Состав - совокупность чего-либо, образующая нечто целое. По своему составу материал может характеризоваться с позиций его химических, минералогических, морфологических, гранулометрических и других особенностей.
Фаза – термодинамически равновесное состояние вещества, характеризующееся агрегатным состоянием, атомным (молекулярным) составом и строением, а также отделенное пространственными границами от других возможных равновесных состояний (фаз) того же вещества. Фазовый состав материала характеризует содержание в нем твердой, жидкой и газовой фазы. В этом смысле все строительные материалы состоят из твердого вещества, образующего стенки пор, т.е. "каркас" материала, и пор, заполненных воздухом (это газовая фаза) и водой (жидкая фаза). Содержание этих фаз оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации.
Химический состав строительных материалов отражает содержание в них химических элементов, оксидов, соединений. По химическому составу материалы делятся на органические и неорганические.
Органические материалы состоят преимущественно из углеводородов и их производных. Соответственно, им свойственны горючесть, старение под действием солнечного света и атмосферного кислорода и т.д. примеры органических материалов: полимеры (линолеум), толь, рубероид, пластмассы (пластиковые окна).
Неорганические строительные материалы можно разделить на металлические и минеральные (неметаллические). Металлические материалы характеризуются высокой плотностью, прочностью, однако они обладают низкой термостойкостью и подвержены коррозии. В строительстве используются стальные и алюминиевые конструкции, стальная арматура, чугунные изделия.
Химический состав практически всех минеральных строительных материалов можно представить как совокупность кислотных и щелочных оксидов. Подавляющее большинство строительных неорганических материалов относится к классу силикатов - соединений, образованных SiO2 и оксидами других элементов. Они негорючи, термостойки, долговечны. Это керамические материалы, стекло, бетоны на минеральных вяжущих.
Для минеральных материалов важнейшей характеристикой служит минералогический состав, который показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в вяжущем веществе или в каменном материале. Минералы - это химические соединения кристаллической структуры. 1/3 всех минералов Земли составляют природные силикаты. Все минералы отличаются друг от друга по составу, структуре и свойствам, поэтому преобладание в материале тех или иных минералов определяет его строительные свойства. Чем больше прочных минералов, тем прочнее материал.
Морфологический характеризует форму структурных компонентов с точки зрения их геометрии: волокнистые, пластинчатые, призматические формы образований в составе материала.
Гранулометрический (дисперсный) отражает размер входящих в материал частиц.
Структура - строение - это пространственное объемное взаиморасположение в материале фаз (компонентов) и связь их друг с другом. При одном и том же составе, но разной структуре материал буде обладать и разными свойствами. Все материалы характеризуются полиструктурностью – их строение представляет собой систему «структура в структуре». Традиционно структуру материалов изучают на трех масштабных уровнях: 1) макроструктура материала - строение, видимое невооруженным глазом; 2) микроструктура материала - строение видимое в оптический микроскоп; 3) внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т.п.
При одном и том же составе, одной и той же структуре материала можно говорить о различном его состоянии. Состояние – категория научного познания, характеризующая способность движущейся материи к проявлению в различных формах с присущими им существенными свойствами и отношениями. С помощью этой категории выражается процесс изменения и развития вещей и явлений, который в конечном итоге приводит к изменению их свойств и отношений. Совокупность таких свойств и отношений определяет состояние вещи или явления. Один и тот же материал может быть в сухом и увлажненном состоянии, в ненапряженном и напряженно-деформированном состоянии, в нагретом и охлажденном состоянии. Соответственно этому он будет проявлять различные свойства.
Состав, структура, состояние материала – системно взаимосвязанные, взаимозависимые, взаимообусловленные понятия.
Плотность отражает количество материала в единице его объема, т.е. сконденсированность вещества. Различают плотность истинную, среднюю и насыпную.
Пористость П есть степень заполнения объема материала порами. За немногими исключениями (металлы, стекло, мономинералы) строительные материалы пористы. Строение пористого материала характеризуется общей, открытой и закрытой пористостью, распределением пор по их радиусам, средним радиусом пор и удельной внутренней поверхностью пор.
Пористость выражают в долях от объема материала, принимаемого за 1, или в % от объема.
Влажность – это содержание в материале влаги, то есть жидкой фазы.
Свойства – внутренние, присущие данному материалу особенности, обусловливающие
его различие или общность с другими материалами и проявляющиеся как ответные реакции на воздействия внешних полей или сред. Более простое определение: свойства - это способность материала определенным образом реагировать на отдельные или совокупные внешние или внутренние воздействия. А воздействия или нагрузки могут быть:
Строительные материалы должны иметь набор свойств, способных противостоять этим нагрузкам. Отсюда появляются физические, механические, химические и другие свойства. Уровень этих свойств задается для материала в соответствии с его назначением в конструкции.
1.3.1. Физические свойства (способность материала реагировать на воздействия физических факторов – тепловых, водной среды, акустических, электрических, радиационных и т.д.). Делятся на:
Гидрофизические свойства (реакция материала на действия водной среды):
- гидрофильность (гидрофобность) - способность (неспособность) материала смачиваться водой. Гидрофильные материалы – глины, силикаты; гидрофобные – металлы, органические соединения (битум, некоторые пластмассы). Зависят от химического состава материалов и оказывают влияние на многие свойства;
- водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать воду, будучи полностью в нее помещенным. В отличии от влажности водопоглощение – это максимальная степень заполнения открытых пор материала водой. Водопоглощение различных материалов колеблется в широких пределах: гранита - 0,02 - 0,7 %, тяжелого бетона -2-4 %, кирпича - 8-15 %, пористых теплоизоляционных материалов - 100 % и больше;
- гигроскопичностью называют свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Поглощение влаги из воздуха обусловлено полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Древесина, теплоизоляционные, стеновые и другие пористые материалы обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокой сорбционной способностью;
- капиллярное всасывание – поглощение влаги частично погруженным в воду материалом;
- водо-, газо- и паропроницаемость (непроницаемость) - способность материала пропускать (не пропускать) воду, пар или газ под давлением;
- влажностные деформации - способность материалов изменять свой объем и размеры при изменении влажности;
- водостойкость - способность материала сохранять свои прочностные свойства при увлажнении. Характеризуется коэффициентом размягчения Кр - отношением прочности материала, насыщенного водой, к прочности сухого материала;
- морозостойкость - способность насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без разрушения.
Теплофизические свойства (реакция материала на действие тепла):
- теплопроводностью называется способность материала проводить через свою толщу тепловой поток под действием градиентов температуры. Оценивается коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м·°С), - это количество теплоты (Дж), проходящей через стену толщиной 1 м и площадью 1 м2 за 1 ч при разности температур 1 ºК;
- огнеупорность - способность материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не размягчаясь и не деформируясь;
- огнестойкость - способность материала сопротивляться действию открытого огня в течение определенного времени)
- теплоемкость - способность материала аккумулировать тепло при нагревании и выделять тепло при остывании. Оценивается коэффициентом теплоемкости - количеством тепла, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1°С;
- температуро- или термостойкость - способность выдерживать повторяющиеся резкие температурные изменения;
- температурные деформации – способность материала изменять свои размеры и объем при изменении температуры. Оцениваются коэффициентом линейного или объемного температурного расширения – удлинением 1 м материала при его нагревании на 1 °С
К физическим относятся также акустические (звукопоглощение и звукопроводность), оптические (светопроницаемость), электрические (электропроводность),радиационные (радиационная стойкость, поглощение ядерных и рентгеновских излучений) и т.п. свойства.
Укрывистость — способность пигмента или пигментированного лакокрасочного материала при равномерном нанесении перекрывать цвет поверхности, на которую он был нанесен, или в случае нанесения на черно-белую поверхность уменьшать контрастность между черными и белыми участками поверхности вплоть до полного исчезновения разницы по светлоте между ними.
Согласно российским стандартам укрывистость выражается в граммах пигментированного материала, необходимого для укрытия 1 м² поверхности. В Европе, как правило, укрывистость выражают в м²/л.
Укрывистость определяют как визуально, так и инструментальным методом — определяя коэффициент отражения, либо координату цвета Y с помощью прибора для измерения цвета (спектрофотометр). При визуальном определении укрывистости лакокрасочные материалы наносят равномерным слоем на тонкие прозрачные бесцветные стеклянные пластинки, накладываемые на непрозрачные подложки. Как правило подложка имеет вид шахматной доски. Нанесение материала осуществляют до исчезновения границ между черными и белыми участками подложки.
При инструментальных определениях применяют черную и белую подложки либо наносят материал на черно-белую бумагу с помощью аппликатора.
Поверхность считается укрытой, если коэффициент контрастности, то есть отношение коэффициента отражения покрытия над черной подложкой к коэффициенту отражения над белой подложкой, превышает 0,98
Разделение покрытий на 4 класса с соответствующей степенью укрывистости, которая достигается указанным производителем расходом в м²/литр.
Производители должны указывать укрывистость всегда, исходя из указанного ими расхода для данного продукта (= количественный расход в мл/м²).
Покрытия 1 Класса имеют самую высокую укрывистость.
СТЕПЕНЬ ГЛЯНЦА
Глянец измеряется с помощью прибора для измерения глянца (рефлектометра, блескометр). Глянец делится на четыре категории блеска.
Категория „средний глянец“ может также называться „шелковисто-матовый“ или „шелковисто-глянцевый“.
Блеском (глянцем) называется способность поверхности отражать свет без рассеяния.
— 20° — для поверхностей с зеркальным блеском (окрашенный металл)
— 45° — для средне- и сильноблестящих поверхностей (а также по ГОСТ 896-69)
— 60° — для среднего уровня блеска (пластики и полимеры по ISO 2813)
— 75° — для слабоблестящих поверхностей (винил, полимерные плёнки и пр.)
— 85° — для тестирования поверхностей с очень низкой степенью глянца (бумага, фактурный пластик, лаки soft touch)
1.3.2. Механические свойства (способность материала сопротивляться деформациям и разрушению от внутренних напряжений, возникающих в материалах под действием внешних силовых статических и динамических нагрузок) делятся на деформативные и прочностные. Деформативные свойства:
Оцениваются эти свойства при помощи модуля упругости Е (модуль Юнга), который зависит от энергии межатомных связей и характеризует меру жесткости материала, то есть его способность сопротивляться упругому изменению формы под действием внешних сил; коэффициента Пуассона (коэффициента поперечного сжатия) - отношению поперечных относительных деформаций к продольным и модуля сдвига, связанного с модулем упругости посредством коэффициента Пуассона. Прочностные свойства:
- прочность при сжатии - способность материала сопротивляться разрушению от внутренних растягивающих напряжений, возникающих в нем при сжимающих нагрузках (схема). Оценивается пределом прочности при сжатии Rсж (МПа, кгс/см2), который равен частному от разрушающей силы (нагрузки) Рр на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы) S:
Pр
Rсж = 
S
- прочность при растяжении - способность материала сопротивляться разрушению от внутренних растягивающих напряжений, возникающих в нем при растягивающих нагрузках. Оценивается пределом прочности при осевом растяжении Rр (МПа, кгс/см2):
Pр
Rр=
S
или косвенными методами пределом прочности при раскалывании цилиндра:
2Pр
Rрр = 
,
п d l
где d и l – диаметр и длина цилиндра, см; или пределом прочности на растяжение при изгибе:
где Рр – разрушающая нагрузка, кгс или Н; l – расстояние между опорами, см; b и h – ширина высота балки, см; а – расстояние между осями приложения нагрузки, см.
- прочность при изгибе - способность материала сопротивляться разрушению от внутренних растягивающих напряжений, возникающих в нем при изгибающих нагрузках. Оценивается пределом прочности при изгибе Rи (МПа, кгс/см2), определяемой как максимальное растягивающее напряжение в нижнем растянутом слое балки (бруса):
В зависимости от соотношения Rр/Rсж можно условно разделить материалы на три группы: материалы, у которых Rр>Rсж (волокнистые – древесина и др.); Rр= Rсж (сталь);Rр (хрупкие материалы - природные камни, бетон, кирпич). Для последних величина Rр оказывается более важной, чем Rсж, поскольку эти материалы в большинстве конструкций работают именно на изгиб.
Прочностные свойства материалов зависят от силы внутренних связей, их количества в единице объема материала и равномерности распределения по объему материала. В зависимости от прочности строительные материалы разделяются на марки или классы по прочности на сжатие, осевое растяжение, растяжение при изгибе. Марка по прочности – это нормируемое ГОСТами значение унифицированного ряда прочности материала на сжатие в кгс/см2, принимаемое по его среднему значению. Класс бетона – это значение унифицированного ряда прочности в проектном возрасте в МПа, принимаемого с гарантированной обеспеченностью 0,95.
Стойкость к мокрому истиранию.Стойкость к мокрому истиранию определяет устойчивость покрытия к многократному очищению.
Покрытия разделены на 5 классов, при этом самую высокую стойкость имеют покрытия 1 Класса. Измерения происходят путём многократного мокрого истирания с помощью щётки и измерения потерянной толщины слоя у нанесённого покрытия.
1.3.3. Химические свойства:
Химическая (коррозионная) стойкость - способность материала сопротивляться химическим воздействиям среды: воздуха и содержащихся в нем паров и газов (атмосферостойкость), воды и растворенных в ней веществ (водостойкость), химически агрессивных веществ – кислот, щелочей (кислото- и щелочестойкость), при взаимодействии с которыми может происходить разрушение материала (коррозия). Коррозионная стойкость материала зависит от его химического состава. При высоком содержании кремнезема, например, наблюдается высокая кислотостойкость. Если в составе много основных (щелочных) оксидов, то этот материал обычно не стоек к кислотам, но не разрушается щелочами. Органические материалы (древесина, битумы, пластмасса) при обычных температурах обычно стойки к действию слабых кислот и щелочной среды. Значительная часть строительных материалов, особенно на основе минеральных вяжущих, обладает низкой коррозионной стойкостью, поэтому их надо защищать от коррозии.
1.3.4. Биологические свойства
Биостойкость - это способность материала сопротивляться агрессивному действию биологической среды (макро-, микроорганизмам и т.п.).
1.3.5. Технологические свойства - размалываемость;
Что бы оставить комментарий войдите
Комментарии (0)