Контрольная работа: Свойства портландцемента. Основные свойства строительных материалов

Существенное значение при оценке качества сухих и влажных сырьевых смесей имеет фактор статистической макрооднородности.

Значения конкретного статистического параметра качества (В) зависят от координат точки, в которой производится измерение. В общем случае параметр D_і может быть вычислен, например, по формуле:

D_і =В_{і min} /В_{і max} ,

где В_{і min} , В_{і max} – соответственно, минимальное и максимальное значения параметров качества бетона в одном направлении.

Микро(нано)неоднородность материала бетона является причиной анизотропии его свойств.

Коэффициент анизотропии (А_j ) как характеристика микроструктуры в конкретной точке материала может быть вычислен, например, по формуле:

А_j =В_j1 /В_j2 ,

где В_j1 , В_j2 – значения параметров качества бетона в различных направлениях.

Для определенности под параметром А_j будем понимать отношение между значениями параметров качества во взаимно перпендикулярных направлениях. Отсюда следует, что, например, коэффициент анизотропии прочности можно вычислить по формуле («точка» имеет размеры испытываемого образца)

А_R =R₁ /R₂ <1.

где R₁ , R₂ - значения прочности во взаимно перпендикулярных направлениях (одно из направлений совпадает с осью Z).

Гидрофизические свойства проявляют материалы и изделия при контакте с водой. Наиболее важные из них – гигроскопичность , водопоглощение, водостойкость, водопроницаемость, водонепроницаемость, морозостойкость, воздухостойкость .

Гигроскопичность – свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности. Чем мельче поры, тем больше общая площадь поверхности (при условии равной общей пористости и одинакового вещественного состава), следовательно, гигроскопичность выше. Этот процесс является обратимым и зависит от влажности воздуха. При снижении влажности часть гигроскопичной влаги испаряется.

В зависимости от вещественной природы материала гигроскопичность различна. Одни материалы притягивают к своей поверхности молекулы воды (острый угол смачивания) и называются гидрофильными – бетон, древесина, стекло, кирпич; другие, отталкивающие воду (тупой угол смачивания), – гидрофобными: битум, полимерные материалы.

Характеристикой гигроскопичности служит отношение массы влаги, поглощенной материалом из воздуха, к массе сухого материала, выраженное в %.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется это свойство количеством воды, поглощенной высушенным до постоянной массы материалом, полностью погруженным в воду, выраженным в % от массы (водопоглощение по массе) – W_м (СТБ 4.2306-94) или в % от объема (водопоглощение по объему или открытая пористость) – W_о

, (5)

Водопоглощение по объему рассчитывают по формуле (4). Этот показатель зависит от объема, природы пор (замкнутые, открытые) и степени гидрофильности материала. Так, водопоглощение гранита составляет 0,02 – 0,7 %, тяжелого бетона 2 – 4 %, кирпича 8 – 15 %. В результате насыщения водой свойства материалов значительно изменяются: увеличиваются средняя плотность и теплопроводность, объем изделий. Вследствие нарушения связей между частицами материала проникающими молекулами воды прочность его снижается.

Отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, R_в к пределу прочности при сжатии в сухом состоянии R_с называется коэффициентом размягчения К_разм

<1 (6)

Этот коэффициент характеризует водостойкость материалов. Для глины, гипса К_разм =0, для металла, стекла – К_разм =1. Материалы с К_разм > 0,8 водостойки, с К_разм < 0,8 – не водостойки и применять их в конструкциях, испытывающих постоянное действие воды (фундаменты при наличии грунтовых вод, дамбы, плотины), согласно ГОСТу запрещено.

Влагоотдача – способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха. Скорость влагоотдачи зависит от разности влажности образца и окружающей среды. Чем она выше, тем интенсивнее идет высушивание изделия. Крупнопористый гидрофобный материал отдает воду быстрее, чем мелкопористый гидрофильный. В естественных условиях влагоотдачу строительных материалов характеризуют интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60 % и Т = 20 °С.

Водопроницаемость – свойство материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость оценивают по коэффициенту фильтрации К_ф (м² /ч), который равен количеству воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 м² площади испытуемого материала при постоянном давлении. Особенно важно это свойство при строительстве гидротехнических сооружений (дамбы, плотины, молы, мосты), резервуаров, возведении стен подвалов при наличии грунтовых вод. Коэффициент фильтрации непосредственно связан обратной зависимостью с водонепроницаемостью материала, по которой ему присуждают марку. Чем ниже К_ф , тем выше марка по водонепроницаемости.

Водонепроницаемость (например, бетона) характеризуется маркой W2, W4...W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в МПа (0,2; 0,4 ... 1,2), при котором образец не пропускает воду в условиях стандартных испытаний. Испытания проводят на специальной установке.

Морозостойкость – способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде. Для материалов, эксплуатируемых в условиях знакопеременных температур наружного воздуха, морозостойкость является одним из важнейших свойств, обеспечивающих их долговечность (дорожные покрытия, бордюрные камни, стеновые материалы). Разрушение материалов при их замораживании в водонасыщенном состоянии связано с образованием в порах льда, объем которого примерно на 9 % больше объема замерзшей воды. Поэтому если все поры в материале будут заполнены водой, то разрушение должно было бы произойти после первого цикла замораживания. Способность материала противостоять морозному разрушению обусловлена, в первую очередь, присутствием в его структуре определенного объема замкнутых пор, в которые и отжимается часть воды под действием давления растущих кристаллов льда. Таким образом, главными факторами, определяющими морозостойкость материала, являются показатели структуры, от которых зависят степень насыщения водой и интенсивность образования льда в порах.

В строительстве морозостойкость материала количественно оценивают маркой F(СТБ 4.206-94), т.е. числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы материала без снижения прочности на 5– 25 % и массы на 3 – 5 % в зависимости от назначения материала.

Установлены следующие марки по морозостойкости: тяжелый бетон F50 – F500, легкий бетон F25 – F500, кирпич, стеновые керамические камни F15 – F35.

Воздухостойкость – способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности. Природные и искусственные хрупкие каменные материалы (бетон, керамика), сжимающиеся при высыхании и расширяющиеся при увлажнении, разрушаются вследствие возникновения растягивающих напряжений. В подобных условиях работают дорожные покрытия, надводные части гидротехнических сооружений.

К основным теплофизическим свойствам , оценивающим отношение материала к тепловым воздействиям, относятся теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость .