Технические свойства материалов, значение их при оценке качества материалов, их классификация. Требования к строительным материалам свойства и оценка качества Показания качества и маркировка строительных материалов

→ Строительное материаловедение

Оценка качества материалов


Оценка качества материалов


Качество материалов оценивают совокупностью числовых показателей технических свойств, которые были получены при испытаниях соответствующих образцов. Существуют стандарты, устанавливающие для большинства материалов и изделий обязательные методы испытаний.

На продукцию, имеющую межотраслевое значение, разрабатываются Государственные стандарты (ГОСТы) Российской Федерации. Они содержат требования к безопасности этой продукции для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, а также пожарной безопасности. Кроме того, в них приводятся основные показатели и методы контроля качественных характеристик материала. Нередко в ГОСТе сообщается классификация материала по одному или нескольким признакам. Указываются конкретные числовые значения свойств с маркировкой выпускаемой продукции, правила приемки и хранения материала, допуски и посадки изделий.

Кроме государственных имеются стандарты отраслевые, разрабатываемые министерствами на свою продукцию, - материалы или сырье сравнительно ограниченного ассортимента и применения. Существуют стандарты на строительные материалы, выпускаемые отдельными предприятиями. Они обязательны для данного предприятия (фирмы) при доставке продукции по договору. Имеются стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений. Стандарты (ГОСТы) периодически обновляются на основе последних достижений науки, техники и технологии. Они имеют силу закона, т. е. их категорически запрещено нарушать. Они не являются объектом авторского права (ст. 6 Закона о стандартизации).

Большинство строительных материалов, применяемых для несущих конструкций и работающих под влиянием статических или динамических нагрузок, маркируют с учетом их реальных прочностных показателей. Для теплоизоляционных, гидроизоляционных, акустических и некоторых других материалов принимают с целью маркировки не прочностные, а другие физические свойства - теплопроводность, водонепроницаемость, морозостойкость, среднюю плотность и т. п.

При окончательном выборе материала для строительного объекта большую роль играет экономический показатель. При одинаковом качестве стремятся выбрать материал самый дешевый и доступный по его запасам в регионе строительства, особенно, если он местный, но с учетом, конечно, транспортных расходов, а также вероятной эксплуатационной стойкости (долговечности) в конструкциях.

Удовлетворение всех необходимых технических требований, отмеченных ранее, является обязательным условием выхода строительного материала хорошего качества. Однако этого условия недостаточно для выхода материала высшего качества. Тогда потребуется чтобы те же числовые показатели свойств были равны экстремальным значениям их при оптимальных структурах. Высшее качество выпускаемой продукции служит первым и основным критерием прогрессивных технологий в строительном материаловедении.

в своей сумме показателей формируют основные показатели качества материалов, их отношение к различного рода нагрузкам, взаимоотношение с другими материалами и в конечном итоге - качество и долговечность строительной конструкции в целом. К основным свойствам строительных материалов относятся именно те свойства, по которым чаще всего формируется марка, класс или сорт материала. В строительных конструкциях, испытывающих большие нагрузки, основным свойством всегда считался предел прочности строительного материала. Каждый строительный материал имеет десятки показателей по своим свойствам, однако к основным свойствам строительного материала относят, прежде всего, те, которые формируют основное назначение материала. Так, например, основным свойством облицовочного кирпича может быть морозостойкость и гигроскопичность, а основным свойством рядового кирпича, используемого в основной стеновой кладке обязательно должен быть предел прочности. Основные свойства строительных материалов начинают формироваться на стадии определения качества материалов производства. Это прописная истина, что, например, хороший, качественный бетон невозможно произвести из песка, щебня и цемента плохого качества, неправильного их дозирования и с нарушениями технологии производства. Максимально грамотный технологический процесс производства – гарантия того, что основные свойства строительного материала будут соответствовать нормативным требованиям. Немаловажную роль в сохранении основных свойств строительных материалов играет процесс транспортировки материалов от производителя на строительную площадку, а так же условия хранения и конструктивная защита стройматериала в изделии от агрессивных природных и физических воздействий.


  • Водостойкость строительного материала – это способность материала сохранять свою проектную прочность при насыщении водой. Степень снижения прочности строительного материала под действием воды называется коэффициентом размягчения. Материалы, имеющие коэффициент выше 0,8 считаются водостойкими и могут применяться в воде или в местах с повышенной влажностью. Водостойкость строительных материалов – очень важный показатель именно для тех материалов, которые используются в воде или во влажных условиях. Некоторые материалы при насыщении водой могут увеличивать свои показатели по прочности, это обусловлено, прежде всего, химическим взаимодействием компонентов. Например, при насыщении водой цемент может превратиться в цементный камень. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс - прочность сухого материала. Меняется kp от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы).

    Водопоглощение строительного материала – это способность материала впитывать и удерживать влагу. Измеряется водопоглощение отношением объема или массы впитанной влаги к объему или массе строительного материала:w m = (m 2 -m 1)/m 1 *100%,w v = m 2 -m 1 /V*100%Где
    m 2 - масса материала в насыщенном водой состоянии, кг;
    m 1 - масса материала в сухом состоянии, кг;
    V - объем материала в естественном состоянии, м 3 .Существует масса примеров, когда влаги в материале больше чем самого материала. Это происходит в том случае, когда удельный вес материала меньше плотности воды.Практически всегда избыточное водопоглощение приводит к избыточному наличию воды в стройматериале, что ведет к изменению очень важных качеств строительного материала, таких как прочность и теплопроводность.

    Влагоотдача строительного материала – это способность материала отдавать влагу, находящуюся в порах. Так, например, штукатурные растворы, отдавая лишнюю влагу, существенно изменяют свои показатели по прочности, стеновые пенобетонные блоки впитывают влагу из растворов, а потом отдают ее в атмосферу. Чем выше влажность воздуха и меньше температура, тем хуже происходит влагоотдача. Измеряется влагоотдача в процентах влаги, отдаваемой стройматериалом при среднестатистической относительной влажности воздуха 60% и температуре +20 °С.


  • Влажность строительного материала – величина, характеризующаяся количеством воды, находящимся в материале. Практически всегда повышенная влажность стройматериалов отрицательно влияет на качество. Так, например, увеличение влажности некоторых видов утеплителя всего на несколько процентов, ухудшают их теплозащитные свойства на порядок. Мокрый пеноблок или даже кирпич значительно теряют свои показатели по прочности и т.д. Влажность стройматериалов измеряется отношением массы воды, находящейся в стройматериале в период замера к нормативной массе сухого материала.

  • Водопроницаемость строительного материала – это свойство материала пропускать воду под давлением. Измеряется водопроницаемость количеством воды, прошедшей в течении одного часа через строительный материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при постоянном давлении 1МПа. Водопроницаемость строительного материала тем больше, чем больше пор в его структуре. Стройматериалы, не имеющие пор, а так же материалы которые имеют закрытые поры, например, специальный бетон, относятся к водонепроницаемым материалам. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации kф=Vв*а/, где kф=Vв - количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 - p2 = 1 м вод. ст. Строительные материалы по своей водонепроницаемости характеризуются марками W2; W4; W8; W10; W12. Чем ниже коэффициент фильтрации kф, тем выше марка по водонепроницаемости.

  • Воздухостойкость строительных материалов – это способность материала выдерживать многократные насыщения водой и высыхание без значительных изменений физического состояния стройматериала. Разные строительные материалы по разному «переносят» многократное намокание и высыхание. Чаще всего этот процесс вызывает деформацию, потерю прочности и как итог потерю несущей способности строительной конструкции. Для повышения воздухостойкости строительные материалы покрывают гидрофобными составами или вводят в их состав гидрофобизаторы.

  • Газостойкость строительных материалов – свойство материала сохранять свои основные характеристики при контакте с газами, находящимися в окружающей среде, такими как, например, углеводород.

  • Гигроскопичность строительных материалов – способность материалов впитывать водяной пар из воздуха. Существует огромное количество строительных материалов, которые способны впитывать в себя значительное количество водяного пара. К таким материалам относятся: дерево, пенобетон, теплоизоляционные материалы и т.д. Строительные материалы с повышенной гигроскопичностью при полном насыщении водой теряют свои свойства, а так же могут изменять геометрические размеры. Для защиты строительных материалов от насыщения водяными парами применяют водоотталкивающие защитные составы.

  • Звукопоглощение строительных материалов – способность материала поглощать звук или снижать его уровень при прохождении через материал. Эта способность строительных материалов в первую очередь зависит от толщины, пористости материала и многослойности материала. Чем больше пор в материале, тем выше его способность поглощать звук. Звукопоглощение строительных материалов принято оценивать коэффициентом звукопоглощеният. е. отношением энергии, поглощенной материалом, к общему количеству падающей энергии в единицу времени. За единицу звукопоглощения условно принимают звукопоглощение 1 м 2 открытого окна. Коэффициент звукопоглощения может изменяться в пределах от 0 до 1. Если звукопоглощение равно 0, то звук полностью отражается от строительного материала. Если же этот коэффициент приближается к 1 то звук полностью поглощается материалом. Согласно нормативным показателям СНиП стройматериалы, имеющие коэффициент звукопоглощения не менее 0,4 при частоте 1000 Гц, могут относиться к звукопоглощающим материалам. Коэффициент звукопоглощения определяется практическим способом в акустической трубе и подсчитывается по формуле: А(зв)=Е(погл)/Е(пад)А(зв) - коэффициент звукопоглощения;Е(погл) - поглощённая звуковая волна;Е(пад) - падающая звуковая волна;Табл. Сравнительные показатели коэффициента звукопоглощения строительных материалов

  • Наименование стройматериала Коэффициент звукопоглощения при 1000 Гц
    Деревянная стена 0,06-0,1
    Кирпичная стена 0,032
    Бетонная стена 0,015
    Минеральная вата 0,45-0,95
    • Звукопроницаемость строительных материалов – способность материалов пропускать через свою толщу звуковую волну. Характеризуется звукопроницаемость строительных материалов коэффициентом звукопроницаемости, который показывает относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу строительного материала. Звукопроницаемость практически является отрицательным свойством строительных материалов. Например, коэффициент звукопроницаемости деревянной перегородки толщиной 2,5 см равен 0,65, а бетонной стены такой же толщины – 0,11.

  • Звукопроводность строительных материалов – это способность тех или иных материалов пропускать звуки и шумы через свою толщу. Хорошими проводниками звука считаются строительные материалы большой плотности и прочности. Материалы, имеющие большое количество воздушных пор плохо передают звук и шум. Силу звука измеряют в децибе­лах (дБ). А звукопроводность строительных материалов характеризуется коэффициентом звукопроводности (t = Iпр/Iпад) который равен отношению прошедшего через материал звука к падающему.

  • Звукоизоляция строительных материалов – это величина и характеризует процесс отражения звука каким-либо материалом. В связи с разной природой возникновения звуковых волн, различают звукоизоляцию от воздушного шума, это когда источник возникновения шума не связан с ограждающей конструкцией физически и и изоляцию от ударного шума, когда между источником и ограждающей конструкцией имеется контакт, например, стук молотка по стене. В СНиП нормируемым показателем звукоизоляции является индекс изоляции воздушного шума I в, дБ. Его определяют формуле, как средневзвешенное значение звукоизоляции конструкции в диапазоне частот от 100 до 5000 Гц в третьоктавных полосах частот. Величина R w также определяет средневзвешенную звукоизоляцию конструкции в том же диапазоне частот, но по несколько иной методике. Разница между I в и R w составляет 2 дБ, т.е. R w = I в + 2 дБ. Звукоизоляция строительных материалов и конструкций зависит от пористости материала, его толщины, наличия в материале или конструкциях отверстий и примыканий к другим конструкциям.

  • Истираемость строительных материалов – свойство материалов сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость определяется лабораторным путем на образцах. Характеристика истираемости строительных материалов указывает на стойкость материала к износу и оценивается потерей массы материала относительно ее плотности или же уменьшением толщины материала. Чем хуже истираемость строительного материала, тем он более износостоек. Облицовочнные строительные материалы делятся на 5 групп по показателям истираемости: первая группа – гранит, кварциты;вторая группа – мрамор, плотные базальты;третья группа – рыхлые базальты и мрамор;четвертая группа – цветные мраморы, травентины, известняки;пятая группа – рыхлые известняки.

  • Истинная плотность строительных материалов - это масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Способы истинной плотности лабораторные: предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).

  • Износ строительных материалов - свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют лабораторным путем в барабане со стальными шарами или без них.

  • Качество строительных материалов - это совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям, в том числе и нормативным соответствии с его назначением.

  • Красящая способность – это свойства пигментов ЛКМ при смешивании с другими пигментами передавать свой цвет. Относительную красящую способность ЛКМ определяют лабораторным путем в соответствии с ГОСТ, или визуальным методом путем сравнивая образцов.

  • Кислотостойкость строительных материалов – способность материалов сохранят свои основные качества и характеристики под воздействием кислот.

  • Коррозионная стойкость строительных материалов – это свойство материала сохранять свои основные качества под агрессивным воздействием внешней среды. Коррозия бывает биологическая, химическая и электрохимическая. Наиболее распространенное коррозийное проявление – это старение стройматериалов под действием воздействие ультрафиолетового излучения и перепад температур и влажности воздуха.

  • Механические свойства строительных материалов – это твердость, пластичность, жесткость предел прочности при сжатии, растяжении и изгибе.

  • Морозостойкость строительных материалов – это свойство строительного материала, определяющее способность выдерживать многократное замораживание и размораживание, без проявления явных отклонений от нормы качества. Хорошими морозостойкими свойствами обладают строительные материалы, имеющие показатели с низким водопоглощением. Для определения марки стройматериала по морозостокойсти циклы попеременного замораживания производят в пределах от минус 20 °C до плюс 20 °C. Показатель морозостойкости строительных материалов обозначаются символами F100; F25; F50.. F500, где цифрами показано число циклов замораживания и оттаивания.
  • Таб. Морозостойкость строительных материалов в зависимости от водопоглощения и предела прочности при разрыве
    Материал Водопоглощение, % Плот­ность,г/см 3 R разр, МПа Морозостойкость, количество циклов
    Кирпич керамический 8...15 1,6...1,9 0,9..3,5 15...50
    Бетон ячеистый 40...60 0,5...1,2 0,078... 1 15...75
    Бетон легкий - 0,8...1,8 0,8..3,2 25...400
    Бетон тяжелый 3...10 2,2...2,5 0,8..3,2 50...500
    Асбестоцемент 20...25 1,6...1,8 10..15 50...100
    Насыпная плотность строительных материалов - это масса единицы объёма насыпных рыхлых зернистых или волокнистых материалов.

  • Огнестойкость строительных материалов – это способность материалов сохранять свои основные характеристики под действием высоких температур. По степени огнестойкости строительные материалы делятся на: сгораемые (пластмассы, дерево, кровельные битумные материалы и т.д.), трудносгораемые и несгораемые.

    Огнеупорность строительных материалов – это способность материала не терять своих основных качеств (не деформироваться, не расплавляться, не трескаться и т.п.) при длительном воздействии высоких температур. По своей огнеупорности строительные материалы делятся на легкоплавкие, тугоплавкие (до 1580°C), огнеупорные (выше 1580 °C).


  • Относительная плотность строительных материалов – это отношение общего объема твердого вещества в строительном материале ко всему объему материала или отношение средней плотности материала к ее истинной плотности.

  • Открытая пористость строительных материалов – это свойство строения материалов, когда поры сообщаются с окружающей средой и между собой. Так, например, при погружении материала с открытыми порами в воду, они должны заполниться водой. Открытые поры увеличивают проницаемость и снижают морозостойкость.

  • Предел огнестойкости строительных материалов – это продолжительность сопротивления строительного материала или строительной конструкции (в часах) воздействию высоких температур до исчерпания ее несущей или ограждающей способности, а так же потерей своих основных качеств. Наступление предела огнестойкости характеризуется так же повышением температуры в любой точке строительной конструкции более чем 220 °С от начальной температуры конструкции.

    Плотность строительных материалов – одна из основных характеристик материала, которая определяется как отношение отношением массы к объему строительного материала (кг/кв.м.).р 0 = m/V 1 где m - масса материала, кг;
    V 1 - объем материала в естественном состоянии, м 3 .Различают истинную и среднюю плотность строительных материалов. Средняя плотность стройматериала - это отношение его массы ко всему объему, включая поры. Истинная плотность - это отношение массы материала к объему без учета пустот и пор.

  • Табл. Примеры истинной и средней плотности строительных материалов
    Материал Плотность, кг/м 3
    Истинная плотность Средняя плотность
    Сталь строительная 7850-7900 7800-7850
    Гранит 2700-2800 2600-2700
    Известняк 2400-2600 1800-2400
    Керамический кирпич 2600-2700 1600-1900
    Тяжелый бетон 2600-2900 1800-2500
    Поропласты 1000-1200 20-100

    Пористость строительных материалов     - это показатель заполнения материала порами (пустотами, наполненными воздухом)Пористость материала измеряется в процентах и рассчитывается по формуле:П = (1-р 0 /р)*100%,где р 0 -средняя плотность материала, кг/м 3 ;
    р- истинная плотность материала, кг/м 3 .Чем больше пор в строительном материале, тем больше проявляет свои теплоизоляционные качества.

  • Прочность строительных материалов – свойство строительного материала сопротивляться разрушению под действием внешних и внутренних сил. Прочность оценивается таким показателем как предел прочности. Для хрупких строительных материалов, таких как кирпич или бетон, основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии. Для металлических материалов более важной считается прочность при изгибе и растяжении.

  • Предел прочности строительных материалов - отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см2). Предел прочности строительных материалов устанавливается лабораторным путем. Строительные материалы в зависимости от предела прочности делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы - в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность.

    Релаксация строительного материала - свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная ее величина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую, при этом изменения размеров не происходит.

    Технологические свойства строительных материалов – это скорость твердения, теплоустойчивость, скорость высыхания, удобоукладываемость.


  • Теплопроводность строительных материалов - это способность материала передавать тепло через толщу строительного материала или строительной многослойной конструкции. Теплопроводность строительного материала зависит от многих показателей и прежде всего от структуры и наличия воздушных пор и наличием влаги в материале. Теплопроводность строительного материала измеряется количеством тепла, передающимся через материал толщиной в 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разнице температур в 1 °C.

  • Теплоёмкость строительных материалов - это то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.

  • Упругость строительных материалов – свойство материалов после снятия нагрузки принимать свою первоначальную форму и размеры.

  • Ударная вязкость строительных материалов - свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Ударная вязкость строительных материалов устанавливается экспериментальным путем в лабораторных условиях.

  • Укрывистость ЛКМ – способность ЛКМ делать одноцветную поверхность, уменьшать контраст между предыдущим слоем и последующим. Количественно укрывистость выражают в граммах краски, необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью один квадратный метр.

  • Твердость строительных материалов – свойство материала оказывать сопротивление проникновению в него другого материала. Показатели твердости выводят экспериментальным путем. Показатели твердости, полученные разными способами (например, «вдавливанием» и «царапанием») нельзя сравнивать между собой.

  • Химическая стойкость строительных материалов – это способность материалов сопротивляться действию агрессивной среды и другим воздействиям на химическом уровне, способность противостоять химическим реакциям, приводящим к потере основных качеств материала.

  • Физические свойства строительных материалов – это общепринятые свойства материалов: плотность, влажность, теплопроводность и т.п.

  • Щелочестойкость строительных материалов – свойство материалов сохранять свои основные качества при воздействии на них щелочей. В строительстве наибольшей щелочной агрессивностью считаются каустическая сода и растворы едкого калия.
Требования к строительным
материалам, свойства и оценка
качества строительных
материалов

Основные понятия, признаки классификаций,
классификация по назначению
Все строительные материалы и строительные конструкции можно
классифицировать на группы по различным признакам:
виду продукции (штучные, рулонные, мастичные и т.
д.)
применяемому
основному
сырью
(керамические,
полимерные и т. д.)
способам
производства
(прессованные,
вальцево-
каландровые, экструзионные и т. п.)
назначению
(конструкционные,
конструкционно-
отделочные, декоративно - отделочные.)
конкретным
областям
применения
кровельные, тепло-изоляционные и т.д.)
(стеновые,

происхождению природные (естественные) и
искусственные.
химическому составу (органические, неорганические)
по степени готовности к применению (сырьевые -
известь, цемент, гипс, необработанная древесина и т. д. ,
материалы-полуфабрикаты -ДВП и ДСП, фанера, брусья,
металлические профили-материалы, готовые к
применению -стеклоблоки, кирпичи, керамические
облицовочные плитки и т. д.)
Деление СМ на группы может производиться не только
по
общим,
(изотропные
но
и
и
по
отдельным
анизотропные;
частным
особо
признакам
тяжелые,
облегченные, легкие, особо легкие, по плотности, по
огнестойкости, по морозостойкости.)

К группе ИЗДЕЛИЯ относятся
столярные (оконные и дверные блоки, паркет),
скобяные (замки, ручки и т.д.),
электромеханические (осветительная арматура,
розетки, выключатели и т.д.),
санитарно-технические, трубы и фитинги.
К ИЗДЕЛИЯМ так же относятся
детали СК: бетонные и ж/б стеновые и фундаментные
блоки;
балки, колонны, плиты перекрытий и др. продукция
комбинатов ЖБИ и предприятий стройиндустрии;
Более сложные элементы СК (фермы, рамы, арки,
оболочки, лестничные марши) часто относятся к группе
КОНСТРУКЦИЯ.

Названия структурных зданий определяют и наименования классификационных групп СМ и СИ: стеновые, кровельные, тепло-, звукоизоляционные, акустические.
Строительные материалы и изделия:
1. Конструкционные:
для ограждающих конструкций
тепло-звукоизоляционные
кровельные
гидро -и пароизоляционныее
герметизирующие
для светопрозрачных ограждений
для инженерно-технического оборудованияя
специального назначения(жаростойкие, огнеупорные)

Конструкционно-отделочные:
для лицевых слоев ограждающих конструкций типа
сэндвич.
для ограждений балконов и лоджий
для полов и лестниц
для перегородок
для подвесных (акустических)потолков
для стационарного оборудования и мебели
для дорожных покрытий
Отделочные:
для наружной отделки зданий и сооружений
для внутренней отделки
для специальных декоративных защитных покрытий
(антикоррозионных, огнезащитных)

Архитектурно-строительные требования к СМ
Основные
продукции
архитектурно-строительные
промышленности
СМ
и
требования
СИ
к
условно
классифицируются на 3 группы:
функциональные:
(общестроительные,
гигиенические)
эстетические
экономические
эксплуатационные,
санитарно-

Первая подгруппа функциональных архитектурностроительных требований общестроительных обусловлена
видом и назначением М или СИ, удобством
транспортирования и хранения,
технологичностью
применения
независимо
от
эксплуатационного режима той конструкции, в которой он будет
применен.
Вторая
подгруппа
функциональных
требований
относится к качественным характеристикам материалов и
СИ,
почти
исключительно
эксплуатационным
отдельных
помещений
промышленная
Требования
режимом
и
продукция
этой
эксплуатационными.
определяемым
зданий,
конструкций,
будет
уложена
подгруппы
сооружений,
где
«в
данная
дело».
называются

В последнее время, особенно в связи с широким
внедрением в строительство синтетических и полимерных
СМ и СИ, особую значимость приобрели санитарно-
гигиенические требования.
Эстетические требования к форме, цвету, рисунку и
фактуре поверхности СМ и СИ выделены в особую группу.
Помимо
объективных
факторов
эти
требования
не
свободны от общего художественного замысла проекта и
даже от субъективного мнения автора-архитектора.
Не менее важна группа экономических требований,
определяющих технико-экономическую эффективность и
целесообразность разработки, производства и применения
того
или
иного
СМ
и
СИ.
Обязательные
параметры
экономических требований заказчика – лимитная цена (по
смете) и долговечность.

10.

Эксплуатационно-технические свойства СМ
Физические
структурные (плотность, пористость, объемная масса)
свойства
СМ
отрицательной
влагоотдача,
по
отношению
к
действию
температуры
водопроницаемость,
воды
и
(водопоглощение,
влажность,
водостойкость, морозостойкость)
свойства характеризующие отношение СМ к действию
тепла (огнестойкость, теплопроводность, огнеупорность)
Механические
прочность, твердость, истираемость
Химические
Коррозионная стойкость

11.

Большинство современных СМ представляют собой
капиллярно-пористые тела. Поэтому важнейшим
показателем, влияющим на многие свойства СМ является
пористость – степень заполнения объема материала
порами – промежутками, полостями между элементами
структуры.
Поры могут содержать газ (воздух) или жидкость.
Различают микро(0,001-0,01мм) и макропоры (0,1-1,2 мм),
открытые или закрытые.
Пористость определяется по формуле
П=Vпор/Vo*100%
По пористости СМ подразделяются на
низкопористые – П<30% (стекло, сталь П=0,)
среднепористые – П=30-50% кирпич – 25%
высокопористые П>50%(пенопласты - П=99%.

12.

Истинной плотностью материала называется отношение
массы материала в абсолютно плотном состоянии к объему
в абсолютно плотном состоянии (плотность вещества)
m
V
Средней плотностью материала или просто плотностью
называется отношение массы материала в естественном
состоянии (с пустотами, порами, полостями) к объему в
естественном состоянии.
Плотности СМ:
Бетоны =1800-2600 кг/м3
Стали =7850 кг/м3
Кирпич =1400-1900 кг/м3
Стекло =2400-2600 кг/м3

13.

Гигроскопичностью СМ называется способность его
впитывать воду и водяные пары из воздуха.
Водопоглощение СМ по объему определяется по
формуле
m m
В
V
2
1
*100%,
v
где
m1
m2
-
масса образцов в сухом состоянии
-
масса образца в увлажненном состоянии,
V – объем образца.
Водопоглощение СМ по массе определяется по формуле
m m
В
m
2
1
m
1
*100%,

14.

У некоторых высокопористых СМ водопоглощение по
массе может быть больше 100%. Объемное
водопоглощение всегда меньше 100%.
Вv
=150% древесина, 12% кирпич, 3% тяжелый бетон,
0,5% гранит, сталь и стекло воду не поглощают.
Влагоотдача – свойство материала выделять воду при
наличии соответствующих условий в окружающей среде
(понижение влажности, нагрев, движение воздуха).
Влагоотдачу выражают скоростью высыхания СМ в
процентах массы (или объема образца), теряемых в сутки
при относительной влажности воздуха 60% и температуре
20С0.

15.

Влажность W – содержание влаги в материале, отнесенная
к массе СМ во влажном состоянии в % (значительно
меньше, чем его полное водопоглощение)
W
m2 m1
100 %
m2
Водопроницаемость – способность СМ пропускать воду под
давлением. Величина водопроницаемости характеризуется
количеством воды, прошедшим в течение часа через 1 см2
площади
испытуемого
давлении,
величина
соответствующим
тесно
связана
Материалы
стекло).
материала
особо
ГОСТом.
с
которого
Степень
характером
плотные
при
постоянном
определяется
водопроницаемости
строения
материала.
водоне-проницаемы
(сталь,

16.

Водостойкость – характеризуется отношением предела
прочности при сжатии материала, насыщенного водой к
пределу прочности при сжатии СМ в сухом состоянии коэффициентом Кр.
Кр = 1 для металлов и стекла.
Если Кр < 0,8, то СМ не применяют в конструкциях, постоянно подверженных действию воды.
Морозостойкость
-
свойство
насыщенного
водой
СМ
выдерживать попеременное замораживание и оттаивание
без признаков разрушения и соответственно без значи-
тельных потерь массы и прочности.

17.

Теплопроводность - это
способность СМ передавать
через свою толщину
тепловой поток,
возникающий при разности
температур на поверхностях.
Это
свойство
проходящей
в
оценивается
течение
1
количеством
часа
(t)
через
теплоты,
стену
из
испытуемого СМ толщиной 1 м (a), площадью 1 м2 (A) при
разности температур
С0
Qa
t A
Огнестойкость – это способность СМ сохранять физические
свойства при воздействии огня и высоких температур,
развивающихся в условиях пожара

18.

По отношению к воздействию
высоких температур СМ:
несгораемые – не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются
(бетон, кирпич, металл, камни).
трудносгораемые
–
обугливаются,
тлеют,
с
трудом
воспламеняются, с удалением источника огня их горение и
тление прекращаются (асфальтобетон, фибролит).
сгораемые – горят или тлеют после удаления источника огня
(древесина, рубероид и т.д.).
Огнеупорность
–
свойство
СМ
противостоять,
не
деформируясь, длительному воздействию высоких температур.
Хладостойкость
вязкость
и
–
другие
отрицательных tС0.
свойство
СМ,
сохранять
эксплуатационные
пластичность,
характеристики
при

19.

Акустические свойства –
звукоизолирующая способность
характеризует снижения уровня
воздействий звуковой волны при
их прохождении через
ограждающие конструкции здания,
звукопоглощающая способность.
Оптические свойства –
светопроницаемость –
способность пропускать прямой
и рассеянный свет, прозрачность
(для окон и других световых
ограждений)– способность
пропускать
прямой и рассеянный свет,
не изменяя направления его
распространения.

20.

Механические свойства
Связаны с возможностью СМ сопротивляться различным
силовым воздействиям.
Прочность
–
способность
СМ
сопротивляться
разрушению или необратимому изменению формы под
действием внутренних напряжений, вызванных внешними
силами или другими факторами.
Прочность
СМ
оценивается
пределом
прочности
R,
(H/м2) – напряжением, соответствующим нагрузке, при
котором фиксируется начало разрушения.
Наиболее распространены нагрузки:
- сжатие
- растяжение
- изгиб и удар.

21.

Предел прочности при сжатии (растяжении)
R= P/A,
где P – нагрузка, при которой фиксируются первые
признаки разрушения,
A – площадь поперечного сечения образца.
Предел прочности при изгибе
R=M/W,
где M – изгибающий момент, при котором фиксируются
первые признаки разрушения.
W – момент сопротивления сечения образца.
Прочность
суммарной
СМ
работе
при
ударе
нескольких
часто
оценивается
сбрасываний
груза
по
на
образец СМ, затраченной на его разрушение (до появления
первой трещины) и отнесенной к единице V материала.

22.

Твердость – способность СМ сопротивляться внутренним
напряжениям, возникающим при проникновении в него
другого, более твердого тела.
В зависимости от вида СМ применяют различные методы
оценки твердости. Для металлов, материалов на основе
полимеров, древесины – вдавливание в образец шариков,
конусов или пирамид. Для природных каменных СМ –
царапают
минералами
входящими
в
шкалу
твердости
Мооса (самые твердый – алмаз Т10, кварц Т7, тальк Т1).
Твердость СМ зависит от его плотности. Это свойство не
всегда находится в прямой зависимости от прочности
(стали
различной
твердость).
прочности
могут
иметь
одинаковую

23.

Истираемость – способность СМ уменьшаться в объеме и
массе,
вследствие
разрушения
поверхности
слоя
под
давлением истирающих усилий.
m m1
И
A
где А – площадь материала, к которой прикладываются
истирающие воздействия,
m и m1 – масса до и после истирания.
Истираемость в большей мере зависит от плотности СМ.
Эта характеристика очень важна для СМ, применяемых для
полов, тротуаров и дорог. Очень стойкие к истирающим
воздействиям ПКМ - базальт, гранит и т.д.

24.

Деформативные свойства
Упругость
–
способность
СМ
деформироваться
под
влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать
первоначальную форму и размеры после прекращения
воздействия внешней среды.
Пластичность – способность СМ изменять форму, размеры
под воздействием внешних сил не разрушаясь. После
прекращения
силы,
СМ
не
может
самопроизвольно
восстановить форму и размеры. Остаточная деформация
называется пластической.
Способность
механических
значительной
хрупкостью.
твердого
материала
воздействиях
пластической
без
разрушаться
при
сколько-нибудь
деформации
называется

25.

Коррозионная стойкость
Разрушение СМ под воздействием агрессивных веществ
называется
физическую
коррозией.
(без
Различают
изменения
химическую,
химического
состава),
физико-химическую и электрохимическую коррозию (из-за
возникновения электрического тока на границе фаз СМ).
Коррозионная стойкость – способность СМ сопротивляться
разрушительному действию агрессивных веществ.
При
оценке
разность
коррозионной
масс
агрессивной
образцов
среды
и
стойкости
до
и
СМ
после
соответствующие
прочностных и упругих характеристик.
определяют
воздействия
изменения

26.

Степень разрушения СМ определяется при водопоглощении под вакуумом. О ходе разрушения структуры СМ
судят на основании изменения объема воды, поглощаемой
материалом. По разности массы сухих и насыщенных
образцов рассчитывают
прирост
V внутренних пор,
доступных воздействию агрессивной среды. Эту величину
принимают за критерий коррозоустойчивости СМ.
Комплексные свойства СМ
– долговечность
– надежность
– совместимость

27.

Долговечность
–
способность
СМ
и
СИ
сохранять
требуемые свойства до предельного состояния, заданного
условиями
эксплуатации.
Долговечность
материала
зависит от состава, структуры и качества материала, а
также от совокупности воздействующих на него в период
эксплуатационных факторов: режима и уровня нагрузок,
температуры, влажности, агрессивности среды.
Долговечность количественно измеряется временем (в
годах) от начала эксплуатации в заданном режиме до
момента достижения предельного состояния.
Надежность – одно из основных комплексных свойств
СМ,
определяющее
его
способность
выполнять
свои
функции в течении заданного времени и при данных
условиях эксплуатации, сохраняя при этом в определенных
пределах установленные характеристики.

28.

Зависит от:
условий производства,
условий транспортирования,
хранения,
условий применения,
условий эксплуатации.
Основное значение надежности состоит в исключении
«отказов» внезапного ухудшения свойств М ниже уровня
браковочного показателя.
Совместимость – способность разнородных материалов
или
компонентов
образовывать
композитных
прочное
и
материалов,
надежное
СИ,
СК
неразъемное
соединение и стабильно выполнять при этом необходимые
функции в течение заданного времени

29.

Эстетические свойства СМ
К эстетическим свойствам СМ относятся форма, цвет,
фактура, рисунок (природный рисунок - текстура).
Форма
материалов,
воспринимается
непосредственно
интерьера
лицевая
визуально
влияет
здания.
В
на
в
поверхность
процессе
своеобразие
современной
которых
эксплуатации,
фасада
архитектуре
или
форма
облицовочных материалов лаконична. Это, как правило,
квадрат или прямоугольник.
Цвет – зрительное ощущение, возникающее в результате
воздействия
на
сетчатку
глаза
электромагнитных
колебаний, отраженных от лицевой поверхности СМ в
результате действия света. Основные характеристики цвета
– цветовая тональность, светлота и насыщенность.

30.

Цветовая тональность – показывает к какому участку
видимого
спектра
относится
цвет
материала,
количественно цветовые тона измеряются длинами волн.
Светлота – характеризуется относительной яркостью
поверхности
отражения,
СМ,
который
определяемой
представляет
коэффициентом
соответственно
отношение отраженного светового потока к падающему.
Насыщенность цвета – степень отличия хроматического
цвета от ахроматического той же светлоты.
Фактура – видимое строение лицевой поверхности СМ,
характеризуемое степенью рельефа и блеска.
Рисунок – различные по форме, размерам, расположению, цвету линии, полосы, пятна и другие элементы на
лицевой поверхности материала.

31.

Оценка качества строительных материалов
Вероятность
решения
принятия
при
выборе
эффективного,
наиболее
качественного
целесообразных
СМ в
процессе проектирования объекта повышается по мере
увеличения числа рассматриваемых вариантов и оценки не
только отдельных свойств СМ и СИ, а всей совокупности
этих
свойств,
определяющих
качество
продукции.
Многочисленные методы оценки качества строительных
объектов (СК, СМ и т.д.) можно классифицировать:
- по степени универсальности
- по полноте учета свойств:
а)
полные,
учитываются
все
свойства
с
максимально
высокой точностью
б) упрощенные, учитывают только основные свойства.

32.

-по решаемым задачам:
а) на методы позволяющие ранжировать по качеству и
одновременно оценивать во сколько раз один материал
лучше другого;
б)
методы,
позволяющие
произвести
только
ранжировку.
- по характеру исполнения оценки:
а) экспертная (с привлечением экспертов)
б) неэкспертная (при наличии достаточной информации
по всем объектам, и по всем их свойствам).
Комплексную
количественную
оценку
рассматривают как двухступенчатый процесс:
1) оценка простых свойств
2) оценка сложных свойств.
качества
СМ

33.

В настоящее время количественная оценка и аттестация
качества
СМ,
как
правило,
ограничивается
оценкой
отдельных свойств. Все ГОСТы, ТУ регламентируют число
показателей некоторых важнейших свойств.
Стандартизация и унификация СМ
Стандартизацией называется процесс установления и
применения стандартов – комплекса нормативнотехнических требований, норм и правил на продукцию
массового применения, утвержденных в качестве
обязательных для предприятий и организацийизготовителей и потребителей указанной продукцию. В
ГОСТах приведены требования к свойствам СМ, методам их
испытаний, правилам приемки, транспортирования и
хранения. ГОСТы обязательны для применения на всей

34.

ТУ или временные ТУ – ВТУ – содержат комплекс
требований к показателям качества, методам испытаний,
правилам приемки к определенным видам материалов,
которые не стандартизированы или ограниченно
применяются. ТУ действуют в пределах ведомства,
министерства. Кроме ГОСТов и ТУ в строительстве
действуют СНиПы.
С 1 июля 2003 года в России вступил в действие закон о
техническом регулировании. Согласно этому закону ГОСТы
могут упраздняться, а государство будет обеспечивать
лишь
безопасность
окружающей
технических
среды
продукции
посредством
регламентов.
для
принятия
Стандарты
предлагать сами предприятия.
потребления
и
системы
качества
будут

35.

К методам стандартизации относятся унификация и
типизация.
Под
видов
унификацией
СМ,
СИ,
рациональному
СК
понимают
к
минимуму
приведение
технически
и
типоразмеров,
различных
экономически
марок,
форм,
свойств
и т.п. предполагает разработку типовых СМ, СИ, СК
Типизация
на основе общих технических характеристик. Требования к
типизации определяют выпуск СМ, размеры которых
увязываются с модулем – М (ЕМС). В качестве модуля в
России принят размер 100 мм. Используются укрупненные
модули (3М, 6М, 12 М, 15 М, 30 М, 60 М) и дробные (1/2 М,
1/5 М, 1/10 М, 1/20 М, 1/50 М, 1/100 М). Модуль
применяется для координации размеров СМ, СИ, СК, частей
зданий и зданий в целом.

Классификации:

1. Архитектурно-строительные классификации готовых к применению материалов и изделий по назначению.

1.1. Конструкционные материалы и изделия:

1.1.1. Материалы и изделия для несущих конструкций (камень, сталь, древесина);

1.1.2. Материалы и изделия для ограждающих конструкций

1.1.3. Тепло и звукоизоляционные конструкционные материалы (легкие, пористые);

1.1.4. Кровельные материалы (шифер, черепица, оцинкованное железо, мягкая черепица);

1.1.5. Гидро - и пароизоляционные материалы (разного вида обмазки);

1.1.6. Герметизирующие материалы и изделия;

1.1.7. Материалы и изделия для светопрозрачных ограждений (окон и дверей);

1.1.8. Материалы и изделия для инженерно технического оборудования зданий (система отопления, система кондиционирования, система света и т.п.);

1.1.9. Материалы и изделия специального назначения (жаростойкость и огнеупорность)

1.2. Конструкционно-отделочные материалы:

1.2.1. Материалы и изделия для лицевых слоёв ограждающих конструкций типа «сэндвич» (облицовка);

1.2.2. Материалы и изделия для ограждений, балконов и лоджий

1.2.3. Материалы и изделия для покрытия полов и лестниц (прочность, огнеупорность, эстетичность);

1.2.4. Материалы и изделия для сборно-разборных, мобильных и стационарных перегородок;

1.2.5. Материалы и изделия для подвесных потолков (лёгкость конструкции, стальные подвесы);

1.2.6. Материалы и изделия для стационарного оборудования и мебели (стекло, дерево, металл, пластик);

1.2.7. Материал для дорожных покрытий;

1.3. Отделочные материалы:

1.3.1. Для наружной отделки зданий и сооружений (краски для фасадных работ, полимерцементные покрытия, листовые материалы);

1.3.2. Внутренняя отделка (керамика, керамогранит, обои);

1.3.3. Защитные покрытия (антикоррозийные, морилки);

2. Классификация по происхождению . Материалы делятся на минеральные и органические. Кроме того, они делятся на естественные и искусственные.

3. Классификация искусственных материалов на основе формирования структуры, свойств и методов исследования (классификация по технологии) на:

3.1. Безобжиговые - затвердевание которых происходит при сравнительно невысоких температурах под влиянием химических и физико-химических превращений вяжущего вещества;

Современные дозирующие устройства производят взвешивание по массе каждого твердого компонента бетонной смеси и взвешивание по объему жидкости. Все дозирующие устройства могут работать в автоматическом режиме, с высокой точностью взвешивания компонентов.

3.2 Обжиговые (затвердевание которых происходит при остывании жидких расплавов, выполняющих функцию вяжущего вещества);

Структурных классификаций по материалам множество, например классификация по макро и микро структурам, классификация на гомогенные и гетерогенные, классификация архитектурно-строительных требований, классификация по свойствам строительных материалов и изделий и другие.

Свойства бывают простые и сложные. Простое свойство – свойство, которое нельзя подразделить на другие (длина, масса и т.д.). Сложное свойство – свойство материала или изделия, которое может быть разделено на 2 и большее количество менее сложных и простых свойств (функциональность).

Интегральные качества – наиболее сложные свойства материала или изделия, определяемые совокупностью его качества и экономичности.

Комплексные свойства. К ним относятся долговечность, надёжность, совместимость, сопротивление коррозии и т.д.

4. С экологической позиции , строительные материалы, конструкции и изделия из этих материалов должны отвечать следующим требованиям:

4.1. Монотеплопроводимость (обеспечение достаточного термического сопротивления);

4.2. Иметь хорошую воздухопроницаемость и пористость;

4.3. Быть не гигроскопичными и малозвукопроводимыми;

4.4. Обеспечение прочности, огнестойкости, долговечности зданий и сооружений;

4.5. Не выделять летучие и пахучие вещества, способные прямо или косвенно влиять на здоровье человека;

4.6. Быть легко дезинфицируемыми;

4.7. Иметь окраску и фактуру соответствующую физиологическим и эстетическим требованиям человека;

5. Свойства строительных материалов и изделий по их природе классифицируются на 6 основных групп: физические, химические, физико-химические, механические, технологические и эксплуатационные и 2 добавочные группы: биологические и эстетические.

5.1. Физические свойства характеризуют физическое состояние материала и подразделяются на несколько подгрупп, гравитационные, тепловые, гидравлические, акустические, электрические, проявляющиеся при взаимодействии с рентгеновским, ядерным, ультрафиолетовым и другими излучениями.

Первая группа , характеризующая особенности физического состояния материала. К этой группе относятся:

5.1.1 Плотность - это масса материала в единице объема, кг/м 3 , г/см 3 , т/м 3 . Существуют несколько видов плотностей.

Истинная плотность масса материала в единице объема без пор и пустот.

Средняя плотность масса материала в естественном состоянии с порами и пустотами.

Насыпная плотность – это плотность сыпучих материалов в насыпном состоянии.

Относительная плотность - выражает отношение плотности материала к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях. В качестве стандартного вещества удобно принять воду при 3,98 о С, именно при этой температуре плотность воды равна 1 г/см 3 .

5.1.2 Пустотность (пористость) – это степень заполнения материала порами или пустотами.

П = (1 – ρ о / ρ) 100 (1)

где ρ о – средняя плотность материала, г/см 3 ;

ρ – истинная плотность материала, г/см 3 ;

Вторая группа , характеризующая способность материала проявлять свои свойства при взаимодействии с водной средой.

5.1.3 Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности масс образца насыщенного водой и в абсолютно сухом состоянии.

Различают водопоглощение по массе, т.е. отношение массы поглощенной воды к массе сухого образца:

W m = ((m в – m c) / m c) 100 (2)

где m в – масса образца в увлажненном состоянии, гр.

m c – масса образца в сухом состоянии, гр.

и водопоглощение по объему W o:

W o = ((m в – m c) / V) 100 (3)

где V – объем образца, см 3

W o = W m d (4)

Впитывание воды в поры происходит под влиянием капиллярных сил и сил смачивания. Для полного насыщения водой образец медленно опускают в воду или кипятят.

5.1.4 Водонасыщение – это увлажнение материала под давлением. Характеризуется коэффициентом насыщения:

К н = W o / П (5)

где W o – водопоглощение по объему;

П – пористость;

Коэффициент насыщения характеризует степень заполнения пор в материале водой. По коэффициенту насыщения косвенно можно определить морозостойкость материала, если К н < 0,8, то материал считается морозостойким.

5.1.5 Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду под давлением. Характеризуется коэффициентом фильтрации

К ф = V в а / (6)

где V в – количество воды, м 3 , проходящей через стенку площадью S =

1 м 2 , толщиной а = 1 м за время t = 1ч, при разности гидростатического давления на границах стенки p 1 – p 2 = 1 м водяного столба.

5.1.6 Водостойкость – это способность материала сохранять свои свойства при увлажнении. Водостойкость оценивают коэффициентом размягчения равного отношению предела прочности при сжатии насыщенного водой образца к пределу прочности при сжатии сухого образца:

К разм = R сж.нас. / R сж.сух. (7)

где R сж.нас – предел прочности при сжатии насыщенного водой образца, МПа

R сж.сух – предел прочности при сжатии сухого образца, МПа

Если коэффициент размягчения меньше 0,8 материал не водостоек.

5.1.7 Водонепроницаемость – это способность материала препятствовать фильтрации воды под давлением. Степень водонепроницаемости повышается при уменьшении количества крупных пор и особенно сквозных.

5.1.8 Морозостойкость – это способность материала выдерживать требуемое количество циклов попеременного замораживания и оттаивания. При этом снижение прочности материала должно быть не более 15% и потеря по массе не более чем 5%.

Морозостойкость материала тем выше, чем меньше крупных открытых пор и чем больше прочность на растяжение.

Существуют следующие марки по морозостойкости F 10,15,25,50,100,150,200…500.

5.1.9 Влажностные деформации – пористые неорганические и органические материалы при изменении влажности изменяют свой объем и размеры.

Усадка (усушка) это уменьшение объема и размеров материала при его высыхании. Она выражается уменьшением толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил.

Третья группа , характеризующая способность материала проявлять свои свойства при взаимодействии с тепловой средой.

5.1.10 Теплопроводность – способность материала передавать тепло через толщу от более нагретой поверхности к менее нагретой.

Закон передачи тепла теплопроводностью впервые был сформулирован Фурье. Согласно этому Закону количество тепла Q (Дж) проходящее через стену прямопропорционально теплопроводности материала, градиенту температур (t 1 – t 2), площади стены (S) и времени Z, в течении которого проходит тепловой поток, обратно пропорционально толщине стены:

Q = λ (S (t 1 – t 2) Z) / a, (Дж) (8)

λ = (Q а) / (S (t 1 – t 2) Z), Вт/ (м о С) (9)

5.1.11 Теплоемкость – свойство материала поглощать тепло. Теплоемкость характеризуется коэффициентом удельной теплоемкости, т.е. количеством теплоты, поглощаемой 1 килограммом материала при его нагревании на 1 градус. Измеряется коэффициент удельной теплоемкости в Дж/кг о С(К). Чем больше удельная теплоемкость материала, тем выше при всех прочих равных условиях теплоустойчивость здания. Для каменных материалов коэффициент удельной теплоемкости находится в пределах 0,75 – 0,92 кДж/кг о С, для древесины (сосны) 2,3 – 2,7 кДж/кг о С, для тяжелого бетона 0,8 – 0,9 кДж/кг о С, для стали 0,48 кДж/кг о С, воды 4,19 кДж/кг о С.

5.1.12 Термическая стойкость – это способность материала не растрескиваться при резких и многократных изменениях температуры. Термическая стойкость тем выше, чем меньше коэффициент теплового расширения и чем однороднее материал.

5.1.13 Огнестойкость – это способность материала противостоять кратковременному действию высоких температур в условиях пожара (до 1000 о С) при сохранении конструкцией несущей способности и устойчивости (бетон, железобетон, керамика, жароупорные стали).

5.1.14 Огнеупорность – способность материала противостоять, не расплавляясь действию высоких температур (свыше 1580 о С) длительное время.

5.2 . Химические свойства материалов характеризуют их способность сопротивляться действию химически агрессивной среды.

Кислотостойкость, щелочестойкость, растворимость, карбонизация, гидратация и др.

5.2.1 Кислотостойкость – способность материала сопротивляться воздействию кислот.

5.2.2 Щелочестойкость – способность материала сопротивляться воздействию щелочи.

5.2.3 Растворимость – способность материала растворяться в воде или растворах солей, кислот и щелочей. Растворимость характеризуется скоростью потери в массе образца к площади растворения:

Р = ((m 1 – m 2) / F) 100 (10)

где m 1 – первоначальная масса образца, гр;

m 2 – масса образца после процесса растворения, гр;

F – площадь растворения, см 2 ;

5.2.4 Токсичность – это способность материала при химическом взаимодействии выделять токсичные вещества опасные для здоровья человека и животных.

5.2.5 Гидратация – это свойство материала присоединять воду в процессе химического взаимодействия. Дегидратация это обратный процесс.

5.2.6 Карбонизация – это способность материала присоединять углекислый газ в процессе химического взаимодействия. Процесс обратный карбонизации называется декарбонизация.

5.2.7 Атмосферостойкость – это свойство материала длительное время противостоять воздействию атмосферных факторов, воды, кислорода воздуха, сернистых и других газов, переменному увлажнению и высыханию, нагреванию и охлаждению.

5.2.8 Коррозионная стойкость – это способность материала противостоять процессу химического или электрохимического разрушения. Например, для защиты от коррозии металлов применяют анодное или катодное покрытия, плакирование и т.д.

5.2.9 Экзотермия – это свойство материала вступать в химическую реакцию с выделением тепла. Характерно для процесса гашения извести:

СаО + Н 2 О = Са (ОН) 2 + (11)

5.2.10 Эндотермия это свойство материала вступать в химическую реакцию с поглощением тепла.

5.2.11 Горючесть – это способность материала воспламеняться и подвергаться процессу горения.

5.2.12 Гнилостойкость – это способность материала противостоять процессу гниения. Так, например, для древесины процесс гниения связан с образованием спор и грибов.

5.3. Физико-химические свойства материалов - сорбция, адсорбция, хемосорбция, адгезия, когезия и др.

5.3.1 Адгезия – это свойство одного материала прилипать к поверхности другого материала. Она характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого.

5.3.2 Кристаллизация – способность строительного материала принимать кристаллическую структуру.

5.3.3 Гигроскопичность – это свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

5.3.4 Сорбция – это процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим веществом (сорбентом), независимо от механизма поглощения.

В зависимости от механизма сорбции различают адсорбцию, абсорбцию и хемосорбцию.

- адсорбция , это изменение концентрации вещества на границе раздела фаз. Этот процесс проходит на любых межфазовых поверхностях, и адсорбироваться могут любые вещества. Адсорбция уменьшается с повышением температуры.

- абсорбция, это процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента. Например, растворение газов в жидкостях.

- хемосорбция , это процесс поглощения одного вещества другим сопровождающийся химическими реакциями. Типичный пример хемосорбции поглощение металлом кислорода или влаги с образованием оксидов и гидрооксидов.

5.4. Механические свойства. Это способность материалов сопротивляться деформации и разрушению под действием внешних сил, прочность при сжатии, растяжении, ударе, изгибе и т.д. Твёрдость, упругость, хрупкость, пластичность, истираемость, деформативность и др.

5.4.1 Прочность – способность материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под влиянием механических, тепловых и других воздействий.

Существует предельное состояние материала по прочности, которое называется предел прочности. В зависимости от прилагаемой нагрузки и условий приложения существует предел прочности на сжатие, на растяжение, на изгиб, на кручение, на скалывание. Предел прочности соответствует максимальному напряжению в момент разрушения материала. Прочность обусловлена силами сцепления, т.е. это результат взаимодействия частиц материала на атомно-молекулярном уровне. Эти силы зависят от физической природы материала и его физико-химической организации структуры, т.е. от химико-минералогического состава.

Например:

1. Сталь прочнее мрамора или гранита, что является следствием различия в химическом составе.

2. Алмаз прочнее графита или угля, что является следствием только разной компоновки кристаллической решетки.

Значительно снижают прочность, поры и микродефекты, которые являются концентраторами напряжения.

Существует две группы методов определения прочности материалов.

Первая группа – разрушающие методы определения прочности материалов. Методика определения прочности материалов по первой группе предусматривает изготовление образцов правильной геометрической формы из материала, в частности кубиков, призм, цилиндров стандартных размеров, и доведения их до разрушения на силовых установках (прессах). В результате определяется разрушающее усилие, с помощью которого определяется прочность материала. Формула определения прочности на сжатие следующая:

R сж = F раз / S обр (12)

где F раз - разрушающее усилие, в кг (Н);

S обр – площадь образца, см 2 (мм 2);

Предел прочности на сжатие определяется на кубах размером 15х15х15 см, 10х10х10см, 20х20х20 см; призмах 10х10х40 см, 15х15х60 см; цилиндрах.

Предел прочности на изгиб определяется на балочках размером 4х4х16см, 2х2х30см и т.д., призмах.

R и = (3P l) / 2b h 2 (13)

где Р – разрушающее усилие, кН(кг),

l – расстояние между опорами, см,

b, h – сечение образца балочки, см,

Предел прочности на разрыв определяется на призмах, цилиндрах.

Предел прочности на кручение определяется на призмах и цилиндрах.

5.4.2 Твердость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала. Твердость определяется твердомером (по Роквеллу, Бринелю).

В поверхность тела вдавливается специальный образец пирамида (шарики или призмы в основном из металла (стали)). Затем по величине отпечатков судят о твердости. Твердость хрупких материалов определяют по условной десятибалльной шкале. В качестве эталона принята твердость следующих десяти минералов:

    Тальк; 2. Гипс, 3. Кальцит, 4. Флюрит, 5. Акатит, 6. Ортоклаз, 7. Кварц, 8. Топаз, 9. Корунд, 10. Алмаз.

Твердость имеет большее значение для технологии материалов, которые применяются в конструкциях с сильно сосредоточенными нагрузками.

5.4.3 Истираемость – это постепенное разрушение поверхностного

слоя материала за счет сил трения материала о поверхность движущегося тела.

Физическая сущность истирания состоит в отрыве более прочных частиц из общей массы материала. Как и прочность, истирание зависит от величины кристаллов между собой.

Истираемость определяют по величине потерь массы образца, отнесенной к единице площади соприкосновения образца с кругом истирания, после 1000 оборотов круга:

И = (m – m 1) / F, г/см 2 (14)

Истираемость имеет большое значение для полов, лестниц, бункеров и т.п.

5.4.4 Упругость – свойство материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия напряжения.

Значение «упругости» для строительных материалов заключается в том, что в прочностных расчетах учитывают не саму прочность, т.е. не то напряжение, при котором материал разрушается, а предел упругости, т.е. то напряжение, при котором начинается сильно проявляться необратимые пластические деформации.

5.4.5 Пластичность – способность материала необратимо изменять форму и размеры под нагрузкой без появления трещин. Физическая природа пластичности связана с дислокациями. К пластичным материалам относятся битумы, дерево, мягкие классы сталей, мастики и др.

Функциональные свойства и надежность строительных материалов определяются главным образом их физико-химическими свойствами, к которым относятся плотность, объемная масса, пористость, отношение к действию низких температур, водопоглощение, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред и др. Определение этих показателей и способы их расчета излагаются в теоретических основах товароведения. Здесь дается характеристика специфических для строительных материалов свойств и их показателей.

Морозостойкость представляет собой способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Некоторые строительные материалы (стеновые, кровельные), соприкасающиеся с водой и наружным воздухом, в процессе эксплуатации постепенно разрушаются вследствие того, что материал насыщается водой, которая при замерзании увеличивает объем (приблизительно на 9%), что приводит к разрушению пор.

Морозостойкость материалов зависит от прочности и плотности. Плотные материалы с малым водопоглощением морозостойки. Испытания на морозостойкость проводят в холодильных камерах при температуре ниже - 17°С. Количество циклов может достигать от 10 до 200. Морозостойкими считаются те материалы, в которых после указанного числа циклов не наблюдается трещин, расслаивания, понижение прочности не более 15%, потеря массы не более 5%. По числу выдерживаемых циклов замораживания строительные материалы подразделяются на марки М рз (F): 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200.

Теплопроводность представляет собой свойство материала передавать тепло. Теплопроводность зависит от вида материала, характера пор, величины пористости, влажности.

У пористых материалов тепло проходит через поры, заполненные воздухом, теплопроводность которых очень мала. Поэтому по величине пористости судят о теплопроводности материала - чем больше пористость, тем ниже теплопроводность.

Способность материала выдерживать высокие температуры без разрушения называют огнестойкостью. По огнестойкости материалы подразделяют на три группы: несгораемые (кирпич, асбоцементные материалы), трудно сгораемые (войлок, пропитанный глиняным раствором) и сгораемые (дерево, толь).

Свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур называют огнеупорностью. Этот показатель важен для материалов, используемых при изготовлении печей, труб.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок и других факторов. Чаще всего строительные материалы испытывают напряжения сжатия или растяжения. Природные камни, кирпич хорошо сопротивляются сжатию, но хуже растяжению (в 10-15 раз). Древесина, сталь хорошо работают как при сжатии, так и при растяжении.

Прочность обычно характеризуют показателем разрушающего напряжения и рассчитывают делением нагрузки на площадь поперечного сечения образца. Разрушающее напряжение при сжатии для цемента, асбоцементных изделий, кирпича носят условные название "марка". Кирпич глиняный обыкновенный может быть марок от 75 до 300, портландцемент от 300 до 800. Марки нормируются ГОСТами.

Для многих строительных материалов важным показателем является стойкость к действию агрессивных сред. Этот показатель также называют химической (или коррозионной) стойкостью. Особо важным это свойство является для материалов фундаментов, подвальных помещений, канализационных труб, санитарно-технического оборудования. Наиболее стойкими являются керамические материалы, стекло, специальный кирпич. Силикатный кирпич, например, неустойчив к действию растворенной в воде угольной кислоты, поэтому его не используют для фундаментов.

Для материалов органического происхождения (прежде всего древесина) важным свойством является биостойкость - способность противостоять разрушающему действию растительных и животных организмов (грибов, мхов, лишайников). Повышают биостойкость путем обработки антисептиками.

Комплексным показателем качества строительных материалов является долговечность, характеризуемая сроком службы.

Срок службы - время, в течение которого материал или изделие в процессе эксплуатации сохраняют свои свойства на уровне, обеспечивающим его функции. Срок службы обуславливается прочностью, морозостойкостью, износостойкостью, стойкостью к агрессивным средам, биостойкостью. На величину срока службы влияет происходящие под действием атмосферы и других факторов старение материала. Это особенно важно для полимерных материалов, цементов и др.

Безвредность характеризуется способностью материала не выделять в окружающую среду вещества в количествах, вредных для здоровья человека. В связи с этим тщательной санитарно-химической и токсикологической проверке подвергают полимерные материалы (линолеум, облицовочные плитки и т. д.). К этим группам свойств относится электризуе-мость, также характерная в основном для полимерных материалов. Электризуемость оказывает вредное воздействие на организм человека, увеличивает загрязняемость. Для снятия электризуемости используют антистатики.

Эстетические свойства часто являются решающими при выборе отделочных материалов, особенно для внутренней отделки помещений, таких как обои, плитка, линолеум и т. д. Эти свойства определяются цветом, рисунком, фактурой, блеском, формой, текстурой. Высокими эстетическими свойствами обладают древесина, стекло, керамика, полимерные материалы.

Среди факторов, определяющих потребительские свойства строительных материалов, основное значение имеют:

Исходное сырье, его состав и структура;

    способ производства (повышение пористости, снижение объемной массы кирпича при обжиге);

    нанесение защитно-декоративных покрытий (влияют на защитные свойства - механическую прочность, износостойкость, химическую и водостойкость, твердость, повышение эстетических свойств (глазурование керамических плиток).

Важным аспектом является не только производство строительных материалов высокого качества, но и сохранение качества при хранении и транспортировании. Особенно важно соблюдение правил упаковки, транспортирования для хрупких строительных материалов (стекла, керамики). Для минеральных вяжущих веществ кроме этих правил важно соблюдать правильный режим хранения. При повышении влажности, попадании влаги эти материалы могут полностью утратить свои потребительские свойства.