ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4294
Скачиваний: 9
13
(МПа), принимаемое с гарантированной обеспеченностью на
основании испытаний контрольной серии образцов.
Для теплоизоляционных материалов главным свойством
является способность проводить тепло, поэтому класс этих ма-
териалов определяет требования к коэффициенту теплопровод-
ности, а марка – значение средней плотности.
Стандарты на материалы бывают разного уровня: государ-
ственные – ГОСТ, отраслевые – ОСТ, стандарты отдельных
предприятий.
Обычно для большинства материалов существует не один
нормативный документ, а несколько. Один из них определяет
название, виды, перечень нормируемых свойств и требований к
ним (например, «ГОСТ 10178-95. Портландцемент и шлако-
портландцемент. Технические условия»). Другие документы ус-
танавливают методы испытаний (т.е. определение показателей
свойств для конкретного материала) – например, шесть ГОСТов
под общим номером ГОСТ 310 для испытаний портландцемен-
та и шлакопортландцемента, правил транспортирования, хране-
ния и т.д.
Значение стандартизации в том, что материалы выпускают-
ся качеством не ниже, чем установлено нормативным докумен-
том. Это позволяет обеспечивать надежность и долговечность
конструкций и сооружений.
Стандарты регулярно пересматриваются, требования к ма-
териалам, методы испытаний при этом могут изменяться. Учи-
тывается технический прогресс и возрастающий уровень требо-
ваний к потребительским свойствам. Это стимулирует выпуск
более эффективных материалов.
1.5. Принципы обеспечения комплекса требуемых свойств
Несмотря на большие различия между разными строитель-
ными материалами, между ними есть много общего.
14
Задачей строительного материаловедения является выявле-
ние общих для всех материалов закономерностей с тем, чтобы
иметь возможность получать материалы с требуемыми свойст-
вами.
Основной зависимостью материаловедения, в том числе
и строительного материаловедения, является взаимосвязь
«состав – строение – свойства – применение», которая говорит,
что применение материалов определяется их свойствами,
а свойства зависят от состава и строения.
Управление свойствами (т.е. получение комплекса задан-
ных свойств) заключается в создании необходимой структуры
материала определенного состава путем технологического воз-
действия на сырьевые материалы.
Эту взаимосвязь можно изобразить в виде схемы:
В дальнейшем на конкретных примерах рассматривается
эта взаимосвязь и возможность целенаправленного получения
материалов с заданными свойствами при подборе их оптималь-
ного состава и создания необходимой структуры.
Условия эксплуатации
в здании, сооружении
Комплекс
требуемых
свойств
материала
Состав
материала
Строение
– Состав сырья
– Условия образования
(для природных
материалов)
– Технология получения
(для искусственных
материалов)
15
Тема 2 (лекция 2)
СОСТАВ И СТРОЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Состав материалов
Состав строительного материала может быть охарактери-
зован:
химическим составом;
минеральным или фазовым составом;
вещественным составом.
Химический состав отражает содержание в материале хи-
мических элементов или их оксидов в процентах.
По химическому составу материалы подразделяются на:
органические – состоящие, главным образом, из углево-
дородов (битумы, дегти, древесина, полимеры);
неорганические, которые подразделяются на:
− неметаллические (или минеральные) – горные поро-
ды, керамические, бетонные;
− металлические.
Многие минеральные материалы называются силикатными
из-за высокого содержания SiO
2
в химическом составе.
Химический состав органических материалов принято вы-
ражать процентным содержанием химических элементов. На-
пример, химический состав битума:
С – 70–87 %
S – до 1,5 %
Н – до 15 %
N – менее 1 %
О – до 10 %
Химический состав неорганических материалов принято
выражать процентным содержанием оксидов. Примеры хими-
ческого состава некоторых широко используемых строительных
материалов представлены в табл. 2.1.
16
Таблица 2.1
Химический состав материалов
Горная порода
мрамор (чистый,
без примесей)
Обычное оконное
стекло
Портландцемент-
ный клинкер*
СаО – 56 %
СО
2
– 44 %
SiO
2
– 71–72 %
Na
2
O – 14–15 %;
СаО – 6,5–7 %
MgO – 4 %
Al
2
O
3
– 2 %
СаО – 64–67 %
SiO
2
– 21–25 %
Al
2
O
3
– 4–8 %
Fe
2
O
3
– 2–4 %;
MgO < 5 %
*Портландцементный клинкер – это основной компонент
портландцемента, который получают по технологической
схеме:
ПЦ клинкер + гипс (+ добавки) помол цемент.
Химический состав материалов влияет на свойства.
Органические материалы способны гореть, неорганиче-
ские – не горят, но при нагревании многие материалы способны
расплавляться. Металлические материалы проводят электриче-
ский ток.
Сырье:
карбонатная
горная порода (СаСО
3
) –
(известняк, мел) – 75–78 %
+
глинистая порода – 22–25 %
(алюмосиликат)
(глина, глинистый сланец)
тонкий помол
обжиг ПЦ клинкер
17
Изменяя химический состав материала, можно изменять
его свойства.
Например, изменение химического состава стеклянных
расплавов позволяет изменять свойства получаемых из него сте-
кол:
– увеличение содержания SiO
2
приводит к увеличению
тугоплавкости, механической прочности и термостойкости
стекла;
– увеличение содержания PbO приводит к увеличению бле-
ска и светопреломления стекла.
– введение соединений фтора и фосфора приводит к тому,
что стекло становится непрозрачным.
Минеральный состав показывает, в какие минералы соеди-
нены химические элементы в материале и каково их содержание
в процентах.
Например, горная порода мрамор, главным образом, состо-
ит из одного минерала – кальцита с формулой СаСО
3
, поэтому
ее называют мономинеральной. Свойства этого минерала будут
во многом определять свойства горной породы – невысокую
твердость (царапается ножом), разрушение под действием рас-
творов кислот.
В портландцементном клинкере оксиды образуют следую-
щие основные минералы:
Трехкальциевый силикат (алит)
3СаО·SiO
2
(С
3
S)
40–65 %
Двухкальциевый силикат (белит) 2СаО·SiO
2
(С
2
S)
15–40 %
Трехкальциевый алюминат
3СаО·Al
2
O
3
(С
3
А) 3–15 %
Четырехкальциевый
алюмоферрит
4СаО·Al
2
O
3
·Fe
2
O
3
(С
4
АF)
10–20%