Специальные свойства строительных материалов

К специальным свойствам относятся: реологические и химические и технологические свойства.

Реологические свойства называют структурно-механическими.

Реология — наука о деформациях и текучести веществ. Объект реологии — жидкие и пластичные вещества. В реологии жидкостями считаются вещества, которые, под действием приложенной силы, не­ограниченно деформируются, т.е. текут. Идеально твердые тела под действием силы деформируются упруго (обратимо) и восстанавливают свою форму после окончания действия силы. Реальные материалы, в том числе бетонные и растворные смеси, краски, мастики сочетают в себе свойства жидких и твердых тел. В зависимости от преобладания того или иного свойства говорят о вязкотекущих или пластично-вязких смесях.

К основным реологическим характеристикам относятся: вяз­кость, предельное напряжение сдвига, тиксотропия.

Вязкость — внутреннее трение жидкости, препятствующее пе­ремещению одного ее слоя относительно другого. Вязкость характери­зуется коэффициентом динамической вязкости г) и измеряется в Па·с.

В строительстве применяют большей частью пластично-вязкие смеси (строительные растворы, краски, гипсовое, цементное тесто и т.д.). По своим свойствам пластично-вязкие тела занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми телами. Так, тесто можно разрезать ножом (что нельзя сделать с жидкостью), но вместе с тем тесто принимает форму сосуда, в который оно помещено, т.е. ведет се­бя как жидкость.

Наблюдая за растворной смесью или краской под нагрузкой, можно заметить, что при малых нагрузках они ведут себя как твер­дые тела, проявляя упругие свойства. При увеличении нагрузки у них появляются необратимые пластические деформации. При даль­нейшем увеличении нагрузки эти смеси начинают течь, как вязкие жидкости.

Предельное напряжение сдвига — величина внутренних на­пряжений, при которой материал начинает необратимо деформиро­ваться (течь), т.е. превращается в вязкую жидкость. Этот показатель у строительных смесей также называют структурной прочностью.

В структурированных системах процесс разрушения структуры протекает постепенно: сначала более медленно, затем ускоряется, а при дальнейшем увеличении напряжения или скорости деформации (течения) структура полностью разрушается. Причиной разрушения структуры материала является нарушение внутренней связи между его частицами при указанных напряжениях.

Многие пластично-вязкие смеси при повторяющихся (динами­ческих) воздействиях могут обратимо терять структурную вязкость, временно превращаясь в вязкую жидкость. Это свойство, называемое тиксотропией, характерно для смесей на основе минеральных вя­жущих (бетонных и растворных смесей), красок и мастик. Физическая основа тиксотропии — разрушение структурных связей внутри пла­стично-вязкого материала. После прекращения механического воз­действия материал вновь обретает структурную прочность.

Явление тиксотропии используется при виброуплотнении бе­тонных смесей и нанесении мастичных и окрасочных составов шпате­лем или кистью. В строительных лабораториях реологические свойст­ва смесей оцениваются применительно к условиям их использования в строительстве. В этом случае определяют не конкретные реологиче­ские характеристики (вязкость, предельное напряжение сдвига и т.п.), а обобщенные показатели: консистенцию вяжущего теста, удобоукладываемость растворной или бетонной смеси и т.д., используя для этого специальные приборы и методы определения.

 

Химические свойства характеризуют способность материалов противостоять разрушающему действию солей, кислот, щелочей, ма­сел, нефтепродуктов, с которыми в процессе эксплуатации они могут находиться в соприкосновении. Основными химическими свойствами являются химическая, коррозионная и биологическая стойкость, адгезионная способность, экологическая чистота.

Химическая стойкость — способность материалов сопротив­ляться разрушительному влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.

Стойкими к воздействию кислот и растворов солей являются пласт­массы на основе полиэтилена, полистирола, поливинилхлорида. Вы­сокой кислотостойкостью отличаются углеродистые стали, чугуны, гранит, каменное литье из базальта, шлакоситаллы. К шелочестойким материалам относятся хромоникелевые стали, латуни (нике­левые), бетоны на глиноземистом цементе.

Коррозионная стойкость — свойство материала сопротивлять­ся коррозии, т.е. разрушению, вызванному действием внешней агрес­сивной среды.

Коррозия (от лат. corrodo — разъедаю) бывает химической и электрохимической. Благоприятной средой для развития химической коррозии является вода как пресная, так и морская. Электрохимиче­ская коррозия образуется в результате воздействия растворителей, кислот, щелочей. Коррозии подвергаются металлы, бетон, горные по­роды. Коррозия горных пород и каменных материалов — это их рас­творение под влиянием химического воздействия воды. Коррозия бе­тона — это разрушение цементного камня от действия пресных, минерализованных вод.

коррозионно-стойкими. -керамические материалы с плотным черепком, стекло, асбесты, легированные стали, сплавы титана и алюминия, многие пластмассы и др.

Биологическая стойкость — способность материалов сопротив­ляться влиянию процессов жизнедеятельности бактерий и других живых организмов (биологической коррозии).

К химическим свойствам материалов относят адгезионную спо­собность. Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание) — сцепление и связь между находящимися в контакте поверхностями разнообразных по составу твердых или жидких материалов.

Адгезионная способность проявляется в сопротивлении отрыву или разделению контактирующих материалов. Количественной оцен­кой адгезии является усилие отрыва, отнесенное к единице площади контакта.

Высокой адгезионной способностью обладают битумные и дегте­вые, магнезиальные и другие вяжущие. Это свойство используется при изготовлении кровельных, гидроизоляционных материалов, фиб­ролита, ксилолита (материала для полов); оно имеет большое значе­ние при склеивании, сварке, нанесении защитно-декоративных по­крытий (лакокрасочных, эмалевых и др.).

В связи с широким внедрением в строительную практику синте­тических полимерных материалов важной характеристикой качества строительных материалов является их экологическая чистота (экологичность).

Под экологической чистотой следует понимать отсутствие ток­сичности, вредного биологического действия на людей.

В состав пластмасс входят стабилизаторы, полимеры и другие компоненты, которые имеют резкий сильный запах и могут вызывать загрязнение внешней среды. При выполнении лакокрасочных работ следует учитывать ядовитость (токсичность) некоторых пигментов, со­держащих соединения свинца, меди, мышьяка. Существуют нормы предельно допустимых концентраций вредных веществ и методы ток­сикологической стандартизации сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Применение экологически грязных материалов, обла­дающих высокой токсичностью, в зданиях и сооружениях категориче­ски запрещено.

По данным Минздрава Республики Беларусь коэффициент экологичности древесины составляет 1,0; ячеистого газосиликата — 2,0;

керамического кирпича — 10,0.

 Технологические свойства строительных материалов

Технологическими называют свойства материала воспринимать определенные технологические операции с целью изменения формы, размеров, характера поверхности.перерабатывать сырье и получать доброкачественную продукцию из исходных материалов при принятой технологии с использованием технологического обору­дования.

Удобоукладываемость бетонной смеси характеризует ее способ­ность заполнять форму и уплотняться при помощи вибрации. Удобо­укладываемость растворной смеси характеризует ее способность ук­ладываться тонким слоем на пористое основание и заполнять все его неровности.

Технологические свойства древесины характеризуются легко­стью обработки: ее можно пилить, строгать, сверлить, забивать гвоз­ди, склеивать и т.д. Благодаря высокой технологичности полимерных материалов формообразование пластмасс осуществляется разнооб­разными способами: экструзией, литьем под давлением, каландрированием и вальцеванием, прессованием. Широкую номенклатуру ме­таллических изделий получают различными способами: прокаткой, волочением, прессованием и т.д., что объясняется высокими пласти­ческими свойствами и пластичностью материалов.

Эстетические (декоративно - худо­жественные) свойства

   Цвет — зрительное ощущение, вы­зываемое воздействием на глаза пото­ков электромагнитного излучения в диапазоне видимой части спектра, отраженного поверхностью материала или прошедшего через него.

Челове­ческий глаз способен различать до трехсот различных оттенков ахромати­ческих и десятки тысяч хроматичес­ких цветов.

В качестве стандартной, утвержден­ной Международной Осветительной ко­миссией (МОК), принята система ко­ординат, основными цветами которой служат три реально невоспроизводи­мых цвета, обозначаемые через X, Y, Z и выбранные так, чтобы реальные цве­та находились внутри соответствую­щего цветового треугольника. Цвет, оп­ределяемый тремя координатами X, У и Z, принимается как единое целое. Координаты цвета получают рас­четным путем, используя данные за­меров при помощи специальных при­боров: спектрофотометров, компара­торов, колориметров.

 Основные характеристики цвета — цветовая тональность, светлота и насы­щенность.

 Цветовая тональность показывает, к какому участку видимого спектра относится цвет строительного мате­риала. Количественно цветовые тона измеряются длинами волн.

 Светлота характеризуется относи­тельной яркостью поверхности строи­тельного материала, определяемой ко­эффициентом отражения, который представляет соответственно отноше­ние отраженного светового потока к падающему.

  Насыщенность цвета — степень от­личия хроматического цвета от ахро­матического той же светлоты.

Цветовые атласы — альбомы или наборы большого числа ахроматичес­ких и хроматических накрасок, предва­рительно систематизированных.

Картотека цветовых эталонов — комплект карточек различных цветов, каждому из которых присвоен опре­деленный номер. При этом каждая карточка имеет два гнезда, в которые вставляются глянцевая и матовая накраски одного цвета на триацетатной пленке размером 115Х6 мм. Размер каждой карточки 130Х180 мм. Цветовые характеристики карточек в каждой партии перед выпуском измеря­ются при помощи фотоэлектрического колориметра. Существуют определен­ные правила хранения карточек и поль­зования ими. Максимальный срок их эксплуатации 5 лет.

Фактура — видимое строение по­верхности строительного материала, характеризуемое рельефом и степенью блеска. Выделяют фактуры рельеф­ные и гладкие, матовые, глянцевые и блестящие.

  Рисунок — различные по форме, размеру, расположению, цвету отдель­ные составные элементы на поверх­ности строительного материала. При­родный рисунок на поверхности дре­весины или природного камня на­зывается текстурой.

Координация размеров в строительстве

Геодезические работы в строительстве могут быть рассмотрены как комплексный технологический процесс, сопровождающий все этапы воз­ведения сооружения, в ходе выполнения которого решаются две взаимо­зависимые задачи:

обеспечение строительства объекта в соответствии с установленными в проектной документации геометрическими параметрами;

обеспечение пространственной взаимосвязи параметров элементов и конструкций с точностью, обеспечивающей функционирование строитель­ного объекта.

Таким образом, размеры элементов и конструкций, их геометрическая связь в сооружениях определяют объемы, точность и методы геодезиче­ских измерений.

Важнейшим правилом, определяющим геометрические построения и обеспечивающим типизацию и стандартизацию при проектировании и возведении строительных объектов, служит модульная координация раз­меров в строительстве (МКРС), устанавливающая кратность всех размеров и габаритов величине основного модуля М, за который прини­мают 100 мм. Целесообразно применять прямоугольную модульную про­странственную координационную систему (рис. 1, а), но допускаются также косоугольные, центрические (рис. 1, б) и другие системы.

Координационная система зависит от объемно-планировочного реше­ния здания (сооружения), определяемого назначением объекта. Пере­числим основные элементы объемно-планировочных решений строитель­ного объекта:

шаг — расстояние между осями стен и других опорных конструкций (в зависимости от направления в плане шаг может быть продольным и поперечным);

пролет — расстояние между осями несущих конструкций в направле­нии, соответствующем продольным размерам основных несущих конст­рукций перекрытия или покрытия. В зависимости от конструктивной схемы пролет по направлению совпадает с поперечным или продольным шагом;

высота этажа — расстояние по вертикали между уровнями пола смежных этажей, а в верхних этажах и одноэтажных зданиях — расстоя­ние от уровня пола до отметки верха чердачного перекрытия, в бесчер­дачных — до низа основной несущей конструкции.

При назначении координационных размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов наряду с основным принимаются производ­ные модули вида КМ:

укрупненные (мультимодули) 60М; ЗОМ; 15М; 12М; 6М и ЗМ, соответ­ственно равные 6000; 3000; 1500; 1200; 600 и 300 мм;

дробные (субмодули) 1/2М; 1/5М; 1/10М; 1/20М; 1/50М и 1/100М. Последние применяют для назначения толщины колонн, стен, перегоро­док, плит, перекрытий, ширины швов и зазоров между элементами.

Для обеспечения совместимости размеры различных модульных сеток назначают из условия их кратности друг другу. Целесообразнее для наз­начения основных размеров объемно-планировочных элементов жилищно-гражданских зданий использовать группы модулей ЗМ—6М—12М—60М, а для промышленных зданий — 15М—ЗОМ—60М.