Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Основные понятия и классификация строительных материалов

Основные понятия и классификация строительных материалов



Свойства строительных материалов определяются их составом и структурой.
Состав материалов характеризуется содержанием отдельных химических соединений (химический состав), минералов (минералогический состав), частей или фаз однородных по химическому составу и физическим свойствам, ограниченных поверхностью раздела (фазовый состав) и количеством отдельных компонентов - веществ, образующих данный материал (вещественный состав).
Большинство строительных материалов относятся к гетерогенным дисперсным системам, состоящим из двух или более фаз. В дисперсных системах одно или несколько веществ (дисперсная фаза) являются частичками или порами, распределенными в окружающей дисперсной среде. Дисперсные системы разделяют на грубодисперсные и тонкодисперсные Последние называют также коллоидными системами. В грубодисперсных системах частицы имеют размеры от 1 мкм и выше, их удельная поверхность не более 1 м2/г, в коллоидных от - 1 нм до 1 мкм, удельная поверхность может достигать сотен м2/г.
В строительных материалах, которые принадлежат к дисперсным системам, дисперсную фазу наиболее часто составляют твердые частички. Это разнообразные порошки, суспензии, пасты, пластично-вязкие смеси, вяжущие вещества, пластмассы, лакокрасочные соединения, керамические массы, растворы и бетонные смеси, расплавы стекловидных веществ и т.п. В некоторых материалах дисперсная фаза может быть жидкой (полимерные эмульсии) или газообразной (пористые горные породы, ячеистые бетоны, пеностекло, пенопласты и т.п.).
Структура материалов характеризует особенности их строения в т.ч. размещения в пространстве отдельных фаз и компонентов, характер связей между ними.
Единой классификации строительных материалов не разработано, существует много классификационных признаков и между отдельными группами материалов существует сложная структура связей.
Классификационные признаки строительных материалов разделяют на физические, химические, физико-химические, механические, структурные, технологические и функциональные.
По происхождению строительные материалы разделяют на природные и искусственные. Природные материалы получают из природного сырья путем механической обработки без изменения их химического состава и структуры.
За исключением природных камней и древесины, строительные материалы - это искусственные продукты, в основе получения которых лежат химико-технологические процессы. Искусственные материалы по составу и свойствам могут существенно отличаться от природного сырья.
Распространенной является классификация строительных материалов по назначению. Н.А. Попов предложил разделять строительные материалы по назначению на две группы: материалы универсального типа, пригодные для несущих конструкций, и материалы специального назначения. В первую группу входят природные и искусственные каменные материалы, металлы, конструкционные пластмассы и лесные материалы, во вторую - теплоизоляционные, акустические, гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие, отделочные, антикоррозионные и огнеупорные материалы.
Материалы для несущих конструкций подбирают с учетом особенностей конструктивных элементов и технико-экономических обоснований. С этой целью широко используют стальной и алюминиевый прокат, бетон и железобетон, кирпич, клееную древесину и т.п.
Материалы для ограждающих конструкций являются самонесущими и не подвергаются влиянию больших нагрузок. Наружные ограждающие конструкции могут воспринимать снежные и ветровые нагрузки, а также подвергаться агрессивному воздействию окружающей среды. Материалы, занимающие конструктивное пространство между несущими элементами, должны быть легкими и иметь низкую теплопроводность.
Отделочные материалы придают поверхностям конструкций зданий и сооружений защитные и декоративные свойства. Различают отделочные и отделочно-монтажные материалы. Первые применяют для устройства защитно-декоративных покрытий на поверхности конструкций (штукатурка, лаки, краски, обои), другие объединяют как отделочные, так и конструктивные функции при устройстве покрытий (стеклоблоки, профильное стекло, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, асбестоцементные и алюминиевые изделия).
Функциональное назначение теплоизоляционных материалов состоит в уменьшении потерь теплоты при эксплуатации зданий и сооружений, а также тепловых агрегатов и трубопроводов. Конструкционно-теплоизоляционные материалы используют для самонесущих конструкций зданий и малоэтажных несущих конструкций (ячеистые бетоны, арболит, фибролит и т.п.).
К теплоизоляционным материалам по структуре близки акустические материалы, которые предназначены для снижения энергии звуковых колебаний (уровня шума). Их разделяют на звукопоглощающие и звукоизоляционные.
Для защиты строительных конструкций зданий и сооружений от воздействия воды и водных растворов агрессивных веществ применяют гидроизоляционные материалы. В зависимости от назначения такие материалы разделяют на антифильтрационные, антикоррозионные и герметизирующие.
Верхним водозащитным слоем в конструкции кровель является кровельное покрытие. Некоторые материалы (рулонные, мастики) можно использовать как для кровель, так и для гидроизоляции, а другие (асбестоцементные листы, черепица, кровельная сталь) -только для кровель.
К строительным материалам относят также санитарно-технические изделия - ванны, раковины, мойки, приборы для отопления кухонь, оборудование санузлов.
К отдельной группе можно отнести строительные материалы специального назначения - дорожные, жаростойкие, кислотостойкие, электротехнические, трубопроводные и др.
Развернутая классификационная система для искусственных строительных материалов предложена И.А. Рыбьевым. В ее основу положено выделение трех типов материалов: 1) твердеющих при обычных температурах; 2) в условиях автоклавов, т.е. при повышенных температурах и давлений пара; 3) при остывании огненножидких расплавов, выполняющих функцию вяжущих веществ. В пределах каждого типа искусственные материалы группируют в зависимости от вида вяжущих веществ. В материалах безобжигового типа цементирующая часть представлена неорганическими, органическими и комплексными вяжущими, обжигового - керамическими, стеклянными, шлаковыми и др. расплавами. В материалах автоклавного типа типичными являются вяжущие преимущественно автоклавного твердения. Данная классификационная схема является, как отмечает и сам ее автор, неполной и условной, не всегда позволяющей провести четкую границу между отдельными типами и группами материалов.
В строительном материаловедении наибольшее распространение получила смешанная система классификации строительных материалов, в которой учитывается комплекс различных признаков -состав сырья и готовых продуктов, их структура и назначение.
Строительные материалы большей частью относятся к композиционным материалам (композитам). Композиционными называют естественные или искусственные гетерогенные материалы, общим признаком которых является наличие поверхности раздела между компонентами (фазами), которые их образуют. В композиционном строительном материале (KCM) различают первую фазу, или матрицу - беспрерывный связующий компонент, находящийся в твердом кристаллическом или аморфном состоянии, и вторую фазу - вещество или несколько веществ, диспергированных в матрице, которые могут находиться в любом агрегатном состоянии.
В качестве второй фазы KCM служат тонкодисперсные порошкообразные или волокнистые материалы различной природы, являющиеся упрочняющими или армирующими компонентами. Порошкообразные или зернистые наполнители (заполнители), особенно часто вводимые в строительные композиты, улучшая ряд их свойств, способствуют также уменьшению расхода связующего компонента и удешевлению материалов.
Матрица обеспечивает монолитность композитов, фиксирует форму изделий, распределяет действующие напряжения по объему материала. Материал матрицы определяет метод изготовления изделий, возможность выполнения конструкций с заданными параметрами.
По назначению KCM разделяют на силовые, несиловые и специальные. Силовые KCM (стеклопластики, асбестоцемент, бетоны и др.) должны иметь соответствующие механические свойства, позволяющие воспринимать значительные нагрузки. К несиловым КСМ, не предназначенным для восприятия значительных нагрузок, относятся, например, теплоизоляционные материалы на основе разных волокон (фибролит, минераловатные плиты и др.), пено- и газобетоны, пеностекло, пенопластики.
KCM специального назначения могут работать в условиях высоких температур (жаростойкие, огнестойкие), химической агрессии (щелоче- и кислотостойкие), электрического напряжения (электроизоляционные, электропроводные). К ним относятся также звуко- и теплоизоляционные, декоративные, безусадочные, расширяющиеся и другие КСМ.
Основные понятия и классификация строительных материалов

По материалу матрицы KCM разделяют на цементные, гипсовые, керамические, металлические и др. Наполнители достаточно разнообразны. В табл. 1.1 приведены примеры KCM с применением волокнистых и слоистых наполнителей, использованных в качестве упрочняющих компонентов. Армирование KCM волокнами может быть как ориентированное (железобетон, стеклоцемент, стеклопластики), так и дисперсное (фибробетон).
Особенно распространены KCM с зернистыми наполнителями (бетоны, растворы, мастики). При малом содержании наполнителя (заполнителя) свойства KCM определяются в основном свойствами матрицы, а в случае роста содержания наполнителя их свойства могут существенно изменяться, приобретая специфические признаки, которые свойственны только данному виду КСМ. Например, для цементных бетонов увеличение содержания наполнителя до определенного предела способствует увеличению прочности на 20-30%, асфальтовых - на 50-80%.
Разновидностью композиционных материалов являются искусственные строительные конгломераты (ИСК). По И.А. Рыбьеву искусственными строительными конгломератами называют материалы, в которых заполнитель цементируется вяжущими веществами или первичными связями (химическими, электрическими, металлическими и др.) в монолит. К естественным конгломератам относятся горные породы, к искусственным - прежде всего различные бетоны и растворы. В классификации ИСК предложено выделить два типа таких материалов - безобжиговые, которые образуются в результате низкотемпературных физико-химических процессов твердения вяжущих веществ, и обжиговые, образуемые при охлаждении из расплавов или контактном спекании.
Сырьевыми компонентами строительных материалов могут быть твердые, жидкие и газообразные вещества. Большая часть твердого сырья представлена горными породами, древесиной и промышленными отходами (шлаки, золы, отсевы и т.д.). Жидкими сырьевыми материалами являются нефтепродукты, жидкие отходы химических предприятий, водные растворы. Перерабатывая нефть и каменный уголь, получают газообразные продукты, которые можно использовать для производства полимерных материалов.
Из неорганических сырьевых материалов наиболее распространены силикаты, преобладающие (66,5%) в составе земной коры. К минеральному сырью многоцелевого назначения относятся глина, карбонатные породы, пески, и др.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent