Файл: Т.В. Хмеленко Строительные материалы и изделия.pdf

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра технологии строительного производства

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Методические указания к решению задач для студентов направления 550100- “Строительство”

Составитель Т.В. Хмеленко

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 15.11.99.

Рекомендованы к печати методической комиссией направления 550100 Протокол № 7 от 22.11.99.

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

1

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы: студенты должны научиться решать задачи по дисциплине “Строительные материалы и изделия”.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Основные свойства строительных материалов

Все свойства рассматриваемых материалов по совокупности признаков подразделяются на физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные.

Ф и з и ч е с к и е с в о й с т в а характеризуют параметры состояния материала и его отношение к таким воздействиям, как вода, газы, температура и другие. К физическим свойствам относятся истинная, средняя и насыпная плотности, пористость, влажность, водопоглощение, водостойкость, гигроскопичность, водопроницаемость, водонепроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, теплоемкость, огнеупорность, огнестойкость, термическое сопротивление и другие.

Х и м и ч е с к и е с в о й с т в а характеризуют отношение данного материала к воздействию химических реагентов кислот, солей, щелочей, а также воды. К химическим свойствам относятся кислотостойкость, солестойкость, щелочестойкость, коррозионная стойкость.

М е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а материала характеризуют его способность сопротивляться различным механическим нагрузкам и воздействиям. К механическим свойствам относятся прочностные свойства (прочность при сжатии, при изгибе, при растяжении, при ударе, коэффициент конструктивного качества); склерометрические свойства (твердость, истираемость, износ); деформативные свойства (упругость, пластичность, хрупкость, модуль упругости, коэффициент Пуассона).

Т е х н о л о г и ч е с к и е с в о й с т в а характеризуют отношение материала к различным технологическим обработкам, например: удобоукладываемость бетонных смесей, способность строгаться и пилиться древесины, способность к сварке и склеиванию линолеумов и другие.

Э к с п л у а т а ц и о н н ы е с в о й с т в а характеризуют способность материала эксплуатироваться длительное время в строго за-

2

данных условиях эксплуатации (долговечность, надежность, работоспособность и другие).

2.1.1. Физические свойства материалов

Физические свойства строительных материалов подразделяются на три группы: параметры состояния, гидрофизические, теплофизические.

2.1.1.1. Параметры состояния

Истинная плотность материала ( ρ ) – масса единицы объема ма-

териала в абсолютно плотном состоянии, без пор, раковин и включений. Измеряют в кг/м3, т/м3, кг/л, г/см3. Определяют по формуле

Средняя плотность материала ( ρ m ) – масса единицы объема мате-

риала в естественном состоянии, с порами, раковинами, включениями. Измеряют в кг/м3, т/м3, кг/л, г/см3. Определяют по формуле

где Vест. – объем материала в естественном состоянии, с раковинами,

порами, включениями, м3, л, см3.

Истинная плотность для большинства материалов больше, чем средняя плотность, только для абсолютно плотных материалов истинная плотность равна средней, например для воды, стекла, битума, стали.

Насыпная плотность ( ρ нас.) - масса единицы объема рыхло насы-

панных зернистых или волокнистых материалов. Измеряют в кг/м3, т/м3, кг/л, г/см3. Определяют по формуле

где Vнас. .- масса материала в насыпном состоянии, м3, л, см3.

Относительная плотность ( d ) – выражает отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества, чаще к плотности воды. Определяют по формуле

3

где ρ m , ρ в – средняя плотность соответственно материала и стан-

дартного вещества – воды, кг/м3.

Плотность воды при 4оС равна 1000 кг/м3.

Пористость ( П ) есть степень заполнения объема материала порами. Пористость выражают в долях от объема материала, принимаемого за единицу, или в % от объема.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, например у конструкционных материалов пористость невелика, а у теплоизоляционных материалов она может достигать 90 %.

Коэффициент плотности материала ( Кпл.) – степень заполнения

Материал состоит из твердого вещества и воздушных пор, поэтому в сумме пористость и коэффициент плотности равны единице или 100 %.

Поры в материале могут быть открытыми и закрытыми.

Открытая пористость ( По ) равна отношению суммарного объема

всех пор, насыщенных водой, к объему материала в естественном состоянии, определяют по формуле

где mнас., тсух. – масса образца, соответственно, в насыщенном во-

дой и сухом состояниях, кг; ρ в - истинная плотность воды.

Открытая пористость увеличивает водопоглощение и водопроницаемость материала, но снижает прочность и морозостойкость.

Закрытая пористость ( Пз ) представляет собой разницу между общей и открытой пористостями, определяют по формуле

5

Водопроницаемость – способность материала пропускать воду через свою толщу под давлением. Она характеризуется коэффициентом фильтрации ( Kф ), который определяют по формуле

рез свою толщу воду под давлением. Она характеризуется маркой по водонепроницаемости (W ), обозначающей одностороннее гидростатическое давление в МПа, при котором образец – цидиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Существуют следующие марки по водонепроницаемости: W 0,2; W 0,4; W 0,6; W 0,8; W 1,0. Водонепроницаемость тем выше, чем меньше открытая пористость и меньше коэффициент фильтрации.

Морозостойкость – способность материала выдерживать в водонасыщенном состоянии попеременные замораживания и оттаивания. Морозостойкость оценивается маркой по морозостойкости и коэффициентом морозостойкости.

Марка по морозостойкости ( F )– это количество циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов в воде, при этом снижение прочности должно быть не более 15 %, а потеря массы – не более 5 %. Существуют следующие марки по морозостойкости: F 25; F 50;

F 100; F 150; F 200; F 300 и др.

Коэффициент морозостойкости определяют по формуле

где Rмрз. – предел прочности образцов, испытанных на морозостой-

кость, МПа; Rнас. – предел прочности образцов материала в водона-

сыщенном состоянии, МПа.

Материал считается морозостойким, если коэффициент морозостойкости более 0,85.