blogs.mail.ru/mail/stroy-si...A557AA4E86

Основные свойства строительных материалов "Интернет-магазин"
ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА http://www.stroy-city.su
Для правильной и полной оценки материалов при их изготовлении, выборе и эксплуатации в конструкциях необходимо знать и учитывать их химические и физико-химические свойства.
Химические свойства выражают степень активности материала к химическому взаимодействию с реагентами внешней среды и способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды. Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде. Ряд материалов проявляют активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами, агрессивными газами и т.д. Химические превращения протекают также при технологических процессах производства и применения материалов.
Химическая стойкость – свойство материалов противостоять разрушающему действию химических реагентов – кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов. Она зависит от состава и структуры материалов. Так, мрамор, известняки, цементный камень в строительных растворах и бетонах, в химическом составе который преобладает оксид кальция (СаО), легко разрушаются кислотами, но стойки к действию щелочей. Силикатные материалы, содержащие в основном диоксид кремния (SiO2), стойки к действию кислот, но взаимодействуют при повышенной и нормальной температуре со щелочами.
Медленное или быстрое изменение структуры материала под влиянием внешней агрессивной среды называют коррозией. Она бывает химическая, электрическая, биологическая.
Коррозионная стойкость – свойство материала сопротивляется коррозионному воздействию среды. Распространенной и благоприятной средой для развития химической коррозии является вода (пресная и морская). Агрессивность воды зависит от степени ее минерализации, жесткости, щелочности или кислотности. На развитие коррозионных процессов влияют растворенные в воде соли (сульфаты, хлориды и др.) и газы. Химически агрессивной средой являются также воздух, содержащий пары оксидов азота, хлора, сероводорода и т.д.
Особым видом коррозии является биокоррозия – разрушение материалов под действием живых организмов – грибков, насекомых, растений, бактерий и микроорганизмов.
К коррозии относят также «старение» пластмасс – изменение их химического состава и структуры под действием ультрафиолетовых лучей солнца и искусственных источников света, кислорода, воздуха и повышенных температур. Коррозия опасна не столько изменениями химического состава, сколько структуры и физикомеханических свойств материалов.
Кислото- и щелочестойкость – свойство материала не разрушатся под действием кислот и щелочей.
Кислоты весьма агрессивны к металлам, штукатурке, бетону, ряду осадочных горных пород, силикатному кирпичу. Кроме минеральных агрессивны также органические кислоты – уксусная, масляная, молочная. Агрессивны к бетону и другим материалам растворы сахара, патока, фруктовые соки и т.д. Кислотостойкими материалами являются некоторые природные камни – диабаз, базальт, андезит, гранит, но и они разрушаются плавиковой кислотой. Кислотостойки плотная керамика, стекло и большинство материалов из пластмасс.
Из щелочей весьма агрессивны концентрированные растворы едкого кали и каустической соды. Щелочестойкими должны быть пигменты, применяемые для цветной штукатурки и различных окрасок по бетону, цементным и известковым штукатуркам, содержащим известь – сильную щелочь. Нещелочестойкие пигменты в растворах и окрасках быстро обесцвечиваются.
Газостойкость – свойство материла не вступать во взаимодействие с газами окружающей среды. Строительные материалы должны быть стойкими к сероводороду, углекислоте и другим газам. Пигменты, в состав которых входят свинец и медь, чернеют под влиянием сероводорода. Между тем взаимодействие гидрата оксида кальция, находящегося в бетоне, штукатурки, силикатном кирпиче, с углекислым газом воздух способствует увеличению прочности этих материалов.
Важно отметить, что большинство строительных материалов не обладает химической и коррозионной стойкостью. Так, почти все цементы, бетоны и строительные растворы плохо сопротивляются действию кислот; битумы сравнительно быстро разрушаются под действием концентрированных растворов щелочей; древесина не стойка к воздействию тех и других. Многие соли, особенно образующиеся в воде щелочную и кислую среду, достаточно агрессивны. Растворы солей разрушают материалы также из-за кристаллизации в их порах.
Из физико-химических свойств важны в первую очередь дисперсность, гидрофильность и гидрофобность.
Дисперсность – тонкость помола – характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Ряд строительных материалов – цемент, гипсовые вяжущие, молотая известь, пигменты эмульсии- находятся в дисперсном (тонкоизмельченном) состоянии. Такое состояние характеризуется большой суммарной поверхностью частиц.
Для дисперсных (порошкообразных) материалов важным параметром состояния является удельная поверхность, относительная к единице объема (см2/см3; см-1) или массы (см2/г) материала. С увеличением удельной поверхности материалов возрастают их внутренняя энергия и химическая активность. Например, цемент обычного помола при удельной поверхности примерно 3000 см2/г химически связывается за двое суток твердения 10…13% воды, а очень тонкого помола при удельной плотоности примерно 5000 см2/г – 16..18%. Такой цемент быстрее твердеет, обладает высокой прочностью, называется быстротвердеющим.
Гидрофильность (любовь к воде) – свойство материала хорошо смачиваться водой. Если капля воды растекается по поверхности материала, т.е. когда вода, смачивает материал, он является гидрофильным. Это бетон, строительный раствор, камни, керамика, древесина, металлы. Гидрофильность характерна для неорганических материалов, имеющих полярное строение молекул.
Гидрофобность (боязнь воды) – свойство материала не смачиваться водой. Вода на поверхности гидрофобных материалов не растекается, а собирается в виде капель.
Гидрофобность характерна для органических материалов, имеющих неполярное строение молекул. Примерами гидрофобных материалов и веществ являются битумы, полимеры, масла, парафин, кремнийорганические вещества. Для придания гидрофобности гидрофильным материалам их поверхность обрабатывают гидрофобными веществами. Бумага, картон – материалы гидрофильные, после пропитки или обработки их поверхности маслом они становятся гидрофобными, вода их не смачивает, капли воды скатываются с их поверхности.
Для гидрофобизации некоторых строительных материалов применяют кремнийорганические жидкости. В технологии строительных материалов примером использования принципа гидрофобизации являются создание гидрофобного цемента, он долго хранится без комкования и потери прочности от соприкосновения с влагой воздуха.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА http://www.stroy-city.su
Свойства, выражающие способность материала к восприятию определенных технологических операций с целью изменения формы, размеров, характера поверхности, плотности, называют технологическими.
Из бетонной или растворной смеси нетрудно отформовать изделие заданной формы и требуемых размеров. Во время изготовления изделие можно уплотнить вибрированием, трамбованием или другим технологическими приемами, оштукатурить и загладить его поверхность. Классическим примером технологического материала является древесина - ее не трудно тесать, строгать, сверлить, распиливать, полировать, окрашивать, лакировать, соединять на гвоздях, шурупах, винтах, нагелях и врубках. Весьма технологичны металлы, их обрабатывают в холодном, нагретом и расплавленном состоянии. Из глины можно отформовать изделия любой формы, а после сушки и обжига получить не размокший в воде керамический каменный материал, весьма прочный и долговечный.
Удобоукладываемость – важнейшее технологическое свойство строительного раствора укладываться тонким слоем на пористое основание и не расслаиваться при транспортировании, перекачивание насосами, транспортировании. В свою очередь удобоукладываемость зависит от подвижности (растекаемости) и водоудерживающей способности растворной смеси.
К технологическим свойствам готовых к употреблению лакокрасочных материалов относят степень перетертости красок (чем тоньше растерта краска, тем легче ее наносить на поверхность), время и степень высыхания материала, условная вязкость, розлив, адгезия покрытия с поверхностью, способность покрытий шлифоваться и полироваться.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Механические свойства материалов имеют решающее значение для строительных материалов (конструкций), работающих под действие нагрузок. Внешние нагрузки вызывают либо разрушение, либо деформацию материалов. Сопротивление материалов изменять под нагрузкой форму и размеры характеризуется деформативными свойствами: упругости, пластичности, хрупкости, модуля упругости, ползучести. Сопротивление материалов механическому разрушению характеризуется их прочностными свойствами: прочностью, твердостью, истераемостью, сопротивлением удару, износом.
Прочность – свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающих в результате внешних нагрузок. Нагрузки вызывают в материале напряжения сжатия, растяжения, изгиба. Мерой прочности материалов является предел прочности – наибольшее напряжение, соответствующее нарастающей нагрузке, при которой образец материала разрушается.
Предел прочности при сжатии или при растяжении (Па) равен отношению разрушающей силы (Н) к площади поперечного сечения (м2) образца, подвергающегося испытанию. Предел прочности вычисляется по формуле Rсж=F/S; Rpac=F/S, где F-разрушающая нагрузка, Н; S-площадь поперечного сечения образца, м2.
Предел прочности при изгибе образца прямоугольного сечения и одной сосредоточенной нагрузке в его середине вычисляют по формуле Rизг =3FL/(2bh2), где F – разрушающая нагрузка, H; L – расстояние между опорами , м; b и h – ширина и высота поперечного сечения образца, м.
Различные материалы обладают неодинаковым пределом прочности при сжатии: от 0,5 (торфяные плиты) до 100 МПа и более (высокопрочная сталь). Часто одни и те же материалы имеют неодинаковый предел прочности и в зависимости от этого их делят на марки и сорта. Так, марки строительных растворов соответствуют пределу прочности (кг/см2) от 4 до 300, обычного бетона – от 100 до 600 известняка – от 100 до 1500, керамического кирпича – от 75 до 300.
При определении предала прочности при сжатии испытывают стандартные образцы на гидравлическом прессе до их разрушения.
При испытании материалов на растяжение используют образцы в виде восьмерки, призмы, стержня. Образцы испытывают до разрушения на разрывных машинах.
Многие материалы (природные камни, кирпич, бетон, раствор) имеющие высокий предел прочности при сжатии, не способны выдерживать значительные растягивающие и изгибающие напряжения.
Поэтому в конструкциях приходится сочетать различные материалы с учетом их свойств (например, в железобетоне сталь воспринимает растягивающие усилия, а бетон - сжимающие). Сталь и пластмасса хорошо сопротивляются не только сжатию, но и растяжению и изгибу. Древесина хорошо сопротивляется сжатию (как бетон), примерно в два раза лучше – изгибу и в четыре раза - растяжению.
Прочность материала зависит от структуры, пористости, влажности, дефектов строения, длительности и характера приложения нагрузки, среды, температуры, состояния поверхности и других факторов.
Динамической, или ударной, прочностью называют свойства материала сопротивляться разрушению при ударе. Ее характеризуют количеством работы, затраченной на разрушение стандартного образца, отнесенной к еденице объема (Дж/см2). Ударная прочность важна для материалов полов, лестниц, дорожных покрытий, фундаментов машин, бункеров и т.п.
При испытаниях в материалах могут развиваться процессы хрупкого разрушения (природные и искусственные камни, стекло, чугун) или пластичного (полимерные материалы, битум, ряд металлов). Пластическому разрушению свойственно постепенное утоньшение одного из сечений испытываемого образца.
Наряду с определением прочности материалов разрушением контрольных образцов широко применяют не разрушающие методы, позволяющие без разрушения испытывать на прочность не только отдельные образцы, но и конструкции в комплексе, определяя при этом степень их однородности. Одним из не разрушающих физических методов испытания является импульсный ультразвуковой, при котором оценка свойств производится по замеренной скорости прохождения продольных ультразвуковых волн с использованием коррекционной связи между скоростью распространения упругих волн в материале и его механическими свойствами.
Твердость – свойство материала сопротивляться местной пластической деформации, возникающей при внедрение в него более твердого тела. Твердость ряда строительных материалов (металла, древесины, бетона, строительных растворов …..) определяют, вдавливая в них закаленный стальной шарик, алмазную пирамиду или конус. В результате испытания вычисляют число твердости, равное отношению силы вдавливания к площади поверхности отпечатка. Твердость минералов и однородных горных пород оценивают по шкале Мооса, содержащей десять минералов, из которых каждый последующий оставляет царапину на всех предыдущих.
Минералы шкалы расположены в порядке возрастания твердости от 1 (тальк – легко царапается ногтем) до 10 (алмаз легко царапает стекло).
Прочность по твердости самая высокая по сравнению с другими видами прочности, она зависит от химического состава, состояния поверхности, энергии кристаллической решетки. Твердость стали и сплавов пропорциональна прочности их на растяжение. Однако высокая прочность не всегда говорит о высокой твердости материала: мрамор прочен, но сравнительно не тверд, пластмассы прочны, но не тверды; древесина по прочности на сжатие равна бетону, а по твердости уступает ему. Чем выше твердость, тем меньше истираемость материала.
Истираемость - свойство материала уменьшатся в объеме и массе под действием истирающих усилий. Истираемость И вычисляют (г/см2) по формуле И=(m1-m2)/S, где m1 и m2 – масса образца до и после истирания, г; S – площадь истирания, см2. Сопротивление материала истиранию определяют на круге истирания с подсыпанием абразивных порошков – наждака или кварцевого песка. Истираемость зависит от прочности и твердости материала. Хорошо сопротивляются истиранию материалы из каменного литья и шлакоситалы (0,01…0,03), гранит (0,03…0,07), кварцит (0,06…0,12), керамические плитки для полов (0,08). Истираемость важна для оценки эксплуатационных свойства материала полов, ступеней лестниц, дорожных покрытий.
Износ – свойство материала сопротивляется одновременно воздействию истирания и удара. Износ материала зависит от его структуры, состава, твердости, прочности, истираемости. Износ определяют на пробах материалов, которые испытывают во вращающемся барабане со стальными шарами или без них. Чем больше потеря массы пробы испытанного материала (в процентах к первоначальной массе пробы), тем меньше сопротивление его износу. Износ важен для материалов полов, ступеней, лестниц, дорог, лакокрасочных покрытий.
Упругость – свойство материала изменять под влиянием нагрузки свою форму и восстанавливать ее после удаления этой нагрузки. Упругую деформацию называют обратимой или исчезающей. Наибольшее напряжение, при котором действует лишь упругая деформация, называют пределом упругости. В области упругих деформаций действителен закон Гука – деформация материала пропорциональна действующему напряжению. Упругим являются резина, различные герметизирующие и уплотняющие прокладки, лакокрасочные пленки, сталь, древесина и другие материалы.
Пластичность – свойство материла под действием нагрузки изменять форму и размеры без разрушения и образования трещин и сохранять измененную форму после снятия нагрузки. При этом в материале сохраняется некоторая остаточная деформация, называемая пластической, она не исчезает после снятия нагрузки, т.е. является необратимой. Примерами пластичных материалов служат глиняное тесто, бетонные и растворные смеси, подмазочная паста, свинец, некоторые пластмассы. Пластичные материалы легко формуются, хорошо расстилаются по поверхности. Свойства материала пластически деформироваться при постоянной нагрузки, несколько повышают предел упругости, называют текучестью. Непрерывное возрастание деформаций под действием постоянных нагрузки, называют ползучестью. Она характерна почти для всех строительных материалов.
Хрупкость – свойство материала разрушатся под воздействием нагрузки внезапно, без предварительного заметного изменения формы и размеров. Хрупкому материалу в отличии от пластичного нельзя придать при прессовании желаемую форму, так как материал под нагрузкой дробится и рассыпается. Хрупки камень, чугун, стекло и др. При понижении температуры многие материалы становятся хрупкими. Так ведут себя битумы, некоторые полимеры, металлы. Хрупкое разрушение происходит при возрастающей нагрузке в результате появления и быстрого развития одной или нескольких трещин.
Структурная прочность, вязкость, тиксотропия. Строительные растворные смеси, мастики, пасты, цементное тесто в отличии от жидкостей при небольших нагрузках ведут себя как твердые тела. С повышением нагрузки, по достижении определенных напряжений, называемые предельными напряжениями сдвига, характеризующими структурную прочность, материал начинает течь, как жидкость. Это происходит в результате нарушения внутренних связей между частицами материала, т.е . разрушается его структура. http://www.stroy-city.su
Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в нем в основном зависят от скорости деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий напряжения и скорость деформации материала, называют вязкостью n (Па*с). Разрушенную механическую структуру пластично-вязкие смеси со временем восстанавливают, а при повторных воздействиях она вновь разрушается. В этом основа тиксотропии – при многократных сотрясениях пластично-вязкие материалы теряют структурную прочность и превращаются в вязкую жидкость. Эффект тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов кистью или шпателем.
Автор: В.Д. Чмырь «Материаловедение для отделочников и строителей»
При цитировании или перепечатывании обязательно ссылаться на сайт:
http://www.stroy-city.su Интернет-магазин строительных смесей STROY-CITY

Метки: сухие строительные смеси ветонит, строительные сухие смеси журнал, сухие строительные смеси+с доста