|
В зависимости от условий работы в строительных конструкциях по своему назначению, материалы классифицируются на две группы:
Первая группа включает в себя материалы универсального типа, которые подходят для несущих конструкций. К этой группе относятся искусственные и природные каменные материалы:
а) материалы, сделанные на основе вяжущих без применения отжига (бетоны, растворы и т.д.);
б) материалы, для получения которых проводится обжиг минерального сырья (керамические изделия и материалы).
Вторая группа включает в себя строительные материалы специального назначения, которые защищают конструкции от вредных воздействий среды, а также повышают эксплуатационные свойства зданий и создают необходимый уровень комфорта:
— гидроизоляционные;
— теплоизоляционные материалы;
— антикоррозионные;
— акустические;
— огнеупорные.
Все строительные материалы должны характеризоваться пока-зателями тех главных свойств, которые выступают самыми важ-ными при их применении в конструктивных частях сооружений и зданий: плотность, прочность, водопоглощение, теплопроводность, объемный вес и т.д.
Важно чтоб все строительные материалы отвечали требованиям действующих ГОСТов или ТУ.
Необходимо знать плотность материала чтоб иметь информацию о его прочностных и теплоизоляционных характеристиках. Незначительная средняя плотность материала свидетельствует о том, что теплопроводность у этого материала тоже незначительная. Однако, если этот показатель маленький, то монтажная прочность будет плохой.
Действительная плотность - это предел отношения массы к занимаемому объему вещества или тела, при этом не должны учитываться имеющиеся в них пустоты и поры.
Насыпной плотностью является отношение массы материалов в виде порошка и зернистых материалов ко всему занимаемому ими объему, в том числе и пространство между частицами.
Средней плотностью является физическая величина, которая определяется отношением массы вещества или тела ко всему занимаемому ими объему, в том числе включая находящиеся в них поры и пустоты.
Относительной плотностью является отношение плот-ности вещества или тела к плотности стандартного вещества, которое осуществляется при определенных физических условиях.
Плотность - это величина, которая равна отно-шению массы вещества к занимаемому им объему. В зависимости от своей плотности материалы могут быть различных групп и марок, кг/м2:
- очень низкой плотности (ОНП) — 25;35; 50; 75,
- низкой плотности (НП)— 100; 125; 150; 175,
- средней плотности (СП)- 200; 225; 250; 300; 350,
- плотные (ПЛ) — 400; 450; 500; 600.
Выражают плотность в килограммах на кубический метр (кг/м3).
Пористостью является отношение объема пор к внешнему габариту (объему) материала. Выражают пористость в процентах. Она характеризует главные свойства материалов: морозостойкость, прочность, водопроницаемость, газопроницаемость и т.п.
То, насколько материал может впитывать и удерживать воду характеризуется показателями водопоглощения материала. Чтоб высчитать степень водопоглошения, необходимо определить разность массы образца материала в абсолютно сухом состоянии и в насыщенном водой. Выражается эта разность в процентах от массы сухого материала. Характеризуется водопоглошение материалов количеством воды, которое может впитать сухой материал, если выдерживать его в воде. Это число необходимо отнести к объему или массе сухого материала. Водопоглощение, которым обладает тот или иной материал, полностью связано с его влажностью, а влага, которая находится в порах материала, влияет на его теплопроводность. Если температура минусовая, то у влажных строительных материалов теплопроводность определяет характер криогенных фазовых превращений влаги и может быть ниже или выше, чем в зоне плюсовы температур. Причиной этому является то, что при отрицательной температуре не всегда влага в межпоровом пространстве превращается в лед, а порой выпадает в виде инея, который имеет теплопроводность, которая ниже чем у воды и льда. Если недостаточно влаги чтоб заполнить крупны поры льдом, то будет снижаться теплопроводность материала. Причем, лед как бы осушает материал сорбируя влагу из более мелких пор.
Если материал характеризуется большим влагосодержанием, то лед в его порах создает не вкрапления, а мостики холода, которые значительно увеличивают теплопроводность материала. Ведущие производители теплоизоляционных материалов с целью снизить водопоглощение материала, вводят в него гидрофобазирующие добавки.
Показатели влагоотдачи характеризуют насколько материал может отдавать влагу если происходят изменения окружающей среды. Характеризует влагоотдачу то, насколько быстро материал высыхает в сутки при 60% относительной влажности окружающего воздуха и при температуре 20°С.
Процент влажности материала определяет содержание влаги, которое относится к массе материала в сухом состоянии.
То, насколько материал может пропускать воду под давлением, характеризуется показателями водопроницаемости. Степень водопроницаемости это количество воды, которое при постоянном давлении проходит за один час через 1 см2 поверхности материала. На степень водопроницаемости материала влияют его строение и плотность. Чтоб определить степень водостойкости строительных изделий и материалов необходимо знать величину коэффициента размягчения, которое равное отношению пределов прочности материала в сухом состоянии и в насыщенном водой согласно шкалы: 0,60; 0,75; 0,90 и 1.
Паропроницаемостью называется способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяных паров под влиянием разности их парциальных давлений на разных сторонах поверхности слоя материала. Чтоб узнать степень диффузии пара необходимо высчитать сопротивление паропроницаемости (кг/м:ч Па). Во многом паропроницаемость теплоизоляционных материалов определяет влагоперенос через защитную конструкцию в целом. В свою очередь, влагоперенос – это один из самых важных факторов, которые влияют на термическое сопротивление защитной конструкции. Часто влага накапливается в многослойных ограждающих конструкциях, а также из-за этого падает термическое сопротивление паропроницаемости слоев, которая должна возрастить в направлении от теплой стороны к холодной.
Воздухопроницаемостью называется способность материала пропускать через толщу воздух или газ. Объем газа, который проходит через слой материала, прямо пропорционален площади защитной конструкции, времени протекания воздуха и обратно пропорционален толщине защитной конструкции.
Воздухопроницаемость существенно влияет на теплоизолирующие свойства материала. Низкий уровень воздухопроницаемости способствует тому, что теплоизолирующие свойства материала также будут на низком уровне. У мягких теплоизоляционных материалов настолько большая способность пропускать воздух, что для предотвращения его движения необходимо применять специальную ветрозащиту. В свою очередь, жесткие изделия в ветрозащите не нуждаются так как обладают хорошей воздухонепроницаемостью. Наоборот, жесткие изделия нередко применяют в качестве ветрозащиты.
Способность к адгезии характеризует то, насколько тот или иной материал может слипаться с поверхностью другого тела. Количественно ее можно высчитать удельной работой, которая затрачивается на разделение тел. Способность к адгезия в большой степени есть у лакокрасочных полимерных покрытий, антикоррозионных составов, гидроизоляционных суспензий и эмульсий.
Каждый материал обладает определенной морозостойкостью, которая свидетельствует о том, сколько материал в насыщенном водой состоянии может выдержать попеременное многократное замораживание и оттаивание без видимых признаков понижения прочности и разрушения.
Уровень морозостойкости материала - это то, сколько он может выдержать циклов замораживания, которые определяются по снижению прочности материала не больше чем на 25% и по потере массы не больше чем на 5%. Проверять морозостойкость необходимо многократно замораживая образцы при температуре —15—20°С и с дальнейшим оттаиванием при температуре 20—25°С.
Этот показатель существенно влияет на долговечность всей конст-рукции.
Теплопроводность материала характеризует его способность проводить тепло через свою толщу от одной поверхности к другой в результате разности температур.
Теплоемкость - это способность материала при нагревании впитывать теплоту, а при охлаждении отдавать ее. Благодаря теплоемкости материала здания сохраняют теплоустойчивость. Чтоб узнать степень теплоемкости материала, необходимо высчитать коэффициент теплоемкости, который равен количеству тепла в джоулях, которое необходимо чтоб нагреть 1 кг материала на ГС. Удельной теплоемкостью является теплоемкость, отнесенная к единице массы.
То, насколько материал может пропускать воздушные и ударные звуки называется уровнем звукоизоляции. По звукоизолирующим способностям оценивают ограждающие конструкции зданий. Количественная мера данной характеристики материала измеряется в децибелах (Дб). Показатель проницаемости от воздушного звука характеризует звукоизоляцию стен, а показатель звукоизоляции от ударного и воздушного звуков характеризует звукоизоляцию междуэтажных перекрытий. В жилых зданиях пока-затель звукоизоляции от воздушного звука междуэтажных перекрытий и межквартирных стен должен быть не меньше 1 децибела, а для междуэтажных перекрытий показатель звукоизоляции от ударного шума должен быть равен 0 (ноль) деци-бел.
То, насколько материал может противостоять действию огня без потери важных прочностных эксплуатационных и конструкционных называется огнестойкостью материала. Предел огнестойкости материла зависит от его возгораемости, а также от их уровня защиты против действия огня. В зависимости от степени огнестойкости материалы бывают:
- несгораемыми (не воспламеняются, не обугливаются и не тлеют);
- трудносгораемыми (практически не воспламеняются, не обугливаются и не тлеют);
- сгораемыми ( быстро воспламеняются и тлеют).
Прочностью является способность вещества в определенных границах воспринимать влияние внешних сил без разрушения. Чтоб определить степень прочности материала необходимо установить его предел на изгиб, сжатие и растяжение. Существует единая шкала марок для показателей предела прочности при сжатии 4; 7; 10; 15; 25; 35; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1500; 2000; 3000. Измеряется в кг/см3.
Материал может мгновенно рушиться под влиянием внешних сил, без заметной пластичной деформации, что характеризует его качество называемое хрупкостью. У хрупких материалов очень разнятся пределы прочности на сжатие и растяжение. У хрупких материалов плохое сопротивление удару.
Твердостью материала называется способность сопротивляться проникновению в него другого тела, которое является более твердым. Чтоб определить твердость хрупких материалов необходимо использовать метод царапания по минералогической шкале Мооса, где приняты в качестве эталонов твердость таких материалов: талька(1), гипса(2), кальцита(3), флюорита(4), апатита(5), ортоклаза(6), кварца(7), топаза(8), корунда(9), алмаза(10).
То, насколько материал может под действием истирающих
усилий уменьшаться в объеме и массе является его способностью к истираемости. Чтоб определить насколько материал может сопротивляться истиранию необходимо использовать круги истирания или пескоструйный аппарат.
То качество, которое характеризует насколько материал может не вступать в реакции с прочими веществами, меняя при этом свои первоначальные свойства называется его коррозионной стойкостью. Самое главное чтоб материал мог сопротивляться влиянию щелочей, кислот, газов и солей.
То, насколько материал может противостоять разрушительному влиянию щелочей, масел, кислот, различных бактерий, грибков выражается в их химической и биологической стойкости. Чтоб в конструкции увеличить химическую стойкость материалов необходимо установить защитное покрытие из различных листовых материалов или пленок. Для повышения биологической стойкости материалов, в них необходимо ввести специальные химические вещества, называемые антисептиками.
В таблице 7 представлена общая характеристика главных строительных материалов.
| Материал | Плотность, кт/м3 | Предел прочности при сжатии, МПа | Коэффициент теплопровод-ности, Вт/(м "С) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Бетон | 500-2400 | 2,5-100 | 0.2-1,68 |
| Битум | 1000 | - | - |
| Гипс | 1100-1250 | 8,0-12,0 | 0,3 |
| Гипсобетон | 400-1900 | 0,3-12,0 | 0,34 |
| Гравий | 1500-1600 | - | - |
| Гранит | 2800 | 100-250 | - |
| Железобетон | 2500 | 10-100 | 0,84-1,68 |
| Известь- кипелка | 800-1100 | - | - |
| Известь-пушонка | 450-550 | - | - |
| Известняки | 1700-2600 | 8-200 | 0,21-2,4 |
| Кирпич: — глиняный — силикатный | 1350-1450
1800—
1900 500— | 5-30
5,6-25,0
0,06-0,1
| 0,55-0,6
0,55-0,6
0,08-0,12 |
| Керамзитобетон | 350-1800 | 0,05-40,0 | 0,16-0,52 |
| Мрамор | 2800 | 80,0-300,0 | 2,57 |
| Пенобетон | 300-1000 | 0,04-7,5 | 0,6-0,19 |
| Песок | 1500—1800 | - | 1,41-1,71 |
| Пергамин, рубе-роид, толь | 600 | - | 0,17 |
| Шлак (доменный и топливный) | 900-1100 | - | 0,18-0,21 |
| Щебень | 1300-1600 | 20-120 | 0,4-0,05 |
|
