Вопрос 16. Специальные механические свойства строительных материалов

Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от нагрузок, температуры, атмосферных осадков, и других факторов.

В конструкциях строительные материалы, подвергаясь различным нагрузкам, испытывают напряжения сжатия, растяжения, изгиба и среза. Напряжение центрального сжатия или растяжения вычисляют делением нагрузки Р на первоначальную площадь сечения S:

δ= P/S

Предел прочности при сжатии равен разрушающей нагрузке деленной на площадь сечения

R+- = P/S

Твердостью называют свойство строительного материала сопротивляться прониканию в него постороннего более твердого тела.

Твердость однородных каменных материалов определяют по шкале твердости, в которой десять специально подобранных минералов расположены в таком порядке, что на каждом из них последующие могут оставлять черту.

Для определения твердости древесины, стали и бетона в образцы вдавливают стальной шарик под определенной нагрузкой и измеряют глубину вдавливания.

Истираемостью называется способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий.

Истираемость имеет большое значение для тех материалов, которые в условиях службы в строителных конструкциях подвергаются истирающему воздействию (материалы для полов, лестниц, угольных и др. бункеров).

Упругостью называют свойства материала восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки, под действием которой форма материала в той или иной мере изменяется.

Предел упругости материала – это то наибольшее напряжение при различных видах деформации материала, при котором еще не обнаруживается их остаточная деформация.

Пластичностью называют способность материла под влиянием действующих на него усилий изменять свои размеры и форму без образования трещин и сохранять их после снятия нагрузки.

 

Вопрос 17. Общие характеристики строения теплоизоляционных материалов, связь строения со свойствами. Важнейшие теплоизоляционные материалы из органического и неорганического сырья.

Теплоизоляционными называют строительные изделия и материалы, обладающие алой теплопроводностью и предназначенные для тепловой защиты жилых, производственных и прочих зданий, а также для изоляции различных тепловых агрегатов.

Основные требования, предъявляемые ко всем теплоизоляционным материалам:

- механическая прочность, обеспечивающая надежность материала при монтаже и эксплуатации;

- высокая биостойкость, исключающая гниение и порчу грызунами;

- химическая стойкость, обуславливающая неразрушаемость под действием жидкостей и газов;

- материал должен быть сухим и негигроскопичным,т.к. увлажнение его повышает теплопроводность и способствует загниванию.

Теплоизоляционные материалы по строению разделяют на несколько групп – ячеистые, зернистые, волокнистые, пластинчатые и смешанные.

Для ячеистого строения характерны однородные, обычно ячеистые поры, равномерно распределенные в материале (ячеистые бетоны, пеностекло, газонаполненные пластмассы).

Сыпучие материалы имеют зернистое строение, и их пористость определяется гранулометрическим составом: чем однороднее по форме и размерам зерна, тем выше пористость материала.

Материалы из органического или минерального волокна (растительных волокон, асбеста, минеральной и стеклянной ваты) – волокнистого строения

Пластинчатое строение свойственно материалам, имеющим в составе слюду.

Асбестодиатомитовые, совелитовые и некоторые другие материалы содержащие как волокна, так и зернистые порошки, характеризуются смешанным строением.

Свойства теплоизоляционных материалов.

Пористость – основное свойство теплоизоляционных материалов, определяющих их качество. Теплоизолирующую способность материала определяет не только общая пористость, но также и характер, размер и расположение пор.

Объемная масса теплоизоляционных материалов – один из главнейших показателей их теплоизолирующих качеств: чем меньше объемная масса, тем выше качество материала.

Прочность – характеризуется тремя показателями – предел прочности при сжатии, изгибе и растяжении.

Прочность теплоизоляционных материалов нас сжатие колеблется от 0,1 до 1,5МПа, для некоторых повышается до 5 МПа, и лишь теплоизоляционно-конструктивные материалы имеют прочность выше 5 МПа.

Влажность – высокопористое строение способствует увлажнению материала, а это ухудшает основные свойства – теплопроводность, прочность, био- и морозостойкость.

Водопоглощение - более высокое водопоглощение свойственно изделиям с сообщающимися порами, а более низкое – изделиям с замкнутыми порами.

Биостойкость –способность материала сопротивляться разрушающему действию микроорганизмов, бактерий, грибов и некоторых других видов насекомых – необходима только для органических материалов или материалов, имеющих в своем составе органические вещества (например, клеящие).

Водостойкость – способность сохранять прочность при увлажнении.

Морозостойкость - способность насыщенного водой материала выдерживать без значительного уменьшения прочности многоразовые замораживания и оттаивания.

Огнестойкость – способность материала сохранять свои прочностные свойства в условиях пожара.

Сгораемость – свойство, присущее лишь органическим теплоизоляционным материалам, например древесноволокнистым, древесностружечным и торфяным плитам, некоторым вида пенопласта.

Температуростойкость – свойство, особенно важное для теплоизоляционных материалов, применяемых для изоляции агрегатов и трубопроводов, работающих при высоких температурах.

Теплопроводность – Основной показатель, определяющий качество строительных материалов. С повышением окружающей температуры теплопроводность большинства материалов возрастает, и только в редких случаях она понижается (магнезитовые огнеупоры).

Органические теплоизоляционные материалы и изделия.

Теплоизоляционные материалы этой группы вырабатывают из различного вида растительного сырья и отходов: горбыля, реек, древесной стружки, опилок, камыша, торфа и т.д.

Все теплоизоляционные материалы из органического сырья следует хранить в сухих помещениях, укладывая их на подкладки, предохраняющие от увлажнения.

Древесноволокнистые плиты представляют собой листовой материал, обладающий большой упругостью, полученный формованием и последующим высушиванием древесноволокнистой массы, пропитанной синтетическими полимерами.

Размеры плит:

Ширина 3000, 2700, 2500, 1800мм;

Длина 1600, 1200мм;

Толщина 25, 16, 12, 5мм

Объемная масса до 250кг/м³

Предел прочности при изгибе не менее 1,2МПа

Древесноволокнистые плиты легко поддаются механической обработке – их можно пилить, резать, сверлить; они обладают хорошей гвоздимостью – не трескаются при пробивании и хорошо держат забитые гвозди.

Древесностружечные плиты- изготавливают из древесины путем горячего прессования древесных стружек, пропитанных полимерным связующим, при этом жидкий полимер отверждается, склеивая стружку в монолитную массу.

ДСП выпускают толщиной 13-25мм, длиной 250-360 и шириной 120-180см. Предел прочности при изгибе не менее 5МПа, водопоглощение не менее 80%.

Фибролит - \теплоизоляционный материал, получаемый в виде плит в результате затвердевания спрессованной массы, состоящей из древесной шерсти и цементного теста.

По объемной массе, которая зависит от степени прессования, плиты делят на 4 марки – 300, 350, 400 и 500.Первые две марки называют теплоизоляционными, две другие – конструктивными.

Влажность цементного фибролита всех марок не должна превышать 20%, водопоглощение – 60-70%. Фибролит хорошо поддается механической обработке.

Тяжелые плиты с повышенной прочностью (конструктивные) используют в качестве несущего стенового материала, а также заполнителя деревянного каркаса стен, легкие плиты (изоляционный фибролит) – для утепления стен и чердачных перекрытий, а также для утепления бесчердачных крыш производственных зданий.

Неорганические материалы и изделия.

Для выработки теплоизоляционных материалов и изделий из неорганического сырья применяют горные породы, шлаки, стекло и асбест.

Минеральная вата – теплоизоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков. Она состоит из тонких и гибких стекловидных волокон. Вату, получаемую из расплава горных пород называют горной ватой, а из расплава шлаков – шлаковой ватой.

Стеклянная вата – представляет собой волокнистый материал, состоящий из тонких и гибких стеклянных нитей, получаемых из расплавленной стекломассы. Для изготовления ваты используют стеклянный бой или сырье, служащее для производства стекла – кварцевый песок, известняк, кальцинированную соду и сульфат натрия.

Плиты из ячеистого бетона – представляют собой искусственные камневидные изделия с равномерно распределенными в них мелкими порами. По методу производства они могут быть автоклавного и неавтоклавного твердения. Основное сырье – портландцемент, известь, песок, вода и порообразователи.

Вспученный вермикулит – сыпучий теплоизоляционный материал, получаемый путем измельчения и кратковременного обжига в течение 3-5 минут природного вермикулита.

Вермикулит – сложный алюмосиликат магния, продукт изменения слюд, преимущественно биотита.

Вспученный перлит – пористый материал в виде песка и щебня, получаемый при кратковременном обжиге измельченного перлита (кремнеземистая горная порода вулканического происхождения) при температуре 700-1200°С.

Асбестовые материалы – делятся на две группы: асбестовые, состоящие только из асбестового волокна, и асбестосодержащие, в состав которых кроме асбеста входят другие компоненты, обладающие вяжущими свойствами.