Презентация "Состав и строение материалов"

2. Классификация строительных материалов

Все строительные материалы и изделия классифицируют:

• по назначению;
• по виду материла;
• по способу получения.

По назначению на:

• конструкционные;
• отделочные;
• гидроизоляционные;
• теплоизоляционные;
• акустические;
• антикоррозионные;
• герметизирующие.

По виду материала:

• природные каменные;
• лесные;
• полимерные;
• металлические;
• керамические;
• стеклянные;
• искусственные каменные и т.д.

По способу получения:

• природные;
• искусственные.

Природные строительные материалы добывают в местах их естественного образования, обычно в верхних слоях земной коры (горные породы), или роста (древесина). Их используют в строительстве, применяя преимущественно механическую переработку (дроб - ление, распиловку). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных пород и способа их обработки и переработки.

Искусственные строительные материалы изготовляют из природного минерального и органического сырья (глины, песка, известняка, нефти, газа и т.д.), промышленных отходов (шлака, золы) с использованием специальной отработанной технологии. Полученные искусственные материалы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.

Состав СМ

ПО ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

СТРОЕНИЕ

• Структура – внутреннее строение материала, обусловленное формой, размерами, взаимным расположением составляющих его частиц, пор, капилляров, поверхностей раздела фаз, микротрещин и других структурных элементов

СТРОЕНИЕ

• Текстура – строение, обусловленное относительным расположением и распределением составных частей материала в занимаем им пространстве.
• Макроструктура
• Микроструктура

В зависимости от состава микроструктура может быть:

• нестабильной коагуляционной , оцениваемой по вязкости и пластичности (клей, лакокрасочные материалы, глиняное и цементное тесто);
• аморфной (стекло, шлаки), характеризуется однородностью и хаотичным расположением молекул;
• кристаллической (металлы, природный и искусственный камень), представляющая собой кристаллическую решетку со строго определенным расположением атомов.

Макроструктура материалов зависит от технологии получения материала и изделия.

Виды макроструктуры:

• плотная (стекло, металл);
• ячеистая (пеносиликат, газосиликат);
• мелкопористая (кирпич);
• волокнистая (древесина);
• слоистая (пластики);
• рыхлозернистая (песок).

Состав и структура определяют свойства материалов , которые не остаются постоянными, а изменяются во времени в результате механических, физико-химических, иногда и биохимических воздействий среды, в которой эксплуатируется изделие или конструкция.

Физическое состояние

• Твердое тело – всякое тело, имеющее определенную форму.
• Кристаллическое – тело, в котором атомы или молекулы расположены в правильном геометрическом порядке.
• Аморфное – тело, в котором атомы расположены не в геометрической последовательности, беспорядочно.
• Жидкость – состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого и газообразного состояния

Коллоидно-дисперсные системы

• Дисперсные системы – образования из двух или большего числа фаз (тел) с сильно развитой поверхностью раздела между ними.
• Дисперсная фаза – распределена в виде мелких частиц (кристалликов, капель, пузырьков) в другой фазе – дисперсной среде – газе, жидкости, или твердом теле)

Дисперсные системы

• СУСПЕНЗИЯ – система, в которой частицы твердой дисперсной фазы взвешены в жидкой дисперсной среде.

Дисперсные системы

• ЭМУЛЬСИЯ – система, состоящая из двух не растворяющихся друг в друге жидкостей, одна из которых (дисперсная фаза), распределена в другой (дисперсной среде).

Дисперсные системы

• КОЛЛОИДЫ – промежуточные системы между истинными растворами и грубодисперсными системами.
• Жидкие – золи;
• Твердые – гели.

Истинный раствор

• Истинный раствор – молекулярно-дисперсная гомогенная (однородная) система переменного состава из двух и более компонентов.

4. Основные свойства строительных материалов

Физические свойства

Общефизические свойства

Свойства, характеризующие структуру материала.

К ним относятся:

• истинная плотность;
• средняя плотность;
• пустотность;
• пористость.

Истинная плотность (  ) — масса единицы объема вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор, пустот и трещин.

Средняя плотность (  ср ) — масса единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии с пустотами и порами.

Для сыпучих материалов (песок, цемент, щебень, гравий) определяют насыпную плотность.

Насыпная плотность (  н ) — масса единицы объема сыпучих материалов в свободном (без уплотнения) насыпном состоянии.

В единицу объема таких материалов входят не только зерна самого материала, но и пустоты между ними. Количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала, выраженное в процентах по отношению ко всему занимаемому объему, называют пустотностью .

По величине истинной и средней плотности рассчитывают общую пористость ( Пп ) материала, в %.

Поры в материале могут иметь различную форму и размеры.

Они могут быть:

• открытыми, сообщающимися с окружающей средой;
• замкнутыми, заполненными воздухом.

Гидрофизические свойства

Проявляют материалы и изделия при контакте с водой. Наиболее важные из них:

• гигроскопичность;
• водопоглощение;
• водостойкость;
• водопроницаемость;
• морозостойкость;
• воздухостойкость .

Гигроскопичность — свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности. Одни материалы притягивают к своей поверхности молекулы воды (острый угол смачивания) и называются гидрофильными — бетон, древесина, стекло, кирпич; другие, отталкивающие воду (тупой угол смачивания), — гидрофобными: битум, полимерные материалы. Характеристикой гигроскопичности служит отношение массы влаги, поглощенной материалом из воздуха, к массе сухого материала, выраженное в %.

Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать воду.

Влагоотдача — способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха.

Водопроницаемость — свойство материала пропускать воду под давлением.

Морозостойкость — способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде.

Воздухостойкость — способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности.

Теплофизические свойства

Свойства, оценивающие отношение материала к тепловым воздействиям.

К ним относятся:

• теплопроводность;
• теплоемкость;
• термостойкость;
• жаростойкость;
• огнеупорность;
• огнестойкость .

Теплопроводность — способность материала пропускать тепловой поток при условии разных температур поверхности.

Теплоемкость — свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла.

Термостойкость — способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры.

Жаростойкость — способность материала выдерживать температуру эксплуатации до 1000°С без нарушения сплошности и потери прочности.

Огнеупорность — способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур без деформаций и разрушения.

По огнеупорности материалы подразделяются на:

• огнеупорные ( t ≥ 1580°C) ;
• тугоплавкие ( t = 1350 - 1580°C) ;
• легкоплавкие ( t ≤ 1 35 0°C) .

Огнестойкость — свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени.

По возгораемости строительные материалы подразделяют на :

• несгораемые;
• трудносгораемые;
• сгораемые.

Акустические свойства

При действии звука на материал проявляются его акустические свойства.

По назначению акустические материалы делят на четыре группы:

• звукопоглощающие;
• звукоизолирующие;
• виброизолирующие;
• вибропоглощающие.

Звукопоглощающие материалы предназначены для поглощения шумового звука.

Звукоизолирующие материалы применяют для ослабления ударного звука, передающегося через строительные конструкции здания из одного помещения в другое.

Виброизолирующие и вибропоглощающие материалы предназначены для устранения передачи вибрации от машин и механизмов на строительные конструкции зданий.

Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность материала к химическим взаимодействиям с другими веществами.

Химическая активность может быть положительной, если процесс взаимодействия приводит к упрочнению структуры (образование цементного, гипсового камня), и отрицательной, если протекающие реакции вызывают разрушение материала (коррозионное действие кислот, щелочей, солей).

Адгезия – соединение твердых и жидких материалов по поверхности, обусловленное межмолекулярным взаимодействием.

Растворимость – способность вещества образовывать с водой и органическими растворителями однородные системы – растворы.

Кристаллизация – процесс образования кристаллов из паров, растворов, расплавов при электролизе и химических реакциях, который сопровождается выделением тепла.

Химическая или коррозионная стойкость — это свойство материалов противостоять разрушающему действию жидких и газообразных агрессивных сред.

Механические свойства

Механические свойства характеризуют поведение материалов при действии нагрузок различного вида (растягивающей, сжимающей, изгибающей и т.д.).

В зависимости от того, как материалы ведут себя под нагрузкой, их подразделяют на пластичные (изменяют форму под нагрузкой без появления трещин и сохраняют изменившуюся форму после снятия нагрузки) и хрупкие .

Пластичные — это, как правило, материалы однородные, состоящие из крупных, способных смещаться относительно друг друга молекул (органические вещества) или состоящие из кристаллов с легло деформируемой кристаллической решеткой (металлы).

Хрупкие материалы (бетон, природный камень, кирпич) хорошо сопротивляются сжатию и в 5 - 50 раз хуже растяжению, изгибу, удару (соответственно стекло, гранит).

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности, под которым понимают напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение материала к единице площади.

Определяют:

• предел прочности на сжатие или растяжение;
• предел прочности на изгиб.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в его поверхность другого более твердого тела правильной формы.

Истираемость характеризуется величиной потери первоначальной массы материала (г), отнесенной к единице площади (см 2 ) истирания.

Сопротивление удару или хрупкость имеет большое значение для материалов, применяемых для покрытия полов в цехах промышленных предприятий. Предел прочности материала при ударе характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение образца, отнесенной к единице объема. Испытание материалов проводят на специальном приборе-копре.

Износ — разрушение материала при совместном действии истирающей и ударной нагрузок.

Технологические свойства

Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться тому или иному виду обработки.

Пластичность — способность материала деформироваться без разрыва сплошности под влиянием внешнего механического воздействия и сохранять полученную форму, когда действие внешней силы прекращается.

Вязкостью или внутренним трением называют сопротивление жидкости передвижению одного ее слоя относительно другого.

Ковкость - металлов (или других веществ) поддаваться изменению формы под воздействием ударов молота или прокатом, без разрушения.

Свариваемость - способность металлов образовывать качественное свар­ное соединение, удовлетворяющее эксплуатационным требованиям.

Свойства строительных материалов