Реферат: Связь состава, структуры и свойств строительных материалов

Теплопроводность — свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Теплопро­водность материала оценивается количеством теплоты, проходящей через стену из испытуемого материала тол­щиной 1 м, площадью 1 м² за 1 ч при разности темпера­тур противоположных поверхностей стены 1 °С. Теплопро­водность измеряется в Вт/(м×К) или Вт/(м×°С).

Теплопроводность материала зависит от многих фак­торов: природы материала, его строения, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материал кристалличес­кого строения обычно более теплопроводен, чем мате­риал аморфного строения. Если материал имеет слоистое или волокнистое строение, то теплопроводность его зави­сит от направления потока теплоты по отношению к во­локнам, например, теплопроводность древесины вдоль во­локон в 2 раза больше, чем поперек волокон.

На теплопроводность материала в значительной мере влияют величина пористости, размер и характер пор. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые, даже если их пористость одинакова. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую тепло­проводность, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от величины его средней плотности. Так, с уменьшением плотности материала теплопроводность уменьшается и наоборот. Теплопроводность в воздушно-сухом состоя­нии тяжелого бетона 1,3—1,6, керамического кирпича 0,8—0,9, минеральной ваты 0,06—0,09 Вт/(м×°С).

Механические свойства

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или дефор­мирующему воздействию внешних сил. К механическим свойствам относят прочность, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару, твердость, истираемость, износ.

Прочность —свойство материала сопротивляться раз­рушению под действием внутренних напряжений, возни­кающих от внешних нагрузок. Под воздействием различ­ных нагрузок материалы в зданиях и сооружениях ис­пытывают различные внутренние напряжения (сжатие, растяжение, изгиб, срез и др.). Прочность является ос­новным свойством большинства строительных материа­лов, от ее значения зависит величина нагрузки, которую может воспринимать данный элемент при заданном се­чении.

Строительные материалы в зависимости от происхож­дения и структуры по-разному противостоят различным напряжениям. Так, материалы минерального происхож­дения (природные камни, кирпич, бетон и др.) хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже срезу и еще хуже растяжению, поэтому их используют главным обра­зом в конструкциях, работающих на сжатие. Другие строительные материалы (металл, древесина) хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их с успехом применяют в различных конструкциях (балки, фермы и т.п.). работающих на изгиб.

Таблица 2. Прочность некоторых строительных материалов

Материалы	Предел прочности, МПа, при
	сжатии	изгибе	растяжении
Гранит	150—250	3—5
Тяжелый бетон	10—50	2—8	1—4
Керамический кирпич	7,5—30	1,8—4,4	—
Сталь	210—600	—	380—900
Древесина (вдоль волокон)	30—65	70—120	55—150
Стеклопластик	90—150	130—250	60—120

Прочность строительных материалов обычно харак­теризуют маркой, которая соответствует по величине пределу прочности при сжатии, полученному при испыта-

Хрупкость — свойство материала мгновенно разру­шаться под действием внешних сил без предварительной деформации. К хрупким материалам относят природные камни, керамические материалы, стекло, чугун, бетон и т. п.

Сопротивлением удару называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных на­грузок. В процессе эксплуатации зданий и сооружений материалы в некоторых конструкциях подвергаются ди­намическим (ударным) нагрузкам, например в фунда­ментах кузнечных молотов, бункерах, дорожных покры­тиях. Плохо сопротивляются ударным нагрузкам хруп­кие материалы.

Твердость —свойство материала сопротивляться про­никанию в него другого материала, более твердого. Это свойство имеет большое значение для материалов, ис­пользуемых в полах и дорожных покрытиях. Кроме того, твердость материала влияет на трудоемкость его обра­ботки.

Существует несколько способов определения твердо­сти материалов. Твердость древесины, бетона определя­ют, вдавливая в образцы стальной шарик. О величине твердости судят по глубине вдавливания шарика или по диаметру полученного отпечатка. Твердость природных каменных материалов определяют по шкале твердости (метод Мооса), в которой десять специально подобран­ных минералов расположены в такой последовательнос­ти, когда следующий по порядку минерал оставляет чер­ту (царапину), на предыдущем, а сам им не прочерчива­ется (табл. 3). Например, если испытуемый материал чертится апатитом, а сам оставляет черту (царапину) на плавиковом шпате, то его твердость соответствует 4,5.

Истираемость — свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истирающих усилий. От истираемости зависит возможность применения ма­териала для устройства полов, ступеней, лестниц, троту-9ров и дорог. Истнраемость материалов определяют в лабораториях на специальных машинах — кругах исти­рания.

Износом называют разрушение 'материала при сов­местном действии истирания и удара.

Упругость — свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки перво­начальные форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, назы­вается пределом упругости. Упругость является положи­тельным свойством строительных материалов. В качест­ве примера упругих материалов можно назвать резину, сталь, древесину.

Пластичность—способность материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости. Примером пластичного материала служат свинец, глиняное тесто, нагретый битум.

Таблица 3. Шкала твердости минералов

Показатель твёрдости	Минерал	Характеристика твёрдости
1	Тальк или мел	Легко чертится ногтем
2	Каменная соль или гипс	Ноготь оставляет черту
3	Кальцит или ангидрид	Легко чертится стальным ножом
4	Плавиковый шпат	Чертится стальным ножом под не­ большим давлением
5	Апатит	Чертится стальным ножом при сильном нажатии стекло не чертит
6	Ортоклаз (полевой шпат)	Слегка царапает стекло, стальной нож черты не оставляет
7	Кварц	Легко чертит стекло, стальной нож черты не оставляет
8	Топаз
9	Корунд
10	Алмаз

Химические свойства

Химические свойства характеризуют способность ма­териала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Химические свойства материала весьма разнообразны, основные из них—химическая и коррозионная стойкость. Химическая стойкость—способность материалов про­тивостоять разрушающему влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.

Коррозионная стойкость — свойство материалов со­противляться коррозионному воздействию среды.

Многие строительные материалы не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивля­ются действию кислот, битумы сравнительно быстро раз­рушаются под действием концентрированных растворов щелочей, древесина не стойка к действию тех и других. Лучше сопротивляются действию кислот и щелочей не­которые виды природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотная керамика, а также большин­ство материалов из пластмасс.

Вывод : на основе описанных выше связи свойств , состава, и структуры строительных материалов можно понять что связь самая непосредственная , например :

Пористые материалы – структура пористая (поры замкнутые иле нет ) , водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, тепло­проводность .

Задача № 17

Однослойная наружная стеновая панель из лёгкого бетона теплопроводностью 0,5 Вт/м×°С , имеет толщину 28 см . Какую толщину может иметь равноценная в теплотехническом отношении наружная стена , выполненная из керамического кирпича . Теплопроводность кирпичной кладки 0,915 Вт/м×°С .

???????
????? : ??????? ????? ?? ????????? ?????? ????? ?? ????? 50,96 ??

Что такое коррозия строительных материалов ? Приведите примеры коррозии строительных материалов . Ответ мотивируйте

Коррозионная стойкость — свойство материалов со­противляться коррозионному воздействию среды.

Многие строительные материалы не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивля­ются действию кислот, битумы сравнительно быстро раз­рушаются под действием концентрированных растворов щелочей, древесина не стойка к действию тех и других. Лучше сопротивляются действию кислот и щелочей не­которые виды природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотная керамика, а также большин­ство материалов из пластмасс.

Древесина . Стойкость древесины различных пород к действию аг­рессивных сред (растворов солей, щелочей и кислот) неодинакова. Древесина хвойных пород характеризуется большей коррозионной стойкостью, чем древесина лиственных пород. При длительном воздействии кислот и ще­лочей древесина медленно разрушается. Интенсивность разрушения зависит от концентрации растворов, например, слабощелочные растворы, почти не разрушают дре­весины, а действию слабых растворов минеральных кис­лот она сопротивляется лучше, чем бетон. В морской воде древесина хуже сохраняется, чем в речной. Коррозией древесины можно считать её разрушение из-за гниения , полного разложения .

Металлы . Коррозией называют разрушение металла под воздей­ствием окружающей среды. В результате коррозии без­возвратно теряется около 10—12 % ежегодного произ­водства черных металлов.

Виды коррозии. В зависимости от механизма процес­са разрушения металла коррозия может быть химической и электрохимической.

Химическая коррозия возникает при действии па ме­талл сухих газов или жидкостей органического проис­хождения, которые не являются электролитами. Приме­ром химической коррозии служит окисление металла при высоких температурах, в результате чего на его поверх­ности возникает продукт окисления—окалина. Данный вид коррозии встречается редко.

Электрохимическая коррозия образуется в результате Бездействия на металл электролитов (растворов кислот, щелочей и солей). Ионы металла переходят в раствор, при этом металл постепенно разрушается. Этот вид коррозии может также возникать при контакте двух разнородных металлов в присутствии электролита, когда между этими металлами проходит гальванический ток. В гальваничес­кой паре любых двух металлов будет разрушаться тот металл, который стоит ниже в ряду электрохимических напряжений. Например, железо в ряду напряжений рас­положено выше цинка, по ниже меди, следовательно, при контакте железа с цинком будет разрушаться цинк, а при контакте железа с медью—железо. В металлах, из-за наличия неоднородных структурных составляющих мо­жет возникнуть микрокоррозия. Распространяясь по гра­ницам зерен металла, она вызывает межкристаллическую коррозию.

На какие классы подразделяются породообразующие минералы ? Охарактеризуйте их.