушно-сухим состоянием.

В лабораторных условиях (в сушильном шкафу) можно  высушить материал до полного удаления влаги (при температуре 110° С). В  таком состоянии материал называется абсолютно сухим. В строительных конструкциях материалы никогда не находятся в абсолютно сухом состоянии, они всегда имеют определенную степень влажности, выражаемую в процентах от веса сухого материала.

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ

Водопроницаемостью  называют способность материала  пропускать воду под давлением. Степень водопроницаемости материалов зависит от их плотности и строения: особо плотные материалы (например, стекло, битумы, сталь) водонепроницаемы, материалы с замкнутыми мелкими порами практически также водонепроницаемы. Величина водонепроницаемости выражается количеством воды в граммах, прошедшей за 1 ч через 1 см2 поверхности материала при постоянном давлении. Многие материалы должны обладать определенной степенью водонепроницаемости. Особенно для гидроизоляционных и кровельных материалов.

Материалы испытывают на водопроницаемость на специальных аппаратах (рис. 1). Образец 1 конической формы (на рисунке он показан схематически, не в масштабе; обычно его толщина, например для некоторых растворов, не превышает 2—3 см) закладывают в металлическую коническую форму 2. Боковые поверхности образца заливают парафином. Вода насосом 3 под давлением, регистрируемым манометром 4, подается к образцу снизу, прижимает его к стенкам формы и просачивается через сообщающиеся между собой поры на внешнюю поверхность. Прошедшая через образец вода стекает по трубке в стакан, и ее взвешивают.

Для гидроизоляционных  и кровельных материалов водопроницаемость  является важнейшим показателем  их качества. Образцы таких материалов (например, рубероида) испытывают под  давлением небольшого столба воды (50 мм), определяют время, по истечении которого появляются первые признаки просачивания воды (пятно, капля). Точно так же при испытании глиняной черепицы ограничиваются качественными показателями водопроницаемости.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

Морозостойкостью называют способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без допустимого понижения прочности.

Некоторые строительные материалы, соприкасающиеся с водой и наружным воздухом (например, материалы гидросооружений, кровельные, стеновые), постепенно разрушаются; разрушение вызывается тем, что материал полностью насыщается водой, которая при температуре ниже нуля замерзает в порах, увеличиваясь в объеме примерно на 9%. Лед, образующийся в порах материала, давит на стенки пор и может их частично разрушить, вследствие чего прочность материала понижается; этому способствует также перемещение (миграция) влаги по порам.

Плотные материалы (без пор или с незначительно открытой пористостью), поглощающие весьма мало воды, морозостойки.; Пористые же материалы обладают удовлетворительной морозостойкостью только в случае, если вода практически заполняет до 80—85% доступных пор. Чтобы материал обладал морозостойкостью, его коэффициент размягчения должен быть не ниже 0,75, так как размокающие примеси отрицательно влияют на морозостойкость.

Материалы испытывают на морозостойкость в холодильных  камерах. Испытание заключается  в многократном (от 10 до 200 раз, в зависимости  от условий работы сооружений) замораживании образца, насыщенного водой, с оттаиванием в воде комнатной температуры после каждого замораживания. Температура замораживания должна быть ниже минус 17° С, так как в тончайших порах (капиллярах), имеющихся в некоторых строительных материалах, вода замерзает только при указанной температуре. Морозостойкими считают те материалы которые после установленного для них числа циклов замораживания и оттаивания не имеют выкрашиваний, трещин, расслаивания и не теряют в весе более 5%. Прочность образцов, подвергавшихся испытанию на морозостойкость, по сравнению с прочностью контрольных образцов, не подвергавшихся испытанию, не должна понижаться более чем на 25%.