строительные матерьялы

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Л.Н. ПИМЕНОВА

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Издательство Томского государственного архитектурно-строительного университета

Томск 2010

УДК 691(075.8) П32

Пименова, Л.Н. Материаловедение. Строительные материалы [Текст]: учебно-методическое пособие/ Л.Н. Пименова. Томск : Изд-во Том. гос. ар-

хит.-строит. ун-та, 2010. – 108 с. – ISBN 978-5-93057-364-0

В учебно-методическом пособии рассмотрены общие вопросы строительного материаловедения. Представлены сведения о важнейших группах строительных материалов: природном камне, неорганических и органических вяжущих веществах, полимерах и материалах на их основе. Изложение теоретического материала сопровождается контрольными вопросами и примерами решения задач. Пособие содержит задания для выполнения контрольных работ.

Учебно-методическое пособие соответствует государственному образовательномустандартуподготовки дипломированного специалиста направления 653500 «Строительство» по дисциплине «Материаловедение».

Предназначено для студентов специальности 270103 «Промышленное и гражданскоестроительство» заочной и дистанционной форм обучения.

Рекомендовано для самостоятельной работы и выполнения первого и второго контрольных заданий по дисциплине «Материаловедение».

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Томского государственного архитектурно-строительного университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Самостоятельная работа является важнейшей составной частью учебного процесса, развивающей у студента способности к самообучению. В учебном плане подготовки дипломированного специалиста на долю обязательных аудиторных занятий приходится не более 50 % от общего объема отведенного времени. Резерв времени на самостоятельную работу студентов заочной формы обучения составляет 48 %. Распределение рабочего времени приведено в табл. 1.

Основной составляющей методического обеспечения самостоятельной работы являются учебники и учебные пособия, которые в достаточном количестве имеются в библиотечном фонде университета. Целесообразно использование Интернет-ресурсов как дополнительного источника информации. Однако следует иметь в виду, что большая часть информации в сети Интернет носит рекламный характер и не может заменить учебник.

Приступая к самостоятельной работе, необходимо четко сформулировать цель и задачи изучения дисциплины и получить общее представление о программе курса. Работа будет более успешной, если разбить теоретический материал на блоки. Завершать изучение каждого блока следует ответами на контрольные вопросы и, в случае необходимости, решением задач. Это позволит привести полученные знания в стройную систему.

3

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

«Материаловедение» входит в цикл обязательных общепрофессиональных дисциплин для студентов, обучающихся по направлению «Строительство».

Цель преподавания дисциплины – подготовка высококвалифицированного инженера-строителя, глубоко знающего строительныематериалы и ориентирующегосяв ихмногообразии.

Для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» эта дисциплина является базой для следующих специальных дисциплин: «Местные строительные материалы»; «Железобетонные конструкции»; «Архитектура»; «Технология строительного производства».

Успешное освоение дисциплины «Материаловедение» возможно, еслиопиратьсяназнанияранеепройденныхдисциплин.

Таблица 2

Перечень необходимых предшествующих дисциплин

В результате изучения дисциплины студент

должен знать:

– взаимосвязь состава, строения и свойств материала, принципы оценки показателей его качества;

4

–методы оптимизации строения и состава материала с заданными свойствами при максимальном ресурсосбережении;

–определяющее влияние качества материала и изделия на долговечность и надежность строительной конструкции, методы защиты от коррозии;

должен уметь:

–анализировать условия воздействия среды эксплуатации на материал в конструкции и сооружении;

–установить требования к материалу по комплексу показателей качества: назначению, технологичности, эксплуатационным свойствам, экологичности;

–выбрать оптимальный материал для конструкции, работающей в заданных условиях эксплуатации, используя вариантный подход;

–определить оптимальные условия применения материала

сучетом его назначения и показателей качества;

должен иметь навыки

–лабораторных испытаний строительных материалов;

–оценки качества строительных материалов на соответствие требованиям стандарта.

5

2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

6

Окончание табл.3

Учебные и методические издания, необходимые для самостоятельного изучения теоретической части курса, выполнения контрольных заданий и подготовки к лабораторным работам, приведены в списке рекомендованной литературы.

7

3. РЕКОМЕНДАЦИИ К ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

3.1. Основы строительного материаловедения

Начиная знакомство с предметом, необходимо уяснить,

что материаловедение – это наука, изучающая взаимосвязь между составом, структурой и свойствами материала.

Строительство относится к одной из наиболее материалоемких производственных отраслей, и ассортимент строительных материалов чрезвычайно широк. Они должны отвечать тем или иным требованиям в зависимости от условий эксплуатации и назначения. Качество строительного материала должно удовлетворять определенным техническим требованиям, которые изложены в нормативных документах – стандартах различного уровня (ГОСТ, ТУ), а также в строительных нормах и правилах (СНиП).

Чтобы ориентироваться в многообразии строительных материалов, их классифицируют по нескольким ведущим признакам:

1. По происхождению – природные и искусственные.

Природные строительные материалы добывают в верх-

них слоях земной коры или на ее поверхности. Их используют в строительстве, либо вовсе не обрабатывая, либо после механической обработки. К этой группе относятся природные каменные материалы и древесина.

Искусственные строительные материалы получают из природного и техногенного сырья в результате глубокой переработки. В процессе их получения сырье, помимо механической обработки, претерпевает сложные химические и физические превращения. В результате получается продукт с новым комплексом свойств. Варьируя состав сырья и технологию получения можно в определенных пределах управлять свойствами искусственных материалов. Ассортимент искусственных материалов намного шире, чем природных. Сюда следует отнести це-

8

менты, бетоны, металлы, стекло, керамику, пластмассы, битумы. 2. По назначению – универсального типа и специаль-

ного назначения.

Строительные материалы универсального типа (кон-

струкционные) пригодны для несущих конструкций. Это природные каменные материалы; искусственные каменные материалы, которые получают одним из двух способов: на основе обжига сырья (керамика, стекло, ситаллы) или без обжига в результате твердения вяжущих веществ (бетоны, строительные растворы). Это металлы, конструкционные пластмассы, лесные материалы. Ведущим показателем качества конструкционных материалов является прочность.

Строительные материалы специального назначения

применяют для защиты конструкций от вредных воздействий среды, для создания комфорта и архитектурной выразительности. К этой группе относятся теплоизоляционные, акустические, кровельные, гидроизоляционные, антикоррозионные, огнезащитные, отделочные и тому подобные материалы. Их качество оценивают в первую очередь не по прочности, а по другим показателям: теплопроводности, звукопоглощению, водонепроницаемости и т.п.

3. По химической природе – неорганические и органические.

В свою очередь, неорганические подразделяют на металлические и неметаллические.

Металлические материалы – металлы и сплавы. Они являются наиболее дорогостоящей группой строительных материалов. В строительстве, главным образом, используются черные металлы: сталь, чугун. Реже – цветные металлы: алюминий, дюралюминий, медные сплавы.

Неметаллические, или минеральные материалы значи-

тельно дешевле металлов и объем их потребления в строительстве значительно больше. Это природный камень, керамика,

9

стекло, неорганические вяжущие вещества, бетоны, строительные растворы, силикатный кирпич.

Органические материалы состоят из разнообразных соединений углерода. В стройиндустрии широко используются следующие группы органических материалов: древесина, битумы, дегти, полимеры.

Современные строительные материалы представляют собой сложные композиции, в которых работают совместно компоненты различной химической природы. Композиционные материалы позволяют рационально сочетать и наиболее полно использовать свойства каждого из компонентов.

Состав строительных материалов представляют раз-

ными способами. Состав композиционных материалов обычно выражают как расход компонентов на расчетную единицу материала.

Однородные материалы характеризуют химическим составом, то есть указывают процентное содержание химических элементов, не уточняя, в виде каких соединений они находятся в материале.

Для прогнозирования свойств материала важно знать его

вещественный или минеральный состав.

Структура строительных материалов, то есть взаимное расположение частей внутри объема материала, характеризуется на разных уровнях: макро-, микро-, наноструктура.

Макроструктура – строение, которое обнаруживается при осмотре поверхности материала, как правило, в изломе невооруженным глазом или через лупу с десятикратным увеличением. Макроструктуру большинства строительных материалов можно отнести к одному из следующих типов:

–конгломератная;

–ячеистая;

–волокнистая;

–слоистая.

Микроструктура материалов изучается с помощью опти-

10