- •Раздел 1. Основные свойства и оценка качества строительных материалов
- •Физические свойства.
- •Механические свойства.
- •Теплофизические свойства.
- •Специальные свойства
- •Раздел 2. Природные каменные материалы.
- •Раздел 3. Керамические материалы и изделия
- •Свойства глин.
- •Керамические изделия.
- •Кирпич представляет собой прямоугольник с размерами мм
- •Отделочные керамические материлы.
- •Раздел 4. Минеральные вяжущие вещества
- •4.1. Классификация минеральных вяжущих веществ
- •Воздушная известь
- •Свойства извести
- •Гипсовые вяжущие вещества
- •Высокообжиговые гипсовые вяжущие.
- •Твердение гипсовых вяжущих
- •Твердение г.В. Можно ускорить или замедлить
- •Магнезиальные вяжущие
- •Гидравлические вяжущие вещества
- •Основной минералов c3s (алит)– химически очень активен, твердеет быстро, с образованием гидратных продуктов высокой прочности.
- •Производство портландцемента.
- •2 Стадия. Обжиг.
- •Основные свойства и технические характеристики портландцемента.
- •Особые виды портландцемента
- •3. Портладцементы с поверхностно-активными веществами (пав).
- •3.1 Пластифицированный портландцемент.
- •Белый портландцемент.
- •Цветные портландцементы.
- •Портландцементы с активными минеральными добавками (амд)
- •Недостаток шлакопортландцемента – замедленное твердение и пониженная морозостойкость.
- •Коррозия портландцемента
- •3.Коррозия 3-его вида.
- •Алюминатные цементы
Раздел 1. Основные свойства и оценка качества строительных материалов
Инженер-строитель должен уметь оценивать свойства строительных материалов с помощью числовых показателей и разбираться в методических принципах их определения. Свойство – это способность материала определенным образом реагировать на воздействие внешних или внутренних силовых, усадочных, тепловых и других факторов.
Основные свойства строительных материалов можно подразделить на физические, гидрофизические, механические, теплофизические и специальные.
Физические свойства.
К физическим свойствам относятся: истинная, средняя и насыпная средняя плотности, а также пористость.
Истинная плотность. Истинной плотностью r называется масса материала в единице объема в абсолютно плотном состоянии (1)
(1)
где r – истинная плотность, г/см3;
m – масса материала, г;
Va – объем в абсолютно плотном состоянии, см3.
Средняя плотность. Средней плотностью rо называется масса материала в единице объема в естественном состоянии (2)
(2)
где rо – средняя плотность, г/см3;
m – масса материала, г;
V – объем в естественном состоянии, см3.
Насыпная средняя плотность. Насыпная средняя плотность – это средняя плотность рыхлых сыпучих материалов, определяемая без вычета пустот между их частицами (3)
(3)
где rн – насыпная средняя плотность, г/см3;
m – масса материала, г;
Vн – объем в рыхло-сыпучем состоянии, см3.
Пористость. Пористостью называют отношение объема пор к общему объему материала (4)
(4)
где П – пористость,
Vп – объем пор,
V – общий объем материала.
Пористость может быть величиной безразмерной, или, при умножении на 100%, выражаться в процентах.
Поры – это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой. Поры бывают открытые, сообщающиеся с окружающей средой, и замкнутые, с ней не сообщающиеся. По величине пористости можно приближенно судить о других важных свойствах материалов – плотности, прочности, водопоглощении, морозостойкости и др. Мелкие поры, заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. Пористость можно определить, зная истинную и среднюю плотности материалов (5).
(5)
Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах: от 0 до 98%. Общая пористость складывается из открытой По и замкнутой Пз пористости (6).
(6)
Открытые поры увеличивают водопроницаемость и водопоглощение материала и ухудшают его морозостойкость. Открытую пористость можно определить по формуле 7
(7)
где м2 и м1 – масса образца в водонасыщенном и сухом состоянии, г;
rв – плотность воды, г/см3,
V – объем в естественном состоянии, см3.
Гидрофизические свойства.
Водопоглощение. Водопоглощением называют способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Водопоглощение определяют по разности масс образца материала в насыщенном водой и в сухом состоянии, и выражают в % от массы сухого материала (водопоглощение по массе Wm) или в % от объема образца (водопоглощение по объему Wv). Весовое водопоглощение Wm определяется по формуле 8:
(8)
где м2 – масса материала в водонасыщенном состоянии,г;
м1 – масса материала в сухом состоянии, г.
Объемное водопоглощение Wv определяется по формуле 9:
(9)
где м1 и м2 - масса материала в сухом и водонасыщенном состоянии,
rв – плотность воды, г/см3,
V – объем материала в естественном состоянии.
Водостойкость. Водостойкость – это способность материала при насыщении водой сохранять основные физико-механические свойства. Она характеризуется коэффициентом размягчения Кразм. (10), который представляет собой ношение предела прочности на сжатие водонасыщенного материала (Rcж. вод) к пределу прочности на сжатие сухого материала (Rсж. сух.).
(10)
При проектировании сооружений, подвергающихся воздействию воды, необходимо применять материалы с коэффициентом размягчения не ниже 0,8.
Причиной снижения прочности при увлажнении материала водой может быть:
наличие в материале растворимых веществ, вымываемых водой.
Если материал не содержит растворимых веществ, падение прочности
при увлажнении может быть связано с расклинивающим эффектом Ребиндера, связанным с расширением (расклиниванием) устьев микротрещин при проникании в них диполей воды.
Влажность. Влажностью называют весовое содержание воды в материале, выраженное в процентах.
Сорбционная влажность. Она характеризует способность материала поглощать пары воды из окружающего воздуха. Численно она равна влажности материала после окончания поглощения им водяного пара. С повышением давления пара (т.е. с увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность материала.
Капиллярное всасывание воды пористым материалом происходит, когда часть конструкции находится в воде. Оно характеризуется высотой поднятия уровня воды в капиллярах материала, количеством поглощенной воды и интенсивностью всасывания.
Высоту h поднятия жидкости в капилляре определяют по формуле Жюрена (11):
(11)
где σ – поверхностное натяжение,
θ – краевой угол смачивания,
ρ – плотность жидкости,
r – радиус капилляра,
g – ускорение свободного падения.
Водопроницаемость. Водопроницаемость – способность материала пропускать через себя воду под давлением. Характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшей в течение 1 часа через 1 см2 поверхности материала при заданном давлении воды, которое устанавливается стандартом в зависимости от вида материала.
Водонепроницаемость. Водонепроницаемостью называется способность материала не пропускать воду под давлением. Степень водонепроницаемости материалов зависит от их плотности и строения. Особо плотные материалы водонепроницаемы, материалы с замкнутыми мелкими порами практически также водонепроницаемы. Чем больше открытых пор, тем более проницаем для воды материал. Водонепроницаемость оценивается маркой материала по водонепроницаемости W, обозначающей одностороннее гидростатическое давление, выраженное в МПа, при котором образец – цилиндр из испытуемого материала еще не пропускает воду. Строительные материалы имеют марки по водонепроницаемости W 0,2 – 1,2.
Морозостойкость. Морозостойкостью считают способность материала в водонасыщенном состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности. Количественно морозостойкость оценивается маркой материала по морозостойкости. За марку материала по морозостойкости Мрз или F принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают водонасыщенные образцы материала без снижения прочности при сжатии более 15%, и потери массы более 5%.
Разрушения в материале связаны с тем, что вода, находящаяся в его порах, при замерзании увеличивается в объеме более чем на 9 %. Определение степени морозостойкости материалов производится путем замораживания водонасыщенных образцов при to = (-15, -17)о в течение нескольких часов и их последующего оттаивания при to более 15 о С. не менее 6 часов. По степени морозостойкости материалы подразделяются на марки Мрз (или F) : 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300 и выше.