ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
ТЕМА: «Характеристика свойств строительных материалов»
Цель: Изучить основные свойства строительных материалов.
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Физические свойства строительных материалов характеризуются параметрами состояния материала или отношением их к действию на них физических факторов (воды, температуры, электрического тока и др.).
Истинная плотность – масса единицы объема сухого материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор, пустот, трещин (кг/м3; г/см3 или кг/дм3). Истинная плотность зависит от химического и фазового состояния материала, применяется для расчета пористости материала, состава бетона и др.
Пористость (П) – это степень заполнения объема материала порами, содержание пор в материале (кг/м3).
Поры – это ячейки разных размеров, которые заполняются воздухом или водой. Поры могут быть мелкими - размером 0,001...0,1мм; крупными 1. . .2 мм. Поры больше 2мм называются пустотами.
Пористость можно определять с помощью приборов (прямой метод, основанный на насыщении ртути в поры или др. средой с последующим вытеснением).
Гидрофизические свойства
Водопоглощение – способность материала при нормальных условиях (давлении и температуре) поглощать воду и удерживать ее в своих порах без контакта с водой.
Водопоглощение зависит от природы материала и его структуры.
Водостойкость – способность материала сохранять механические свойства в насыщенном водой состоянии.
Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением сквозь свою толщину. Характеризуется количеством воды, которая проходит за 1 час сквозь 1 м2 поверхности материала при постоянном (заданном) давлении.
Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать попеременное замораживание и оттаивание и сохранять физико-механические свойства.
Морозостойкость материалов зависит от их плотности, пористости и водостойкости. Плотные материалы более морозостойкие чем пористые.
Морозостойкость материала оценивают маркой по морозостойкости: F15, F25, F50 и т.д. Марка характеризует число циклов замораживания и оттаивания, которые выдерживает материал без потери прочности при сжатии больше 15%, уменьшения массы не более 5% и не изменяют внешний вид. Вода в порах при отрицательных температурах превращается в лед, увеличивается в объеме на 9% (плотность льда 918 кг/м3). Возникает давление на стенки пор, которое при t = -200С равно 210 МПа. В материале появляются внутренние напряжения, которые приводят к разрушению, особенно если поры открытые.
Теплофизические свойства
Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур.
Характеризуется огнеупорность температурой, при которой стандартный образец деформируется и достает вершину подставки.
По степени огнеупорности делят на: огнеупорные – выдерживают температуру более 18500С (шамот, динас, хромит, высокоглиноземистые материалы, применяемые для футеровки промышленных печей, труб и др;
тугоплавкие – выдерживают температуру от 1350 до 15800С (гжельский кирпич, клинкер керамический или дорожный, плитка керамическая для пола), легкоплавкие – выдерживают температуру до 13500С (кирпич керамический обыкновенный, трубы дренажные, керамзит и др.
Физико-химические свойства
Вязкость – обуславливается внутренним трением вещества во время перемещения одного слоя относительно другого.
Когезия - показатель внутреннего сцепления материала, обусловленный межмолекулярными силами сцепления.
Адгезия – внешнее сцепление материалов друг с другом на поверхности их контакта.
Дисперсность – характеризуется степенью измельчения твердого материала и оценивается удельной поверхностью.
Дисперсные системы с радиусом частиц 0,1-1,0 мкм в жидкости находятся во взвешенном состоянии и оседают на дно – это суспензия (глиняная). Системы с радиусом частиц 0,0001-0,01 мкм называют коллоидными – оседание частиц не происходит.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию механических сил.
Прочность при сжатии – способность материала сопротивляться действию сжимающих нагрузок, которые вызывают в материале внутренние напряжения.
Прочность при растяжении – способность материала сопротивляться растягивающим нагрузкам.
Прочность при изгибе – способность материала сопротивляться изгибающим нагрузкам.
Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. От твердости зависит граница использования материала.
Истираемость – свойство поверхностного слоя материала сопротивляться абразивному износу. Определяют на специальных машинах – круг истирания, как абразивный материал применяют песок или наждак.
Упругость – свойство материала самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешних сил.
Пластичность – способность материала под действием внешних сил изменять свою форму и размеры без разрушения и сохранять ее, когда нагрузка снята. Такие деформации называют необратимые. Пластичность изменяется под действием температур.
Хрупкость – способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Химические свойства характеризуются способностью материалов сопротивляться действию кислот, щелочей, растворенных в воде газов и солей.
Коррозия – разрушение твердых тел, которое вызывается химическими и электрохимическими процессами, протекающими в них при взаимодействии с внешней средой. Основными агрессивными агентами, вызывающие коррозию: пресная и соленая вода, газы, минерализованные воды, растворы кислот, щелочей, расплавленные материалы, живые организмы и др. Особый вид коррозии – биокоррозия – разрушение материалов под действием живых организмов, например, грибков, микробов. Биокоррозия – это не только гниение органических материалов (древесина), но и разрушение бетона и металла продуктами жизнедеятельности поселившихся в них микроорганизмах.
Коррозия строительных материалов опасна не столько химическими изменениями в материале, сколько изменениями физико-механических характеристик материалов
Кислотостойкость – способность материала сопротивляться действию растворов кислот или их смесей. К кислотостойким относят: углеродные стали, чугун, кварцит, гранит, базальт, диабаз, силикатное стекло. Кислотостойкость керамических труб - более 92%, а шлакоситалов – до 99%.
Щелочестойкость – способность материалов сопротивляться действию водных растворов щелочей. К щелочестойким относят: специальные хромоникелевые сплавы, известняки, бетоны на основе портландцемента, глиноземистого цемента и др.
Токсичность – способность материала в процессе изготовления и эксплуатации при определенных условиях выделять вредные для здоровья человека вещества. Особенно к ним относят: полимерные материалы, дегти, битумы, краски, лака и др.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Технологические свойства характеризуют способность материалов к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала, структуру его поверхности, придающих нужную форму и размеры и т.п.
Технологичность – свойство материалов перерабатываться различными технологическими методами, вследствие чего практически полностью сохраняется его структура и свойства исходного материала. К числу технологических материалов можно отнести, например, полимерные материалы, древесину и др.
Гвоздимость – способность материала удерживать гвозди, шурупы при определенных условиях выдергивания. Эта характеристика важна для стеновых материалов.
Дробимость - способность материалов дробиться вследствие механического действия ударных или сжимающих нагрузок. При этом образуется материал в виде щебня или песка.
Полируемость – способность материала принимать обработку абразивными материалами, образуя гладкую блестящую поверхность (мрамор, гранит, кварцит).
Формуемость – способность материала принимать заданную форму при разных воздействиях (прессования, вибрирования, проката и др.).
Слеживаемость – характерна для зернистых, особенно порошкообразных материалов, которые во время длительного хранения могут уплотняться.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Эксплуатационные свойства характеризуют способность материала работать в конкретных условиях.
Долговечность – способность материала служить долгое время в конкретных климатических и производственных условиях в установленном режиме эксплуатации без потери эксплуатационных качеств. Долговечность характеризует свойство материала с необходимыми перерывами на ремонт сохранять рабочую способность до граничного состояния. Например, для ж/б изделий установлены 3 степени долговечности: 1 – не менее 100 лет, 2 – не менее 50 лет, 3 – не менее 20 лет.
Надежность представляет собой обобщающее свойство, характеризующее определение всех свойств материала в процессе эксплуатации.
Безотказность – умение материала сохранять работоспособность при определенных условиях и режимах работы на протяжении определенного времени без принудительных перерывов на ремонт.
Ремонтоспособность – свойство материала воспринимать ремонт и наладки в следствии которых обновляется и сохраняется его техническая характеристика (качество изделия).
Сохранность – способность материала сохранять обусловленные эксплуатационные способности на протяжении и после времени складирования и транспортирования, установленных техническими документами.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА
Декоративность – характеризуется эстетическими свойствами (архитектурно-художественными): блеск, цвет, рисунок, фактура и т.д.
Фактура – характер лицевой поверхности (гладкая, рифленая).
Блеск придают материалу нанесение глазури, эмали, полируемостью поверхности.
Прозрачность – способность материала пропускать световые волны. К прозрачным материалам относят оконное стекло.
Звукопоглощение – способность материала поглощать звуки, которые на него падают. Определяют коэффициентом звукопоглощения, который представляет собой отношение поглощённой звуковой энергии ко всей энергии, падающей на материал. За единицу звукопоглощения условно принимают звукопоглощение 1 м2 открытого окна. Коэффициент звукопоглощения может изменяться в пределах от 0 до 1.
Звукоизоляция – способность материала сопротивляться прохождению звуковой волны.
Звукопроницаемость – способность материала пропускать звуковые волны.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Внимательно изучите справочный материал.
2. В тетради заполните схему № 1 «Физические свойства СМ».
3. Под схемой запишите определение каждому свойству.
Схема № 1
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМ
(определение)
Физические свойства
Гидрофизические свойства
Физико-химические свойства
Теплофизические свойства
4. В тетрадь запишите схему № 2 «Механические свойства СМ» и дайте определения всем видам свойств.
Механические свойства СМ
(определение)
Схема № 2
1. Прочность при сжатии – способность материала сопротивляться действию сжимающих нагрузок, которые вызывают в материале внутренние напряжения.
2.__________________________________________________________________
3.__________________________________________________________________
4.__________________________________________________________________
5.__________________________________________________________________
6.__________________________________________________________________
7.__________________________________________________________________
8.__________________________________________________________________
5. В тетради запишите схему № 3«Химические свойства СМ»
Схема № 3 Химические свойства СМ
_____________
6. Запишите в тетрадь схему № 4 «Технологические свойства СМ»
Схема № 4
Технологические свойства СМ
(определение)
7. Запишите в тетрадь схему № 5 «Эксплуатационные свойства СМ»
Схема № 5 1._______________
2.________________
3. _______________
4. ________________
Эксплуатационные свойства СМ
(определение)
5. ________________
8. Запишите в тетрадь схему № 6 «Специфические свойства СМ»
Специфические свойства СМ:
1.
2.
3.
4.
5.
Схема № 6
9. Ответьте на вопросы:
а) Какие свойства необходимо учитывать при выборе строительных материалов?
б) Установите соответствие между колонками 1 и 2
1 2
1.Степень заполнения объёма материала порами а) горючесть
2.Изменение объёма или формы твердого тела без б) растворимость
изменения массы в) упругость
3.Свойство материала сохранять свои качества в г) пористость
условиях агрессивной среды д) водопоглощение
4.Способность материала удерживать в порах воду ж) огнестойкость
5.Способность материала сопротивляться внутренним з) деформация
напряжениям и) коррозия
6.Способность материала растворяться в воде и масле к) прочность
7.Свойство материала сопротивляться воздействию
высокой температуры
8.Свойство материала восстанавливать форму и
объём
9.Свойство материала гореть.
10. Сделайте вывод по работе.