Классификация строительных материалов и изделий, применяемых при строительстве, реконструкции и ремонте зданий и сооружений. Группы воздушных и гидравлических вяжущих веществ. Размерность истинной плотности материала. Пористость строительных материалов.
Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения - водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта. Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами. Воздушные вяжущие вещества в результате смешивания с водой способны отвердевать и сохранять прочность только на воздухе. В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде.В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). ко второй категории - специального назначения: · гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определенными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения - водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость , чтобы выдержать нагрузки от транспорта.
План
Оглавление
Введение
Воздушные вяжущие вещества
Гидравлические вяжущие вещества
Плотность материала
Пористость
Заключение
Список литературы
Введение
Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории - специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др. Основными видами строительных материалов и изделий являются: каменные природные строительные материалы из них; вяжущие материалы неорганические и органические; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определенными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определенными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения - водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта. Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами.
Воздушные вяжущие вещества
Воздушные вяжущие вещества в результате смешивания с водой способны отвердевать и сохранять прочность только на воздухе. Под воздействием воды изделия на их основе постепенно разрушаются. Поэтому воздушные вяжущие вещества используются только в наземных строительных сооружениях.
В группу воздушных вяжущих входит воздушная известь, а также гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества.
Воздушная известь может быть нескольких видов: негашеная комовая известь, негашеная молотая известь, гидратная известь (пушонка).
Гипсовые вяжущие вещества изготовляют из гипсового камня, представляющего собой, в основном, двуводный гипс - CAS04·2H20, ангидрита, состоящего главным образом из безводного гипса - CAS04, и некоторых отходов химической промышленности, содержащих преимущественно двуводный или безводный сульфат кальция. Химически чистый двуводный гипс состоит из 32,56% САО; 46,51% S03 и 20,93% воды, а ангидрит-из 41, 19% САО и 58,81% S03. Двуводный гипс - мягкий минерал, его твердость по шкале Мооса равна 2. Твердость ангидрита колеблется в пределах 3-3,5. Плотность двуводного гипса 2,2-2,4, а ангидрита - 2,9-3,1. Растворимость двуводного гипса, пересчитанного на CAS04 в воде, равна 2,05 г в 1 л воды при 20°С. Растворимость ангидрита - 1 г на на 1 л воды.
Известны два магнезиальных вяжущих вещества: каустический магнезит и каустический доломит. Каустическим магнезитом называется продукт, получаемый обжигом магнезита (MGC03) с последующим его измельчением в тонкий порошок. Каустический доломит отличается от каустического магнезита тем, что сырьем для его изготовления служит не магнезит, а доломит (CAC03·MGC03). Оба эти вяжущие вещества затворяют раствором хлористого магния, сернокислого магния или некоторых других солей.
Магнезит (горький шпат) встречается в природе в двух видах - кристаллическом и аморфном. Твердость обоих видов магнезита по шкале Мооса колеблется в пределах 3,5-4,5; плотность 2,9-3,1. Теоретический состав магнезита 47,82% MGO и 52,18% С02.
Природный магнезит всегда содержит различные примеси: глину, углекислый кальций и др. В зависимости от примесей он бывает белого, желтого, серого is другого цвета. Для аморфного магнезита характерны примесь кремнезема и отсутствие примесей соединений железа. В природе магнезит встречается реже, чем известняк и доломит.
Доломиты являются распространенной горной породой. Твердость доломита по шкале Мооса 3,5-4; плотность 2,85-2,95. Теоретическое содержание в доломите САСОЗ - 54,27%; MGC03 - 45,73% или в окислах: САО - 30,41%; MGO - 21,87% и С02 - 47,72%.
Природный доломит имеет обычно некоторый избыток углекислого кальция. Кроме того, в доломите встречаются глинистые и другие примеси. Цвет доломита белый, желтый и буроватый, в зависимости от примесей, главным образом железистых соединений.
Известь воздушная - воздушное вяжущее, получаемое путем обжига дробленых известковистых пород (известняка, мела, ракушечника и т.д.), содержащих не более 6% глинистых компонентов. Получаемая известь носит название комовой, а после измельчения - молотой.
Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магниевых горных пород - мела, известняка, доломитизироваиных и мергелистых известняков, доломитов. Для производства тонкодисперсной строительной извести гасят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусственных камней, блоков и строительных деталей. В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гидравлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкообразная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашенная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добавками. Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся - не более 8 мин, среднегасящуюся - не более 25 мин, медленногасящуюся - более 25 мин. Строительную воздушную известь получают из кальциево-магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.
Гидравлические вяжущие вещества
Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие из силикатов и алюминатов кальция, гидратирующихся в водной среде с образованием прочного водостойкого искусственного камня. Химический состав соединений, входящих в состав гидравлических вяжущих, представляют в виде оксидов. Например, силикат кальция CASI03, записывают САО Si02 или сокращенно CS, трехкальциевый алюминат САЗА1203, как ЗСАО Al203 или С3А, гидросиликат кальция 2САО Si02 2Н20 = C2SH2.
Способность гидравлических вяжущих превращаться под действием воды в прочный камень характеризуется активностью или прочностью (кгс/см-) в 28 суток твердения в естественных условиях (температура 18-н20° С, влажность 95-98%) раствора состава Ц: П = 1: 3 с песком определенного размера. По активности - при условии, что вяжущее удовлетворяет комплексу других, предусмотренных ГОСТОМ, требований: тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема, ему присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.
К гидравлическим вяжущим веществам относятся гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, портландцемент, разновидности портландцемента и специальные виды цементов. Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании. Применяют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий, а также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно методом пропаривания.
Глина - это осадочная горная порода в виде смеси частиц песка, пылевидных и собственно глинистых частиц. В зависимости от содержания песка различают жирную, средней жирности (полужирную) и тощую (суглинки) глины. Глина обладает способностью во влажном состоянии образовывать пластичное тесто, легко принимающее заданную форму и сохраняющую ее после высыхания.
В сельском строительстве глину используют как вяжущее вещество для штукатурных растворов.
Цементы изготовляют из природного мергеля (осадочной горной породы) определенного химического состава или из смеси известняка и глины, которую обжигают во вращающихся печах до спекания. Сырье после обжига называют клинкером. При совместном помоле клинкера с гипсом и другими добавками получают порошок сероватого цвета - цемент.
Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения, а также на прочность, и характеризуется величиной остатка на сите с сеткой установленного стандартами и техническими условиями номера.
Цементы классифицируют: по виду клинкера и вещественному составу; прочности при твердении; скорости твердения; специальным свойствам.
Портландцемент получают путем совместного помола портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и необходимого количества гипса.
Шлакопортландцемент схватывается и твердеет медленнее, чем портландцемент.
Классификация портландцемента: портландцемент пластифицированный - получают при помоле клинкера 0,25 % концентрата сульфитно-спиртовой барды - поверхностно-активного вещества, повышающего пластичность и морозостойкость растворов, приготовленных на этом цементе. портландцемент гидрофобный - получают, вводя при помоле клинкера 0,1.0,2 % мылонафта или другой гидрофобизующей поверхностно-активной добавки (асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот). Добавки снижают гигроскопичность цемента и повышают подвижность, удобоукладываемость растворных смесей и морозостойкость затвердевших материалов. портландцемент белый - получают совместным измельчением белого маложелезистого клинкера, активных минеральных добавок и гипса. Применяют для архитектурно-отделочных работ. По степени белизны портландцемент делят на три сорта 1-, 2 - и 3-й. портландцемент цветной - получают совместным тонким измельчением белого и цветного портлаидцементного клинкера, минеральных и органических красителей (например, охры, железного сурика, окиси хрома), гипса и активной минеральной добавки.
Плотность материала
Физические свойства определяются параметрами физического состояния материалов под воздействием внешней среды и условий их работы (действие воды, высоких и низких температур и т.п.).
Истинная плотность - величина, определяемая отношением массы однородного материала т (кг) к занимаемому им объему в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот
Размерность истинной плотности - кг/м3 или г/см3. Истинная плотность каждого материала - постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.
Так, истинная плотность неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, составляет 2400.3100 кг/м3, органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода и водорода, - 800.1400, древесины, состоящей в основном из целлюлозы, - 1550 кг/м3. Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия - 2700 кг/м3, стали - 7850, свинца - 11300 кг/м3.
В строительных конструкциях материал находится в естественном состоянии, т.е. занимаемый им объем обязательно включает в себя и поры. В этом случае для характеристики физического состояния материала используется понятие средней плотности.
Средняя плотность - величина, определяемая отношением массы однородного материала т (кг) к занимаемому им объему в естественном состоянии Fe (м3)
Средняя плотность - важная физическая характеристика материала, изменяющаяся в зависимости от его структуры и влажности в широких пределах: от 5 (пористая пластмасса) до 7850 кг/м3 (сталь). Средняя плотность оказывает существенное влияние на механическую прочность, водопоглощение, теплопроводность и другие свойства материалов
Пористость
Пористость - степень заполнения объема материала порами. Пористость - величина относительная, выражается в процентах или долях объема материала.
Пористость строительных материалов колеблется в пределах от 0 (сталь, стекло) до 90.98 % (пенопласт)
Пористость материала характеризуют не только с количественной стороны, но и по характеру пор: замкнутые и открытые, мелкие (размером в сотые и тысячные доли миллиметра) и крупные (от десятых долей миллиметра до 2.5 мм). По характеру пор оценивают способность материала поглощать воду. Так, полистирольный пенопласт, пористость которого достигает 95 %, имеет замкнутые поры и практически не поглощает воду. В то же время керамический кирпич, имеющий пористость в три раза меньшую (т.е. около 30 %), благодаря открытому характеру пор (большинство пор представляют собой сообщающиеся капилляры) активно поглощает воду.
Величина пористости в значительной мере влияет на прочность материала. Строительный материал тем слабее сопротивляется механическим нагрузкам, тепловым, усадочным и другим усилиям, чем больше пор в его объеме. Опытные данные показывают, что при увеличении пористости от 0 до 20 % прочность снижается почти линейно.
Величина прочности также зависит от размеров пор. Она возрастает с их уменьшением. Прочность мелкопористых материалов, а также материалов с закрытой пористостью выше, чем прочность крупнопористых и с открытой пористостью.
Для сыпучих материалов (цемент, песок, гравий, щебень) рассчитывают насыпную плотность.
Насыпная плотность - величина, определяемая отношением массы материала т (Kr) K занимаемому им объему в рыхлом состоянии VH (м)
Величина Va включает в себя объем всех частиц сыпучего материала и объем пространств между частицами, называемых пустотами. Если для зернистого материала известны насыпная плотность рн и средняя плотность зерен рс, то можно рассчитать его пустотность а - относительную характеристику, выражаемую в долях единицы или в процентах
По физическому смыслу понятия пористость и пустотность аналогичны. При изготовлении бетона стремятся использовать сыпучие заполнители - песок, щебень или гравий с минимальной пустотностью. В этом случае для заполнения пустот потребуется меньше цемента и бетон будет дешевле.
Очень часто в процессе эксплуатации строительные материалы и конструкции подвергаются воздействию воды, и свойства материалов изменяются. Количественно оценить свойства материала в этом случае позволяют следующие понятия.
Водопоглощение материалов, зависящее от характера пористости, может изменяться в широких пределах. Значения WM составляют для гранита 0,02.0,7 %, тяжелого бетона - 2.4, кирпича 8.20, легких теплоизоляционных материалов с открытой пористостью - 100 % и более. Водопоглощение по объему WQ не превышает пористости, так как объем впитанной материалом воды не может быть больше объема пор.
Величины W0 и WM характеризуют предельный случай, когда материал более не в состоянии впитывать влагу. В реальных конструкциях материал может содержать некоторое количество влаги, полученной при кратковременном увлажнении капельножидкой водой либо в результате конденсации в порах водяных паров из воздуха. В этом случае состояние материала характеризуют влажностью.
Влажность - отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале тв, к массе (реже - к объему) материала в сухом состоянии
Влажность может изменяться от нуля, когда материал сухой, до величины WM, соответствующей максимальному водосодержанию. Увлажнение приводит к изменению многих свойств материала: повышается масса строительной конструкции, возрастает теплопроводность; под влиянием расклинивающего действия воды уменьшается прочность материала.
Для многих строительных материалов влажность нормирована. Так, влажность молотого мела - 2 %, стеновых материалов - 5.7, воздушно-сухой древесины - 12.18 %.
Водостойкость - свойство материала сохранять прочность при насыщении его водой. Критерием водостойкости строительных материалов служит коэффициент размягчения - отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой, RB к прочности при сжатии сухого материала
Материалы, у которых коэффициент размягчения больше 0,75, называют водостойкими.
Водонепроницаемость - свойство материала сопротивляться проникновению в него воды под давлением. Это свойство особенно важно для бетона, воспринимающего напор воды (трубы, резервуары, плотины). Водонепроницаемость бетона оценивают маркой по W (W-2. W-8), обозначающей максимальное одностороннее гидростатическое давление, при котором стандартный образец не пропускает воду. Для гидроизоляционных материалов водонепроницаемость характеризуется временем, по истечении которого появляется просачивание воды под определенным давлением через образец материала (мастика, гидроизол). вяжущее вещество строительный материал
Вывод
В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям.
Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на
· природные
· искусственные которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: · кирпич, бетон, цемент , лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). ко второй категории - специального назначения: · гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.
Основные виды строительных материалов и изделий
· каменные природные строительные материалы и изделия из них
· вяжущие материалы неорганические и органические
· лесные материалы и изделия из них
· металлические изделия
В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определенными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определенными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения - водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость , чтобы выдержать нагрузки от транспорта.
Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами.
Свойство - характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.
Качество - совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определенным требованиям в соответствии с его назначением.
Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на четыре основные группы: · физические, · механические, · химические, · технологические и др.
К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.
