Эстетические (художественно-декоративные) свойства

Эстетические свойства строительных материалов как природных, так и искусственных целесообразно использовать для усиления развития основной идейно-художественной задачи проекта. Для многих, особенно облицовочных материалов, важное значение имеют оптические свойства: цвет, блеск, прозрачность.

Цвет материалов можно объяснить с физической точки избирательным поглощением видимой части спектра. Различают две группы цветового окрашивания: ахроматическое (черно-белое), которое имеет переходные оттенки и хроматическое - с тем или иным насыщением цвета, т.е. степенью приближения к чистому спектральному цвету. В связи с ассоциативным восприятием цветов различают оттенки: льда и огня или холодные (коротковолновые - голубые, синие, фиолетовые) и теплые (длинноволновые - красные, оранжевые, желтые). Цвет природных минеральных материалов обусловлен характером электронного взаимодействия составных элементов, а также структурными дефектами и количеством механических примесей. Хромофорные свойства, связанные со способностью придавать минералам определенный цвет, имеют ионы переходных металлов - титана, ванадия, хрома, железа, марганца, кобальта, меди, никеля. Определенное место среди хромофоров занимает железо. Наиболее интенсивное окрашивание дает Fе³⁺ - красный, бурый, желтый, зеленый. Ион Fе²⁺. вызывает зеленоватое и голубоватое окрашивание, но более бледное в сравнении с ионами Fе³⁺. Совместимость этих ионов вызывает черно-синее окрашивание минералов. На цвет минералов непосредственно влияют также условия их образования, главным образом температура и окружающая среда. Примеси, вызывающие окрашивание минералов, могут быть неорганическими, органическими, жидкими, твердыми и газообразными. Грубодисперсные включения образуют недостаточно чистый и яркий тон, в то время как тонкодисперсные, даже в небольших количествах способны вызывать интенсивное окрашивание минералов.

Для получения разнообразной цветовой гаммы широкого распространения приобрели краски минерального происхождения (красящие пигменты), которые представляют собой, главным образом, оксиды различных металлов и их смесей.

Основными показателями цвета являются: цветовая тональность, светлота, насыщенность цвета.

Блеск - свойство материала отражать свет, падающий на него. Количественно он выражается коэффициентом отражения, который является функцией показателя преломления ŋ, а для непрозрачных материалов - коэффициент поглощения. Среди материалов, что составляют природные каменные материалы, очень часто (до 70%) встречается стеклянный блеск, менее всего - алмазный и металлический (1...2%). Блеск зависит от гладкости поверхности материалов. Высокого блеска, например, достигают при шлифовании и полировании, а также с использованием глазурей и эмалей, которые растекаются на поверхности, расплавляясь при высокой температуре и образуя при этом гладкую поверхность.

Прозрачность - свойство материалов пропускать свет без рассеивания. Мерой оценки прозрачности является коэффициент прозрачности, который равняется отношению интенсивности светового потока, прошедшего через поверхность материала к его интенсивности, падающей на поверхность. Светопропускная способность какого-либо вещества связана с коэффициентом поглощения и толщиной поглощаемого шара. Потеря прозрачности стеклом обеспечивается образованием высокодисперсной двухфазной системы.

Текстура – строение материала, обусловленное относительным расположением и распределением составных частей материала в занимаемом пространстве. Текстура бывает слоистая, массивная, полосчатая, пористая и т.д. В большинстве своем строительные материалы имеют капиллярно-пористую текстуру. Их подразделяют на мелкопористые и крупнопористые Мелкопористыми являются строительные материалы из бетона, раствора, керамики, ряд камней и т.п., а крупнопористые - пено- и газобетон, газостекло, поропласты.

Фактура - это видимое строение поверхности строительных материалов, характеризуемое рельефом и степенью блеска. В практике строительных материалов выделяют фактуры рельефные и гладкие, матовые и глянцевые, а также блестящие. При сравнении фактуры и рисунка строительных материалов обязательно учитывается расстояние, с которого они рассматриваются. Максимальное расстояние, с которого различимы элементы фактуры и рисунка, связано с их размерами и степенью цветового контраста между ними. Вместе с тем, при назначении данных характеристик учитывается целый ряд. факторов, в том числе и цвет материала. Различную фактуру бетону можно, придать многими способами как на стадии формования, так и после затвердевания.

вопросы для самопроверки. 1.0т каких факторов зависят основные свойства строительных материалов? 2. Расскажите о химическом, минералогическом и фазовом составах минералов? 3. В чем основное различие между кристаллическими и аморфными телами? 4. Перечислите известные Вам дисперсные системы. В чем их особенность? 5. В чем отличие между истинной и средней плотностью материала? 6. Как зависят свойства строительных материалов от изменения пористости? 7. Какие материалы называют морозостойкими? Что такое морозостойкость? 8. Что такое прочность материала? Какие методы определения прочности? 9. В чем сущность художественно-декоративных свойств строительных материалов? Способы и методы их определения. В чем отличие между структурой и текстурой? Какие виды структуры выделяют в строительном материаловедении?

Лабораторная работа№1

Тема: ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В современном строительном производстве природные каменные материалы находят широкое распространение для облицовки и архитектурно-декоративной отделки (наружной и внутренней) зданий и сооружений, в качестве стеновых материалов, для устройства дорожных покрытий, в качестве заполнителей (мелкого и крупного, плотного и пористого) для приготовления бетонных и растворных смесей.

Технические свойства природных каменных материалов соответствуют свойствам тех горных пород, из которых они получены. Горной породой называют минеральную массу более или менее постоянного состава, слагающих земную кору. В основу классификации горных пород положено их происхождение - генетическая классификация. Условия образования горных пород предопределяют их химико-минералогический состав, кристаллический состав и структуру. В свою очередь, от этих показателей зависят физико-технические и эстетические свойства горных пород, и они являются исходными при выборе и технико-экономической оценке природных каменных материалов. Согласно генетической классификации, горные породы подразделяют на три группы: изверженные, осадочные и метаморфические.

Изверженные горные породы образовались из расплавленной массы, поднявшейся из глубины Земли, и отвердевшей при остывании с различным строением и структурой, а также свойствами. Глубинные изверженные породы под давлением верхних слоев остывали медленно и сравнительно равномерно. Они обладают большой плотностью, высокой прочностью при сжатии, морозостойкостью, низким водопоглощением и большой теплопроводностью. Их применяют для изготовления облицовочных плит, лестничных ступеней, бортовых камней, щебня.

Излившиеся горные породы, образовавшиеся на поверхности Земли при быстром охлаждении магмы без внешнего давления, состоят из отдельно хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую массу. Состав и свойства излившихся пород такие же, как и у глубинных, но структура их мелкокристаллическая. Они обладают высокой прочностью и твердостью. Применяют их в качестве материала для дорожных покрытий, а также как сырье для каменного литья и минеральной ваты.

Обломочные породы отличаются стеклообразным пористым строением, имеют посредственные плотность, прочность и теплопроводность. Продукты вулканических извержений сначала откладывались в виде отдельных обломков, образуя породы небольшой плотности (пемза, вулканические пеплы), а затем из части таких пород за счет слеживания образовались вулканические туфы. Хорошие декоративные качества и высокая морозостойкость позволяют использовать как облицовочный материал фасадов (пористость - 40...70%, прочность при сжатии - 5...20 МПа, коэффициент теплопроводности - 0,21...О,33 Вт/м, 0К).

Осадочные горные породы по характеру образования и составу делят на: химические, органогенные и механические. Химические образовались при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим уплотненней и цементацией (гипс, ангидрит, известковые туфы). Органогенные породы образовались в результате отложения на дне водоемов остатков водорослей и живых организмов с последующим уплотнением и цементацией (известняки, мел, диатомит). Механические отложения (обломочные породы) - есть результат отложения или накопления рыхлых продуктов распада горных пород. Осадочные горные породы разнообразны по составу, структуре и физико-механическим свойствам, менее однородны, залегают пластами и имеют слоистое строение, что отрицательно сказывается на строительных свойствах получаемых из них каменных материалов (известняки, доломиты, песчаники, гравий, песок).

Метаморфические горные породы образовались в результате глубокого преобразования изверженных или осадочных пород под влиянием высоких температур и давлений, а иногда и химических воздействий. Полученные таким образом породы более плотны, чем исходные осадочные. Структура их, б большинстве случаев, слоистая (гнейсы, глинистые сланцы, мрамор). Применяются как облицовочные плиты, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен. Классификация горных пород приведена в табл.1.

Таблица 1

классификация горных пород

Изверженные породы	Осадочные породы	Метаморфические породы
Глубинные: гранит, сиенит, диорит, габбро, лабрадорит;	Механические осадки: рыхлые: глина, песок, гравий, щебень; сцементированные: песчаник, конгломерат, брекчия	Изверженные: Гнейс, асбест
Излившиеся: кварцевый порфир, трахит, андезит, диабаз, базальт;	химические образования: гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковый туф, травертин, мергель.	Осадочные: Мрамор, кварцит, глинистый сланец
обломочные: рыхлые: вулканический пепел, вулканический песок, пемза; сцементированные: вулканический туф	Органогенные отложения: известняк-ракушечник, мел, диатомит, трепел, опока

Свойства природных каменных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материала могут быть получены долговечные строительные конструкции высокой эффективности.

Физические свойства характеризуют особенности физического состояния материала: его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивного излучения, а также сопротивляться агрессивному действию внешней эксплуатационной среды.

Химические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушению при действии кислот, щелочей, растворов солей.

Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться всем видам внешних, воздействий с приложением силы.

По совокупности признаков различают прочность при сжатии, прочность при изгибе, при ударе, твердость, истираемость.

Эстетические свойства предусматривают нахождение материала в общей гамме архитектурного ансамбля.

Каменные природные материалы различают по следующим показателям:

o по плотности - обыкновенные (тяжелые) более 1800 кг/м³ и легкие с плотностью менее 1800 кг/м³;

o по пределу прочности при сжатии: для обыкновенных M100-M1000 и легких М4-М200;

oпо морозостойкости: для обыкновенных F15-500 и легких F10-25;

По способу обработки подразделяются на грубообработанные (бутовый камень, щебень, гравий, песок); штучный камень, плитки и плиты; фасонные (профилированные) изделия.

Бутовый камень применяется для возведения фундаментов, стен подземных частей зданий, стен нежилых промышленных зданий

Штучные камни и плиты - изделия правильной формы, полученные распиливанием или обтесыванием массивных горных пород и используется для облицовки стен и цоколя фундамента, лестничных маршей.

Вопросы для самопроверки: 1. Что такое горная порода? Каковы условия образования горных пород? 2. Как и по каким признакам классифицируют горные породы в зависимости от происхождения? 3.Какие основные свойства исследуются при применении горных пород в строительном производстве? 4. В чем отличие горных пород от минералов? Какая структура природных минералов? 5. Какие способы обработки природных каменных материалов? 6. Где и в виде чего применяются горные породы и минералы в строительстве?

Лабораторная работа №2

Тема:ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И ПОРИСТОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: изучение методики определения истинной, средней (насыпной) плотности, вычисление пористости и пустотности строительных материалов.

Материалы и оборудование: колба Ле-Шателье; цилиндрический сосуд вместимостью 1000см³; весы технические с точностью измерений до 0,1г; линейка металлическая с ценой деления 1 мм.

Ход работы: при выполнении данной работы рекомендуется использовать песок нормальный кварцевый для испытания цемента (ГОСТ 6139). Определение истинной плотности песка производится с помощью объемомера Ле-Шателье (рис.1). В лабораторный прибор Ле-Шателье наливают воду до нижней метки (при испытания минеральных вяжущих веществ - инертную жидкость, например керосин, бензин, ацетон). Уровень жидкости отсчитывают по нижнему мениску. Объемомер с водой взвешивают на технических весах с точностью до 1г. Затем, через стеклянную или металлическую воронку, насыпают испытываемый материал до тех пор, пока уровень воды не вытеснится до верхней метки. Согласно закону Пифагора определяем объем всыпанного материал. После всыпания взвешивают колбу с водой и материалом, вычисляя тем самым массу всыпанного материала по разнице масс. Истинную плотность вычисляют по формуле: r_И = m/V_А, г/см³; кг/м³.

Опыт проводят не менее трех раз, затем вычисляют среднее арифметическое из полученных трех значений. Определяя истинную плотность кварцевого песка необходимо отметить, что полученная величина соответствует истинной плотности минерала кварца, из которого состоят зерна песка. Для определения средней (насыпной) плотности сыпучих и зернистых материалов (пески, щебень, гравий) используют цилиндрический сосуд, вместимостью 1000...5000 см³, стандартную воронку и металлическую линейку. Перед испытаниями цилиндрический сосуд взвешивают. В воронку прибора всыпается испытуемый материал, в котором отсеяна фракция более 5 мм, затем открывают снизу задвижку и заполняют сосуд с избытком (см.рис.). Вровень с краями сосуда избыток материала срезают металлической линейкой. Определяемый общий объем песка будет равняться объему цилиндрического сосуда, т.е. 1000 см³. Чтобы сохранить песок в насыпном состоянии, не допускается его встряхивание в момент заполнения им сосуда. Сосуд с песком взвешивают иопределяют массу насыпанного в него материала в насыпном состоянии. Насыпную плотность вычисляют по формуле: ρ_н= m/V_O, г/см³. Опыт проводят трижды и вычисляют среднее арифметическое значение трех испытаний. Зная истинную ρ_и и среднюю (насыпную) ρ_о плотность сыпучего материала вычисляют пустотностъ песка (щебня) по формуле: П_уст = (1- ρ _н/ ρ _и)*100, %.

Нужно отметить, что пустотностъ песка находится обычно в пределах 40…50%, а щебня (гравия) – 35…55%. Результаты выполнения лабораторной работы записываются в таблицу.

Таблица 6

№ пп	Наименование опыта	Ед. изм.	Результаты испытаний
І опыт	ІІ опыт	ІІІ опыт
1.	Определение истинной плотности	г/см^3
2.	Определение средней плотности в образцах правильной формы	г/см^3
3.	Определение средней плотности в образцах неправильной формы	г/см^3
4.	Определение насыпной плотности	г/см^3
5.	Определение пустотности	%

ВЫВОД: __________________________________________________________________________________________

Вопросы для самопроверки: 1.Какие приборы и оборудование используются для определения истинной, средней и насыпной плотности строительных материалов? 2. Чтотакое истинная плотность? Для чего ее определяют? 3. От чего зависят средняя и насыпная плотность строительных материалов? 4. На какие показатели качества и как оказывают влияние средняя и насыпная плотности? 5. Что такое пустотность строительных материалов? Для каких материалов она определяется?

Лабораторная работа № 3