Властивості будматеріалів.

Архітектурно – будівельні вимоги до промислової продукції.

Творча робота архітектора багатосторонньо і тісно пов'язана з питаннями розробки, виробництва та впровадження ефективних будівельних матеріалів і виробів. У сфері виробництва матеріальної палітри для сучасної архітектурно-будівельної практики цей зв'язок має починатися з того, що споживачі промислової продукції - архітектори і будівельники повинні технічно обгрунтовано і чітко висловити розробникам і виробникам цієї продукції свої вимоги до неї.

Вміння грамотно сформулювати свої вимоги до промислової продукції необхідно зодчому не тільки для того, щоб завчасно замовити розробку і виготовлення необхідних для перспективного будівництва матеріалів і виробів, але і в проектній практиці, щоб, зіставляючи вимог з фактичними характеристиками властивостей матеріалів (виробів), прийняти рішення щодо вибору найбільш задовольняє з реально можливих варіантів.

Як комплекс властивостей готових матеріалів і виробів регламентує області їх раціонального застосування в будівництві, так і призначення та область застосування, а точніше експлуатаційний режим будівлі, споруди, окремого приміщення або конструкції, для яких призначаються ті чи інші будівельні матеріали і вироби, визначають складний комплекс пропонованих до них архітектурно-будівельних вимог. Так, наприклад, експлуатаційний режим ванної кімнати житлового будинку визначає наступні вимоги до матеріалів обробки степ цих приміщень: підвищену водостійкість, волого - і паронепроникність, стійкість до вологого тертя, достатню механічну міцність, певні вимоги до поверхні оздоблювального матеріалу за фактурою, кольором, малюнком і т. п. Крім експлуатаційного режиму на вимоги, що пред'являються до будівельних матеріалів і виробів, впливають і чинники, що забезпечують технологічність їх застосування, зручність транспортування, можливість зберігання в певних умовах, а також визначають їх техніко-економічну ефективність. Технологічні вимоги до продукції, що стосуються виробничої сфери і пропоновані самими розробниками та виробниками будівельних матеріалів, тут не розглядаються.

 

Основні архітектурно-будівельні вимоги.

Основні архітектурно-будівельні вимоги до продукції промисловості будівельних матеріалів і виробів будіндустрії умовно класифікуються на три групи: функціональні (які, в свою чергу, можна поділити на загально-будівельні, експлуатаційні та санітарно-гігієнічні), естетичні й економічні.

Перша підгрупа функціональних архітектурно-будівельних вимог загальнобудівельні обумовлена видом і призначенням матеріалу або виробу, зручністю транспортування і зберігання, технологічністю застосування незалежно від експлуатаційного режиму тієї конструкції, В якій він буде застосований. Так, будь-рулонний матеріал для покриття підлоги (наприклад, лінолеум) повинен незалежно від області його застосування безумовно забезпечити можливість його транспортування, зберігання, розпакування, прирізки з мінімальними відходами, укладання (з допомогою клею або «насухо»), гарантуючи при цьому надійне кріплення, а також володіти іншими необхідними властивостями, що характеризують його придатність до застосування в умовах сучасного індустріального будівництва. Ці загальнобудівельні вимоги регламентують ширину рулонів (вона повинна відповідати будівельним модулю і допускати транспортування і перенесення вручну), тильна сторона матеріалу повинна забезпечувати надійну приклейку (наприклад, мати рифлену поверхню), при тривалому зберіганні матеріал не повинен змінювати свої експлуатаційні властивості і т. д.

Друга підгрупа функціональних вимог відноситься до якісних характеристик матеріалів і виробів, майже виключно визначається експлуатаційним режимом будівель, споруд, окремих приміщень і конструкцій, де дана промислова продукція буде покладена «у справу». Вимоги цієї підгрупи називаються експлуатаційними. Вони визначають придатність матеріалу (виробу) до застосування в даних експлуатаційних умовах, його експлуатаційне зручність і загальну надійність. Так, залежно від того, в якому будинку (житловому, громадському, промисловому) і в якому конкретно приміщенні (житлова кімната, кухня, хол тощо) буде покладений розглянутий нами рулонний матеріал для покриття підлоги, будуть різними вимоги до ступеня його стійкості проти різних фізико-механічних, хімічних та інших впливів (стирання, продавлювання, дії вогню, хімічних речовин тощо), яким буде піддаватися матеріал після його укладання.

Експлуатаційний режим приміщення буде визначати і вимоги до властивостей матеріалу, що забезпечує необхідний комфортний рівень покриття.

 

Будівельні матеріали пластичні і крихкі.

По виду деформацій всі будівельні матеріали поділяють на пластичні і крихкі. Перші при статичних випробуваннях до руйнування отримують значні залишкові деформації, другі руйнуються без видимої залишкової деформації. Приклади пластичних матеріалів більшість металів, металевих сплавів, пластмас. До крихким матеріалів належать природні і штучні (на основі мінеральних в'яжучих) кам'яні матеріали, чавун, скло, кераміка, деякі термореиктивные пластмаси.

Пластичність - властивість твердих матеріалів змінювати без руйнування форму і розміри під впливом навантаження або внутрішніх напружень, стійко зберігаючи утворену форму після припинення цього впливу. Воно визначає як технологічність, так і здатність матеріалів протистояти експлуатаційним впливам. Так, пластичність металів використовується для виготовлення рельєфних архітектурних облицювальних елементів і художньої карбування (із сплавів міді та інших металів). Одним із способів кількісної оцінки пластичності, зокрема, листового металу є визначення межі пластичності по глибині продавлювання в мм кульового штемпеля до появи тріщини (рванины).

Практично у всіх матеріалів пластичність збільшується з підвищенням температури, але особливо це помітно у аморфних матеріалів. На характеристику пластичності матеріалу впливають також нею вологість, вид та швидкість наростання діючої статичного навантаження. Пластичність в'язких матеріалів (наприклад, розчинних і бетонних сумішей, мастик та ін) характеризує, в основному, такі їх функціонально-технологічні властивості, як рухливість, легкоукладальність, нерозшаровуваність, які проявляються в процесі застосування.

Пластоэластические властивості синтетичних полімерних, гумових і каучукових матеріалів проявляються, головним чином, в промессе їх переробки. Багато полімерні матеріали під дією невеликих навантажень (навіть від власної маси) при експлуатаційній температурі згодом здатні змінювати свою форму. Це властивість, називається повзучістю, характерна і для деяких неорганічних матеріалів (грунтів, металів), здатних повільно і безперервно пластично деформуватися під дією постійної експлуатаційної навантаження або механічної напруги.

На відміну від пластичності крихкість - властивість твердих матеріалів руйнуватися під дією виникаючих в них механічних напружень без помітної пластичної деформації - характеризує нездатність матеріалу до релаксації (ослаблення) напружень, внаслідок чого при досягненні межі міцності в матеріалі виявляються тріщини і він швидко руйнується. Майже повною відсутністю пластичних зсувів у зоні руйнування (ідеальної крихкістю) мають при низьких температурах алмаз,кварцове скло. Однак поняття «крихкість» і «пластичність» встановлюються умови в заданих умовах випробувань. При зміні цих умов крихкий матеріал може стати пластичним, і навпаки. Так, наприклад, глини тендітні тільки в сухому стані і дуже пластичні у вологому; чавун, крихкий при одновісному розтягуванні, пластичний при всебічному стисненні, м'яка сталь, пластична при кімнатній температурі, при сильному охолодженні стає крихкою. Якщо при статичних випробуваннях відбуваються значні пластичні деформації матеріалу до його руйнування, а при ударних навантаженнях відбувається крихке руйнування, то такий матеріал володіє ударною крихкістю.

 

Функціональні (експлуатаційно-технічні і технологічні) властивості.

Нагадаємо, що до групи функціональних властивостей будівельних матеріалів і виробів належать такі фізичні, механічні, хімічні, біологічні та комплексні властивості, які (безпосередньо або через інші більш складні властивості) характеризують їх функціональну придатність до застосування і експлуатації протягом заданого терміну служби, а також дозволяють судити про їх технологічності як у виробництві, так і при укладанні «у справу».

Щільність сипучих (пухких) матеріалів (цементу, вапна, піску, гравію, щебеню та ін) визначають разом з пустотами між їх частками і називають насипною щільністю.

Показники середньої щільності матеріалів збільшуються з підвищенням їх вологості.

Показники щільності речовини і середньої щільності побічно характеризують експлуатаційно-технічні параметри матеріалів. Від них залежить міцність і теплопровідність, ними використовуються для приблизних підрахунків габаритних розмірів елементів несучих і огороджувальних конструкцій, розрахунків вантажопідйомності транспортних засобів і підйомних механізмів, для орієнтовного визначення товщини зовнішніх огороджень, при підрахунках корисною навантаження на конструкції будівель і споруд, пористість – властивість матеріалу, що характеризує ступінь заповнення обсягу порами. Пористість визначається у безрозмірних одиницях як відношення об'єму пор в матеріалі до всього обсягу матеріалу.

Показник пористості матеріалу обчислюють також у відсотках.

Пори (від грец. «вихід», «отвір») в матеріалі - це проміжки, порожнини між елементами структури матеріалу, заповнені газом (повітрям) або рідиною. Вони виникають в матеріалах на різних стадіях виготовлення та освіти (природних); відповідно розрізняють штучні і природні пори. Розміри, форма і структура пір різні. Залежно від середнього розміру розрізняють субмикропоры (в металах, деяких пластмасах виявляються за допомогою електронного мікроскопа), мікропори (розміром до 1 мм) і макропори, або власне пори. За структурою пори буваю відкриті (сполучені) і закриті. Від структури пір в значній мірі залежать акустичні та теплотехнічні властивості матеріалів, їх проникність для рідин і газів.

В залежності від показника пористості розрізняють низкопористые (П < 30%), среднепористые (П 30-50%) та високопористі матеріали (П > 50%). Перші переважно використовуються як конструкційні, останні - як теплоізоляційні матеріали.

Показники і структура пористості матеріалів зумовлюють зміну деяких фізико-механічних властивостей (щільності, тепло - і електропровідності, модуля пружності і ін) і поява принципово нових властивостей (гігроскопічності, звукопоглинальну здатність, водо -, газопроникності та ін).

Для рихлих - сипучих і волокнистих матеріалів (цемент, пісок, щебінь, гравій, мінеральна вата), а також для матеріалів і виробів, які мають порожнечі (глиняна пустотіла цегла, пустотілі керамічні камені, залізобетонні плити з технологічними порожнинами), відношення обсягу порожнеч до загального обсягу матеріалу або виробу називають пустотність. Показники порожнистості будівельних матеріалів і виробів, вимірювані тими ж методами, що і пористість, коливаються в широких межах: для піску і гравію 4 - 50% (в залежності від крупності зерен), для пустотілої цегли та керамічних блоків 20 - 50%, для мінераловатних та скловатних матеріалів 85-95%.

Важливими експлуатаційно-технічними властивостями застосовуваних у сучасній архітектурно-будівельній практиці матеріалів і виробів є їх фізичні характеристики, які визначають ставлення до дії води, пари, газів.

 

Механічні властивості міцність і ударна в'язкість.

Міцність - здатність матеріалу (виробу) чинити опір руйнуванню або пластичного деформування (необоротного зміни форми) під дією зовнішніх навантажень. Від зовнішніх навантажень у матеріалі виникають внутрішні сили пружності. Фізична величина, що кількісно характеризує інтенсивність цих сил, що припадають на одиницю площі перерізу, називається напругою. За одиницю вимірювання напруги прийнятий паскаль, чисельно дорівнює тиску, який викликає сила в 1 ньютон, рівномірно розподілена по поверхні площею 1 м.

Міцність виробу (деталі, елемента конструкції) залежить від природи і стану матеріалу (матеріалів), форми і розмірів виробу. Слід розрізняти власне міцність матеріалу і конструкційну міцність матеріалу конструкції з урахуванням технічних, технологічних і експлуатаційних факторів. Міцність зразків матеріалу залежить від швидкості додатки і характеру навантаження (короткочасної, довготривалої, ударною, комбінованою тощо), виду напруженого стану (стиску, розтягу, згину, зсуву, кручення або спільного впливу декількох впливів), температури середовища і інших факторів.

Основною характеристикою міцності будівельних матеріалів є короткочасна міцність, а її кількісною мірою - показник межі міцності - напруга, відповідне статичної (повільно наростаючою) навантаження, що викликає руйнування зразка матеріалу.

Показники міцнісних характеристик будівельних матеріалів і виробів коливаються в широких межах. Так, межа міцності при стисненні змінюється приблизно від 0,1 до 2000 МПа. Матеріали, що відрізняються високою міцністю на стиск (бетон, граніт, інші природні і штучні кам'яні матеріали), в 10-50 разів гірше пручаються розтягуючих і изгибающим навантажень, що різко обмежує сферу їх застосування в несучих конструкціях будівель і споруд.

Крім короткочасної міцності розрізняють також показники тривалої (при тривалому впливі статичного навантаження і високої температури), втомної (при дії циклічно змінюються в часі навантажень) і динамічної (при динамічної одноразового або багаторазового циклічному навантаженнях) міцності.

Важливе значення має теоретична міцність, яка визначається розрахунковим шляхом, виходячи із взаємодії атомів в кристалічній решітці матеріалу. Її чисельні показники, отримані методами фізики твердого тіла, по яких розглядають ідеалізовану структуру матеріалу, часто в десятки разів більше дійсної міцності реальних матеріалів із-за дефектів їх структури (мікротріщин).

Міцність матеріалу на розтяг максимально наближається до теоретичної міцності, коли відчувають не масивні зверни, а найтонші нитки і волокна (мають орієнтовану молекулярну структуру у вигляді «ланцюжків», витягнутих по довжині нитки). Так. технічна міцність на розрив скла — 60-80 МПа, скляних волокон, застосовуються для армування склопластиків,-близько 2000 МПа, тобто така ж, як у високоміцних сталей, а теоретична у 1000 разів вище (близько 80000 МПа). Для високоміцної сталі максимальна реально досяжна міцність на розтяг 2000 3000 МПа. теоретична близько 30000 МПа. Алмаз і графіт (кристалічні модифікації вуглецю) практично не працюють на розтяг, а їх теоретична міцність вище 200000 МПа.

У зв'язку з тим, що будівельні матеріали неоднорідні за споен структурі, а їх міцнісні характеристики можуть бути змінені під час експлуатації будівлі під дією змінного навантаження, атмосферних факторів, агресивного середовища і 1.п., при розрахунку будівельних конструкцій враховують коефіцієнт запасу міцності, величини якого встановлені нормами проектування.

Часто для оцінки ефективності конструкційних будівельних матеріалів використовують показник питомої міцності, чисельно визначається в умовних одиницях ставленням межі міцності при стисненні (або розтягуванні) до середньої щільності матеріалу.

Вид динамічної міцності матеріалу при короткочасної інтенсивної навантаженні ударного характеру називають ударною міцністю, а властивість, що характеризує опір матеріалу руйнуванню або деформації при ударі,- Ударною в'язкістю. Опір удару важливо для матеріалів дорожніх покриттів, покриттів підлог, а також конструкцій, що піддаються при експлуатації динамічним (ударним) навантаженням.Для рулонних матеріалів (оздоблювальних і гідроізоляційних плівок, шпалер та інших) важливою характеристикою є розривна міцність (при надрізі), міцність при проколі, продавлюванні і т. п. Властивість твердих матеріалів змінювати форму (лінійні розміри) або об'єм під дією зовнішнього навантаження, а також власної маси, температури та інших факторів називається деформування. Форма і обсяг матеріалу змінюються внаслідок взаємного зміщення матеріальних елементів без порушення суцільності. За характером деформацій розрізняють: пружні - зникаючі після зняття навантаження (або руйнування зразка)- і пластичні (залишкові) деформації - не зникають після зняття навантаження.

 

Газопроникність і водопроникність.

Газопроникність-властивість матеріалу пропускати через свою товщу гази при наявності перепаду тиску. Ступінь газопроникності оцінюється коефіцієнтом газопроникності - кількістю газу (дме), що проходить за 1 год через стіну матеріалу товщиною 1 м і площею 1 м2 при перепаді тисків в 1 мм рт.ст. (133 Па). Коефіцієнт газопроникності віконного скла листового склопластику - 10 ~ 17, тобто практично дорівнює 0; покрівельного руберойду-0,01; цементно-піщаної штукатурки-0,02; будівельного (глиняної звичайної цегли-0,35; високопористих матеріалів - близько 10.

Газопроникність огороджувальних конструкцій крім зазначених вище загальних факторів, що визначають проникність, залежить від вологості матеріалу огорожі. Так, якщо коефіцієнт газопроникності сухого бетону дорівнює 0,04, то вод про насичений матеріал практично газонепроницаем. Газопроникність стін та інших огорож знижують, застосовуючи штукатурку, забарвлення масляними фарбами, обклеювання полівінілхлоридною плівкою або шпалерами, що миються.

 Водопроникність властивість матеріалу пропускати під тиском воду - одна з I головних експлуатаційних характеристик гідроізоляційних і покрівельних матеріалів. Зразки тонких рулонних матеріалів (наприклад, руберойд, полімерні плівки) випробовують під тиском небольшою стовпа води (h = 50 мм), визначаючи час, по закінченні якого з'являються ознаки просочування води. Для листових і штучних матеріалів (шифер, черепиця) в спеціальних приладах визначається кількість води (в г), який пройшов за 1 год через 1 см 2 поверхні випробуваного матеріалу натуральної товщини при постійному (заданому) тиску. Водопроникність пов'язана не тільки з щільністю матеріалу, але і з особливостями капілярно-пористого простору, оскільки швидкість руху води в капілярах залежить головним чином від їх діаметра. Матеріали з микрокапиллярной структурою не пропускають воду навіть під значним тиском. Цим, зокрема, можна пояснити водонепроникність тонкодисперсних глин, здавна застосовувалися для гідроізоляційних обмазок. Швидкість фільтрації води в кілька разів знижується і в капілярах змінного перерізу.

«Зворотним» властивість – водонепроникністю - характеризують ряд матеріалів спеціального призначення: наприклад, гідротехнічні бетону по водонепроникності (выдерживаемому тиску води в Па) підрозділяють на марки В2, В4, В6, В8 і В12. Високою водонепроникністю відрізняються гідроізоляційні, антикорозійні та герметизуючі матеріали.

Для визначення функціональної придатності тих чи інших будівельних матеріалів і виробів надзвичайно важливо знати їх реакцію по відношенню до дії високих температур, відкритого полум'я, холоду, електричного струму, звукових хвиль, різних випромінювань. Ці характеристики визначають області раціонального застосування матеріалів загального і спеціального призначення. Наприклад, матеріали, призначені для огороджувальних конструкцій будівель і споруд, повинні забезпечувати захист внутрішнього простору від теплообміну з навколишнім середовищем; одним з найважливіших показників надійності конструкційних та оздоблювальних матеріалів є їх пожежна небезпека; а при виборі матеріалів для звукопоглинальних облицювань необхідно добре знати їх акустичні властивості.

 

Теплопровідність будівельних матеріалів.

Теплопровідність - властивість матеріалу проводити тепловий потік через свою товщу від однієї поверхні до іншої, обумовлене наявністю в матеріалі градієнта потенціалу переносу.

Теплопровідність пористих будівельних матеріалів залежить від виду речового складу матеріалу, показника пористості і характеру пір, вологості і температури, при якій протікає теплопередача.

Іноді теплопровідність будівельних матеріалів характеризують величиною, зворотною коефіцієнту теплопровідності, -термічним опором.

Зі збільшенням щільності однорідних пористих матеріалів зростає їх теплопровідність, і навпаки. Однак чітка залежність між щільністю і теплопровідністю спостерігається лише в деяких матеріалів з вологістю менше 7%.

Теплопровідність пористих матеріалів нижче, ніж щільних. Це пояснюється тим, що в пористих матеріалах тепловий потік проходить через речовину матеріалу, так і через пори, заповнені повітрям. Дуже низька теплопровідність повітря чинить значний опір проходженню теплового потоку. Проте при однаковій пористості теплопровідність пористих матеріалів тим менше, чим дрібніший розмір пор, оскільки у великих порах відбувається передача теплоти конвекцією. Перенесення теплоти рухом повітря зростає при наявності сполучених великих пір. Матеріали із замкнутими порами менш теплопровідні, ніж із сполученими.

При проектуванні огороджувальних конструкцій і теплоізоляції слід враховувати, що при зволоженні теплопровідність будівельних матеріалів різко зростає, так як заповнені водою пори значно краще пропускають тепловий потік. Теплопровідність матеріалу залежить і від його структури: у матеріалів з волокнистим і шаруватим будовою теплопровідність поперек і вздовж напрямку волокон (шарів) неоднакова. Так, у деревини при напрямку теплового потоку вздовж волокон термічний опір вдвічі менше, ніж поперек. А це означає, що теплопровідність дощатого і щитового паркетної підлоги менше аналогічного показника підлоги з торцевої дерев'яної шашки. Цю залежність, слід враховувати і при використанні для теплоізоляції штучних шаруватих матеріалів та виробів типу сандвіч. Теплопровідність -одне з найважливіших експлуатаційно-технічних властивостей матеріалів, що застосовуються для зовнішніх стін, перекриттів і покриттів, для ізоляції тепломереж, холодильників, котлів і т. п. Від застосування ефективних теплоізоляційних матеріалів в огороджувальних конструкціях житлових, громадських і промислових будівель залежать, зокрема, експлуатаційні витрати на їх опалення в холодну пору року.

Теплоємність - властивість матеріалу поглинати при нагріванні тепло, що визначається відношенням кількості теплоти, що поглинається матеріалом при нескінченно малій зміні його температури, до цієї зміни. Відношення теплоємності до одиниці кількості матеріалу називають питомою теплоємністю с. Розрізняють питому теплоємність по масі (віднесену до одиниці маси) і за об'ємом (віднесену до одиниці об'єму).

Теплоємність будівельних матеріалів враховують при визначенні теплостійкості зовнішніх огороджень опалювальних будівель, при розрахунку необхідного підігріву деяких матеріалів (розчинів, бетонів, мастик) для роботи в зимовий час, при розрахунку опалювальних систем і т. п. З метою кращої акумуляції тепла в стінах і перекриттях, необхідної для вирівнювання коливань температурного режиму приміщень, в зовнішніх огороджувальних конструкціях слід застосовувати матеріали з високою питомою теплоємністю.

Термостійкість - властивість матеріалу зберігати свої основні фізико-механічні характеристики і не змінювати структуру при термічних впливах. Поняття термостійкості застосовують, в основному, до вогнетривким і крихким матеріалами.

Термостійкість матеріалу залежить від його однорідності і коефіцієнта лінійного розширення. Чим однорідніше матеріал і чим нижче коефіцієнт лінійного розширення, тим вище його термічна стійкість. Наприклад, природні кам'яні матеріали з мономінеральних гірських порід (мармуру) більш стійки до різких змін температури, ніж матеріали з мономінеральних гірських порід (граніт). Високою термостійкістю відрізняється кварцове скло, у якого температурний коефіцієнт лінійного розширення малий.

Термостійкість матеріалу визначається його здатністю чинити опір, не руйнуючись, термічних напруг, що виникають при одно - і багаторазовому впливі високої температури, і характеризується граничною температурою, при нагріві до якої і при наступному різкому охолодженні істотно змінюються механічні властивості (міцність) випробовуваних циліндричних і призматичних зразків.

Вогнестійкість будівельних матеріалів.

Вогнестійкість - здатність матеріалів і виробів зберігати фізико-механічні властивості при дії вогню та високих температур (до 10000С)*, що розвиваються в умовах пожежі. У одних матеріалів (вапняк, доломіт, мармур, органічні матеріали) вплив вогню викликає хімічне розкладання, інші (алюміній) плавляться, треті (сталь, граніт, мармур) деформуються та руйнуються.

Вогнестійкість конструкційних матеріалів характеризується межею вогнестійкості часом (ч) опору впливу вогню до втрати міцності. Межа вогнестійкості незахищених сталевих конструкцій 0,5 ч. залізобетонних 1 - 2 год, бетонних 2 - 5 ч. Досить високий межа вогнестійкості у глиняної цегли.

При оцінці вогнестійкості матеріалів слід враховувати спільна дія високої температури, води та інших рідин, що застосовуються для гасіння пожежі, а також виділяються при розкладанні в процесі згоряння з деяких матеріалів хімічних речовин і газів.

Будівельні матеріали поділяються за ступенем вогнестійкості на спаленні, вогнестійкими і неспалимі.

Спалимі матеріали (деревні, бітумні, дьогтеві, більшість полімерних) під дією вогню та високої температури спалахують, горять або тліють, і процес горіння продовжується після видалення джерела вогню.

Вогнестійкими матеріали (деревина, просочена вогнезахисними складами, фіброліт, високонаповнені склопластики) під дією вогню та високої температури з працею спалахують, тліють і обвуглюються, процес горіння відбувається тільки при наявності джерела вогню. Вогнетривкі матеріали (природні і штучні неорганічні матеріали, метали) в умовах пожежі не спалахують, не тліють, не обвуглюються. При цьому деякі матеріали (глиняна цегла, черепиця, азбестоцементні матеріали, більшість бетонів) практично не деформуються і не розтріскуються, інші - значно деформуються (сталь) і навіть руйнуються (граніт, мармур, вапняк).

Особливу групу представляють огнезащищенные матеріали, знижена горючість яких досягається спеціальною обробкою (огнезащитой) поверхні матеріалів шаром вогнетривкого або трудносгораемого покриття або введенням до складу матеріалу речовин (антипіренів), що знижують їх горючість.

Вогнезахисні покриття, що наносяться на поверхню захищаються матеріалів і елементів конструкцій способом фарбування, являють собою багатокомпонентні системи, що складаються зі сполучної (рідке скло, вапно, фосфорброморганические полімери, карбамідні і перхлорвінілові смоли), наповнювача і пігменту та виконують одночасно функцію захисно-декоративної обробки.

Перспективно застосування спучуються складів, що утворюють при впливі вогню закоксовавшийся пористий розплав, що захищає матеріал від подальшого нагрівання. Такі покриття можуть захищати конструкції з дерева, металу і армованих пластмас. До цього ж способу захисту відносяться неспалимі облицювання (наприклад, керамікою).

Вогнезахисне дію антипіренів грунтується на їхній хімічній взаємодії з захищеними матеріалами - деревиною, текстильними та деякими полімерними. При розкладанні деяких антипіренів під впливом вогню виділяються негорючі гази. Для вогнезахисного просочення деревини застосовують суміші фосфорнокислого і сірчанокислого амонію, бури та борної кислоти та ін В полімерні матеріали (пінопласти, стеклопласты) при їх виробництві вводять речовини, що містять хлор, бром, фосфор, уповільнюють горіння.

При проектуванні несучих та огороджуючих конструкцій будівель і споруд різного призначення і виборі матеріалів для їх обробки архітектор повинен строго враховувати ступінь їх вогнестійкості відповідно до вимог чинних нормативних документів.

Вогнетривкість і холодостійкість матеріалів.

Вогнетривкість - властивість матеріалу протистояти, не розплавляючись і не деформуючись, тривалого впливу високих температур. Показником вогнестійкості є температура (°С), під дією якої зразок випробуваного матеріалу у вигляді усіченої тригранної піраміди розм'якшується і деформується так, що його вершина стосується підстави. Матеріали і вироби, що володіють вогнетривкістю не нижче 15800С, називають вогнетривами, або вогнетривкими матеріалами. У більшості вогнетривів, що представляють собою багатокомпонентні системи, виготовлені переважно з мінеральної сировини, показник вогнетривкості не відповідає температурі плавлення.

По відношенню до тривалої дії високих температур будівельні матеріали поділяють на такі групи: легкоплавкі, з вогнетривкістю нижче 1350°С (звичайний глиняний цегла); тугоплавкі, що витримують дію температури 1350-1580°С (гжельських цегла); власне вогнетривкі - 1580-1770°С (шамотна цегла); высокоогнеупорные-177О-200О°С (високоглиноземний цегла) і вищої вогнетривкості -вище 2000°С (магнезитові і графітові матеріали).

Розрізняють вогнетривкі штучні матеріали (цегла, блоки, труби тощо), бетони, розчини, обмазки, набивні маси. Основна область їх застосування -кладка печей на металургійних та інших промислових підприємствах, обмурування котлів.

Холодостійкість - властивість деяких матеріалів, переважно металів і пластмас, зберігати пластичність, в'язкість та інші експлуатаційні характеристики при зниженні температури. Оцінка морозостійкості конструкційних матеріалів (низьколегованих сталей, склопластиків) має істотне значення для забезпечення надійності будівельних конструкцій, експлуатованих в температурних умовах північних районів. Проводиться вона шляхом випробувань на ударний згин зразків з надрізом, визначаючи при цьому роботу деформації і руйнування. Холодостійкість характеризується так званими критичними температурами крихкості, тобто переходу з пластичного в крихкий стан.

Схильність матеріалів до переходу в крихке стан під впливом низьких температур - властивість, протилежне хладостойкое - називають хладноломкостью. Вона залежить від хімічного складу і структури матеріалу, зміни його властивостей у процесі експлуатації (в тому числі старіння), характеру напружено-деформованого стану.

Низькі температури активно впливають на зміну властивостей конструкційних та оздоблювальних полімерних матеріалів (пластмас, гуми, каучуку), що експлуатуються поза опалювальних приміщень (наприклад, світлопрозорі покриття з поліетиленової плівки і акрилових пластмас, поліетиленові труби, облицювальні матеріали з жорсткого полівінілхлориду, деякі герметики та ін). По мірі зниження температури, зазвичай нижче 10°С, вони втрачають еластичність, пружність, погіршуються інші експлуатаційні характеристики, Підвищують холодостійкість полімерних матеріалів введенням до їх складу спеціальних компонентів. Це особливо важливо для плівкових матеріалів, використовуваних у тентових і пневматичних конструкціях, де дія низьких температур поєднується зі значними механічними навантаженнями.

Морозостійкість.

Під Морозостійкістю розуміють здатність матеріалу в насиченому водою стані і при багаторазовому дії знакозмінних температур зберігати основні фізико-механічні властивості в заданих межах. Морозостійкість будівельних матеріалів значною мірою пов'язана з їх щільністю, пористістю і водостійкістю. Стінові, покрівельні та інші матеріали в конструкціях і обробці будівель і споруд, що піддаються в експлуатаційних умовах насичення водою і заморожування, відчувають значне (до 200 МПа) гідростатичний тиск збільшується в обсязі при замерзанні води в порах матеріалу. Найбільше розширення її обсягу (приблизно на 9%) відбувається при температурі 4°С. І хоча подальше зниження температури не викликає збільшення обсягу утвореного льоду, випробування матеріалів на морозостійкість проводять при значно більш низьких температурах (— 15°С і нижче), так як в мікропорах вода замерзає зазвичай при — 10°С.

У пористих матеріалів наземних будівельних конструкцій в атмосферних умовах вода заповнює лише частина загального об'єму пор. При заморожуванні вода віджимається у вільні пори, і цим, зокрема, обумовлюється здатність пористих матеріалів протистояти руйнуючій дії багаторазового заморожування і відтавання знаходиться в їх порах води. Якби вода заповнила весь обсяг пір. руйнування матеріалу настало б при першому ж заморожування. Проте в залежності від експлуатаційних умов при сорбції водяної пари з вологого повітря зазвичай заповнюються лише мікропори матеріалу (макропори залишаються резервом для міграції води при замерзанні), а при контакті з водою, навпаки, заповнюються макропори (мікропори є резервними).

Пористі матеріали, як правило, є досить морозостійкі, якщо при насиченні вода заповнює не більше 85% обсягу пір. Очевидно, що найбільшою морозостійкістю мають щільні матеріали та матеріали з закритою структурою пор і порожнеч.

Кількісно морозостійкість характеризують числом циклів поперемінного заморожування і відтавання, яке може витримати насичений водою зразок; при цьому допускається зниження міцності на стиск не більше ніж на 25% і втрата у масі не більше ніж на 5%. Важливою фізичною характеристикою пористих будівельних матеріалів і виробів різними призначення є проникність властивості матеріалу пропускати крізь себе гази або рідини. Проникність у загальному вигляді виражається кількістю флюїду (газу, рідини), що переходить в одиницю часу через одиницю поверхні зразка матеріалу певної товщини при заданому рівномірному перепаді тиску. Проникність будівельних матеріалів змінюється в широких межах; вона зростає із збільшенням площі проникною поверхні, перепаду тиску, пористості, кількості і розміру пор, питомої кількості наскрізних пор (при незмінній загальній пористості), із зменшенням товщини зразка матеріалу і в'язкості флюїду.

 

Механічні властивості матеріалів: пружність, твердість і стираність.

Пружність - властивість матеріалу відновлювати форму і об'єм (у твердих матеріалів) або тільки обсяг (у в'язких і рідких) після припинення дії деформуючих сил. Найбільше напруження, при якому ще не виявляється пластична (залишкова) деформація, називається межею пружності. Розрізняють також умовний межа пружності - найменше напруження, яке викликає появу незворотною пластичної деформації. В межах пружних деформацій дійсний закон Р. Гука - деформація матеріалу пропорційна діючій силі (яке подовження, така й сила).
Цей закон, сформульований у 1676 р., був пізніше уточнено Т. Юнгом у його сучасному визначенні - напруга при пружної деформації тіла пропорційно відносної деформації

Модуль пружності для даного матеріалу - величина постійна, яка вимірюється, як і напруга, в паскалях (Па). Модуль пружності характеризує жорсткість матеріалу (виробу)-його здатність чинити опір утворенню деформації при дії зовнішніх сил. У випадку простих деформацій (в межах закону Гука) при розтяганні -стисканні жорсткість чисельно визначається як добуток модуля пружності на площу поперечного перерізу. Відношення модуля Юнга до середньої щільності матеріалу називають питомою жорсткістю (або питомим модулем пружності), Характеристики жорсткості матеріалу широко використовуються при вирішенні завдань опору матеріалів.

Твердість - здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого, більш твердого тіла. У більш загальному вигляді це властивість характеризує стійкість матеріалу до деформації або руйнуванню при місцевому силовому впливі. Твердість визначається структурою матеріалу. Кількісно показник твердості оцінюють різними способами, наприклад, при випробуванні металів і пластмас по діаметру відбитка від вдавливаемого в поверхню випробуваного матеріалу спеціального індентора (кульки). Числа твердості є вторинними, похідними механічними характеристиками, що залежать від первинних основних характеристик (модуля пружності, межі міцності та ін), а також від прийнятого способу випробування. Твердість кам'яних матеріалів оцінюють за методом Мооса з допомогою мінералів, зазначених у шкалі твердості, що містить 10 еталонів.

Характеристика твердості має значення при виборі матеріалів для покриття підлог і дорожніх покриттів, при визначенні способу механічної обробки поверхні матеріалів, а також може бути використана для непрямої оцінки інших властивостей даного матеріалу (міцність, стиранність і ін).

Стираність - властивість матеріалу уменьшайся в об'ємі і масі внаслідок руйнування поверхневого шару під дією истирающих зусиль (зазвичай в умовах тертя з застосуванням абразиву). Кількісно стираність оцінюється втратою маси зразка, віднесеної до площі стирання в г/см2.

Опір стирання -властивість, протилежне стираності, характеризує головний експлуатаційний показник матеріалів для підлог і інших покриттів, що піддаються тертю. Показники стираності (І) різних будівельних матеріалів по втраті маси в г/см2 (для шлакоситаллов І =0,01-0,03, граніту-0,03-0,07, керамічних плиток для підлоги -0,08, полівінілхлоридних лінолеумів -0,02-0,04, реліну-0,03, полімерцементних покриттів підлог -0,04) трудносопоставимы, оскільки щільності цих матеріалів знаходяться в досить широких межах. Тому такий спосіб більш придатний для зіставлення усередині окремих груп матеріалів. Для оцінки стираності застосовують і інші способи, включаючи дані прискорених натурних випробувань (наприклад, у турнікетах метро).

Витривалість матеріалу характеризує його здатність чинити опір втомного руйнування

Звукоізолююча і звукопоглинальна здатність матеріалів і виробів.

Властивості будівельних матеріалів і виробів, що характеризують їх здатність послаблювати енергію поширюються по повітрю і через конструкції будівель чутних звукових хвиль (коливальних рухів частинок пружного середовища), називають акустичними властивостями. До них відносяться звукоізолююча і звукопоглинальна здатність матеріалів і виробів.

Звукоізолююча здатність характеризує зниження рівня ударних, повітряних і структурних звукових хвиль при їх проникненні через огороджувальні конструкції будівель. Звукоізолююча здатність огорож вимірюється в децибелах (дБ). Матеріали, призначені для ізоляції міжповерхових перекриттів, стін і перегородок від проникає в приміщення ззовні ударного і частково повітряного звуку, а також для ізоляції від структурного звуку і вібрації машин і устаткування, називають звукоізоляційними. Вони характеризуються малим значенням динамічного модуля пружності (не більше 1,2 МПа при навантаженні 20 МПа). До звукоізоляційних матеріалів відносять, наприклад, мінераловатні та скловолокнисті плити, пінопласти та ін.

Звукопоглинаюча здатність характеризує властивість матеріалу поглинати звукові хвилі, обумовлена його пористою структурою та наявністю великої кількості відкритих сполучених між собою пір; загальна пористість повинна бути не менше 75%, а максимальний діаметр пір не повинен перевищувати, як правило, 2 мм Велика питома поверхня матеріалу, створювана стінками відкритих пір, сприяє (внаслідок втрат на тертя) активного перетворення звукової енергії в теплову. Кількісно звукопоглинаюча здатність оцінюється коефіцієнтом звукопоглинання а, що визначаються як відношення поглиненої матеріалом енергії звукових хвиль до загальної кількості падаючої на нього енергії.

Матеріали з високим коефіцієнтом звукопоглинання, призначені для облицювання приміщень, експлуатаційний режим яких вимагає зниження рівня повітряного шуму або створення спеціальних акустичних умов (у глядацьких залах, аудиторіях, радіостудіях тощо), називають звукопоглинаючими. На середніх частотах (250-1000 Гц) ці матеріали поглинають не менше 60% енергії звукових хвиль. Приклад ефективних звукопоглинальних матеріалів - мінерал про ватяні, скловолокнисті, фібролітові акустичні плити.

 

Радіаційна стійкість матеріалу.

Радіаційна стійкість - здатність матеріалу протистояти дії інтенсивних потоків радіоактивного випромінювання, змінює його структуру і властивості. Під впливом радіоактивного опромінення у металів помітно зростає межа плинності (у нержавіючої сталі - в 3 рази); у вуглецевої сталі і алюмінієвих сплавів зменшується пластичність; у керамічних матеріалів зменшується щільність і теплопровідність, проявляються ознаки аморфізації структури;скло фарбується.

Радіаційну стійкість розглядають або як порівняльну характеристику поведінки різних матеріалів в однакових заданих умов опромінення, або як граничну дозу, що відповідає допустимому зміни властивостей матеріалу за умов його експлуатації в будівлях і спорудах, де можливо таке опромінення (атомні електростанції, дослідницькі центри).

Хімічні властивості матеріалу.

Кислотостійкість та лугостійкість - властивості матеріалів, що характеризують їх здатність протистояти руйнуючій дії відповідно розчинів кислот чи їх сумішей та водних розчинів лугів. Ці властивості визначаються відношенням (у %) маси подрібненого матеріалу, обробленого певними розчинами кислот або лугів, до його маси до обробки.

Матеріали, що відрізняються підвищеною кислотостійкістю, -кислотостійкі матеріали (вуглецеві стаяли, чавуни, що містять понад 2,5% З, титан, граніт, кам'яне литво з діабазу і базальту, силікатне скло, керамічні матеріали, шлакоситаллы, кислотостійкий бетон і ін) мають неоднакову ступінь стійкості до дії різних кислот. До лугостійкою матеріалів належать спеціальні хромонікелеві сталі, нікелеві латуні, вапняки, бетони на основі портландського і глиноземистого цементу, що містить окис бору скло та ін Ступінь їх стійкості до руйнуючій дії різних розчинів лугів також не універсальна і вимагає конкретної оцінки в залежності від передбачуваної області застосування на об'єктах промислового та сільськогосподарського будівництва.

Важливою властивістю, що характеризує стійкість будівельних і, в першу чергу, полімерних матеріалів, є їх маслобензостійкість (топливостойкость) - здатність матеріалу протистояти дії рідких вуглеводневих палив. При контакті з вуглеводнями і маслами мінерального походження багато полімери, особливо гуми, набухають; у гумових матеріалів ступінь набухання може досягати декількох сотень відсотків. Маслобензостійкість необхідно враховувати при виборі матеріалів для покриття підлог гаражів, станції технічного обслуговування, деяких промислових будівель і т. п.

При виборі хімічно стійких матеріалів необхідно враховувати також властивості матеріалів протистояти дії розчинів солей, газів і одночасної дії декількох агентів в хімічно агресивних середовищах.

Корозійна стійкість -властивість матеріалу чинити опір корозії - руйнування в результаті дії зовнішнього агресивного середовища.
Корозія (від лат. corrodo - разъедаю) металів - руйнування внаслідок хімічного і електрохімічного взаємодії їх з корозійним середовищем; корозію заліза та сплавів на його основі називають ржавлением.

Визначається корозійна стійкість складом і структурою матеріалу, наявністю механічних напруг, станом поверхні, умовами дії агресивного середовища. Матеріали, стійкі в одних середовищах, нестійкі в інших: наприклад, вапняки стійки по відношенню до лугів, але руйнуються під дією мінеральних кислот. Кількісно корозійна стійкість матеріалів оцінюється за 10-бальною шкалою, що характеризує одностороннє зменшення товщини матеріалу (в мм/рік).

Матеріали, що відрізняються корозійною стійкістю в різних агресивних середовищах (оцінка за шкалою не вище 5 балів), називаються корозійностійкими. До них належать керамічні матеріали з щільним черепком, скла, асбесты, леговані сталі, сплави гітана і алюмінію, багато пластмаси і ін Більшість природних кам'яних матеріалів (крім граніту, базальту, кварциту), цементи (крім кислотостійкого) нестійкі по відношенню до дії кислот. Корозійну стійкість металів підвищують легуванням, рафінуванням (очищенням від шкідливих домішок), нанесенням захисних покриттів, хіміко-термічною обробкою і іншими способами. Для захисту бетону {та інших неметалічних матеріалів) також застосовують захисні покриття; корозійну стійкість бетону підвищують збільшенням щільності, застосуванням спеціальних цементів, ретельним підбором складу.

До хімічних властивостей матеріалів відносять їх адгезійну здатність. Адгезія (від лат. adhaesio-прилипання)-зчеплення та зв'язок між знаходяться в контакті поверхнями різнорідних за складом (твердих чи рідких) тел (фаз), обумовлені межатомными силами тяжіння. Адгезійна здатність проявляється в опорі відриву або поділу контактуючих матеріалів. Кількісною мірою адгезії служить зусилля відриву, віднесене до одиниці плошали контакту. Ця властивість має велике значення при зварюванні і паянні матеріалів, склеюванні, нанесенні захисно-декоративних (емалевих, густотертих та ін) покриттів, коли в початковій стадії одна з фаз знаходиться в рідкому стані. Іноді фізико-хімічна адгезія може доповнюватися так званої механічної адгезією, при якій відбувається механічне зачеплення затверділого клею або покриття за нерівності (шорсткості) твердій поверхні.

У зв'язку із зростаючим впровадженням в архітектурно-будівельну практику синтетичних полімерних матеріалів (і особливо оздоблювальних пластмас) важливим критерієм атестації якості будівельних матеріалів і виробів є оцінка їх санітарно-гігієнічних характеристик - токсичності, біологічної дії шкідливих для людей хімічних забруднень зовнішнього середовища та інтенсивного запаху в результаті міграції з матеріалів залишкових мономерів, каталізаторів, стабілізаторів, пластифікаторів, розчинників та інших низькомолекулярних сполук, а також в результаті деструкції в процесі переробки і експлуатації. Ця санітарно-хімічна оцінка ведеться на основі діючих норм гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин і методів токсикологічного стандартизації сировини, напівфабрикатів і готової продукції. Застосування в будівлях і спорудах матеріалів, що володіють будь-яким ступенем токсичності, категорично забороняється.

 

Властивість матеріалів і виробів світлопроникність і прозорість.

Важливими експлуатаційно-технічними властивостями матеріалів і виробів, що застосовуються для світлових огороджень будівель і споруд, є їх світлопроникність і прозорість.

Світлопроникність (або просвічуваність) - властивість матеріалу пропускати як пряме, так і розсіяне світло, кількісно визначається як відношення повного світлового потоку (прямого і розсіяного), виходить з шару матеріалу у всіх напрямках , до світлового потоку, падаючого на матеріал.

Світлопроникністю характеризують не тільки світлопроникність видимій частині спектру, але і ультрафіолетових і інфрачервоних променів. Наприклад, органічне скло (поліметилметакрилат) пропускає дуже корисний для живих організмів ультрафіолетове випромінювання, його світлопроникність до 0,9. Світлопроникність склопластиків для всіх променів сонячного спектра становить 0,75-0,8 (в залежності від відсотка армування). Силікатне скло не пропускає ультрафіолетові промені.

Прозорість - властивість матеріалу пропускати світло, не змінюючи напрямок його розповсюдження, кількісно визначається як відношення інтенсивності світла, що пройшло вихідну поверхню до інтенсивності падаючого на протилежну поверхню матеріалу. Цей показник називають коефіцієнтом прозорості. Прозорість матеріалу залежить від його складу і будови, товщини його шару, довжини світлової хвилі, кута падіння та ряду інших факторів. Шар матеріалу може бути непрозорим, однак пропускає розсіяне світло, тобто бути просвечиваемым. Властивість матеріалу, що характеризує його непрозорість для світлових променів називається оптичною щільністю.

Здатність матеріалів зберігати основні експлуатаційні і декоративні характеристики при тривалому впливі оптичного випромінювання, що включає крім видимого випромінювання ультрафіолетової та інфрачервоної частини спектру, називається світлостійкістю. Це властивість особливо важливо враховувати при застосуванні більшості полімерних будівельних матеріалів і виробів, а також лакофарбових покриттів у місцях, що піддаються систематичному активного впливу світлових променів.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)