Файл: МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Машкин.pdf

3 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ  

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН) 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ  

Учебное пособие  

Под редакцией д-ра техн. наук, профессора Н.А. Машкина 

Рекомендовано Новосибирским 

региональным отделением УМО 

вузов Российской Федерации по образованию 

в области строительства в качестве учебного посо-

бия 

для студентов, обучающихся по направлению 

270100 «Строительство» 

НОВОСИБИРСК 2010 

4 

УДК 620.22 
ББК 30.3 
М 383 
 

Машкин Н. А. 

Материаловедение. Курс лекций : учеб. пособие / Н. А. Машкин 

[и  др.]  ;  под  ред.  Н.  А.  Машкина  ;  Новосиб.  гос.  архитектур.-

строит.  ун-т  (Сибстрин).  –  Новосибирск :  НГАСУ  (Сибстрин), 
2010. – 104 с. 

 
ISBN 978-5-7795-0475-1 

Учебное пособие представляет курс лекций по материало-

ведению и содержит сведения о структуре и свойствах материа-

лов, данные о сырье и основах технологии производства строи-

тельных материалов и изделий. Пособие предназначено для сту-

дентов специальностей направления «Строительство». 

Учебное  пособие,  на  основе  многолетнего  опыта  чтения 

лекций  по  материаловедению,  подготовили  преподаватели  ка-

федры  строительных  материалов  и  специальных  технологий 

НГАСУ (Сибстрин): В.А. Безбородов, канд. техн. наук, доцент, 

  д-р    техн.  наук,  профессор,  И.В.  Генцлер, 

канд. техн. наук, доцент, Т.Ф. Каткова, канд. техн. наук, доцент, 

А.М.  Коледина,  канд.  техн.  наук,  доцент,  Э.А.  Кучерова,  канд. 

техн. наук, профессор, Н.А. Машкин, д-р техн. наук, профессор.  

Печатается по решению издательско-библиотечного совета  

НГАСУ (Сибстрин) 

Рецензенты: 

– А.П. Пичугин, д-р техн. наук, профессор НГАУ; 

– В.Д. Баланчук, д-р техн. наук, профессор СГУПС 

 
ISBN 978-5-7795-0475-1     ©  Машкин Н.А., Безбородов В.А., 

 Генцлер И.В., 

                                                    Каткова Т.Ф., Коледина А.М., 
                                                    Кучерова Э.А. 

      © Новосибирский государственный  

     архитектурно-строительный  

  университет (Сибстрин), 2010 

Завадский В.Ф.

, 

В.Ф. Завадский

, 

5 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................... 7 
 
Тема 1 (лекция 1). ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ  
И КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ  
ПО НАЗНАЧЕНИЮ ......................................................................... 9 

1.1. Основные понятия ................................................................. 9 
1.2. Значение строительных материалов .................................... 9 
1.3. Классификация строительных материалов ....................... 10 
1.4. Стандартизация ................................................................... 12 
1.5. Принципы обеспечения комплекса требуемых  
свойств ........................................................................................ 13 

 
Тема 2 (лекция 2). СОСТАВ И СТРОЕНИЕ  
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ............................................. 15 

2.1. Состав материалов .............................................................. 15 
2.2. Строение материалов .......................................................... 20 

 
Тема 3 (лекции 3–4). СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА  
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ............................................. 27 

3.1. Виды сырья .......................................................................... 27 

3.1.1. Природное неорганическое сырье   
(нерудные полезные ископаемые) ......................................... 27 
3.1.2. Природное органическое сырье .................................. 30 
3.1.3. Решение экологических проблем  при производстве  
строительных материалов .................................................. 31 

 
Тема 4 (лекция 5). ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ  
ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА  
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ............................................. 35 

4.1. Основные принципы производства ................................... 35 
4.2. Технологические приемы обеспечения заданной 
структуры и свойств................................................................... 40 
4.3. Использование технологических добавок ........................ 41 

Тема 5 (лекции 6–12). СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ  

6 

МАТЕРИАЛОВ .............................................................................. 43 

5.1. Классификация свойств ...................................................... 43 

5.2.1. Свойства материала, характеризующие  
его как физическое тело ....................................................... 44 
5.2.2. Гидрофизические свойства строительных  
материалов (свойства материалов по отношению   
к действию воды) ................................................................... 49 
5.2.3. Теплофизические свойства ......................................... 66 

5.3. Механические свойства строительных материалов ......... 77 

5.3.1. Механические свойства ............................................... 77 
5.3.2. Специальные механические свойства ........................ 87 
5.3.3. Неразрушающие методы испытаний ........................ 90 

5.4. Химические свойства материалов ..................................... 91 

5.4.1. Химические свойства .................................................. 91 
5.4.2. Выветривание горных пород и способы защиты ..... 97 
5.4.3. Коррозия цементных материалов и способы 
повышения коррозионной стойкости ................................ 100 

5.5. Долговечность и срок эксплуатации материалов   
и конструкций ........................................................................... 101 

    5.6. Технико-экономическое обоснование  
    выбора материалов ................................................................... 100 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................ 104 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ......................................... 105 

7 

ВВЕДЕНИЕ 

Материаловедение  как  наука  о  природе  согласно  точности 

экспериментальных результатов и глубине идей включает в себя 
знания физики, химии, биологии. Вследствие интеграции наук и 
установления  связи  между  ними  материаловедение  сформиро-
валось как самостоятельная наука. Развитие кристаллографии и 
кристаллохимии, а затем структурного анализа и представлений 
о  реальной  структуре  материалов  повлияло  на  развитие  мате-
риаловедения  как  системы  упорядоченных  знаний.  Каждая  из 
этих наук как подсистема материаловедения представляет свою 
развивающуюся систему знаний со своей конкретной концепци-
ей, а само материаловедение, естественно, выступает подсисте-
мой  в  естествознании  (математике,  физике,  химии,  биологии). 
Материаловедение является наукой, которая представляет собой 
не просто сумму знаний (набор фактов), а единую систему зна-
ний  с  обобщениями  и  классификацией,  способную  предсказать 
не  только  цепь  преобразования  веществ  при  тех или  иных  воз-
действиях  на  них,  но  и  свойства  вновь  получаемых  веществ  и 
материалов.  

Потребность техники в прочных материалах тесно связана с 

химией  и  физикой.  Свойства  материалов  напрямую  зависят  от 
взаимодействия  между  атомами,  формирующими  пространст-
венную структуру, от размера зерен (микрокристаллов), состав-
ляющих материал, а также от процессов на границах зерен при 
технологическом изготовлении материалов. 

Сегодня  достигнуты  границы  прочности  материалов  при 

величине зерен 5–10 нм = (50–100 А), т.е. при значениях энер-
гии  объема  зерна,  близких  к  значениям  энергии  на  его  поверх-
ности, и активно изучается  взаимодействие и влияние  нанораз-
мерных частиц. Современное материаловедение требует знаний 
о  веществе  и  материалах  на  уровне  атомов  и  взаимодействия 
между ними.  

 
Все  это  способствует  знаниям  о  веществе  как  идеально 

упорядоченных атомах (молекулах) в пространстве и установле-