дәріс.Тақырып: Құрылыс материалдарының халық шаруашылығындағы маңызы және қасиеттері

Дәріс жоспары:

1. Құрылыс материалдары және олардың түрлері.

2. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты жіктелуі.

3. Құрылыс материалдарының қасиеттері

 

Материалдарды зерттеу барысында жасалатын маңызды қорытынды: - олардың негізгі қасиеттерінің көрсеткіщтері және пайдалану жағдайларындағы тұрақтылығы, құрамындағы заттардың қасиетіне және структурасының сипатына тікелей байланысты. Себебі, материалдарды құрайтын заттардың өздеріне тән химиялық , физикалық қасиеттері, белгілі бір структурасы болады. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты үш түрге бөледі: макроструктура – аспапсыз, құралсыз көзге көрінетін материал құрылысы; микроструктура - оптикалық прибормен көрінетін құрылысы; материал құрамындағы заттардың молекулалық иондық дәрежеде электрондық оптикалық қайта өзгертушісі бар рентгенмен зерттелетін ішкі құрылыс.

Барлық материалдар белгілі МЕСТ-ке, сонымен қатар Құрылыс нормалары мен ережелері деп аталатын нормативті құжаттар жүйесіне сәйкес келеді ( ҚН; Е.)  Олар тарауларға бөлінген төрт бөлімнен тұрады:

І- ші бөлімінде құрылыс материалдар мен бұйымдардың номенклатурасы, сызықтық мөлшерлері, олардың сапаларына қоятын талаптар, үйлерді және биналарды жобалау мезгілінде олардың класына байланысты материалдар мен бұйымдарды таңдап алу туралы деректер, материалдарды, бұйымдарды,конструкцияларды тасу, сақтау және қабылдау туралы ережелер келтірілген.

ІІ- бөлімінде үйлердің және биналардың топталуы, бір модульдік жүие, өртке қарсы талаптар, конструкциялар мен үй сылақтары және т.б. мәліметтер туралы жөн жағдай, жүктелуші түрлі конструкцияларды жобалаудың нормасы және т.б. жобалық нормалар белгіленген.

ІІІ- ІV – бөлімдерінде құрылыс жобасын жобалау, механизациялау және ұйымдастыру бойынша прогресивтік тәсілдерді, құрылыс жұмысын өндіру әдістері мен ережелері орындалған жұмыстарға қоятын талаптар және оларды қабылдау ережелері, сметалық нормалар, құрылым материалдардың, бұйымдардың және конструкциялардың сметалық құнын анықтау ережелері , экономикалық сұрақтар туралы нұсқаулар мен ережелер жазылған. Бұл өте міндетті құжат.

Бұл құрамның байланысын, материалдардың қасиеті мен құрылымын, сонымен қатар олардың физика-химиялық, физикалық, механикалық және басқа да әсерлердегі өзгеріс заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Кез келген материал құрылымда жүктемеге немесе қоршаған орта әсеріне ұшырайды. Материалдың ғимаратта қолданылуы, жұмыс шартына байланысты құрылыс материалдары төмендегідей жіктеледі:

1. әмбебап типтегі материалдар (қатаң құрылымдарға арналған)

2. арнайы бағыттағы материалдар (әсерден қорғауға арналған)

Олардың қолданылу аймағы материалдардың қасиеттеріне байланысты.

 

 

1. Құрылыс материалы дегеніміз – табиғи және жасанды материалдармен бұйымдар, үйлер мен ғимараттар салуда және жөндеуде қолданылады. Құрылыс материалдарының айырмашылығы оларға қойылатын талаптарға, қолдану орны мен пайдалану жағдайына және номенклатурасына байланысты. Құрылыс материалдары жалпы және арнайы материалдарға бөлінеді.

Жалпы материалдар: цемент және оның түрлері, бетон, темір бетон, ағаштық материалдар т.т.

Арнайы материалдар:акустикалық, жылу оқшаулайтын, отқа төзімді және берік т.б.

Құрылыс материалдарын дайындау дәрежесіне байланысты дайын және құрылыс алаңында немесе заводта дайындалатын материалдарға бөлінеді.

2. Құрылыс материалдарын реттейтін және талаптық құжаттарға:

- мемлекеттік республикалық стандарт; (МРСТ)

- құрылыс нормалары мен ережелері; (ҚНмЕ)

- уақытша қолданылатын құрылыс нормалары;

- құрылыс нормалары;

- техникалық жағдайы және тағы басқа мөлшерлік құжаттар;

Мемлекеттік республикалық стандарттарда құрылыс материалдары туралы негізгі мәліметтер, олардың анықтамасы, шикізаты, қолданылатын аймағы, топқа бөлінуі (классификациясы), сортқа немесе маркаға бөлінуі, сынақ әдістері, қоймада сақтау және тасымалдау жағдайы беріледі.

МРСТ заңды күші бар, сондықтан оны кәсіпорындар мен ұйымдар міндетті түрде орындауы қажет.

Техникалық жағдай – мөлшерлі техникалы құжат – өнім (материал) сапасын реттейді.

Құрылысшыларға заңды құжат – құрылыс нормалары мен ережелері. Онда: құрылыс материалдарының номенклатурасы (түрлері, типтері) мен негізгі өлшемдері, сапасына қойылатын талаптар, үйлер мен ғимараттарды салу және пайдалану жағдайына байланысты оларды таңдау мен қолдану ұсқаулары беріледі.

3. Құрылыс материалдарының физикалық қасиеттері.

Орташа тығыздық дегеніміз – материалдар массасының табиғи көлеміне қатынасы.

= орташа тығыздығы

 - үлгі массасы

 - үлгінің табиғи көлемі (көлемге оның кеуектілігі қуыстары да кіреді) сыртқы формасы дұрыс болмаған жағдайда орташа тығыздығы анықтауға қолданатын формула.

V₁- мензуркадағы судың көлемі

V₂- мензуркадағы үлгі мен судың көлемі.

Борпылдақ, сусымалы құрылыс материалдарының (құм, гравий, щебень, топырақ, цемент т.т.) Орташа тығыздығына мына формуланы қолданады.

m₁-ыдыс салмағы

m₂-ыдыс пен құрылыс материалының салмағы

V_c-белгілі көлемдегі ыдыс

( 1л, 2л, 3,5л, т.т.) 1л-1000см³

Орташа тығыздықты құрылыс материалының салмағын өлшеуде немесе көлікпен тасымалдау кезінде қолданады. Құрылыс материалының орташа тығыздығы

1. Шойын мен болат 7800-7900 кг/м³

2. Керамикалық кірпіш 1600-1700 кг/м³

3. Силикаттық кірпіш 1800-1900 кг/м³

4. Бетон 1800-2400 кг/м³

5. Темір бетон кг/м³ 2400-2500

6. Ағаш 400-600 кг/м³

7. Мипора (пенопласт) 10-20 кг/м³

8. Цемент 1100-1300 кг/м³

1кг/см³ = = =1000кг/м³

Орташа тығыздық материалдың кеуектілігі мен қуысына және ылғалдылығына қарай өзгеріп отырады. Ылғалдылығы жоғары болса, онда орташа тығыздық өседі.

2) Шын тығыздық дегеніміз – үлгі массасының абсалюттік көлемге қатынасы

=  (г/см³)

 – шын тығыздық

V  – үлгінің абсолюттік көлемі

Шыны, битум,болаттың орташа тығыздығы шын тығыздығына тең. Себебі бұлар абсолюттік тығыз материалдар. Басқа құрылыс материалдарының кеуектілігі, қуысы бар, сондықтан олардың орташа тығыздығы шын тығыздыққа қарағанда аз. ( )

Шыны – =2,2-2,7 г/см³

Кірпіш – =2,1-2,3 г/см³

Ағаш – =1,55-1,56 г/см³

3) Аязға төзімділік дегеніміз – суға әбден қаныққан материалдар үлгісін алма-кезек қатырып, ерітіп сынау кезінде бұзылмай өз қабілетін сақтау қасиеті. Материалдар үлгісін 2 тәулік су ішінде ұстап әбден қанықтырады одан кейін оны температурасы - 15-17⁰С аязға қатырғышта 6 сағат ұстайды, одан кейін t=+ 20⁰С бөлмеде 4 сағат ұстап ерітеді, бұны бір цикл деп атайды. Егер осындай сынақ кезінде беріктік шегін 25%- тен, ал массасын 5% артық жоғалтпаса онда материалға аязға төзімділік маркасы тағайындалады. МР3 10,15,25,35,50 т.т.300.

4) Су сіңіргіштікдегеніміз – материалдың суды, ылғалды өз бойына сіңіріп оны ұстап тұру қаблеті. Су сіңіргіштік көлемді және салмақты түрге бөлінеді.  W =

m₁ – құрғақ материал үлгісінің салмағы

m₂ – суға әбден қаныққан үлгі массасы

V - үлгі көлемі

Салмақтық су сіңіргіштікті анықтау формуласы:

Материалдың салмақтық су сіңіргіштігін оның ылғалдылығы деп атайды. Салмақтық су сіңіргіштікке мысалдар: керамикалық плита – 4%

Гранит 0,5 -0,7 %

Керамикалық керпіш 8-20 %

Ауыр бетон 2-4 %

Материалдардың су сіңіргіштігі оның орташа тығыздығын және жылу өткізгіштігін өсіреді, беріктігін төмендетеді.

5) Кеуектілік – материал денесінің қуыстарымен толтырылу дәрежесі 1-100%. П₀=1-d=( )100 %

П₀- кеуектілік, d-салыстырмалы тығыздық. Материалдарда ашық және жабық қуыстар болады. Олардың өлшемі 0,1–2мм дейін, – егер жабық қуыстар біркелкі орналасатын болса, онда ондай материалдардың жылу оқшаулайтын қасиеті артады.

6) Жылу өткізгіштік – материалдардың өз бойынан белгілі бір көлемде егер конструкция беттеріндегі t айырмашылығы 1⁰С–тан артық болғандағы жылуды өткізу қасиеті.

Қуыс, кеуекті материал суық ауаны ұстап тұра алады. Сондықтан ағаш, керамикалық кірпіш, жеңіл бетон сияқты материалдарды қабырға конструкциясына қолданады. Жылу өткізгіштік – жылу өткізгіштік коэфицентімен анықталады. =0,23 - ағаш ( =0,23 )

Силикат кірпіш = 0,87

темір бетон =1,7

көбікті (пено) бетон =0,02

7) Жылу сиымдылықдегеніміз – материалдарды қыздыру кезінде жылуды өз бойында ұстап тұру қасиеті. Мысал, пешке арналған материалдық керамикалық кірпіш.

8) Отқа төзімділікдегеніміз – материалдың ұзақ уақыт бойы өрт кезінде ыстық t-ға және суға шыдау қаблеті. Отқа төзімділік дәрежесіне байланысты. Жанатын, нашар жанатын және жанбайтын материалдар болып бөлінеді. Мысалы, нашар жанатын материал фибролит, абролит.

9) Отқа беріктілік дегеніміз - материалдың ұзақ уақыт бойы ыстық t-ға шыдап деформацияға ұшырамау қасиетін айтады. Отқа беріктілік қасиетіне байланысты 3 түрге бөледі. 1) оңай балқитын материал 1380⁰С 2) Қиын балқитын материал 1380-1550⁰С. 3) Отқа берік материал 1550⁰С.

10) Беріктік дегеніміз – материалдың сыртқы күштің әсерінен пайда болған ішкі кернеуге қирамай, сынбай қарсы тұру қасиеті .

Үйлер мен ғимараттар әр түрлі сыртқы күштің әсеріне төтеп береді. Ол сығымдылық, созымдылық және иілу.

Сығымдылық деформациясы.

 

 

Р-сыртқы қирату күші

σ- ішкі кернеу

 

 

Мынадай құрылыс материалдары – кірпіш, бетон, темір бетон, табиғи тастар және т.б. Сығымдылыққа жақсы жұмыс жасайды. Ал ағаш және металл иілу мен созымдылыққа жақсы жұмыс істегендіктен оларды: балка, ферма, ригель тәріздес конструкцияларда қолданады.

Беріктік шегі дегеніміз – қирау күшін шақыратын кернеуді атайды.

R _сығ= ( кгк/см²; Мпа)

R _сығ – сығымдылық беріктік шегі

Р- қирату сыртқы күші

F_o – үлгінің сынаққа дейінгі бастапқы ауданы

R_созу=

Сығымдылық беріктік шегін анықтау үшін формасы куб, призма, цилиндр тәріздес үлгілер қолданады. Ал созымдылықты анықтауға қимасы төртбұрыш, квадрат шеңбер тәріздес стерженді пайдаланады.

Созымдылықты сынау үлгісін сызу.

Иілу беріктік шегін мына формуламен анықтайды: R_иілу =

M – Сыртқы күштен пайда болған момент

W – қарсыласу моменті

P – қирату сыртқы күші

L – тіреу аралық пролет (ұзындық)

a – үлгі биіктігі

в – үлгі ені

Сығымдылық, созымдылық және иілу беріктік шегіне байланысты құрылыс материалдарының маркасы тағайындалады. M(R) 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150 т.т 1000. Жазылған сандар ауданы F₀= 1см²-қа келетін күшті көрсетеді.

Мысалы, керамикалық кірпіш маркасы М-100 болса, онда ол 30000кг салмақты көтере алады. Кірпіш өлшемі 250х120х65мм, кірпіш ауданы F₀=12х25=300см².

R_сығ =

Р=R_сығ·F₀=100·300=30000кг

1.Серпімділікдегеніміз –материалдың сыртқы күштің әсерінен деформацияға ұшырап, ал күшті алғанан кейін өзінің формасымен өлшемін сақтау қасиеті. Ағаш, болат, резина, сияқты материалдар серпімділігі бар.

2. Созымдылық дегеніміз – материалдың сыртқы күштің әсерінен формасымен өлшемдерін сынбай, жарылмай өзгерту қабілеті. Мысалы: цемент қамыры, битум, лай балшық.

3. Морт сынғыштық дегеніміз - сыртқы күштің әсерінен деформацияға ұшырамай материалдың бірден қирау қасиеті. Мысалы: шойын, керамикалық кірпіш, плита, шыны т.т.

4) Соққыға қарсы тұру – материалдың соққы күштеріне қарсыласу қасиеті. Мысалы: жол конструкциясы, рельс, аспалы көпір астындағы балка т.т.

5. Қаттылық – материалдың өзінен басқа неғұрлым қатты дененің кіруіне кедергі жасау қасиеті. Мысалы: болат, ағаш, бетон сияқты материалдардың қаттылығын болаттық шарик әдісімен анықтайды. Қаттылық белгісі: НВ

Сынау үлгісі

 

Табиғи тастар қаттылығы қаттылық шкаласымен (МООС) таблицасымен анықтайды. Таблицада 10 минерал берілген, қаттылығы 1-10 дейін. Олардың қаттылығын күнделікті өмірде қолданып жүретін: тырнақ, пышақ, әйнек т.б. салыстырады. НВ = 1 тальк, бор адам тырнағымен сызылады. НВ = 10 алмаз, әйнекті оңай кеседі.

6. Уатылғыштық – сыртқы күштің әсерінен материалдың өзінің формасымен өлшемін өзгерту қасиеті. Мысалы: еден материалы, жол, саты басқышы т.б.

7. Құрылыс материалдарының химиялық қасиеті – ұзақ уақыт бойы олардың қышқылға, сілтіге немесе тұзға шыдауын айтады.

 

 

Материалдар атауы

Тығыздығы кг/м³

Шын тығыздығы

Орташа тығыздығы

Темір

Гранит

Әк тас

Құм

Цемент

Керамикалық кірпіш

Ауыр бетон

Қарағай

Кеуекті пласт (поропласты)

7850-7900

2700-2800

2400-2600

2500-2600

3000-3600

2600-2700

2600-2900

1600-1550

1000-1200

7800-7850

2600-2700

1800-2400

1450-1700

900-1300

1600-1900

1800-2500

450-600

20-100