🗊Презентация Общие технические свойства строительных материалов

Строительные материалы Лекции

Общие технические свойства строительных материалов Общие технические свойства строительных материалов Выделяют 2 группы общих технических свойств: Физические свойства – выражают способность материала реагировать на воздействие физических факторов – гравитационных, тепловых, водной среды, акустических, электрических. Характеризуют состояние материала, а так же отношение материала к действию физических факторов. К физическим свойствам относятся: Истинная плотность – масса единицы объема в абсолютно плотном состоянии. p =

Средняя плотность – масса единицы объема (сухого) материала в естественном состоянии, учитывая поры. Средняя плотность – масса единицы объема (сухого) материала в естественном состоянии, учитывая поры. p 0 = Насыпная плотность – масса единицы объема сухого рыхлого материала в свободном насыпном состоянии. p н = Относительная плотность – характеризует содержание в материале твердого вещества. d= *100%

Пористость – характеризует содержание пор в материале. Пористость – характеризует содержание пор в материале. Общая: Побщ = 100%; Открытая: Поткр = 100% Закрытая (замкнутая) – объем закрытых пор. Пзакр.= Побщ – Поткр Пустотность: отличается от пор и характеризует только рыхлые материалы. Полости между зернами насыпного материала и образуют пустоты. V пуст=(1- )100%

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах воду. а) по массе Вм = 100% б) по объему Воб = 100% Гигроскопичность- способность материала поглощать (пары) влаги из окружающей среды ( из атмосферы). Капиллярное всасывание – свойство капиллярно –пористых тел поглощать влагу при соприкосновении с ней. Водостойкость – способность материала не снижать прочность сверх установленного предела при его насыщении водой. Кр =

Влажность – характеризует содержание воды в материале. Влажность – характеризует содержание воды в материале. W= 100% Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Водонепроницаемость - обратно, характеризуется максимальным давлением при котором вода не просачивается, или временем выдержки под давлением (для гидроизоляционных материалов) Кф= Паро- (газо) – проницаемость – то же, что и водопроницаемость по отношению к газовой среде. Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать попеременное замораживание и оттаивание.

Температурное расширение – способность материала изменять размеры вследствие нагревания. Характеризуется КЛТР (м\град) – на какую долю первоначальной длины расширился материал при повышении температуры. Температурное расширение – способность материала изменять размеры вследствие нагревания. Характеризуется КЛТР (м\град) – на какую долю первоначальной длины расширился материал при повышении температуры. Теплоемкость – способность материала поглощать и аккумулировать теплоту при нагревании. Характеризуется удельной теплоемкостью- количеством теплоты необходимым для нагрева 1 кг материала на 1 градус цельсия. Теплопроводность – способность материала проводить через свою толщу тепловой поток, возникающий под влиянием разности температур на поверхностях. Характеризуется коэффициентом теплопроводности λ ()

Огнеупорность – способность материала сопротивляться длительному воздействию высоких температур не деформируясь. Оценивается в оС, в зависимости от температуры. Огнеупорность – способность материала сопротивляться длительному воздействию высоких температур не деформируясь. Оценивается в оС, в зависимости от температуры. Легкоплавкие – ниже 1350 оС Тугоплавкие от 1350 до 1580 оС Огнеупорные выше 1580 оС Огнестойкость – способность материала выдерживать кратковременное действие высоких температур, сохраняя свое функциональное назначение. Оценивается в часах, т.е. в течении какого времени будет сопротивляться действию огня при пожаре.

2) Механические свойства: 2) Механические свойства: Прочность – способность материала сопротивляться разрушению от внутренних напряжений, возникающих под действием внешних сил и др. факторов. Прочность оценивается чаще всего по пределу прочности – предельное внутреннее напряжение, вызвавшее разрушение. Прочность при сжатии: Rсж= Прочность при изгибе: Rизг=

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Оценивается шкалой Мооса. Тальк – легко чертится ногтем Гипс – чертится ногтем Кальцит – легко стальным ножем Флюорит (плавиковый шпат) – стальным ножем под небольшим нажимом. Аппатит - стальным ножем под большим нажимом. Ортоклаз – царапает стекло. Кварц Топаз легко царапают стекло корунд

Истираемость – способность материала сопротивляться действующим на него нагрузкам, которые вызывают постепенное его разрушение с поверхности путем удаления мелких частиц или тонких слоев. Оценивается по потере массы с единицы поверхности. Истираемость – способность материала сопротивляться действующим на него нагрузкам, которые вызывают постепенное его разрушение с поверхности путем удаления мелких частиц или тонких слоев. Оценивается по потере массы с единицы поверхности. И = (г\см2) Ударная стойкость или прочность при ударе – способность материала сопротивляться ударным нагрузкам. Оценивается количеством ударов или высотой сброса груза. Сопротивление износу – способность материала сопротивляться одновременно износу и удару.

Природные каменные материалы Природные каменные материалы Минеральные массы земной коры, которые в своем естественном состоянии обладают необходимыми строительными свойствами, а для использования их в строительной отрасли необходима соответствующая обработка. Горная порода –природный минеральный агрегат, конкретного состава и строения, образовавшийся в земной коре в результате геологических процессов. Различают : Мономинеральные горные породы (мрамор) Полиминеральные, образованные двумя или несколькими минералами .

Минерал – это всякое однородное по составу, строению и свойствам тело, находящееся в земной коре и представляющее собой продукт природных физико-химических процессов. Минерал – это всякое однородное по составу, строению и свойствам тело, находящееся в земной коре и представляющее собой продукт природных физико-химических процессов. Минерал удовлетворяет требованиям: Однородности (гомогенности) – по химическому составу Происхождению – в земной коре, а не искусственно в лаборатории. Свойства минералов Блеск (матовый, перламутровый, стеклянный) Характер излома Твердость Химический состав сплошность

Классификация горных пород по происхождению. Классификация горных пород по происхождению. Магматические –образовавшиеся в результате застывания магмы на разной глубине в земной коре. Изверженные или первичные А) массивные – глубинные (интрузивные), образованные в результате застывания магмы в полостях литосферы. Медленное остывание, медленный рост кристаллов, зернисто кристаллическая структура. Следовательно высокая плотность, прочность, низкое водопоглощение. Массивные излившиеся (эффузивные) – образованные в результате застывания магмы на поверхности земли. Быстрое остывание, скрыто кристаллическая структура. Следовательно более хрупки и менее долговечны.

Б) обломочные (вулканические) – рыхлые пемза и пепел – образованные в результате выделения газов при быстром застывании лав или выброшенные при извержении вулкана. Б) обломочные (вулканические) – рыхлые пемза и пепел – образованные в результате выделения газов при быстром застывании лав или выброшенные при извержении вулкана. Сцементированные – вулканический туф – образованные в результате срастания, цементирования, твердых продуктов извержения. Природным цементом являются глинистые или кремниевые соединения. Осадочные горные породы – образованные в результате выветривания и разрушения различных горных пород. Механического происхождения – рыхлые и обломочные горные породы (гравий, песок). Сцементированные – рыхлые породы сцементированные природным веществом (песчаники).

Химического происхождения – карбонатные породы, доломитовые породы, гипс. Химического происхождения – карбонатные породы, доломитовые породы, гипс. Органогенные – зоогенные (мел, известняк ракушечник). Фитогенные - диатомиты, образованные из диатомитовых водорослей и опаловых скелетов. Трепел, опока – состоящие из опала или халцедона. Метаморфические – образованные преобразованием горных пород, происходящих в недрах земной коры под влиянием высоких температур и давлений. В таких условиях происходит перекристаллизация минералов без плавления. Гнейсы – в результате метаморфизма гранитов. Кварциты – в результате перекристаллизации песчаников. Мрамор- перекристаллизованный известняк.

Строительная керамика Строительная керамика Керамическими – называют искусственные изделия, которые получают в результате обработки преимущественно глинистого сырья, путем приготовления формовочной массы, ее формованием и последующей термической обработкой. Классификация керамических изделий По структуре и свойствам черепка: Грубая керамика – характеризуется неровностями, шероховатостью, в изломе поверхность с видимыми включениями. а) Плотная – водопоглощение В<5%, по массе - глазурованная (кислотоупорные изделия); Не глазурованная (плитка для пола) б) Пористая- водопоглощение В>5%: глазурованная, не глазурованная

2) По назначению 2) По назначению а) стеновые изделия (кирпич и камни) б) кровельная керамика (черепица) в) для облицовки поверхностей (стен, пола) г) санитарно – техническая керамика д) дорожная керамика (клинкерный кирпич) е) кислотоупорная керамика (кирпич, плитка, трубы) ж) огнеупоры (канализационные и дренажные трубы) з) заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит)

Сырье для производства изделий строительной керамики Сырье для производства изделий строительной керамики Глина – продукт разложения и выветривания полевых шпатов и некоторых других горных пород. К2ОАl2O36SiO2 +CO2+4H2O = K2CO3 (поташ) + Аl2O32SiO2 (метакаолинит) + 4 SiO2 (аморфный кремнезем). Глина – тонкообломочные, землистые мягкие горные породы, способные при затворении водой образовывать, пластичное легко формуемое тесто, которое после высыхания сохраняет приданную ему форму, а после обжига образует твердое камневидное тело. В состав глины входят: глинистая часть, не глинистая часть (кварц, слюды, карбонаты)

Отощающие добавки – вводятся для снижения усадки (воздушной и огневой). Кварц, шамот, трепел, диатомит. Отощающие добавки – вводятся для снижения усадки (воздушной и огневой). Кварц, шамот, трепел, диатомит. Уплотняющие добавки – вводятся для снижения пористости в процессе обжига – плавни (полевой шпат, железистая руда). Снижают температуру спекания. Порообразующие добавки – вводят для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Выгорающие вещества – (древесные опилки, уголь, золы) Вещества выделяющие газ при высоких температурах (доломиты, мел, карбонаты) Пластифицирующие добавки – высокопластичные глины, бентониты и ПАВ.

Классификация глин Классификация глин По минеральному составу: Полиминеральные Мономинеральные 2) По гранулометрическому составу Глинистые частицы < 0,005 мм Пыль 0,15 мм…..0,005 мм Песок 0,15 мм……2,0 мм 3) По содержанию глин Тяжелые (>60%), глины (30-60%), тяжелые суглинки (20-30%), средние суглинки (15-20%), легкие суглинки (10-15%), песок (<5%)

4) По химическому составу, определяющему содержание глинистых оксидов SiO2 (40…80%), Аl2O3 (10-35%), Fe2O3 (5-8%), CaO +MgO (до 25%), К2О +Na2O (4-7%) 4) По химическому составу, определяющему содержание глинистых оксидов SiO2 (40…80%), Аl2O3 (10-35%), Fe2O3 (5-8%), CaO +MgO (до 25%), К2О +Na2O (4-7%) 5) По вещественному составу, в зависимости от содержания примесей: соединения железа, карбонаты, сульфаты, органические соединения, растворимые соли. Технические свойства глин Пластичность – способность глиняного теста принимать под влиянием внешнего воздействия, придаваемую ему форму без нарушения сплошности с сохранением приданной формы после снятия нагрузки, сушки и обжига. Высокопластичные, умеренопластичные, малопластичные.

Водопотребность – количество воды, необходимое для получения пластичного теста. Часто по водопотребности определяют пластичность глин. Водопотребность – количество воды, необходимое для получения пластичного теста. Часто по водопотребности определяют пластичность глин. Высокопластичные – воды >28% Умеренопластичные – 20-28% Малоппластичные < 20% Связующая способность – способность связывать зерна не пластичных материалов, по высыхании образовывая сырец (относительно прочное изделие). Усадка – изменение линейных размеров изделий по мере удаления воды из них. Воздушная усадка – (усушка) – изменение размеров в процессе сушки. Чем пластичнее глины, тем выше воздушная усадка. Составляет 10-15%

Огневая усадка – изменение (уменьшение) линейных размеров в процессе обжига, составляет 2-6%. Огневая усадка – изменение (уменьшение) линейных размеров в процессе обжига, составляет 2-6%. Спекаемость – плавление – способность уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок. Зависит от содержания примесей – полевой шпат, карбонаты снижают температуру плавления. Железная руда, доломиты снижают температуру спекания. Огнеупорность- характеристика плавкости в интервале температуры плавления. Цвет после обжига – зависит от содержания примесей, которые придают черепку окраску.

Термическая обработка глин (сушка, обжиг)- Термическая обработка глин (сушка, обжиг)- осуществляется с целью создания в изделии свойств, необходимых для функционального назначения изделия, либо для дальнейшей обработки. Сушка – удаление физически связанной воды при температуре 100-150 оС. Сушка производится с целью предотвращения усадки и растрескивания при обжиге. Обжиг: а) удаление органических веществ (выгорание) – 300-500 оС. б) дегидратация – удаление связанной воды из глинистых минералов, декарбонизация – разложение карбонатов и других соединений под воздействием температуры: Аl2O32SiO22Н2О = Аl2O32SiO2 + 2Н2О Температура 450-650 оС

в) Рекристализация оксидов – при температуре 600-850 оС в) Рекристализация оксидов – при температуре 600-850 оС При температуре 700-800 оС наблюдается аномальное расширение, появляется стекловидная фаза в обожженой глине. г) Декарбонизация карбонатов и разложение метакаолина. Аl2O32SiO2= Аl2O3+ 2SiO2 СаСО3 = СаО + СО2 д) Образование муллита 3Аl2O32SiO2 - главная кристаллическая фаза керамической системы. Муллит придает керамическим изделиям прочность, водостойкость, термостойкость (температура от 850 оС ). е) При температуре >1050 оС происходит жидкофазовое спекание, т. е. образуется расплав, который цементирует кристаллы муллита и упрочняет структуру.

Жидкофазовое спекание Жидкофазовое спекание