Строение и основные свойства материалов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебно-методической работе - директор РОАТ

_______________В.И. Апатцев

«____»_______________20____г.

 

Кафедра «Здания и сооружения на транспорте»

Автор: к.т.н., доцент Баженов В.К.

 

 

Учебно-методический комплекс по дисциплине

«Материаловедение»

Специальность:

270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС)

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ)

270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД)

270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК)

Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии академии Протокол № 4 «01» июля 2011г. Председатель УМК___________А.В. Горелик

Утверждено на заседании кафедры «Здания и сооружения на транспорте» Протокол №12 «28» июня 2011г.     Зав.кафедрой______________В.А.Фисун

Москва 2011г.

 

 

Автор-составитель

Баженов Валерий Клавдиевич, к.т.н., доцент,

 

 

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Материаловедение» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС),

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ), 270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД), 270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК)

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной для изучения

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

СОГЛАСОВАНО: Выпускающая кафедра «Здания и сооружения на транспорте» Зав. кафедрой____________В.А.Фисун «______»__________________20_____г.

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебно-методической работе-директор РОАТ _________________В.И.Апатцев «___»________________20____г.

СОГЛАСОВАНО:

Выпускающая кафедра «Железнодорожный путь,

машины и оборудование»

Зав. кафедрой____________В.П.Сычёв

«______»__________________20_____г.

СОГЛАСОВАНО:

Выпускающая кафедра «Теплоэнергетика и

водоснабжение на железнодорожном транспорте»

Зав. кафедрой____________Р.А. Кузьминский

«______»__________________20_____г.

 

Кафедра «ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ»

 

Автор: к.т.н., доцент Баженов В.К.

 

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Материаловедение»

для студентов 3 курса специальностей

270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС)

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ)

270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД)

270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК)

Квалификация(степень) выпускника: Инженер

Форма обучения: Заочная

 

Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии академии Протокол № 4 «01» июля 2011 г. Председатель УМК____________А.В.Горелик

Утверждено на заседании кафедры «Здания и сооружения на транспорте» Протокол № 12 «28» июня 2011г. Зав.кафедрой_______________В.А.Фисун

Москва 2011г.

1.Цель изучения дисциплины

Цель изучения дисциплины «Материаловедение» - дать будущим инженерам-строителям знания и умения, которые помогут правильно выбирать строительные материалы с учетом их технологичности, свойств и технико-экономической эффективности. Для того чтобы каждое сооружение было прочным и долговечным, необходимо материалы применять рационально, в соответствии с их назначением. Кроме того, дать студенту базовые знания по материалам, необходимым для изучения последующих дисциплин, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией железнодорожного пути, а также мостов и тоннелей.

 

2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучив дисциплину, студент должен:

Знать и уметь использовать строительные материалы.

Иметь опыт в определении свойств материалов.

Иметь представление о способах получения материала, о строе для его изготовления, технологических схемах производства, о применении материалов и т.д.

 

3.Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Специальность
ЗГС	ЗМТ	ЗВК	ЗЖД
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции
Лабораторный практикум
Самостоятельная работа
Контрольная работа
Вид итогового контроля	экзамен	Зачёт,экзамен	экзамен	зачет, экзамен

 

 

4.Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции	Лабораторный практикум, час
Специальность
ЗГС, ЗВК	ЗМТ, ЗЖД	ЗГС, ЗВК	ЗМТ, ЗЖД
	Введение
	Строение и основные свойства материалов
	Природные каменные материалы
	Минеральные вяжущие вещества	0,5
	Бетон	0,5
	Строительные растворы
	Керамические материалы
	Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих.
	Теплоизоляционные и акустические материалы

4.Содержание разделов дисциплины

Введение

Основы строительного материаловедения. Нормативные документы. Стандарты, СНиПы [1, c. 5-9].

 

Строение и основные свойства материалов

Модели строения и структур материалов. Свойства материалов – физические, механические, химические и технологические. Зависимость свойств материалов от его состава, строения и структуры [2, c. 3-7; 1, c. 6-18].

 

Природные каменные материалы

Изверженные, осадочные и метаморфические породы. Области применения. Сырье для изготовления строительных материалов [2, c. 43-45; 1, c. 64-92].

Минеральные вяжущие вещества

Классификация минеральных вяжущих веществ. Цементы, прочность, скорость твердения, сроки схватывания. Сырье для получения. Химико-минералогический состав портландцемента. Теория твердения портландцемента. Свойства. Коррозия. Марки портландцемента. Добавки, вводимые при помоле цемента. Воздушная и гидравлическая известь. Гипсовые вяжущие. Высокопрочный гипс. Ангидритовые вяжущие. Жидкое стекло. Применение воздушных вяжущих веществ в железнодорожном строительстве. [2, c. 12-19; c. 178-215].

 

Бетон

Классификация бетонов по основному назначению, структуре, виду вяжущих и заполнителю. Марки и классы бетонов. Материалы для приготовления бетонов. Требования к воде. Заполнители для бетона и их классификация. Пески, применяемые для бетона, и требования к ним. Крупные заполнители для бетона. Химические добавки, вводимые в его состав. Бетонные смеси. Факторы, влияющие на связность и способы ее регулирования. Удобоукладываемость и подвижность. Прочность бетона и ее зависимость от состава, структуры и степени наполнения. Методы подбора состава бетона. Строительно-технические свойства бетона [2, c. 26-35].

 

Строительные растворы

Классификация строительных растворов, характеристики свойств растворной смеси. Подбор состава раствора [1, c. 285-290].

 

Керамические материалы

Область применения керамических материалов в железнодорожном строительстве. Классификация керамических – строительных материалов. Стеновые, облицовочные, санитарно-технические [2, c. 73].

 

Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих

Автоклавные силикатные материалы. Силикатный кирпич и бетон. Схема производства, свойства и области применения.

 

Теплоизоляционные и акустические материалы

 

Общие сведения. Состав и свойства. Связующие вещества. Основы производства полимерных материалов. Модификация полимерных строительных материалов.

 

Лабораторный практикум

 

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
		Свойства материалов
		Природные каменные материалы
		Гидравлические и воздушные вяжущие
		Мелкий и крупный заполнитель для бетона

 

Литература

 

Основная:

1. Баженов, Валерий Клавдиевич.

Материаловедение: Учеб. пособ. / В. К. Баженов, Т. И. Милых; ред. И. И. Филиппов; Рос. гос. откр. техн. ун-т путей сообщения. - М.: РГОТУПС, 2003. - 101 с

2. Баженов, Валерий Клавдиевич.

Материаловедение и технология конструкционных материалов. Раздел - металлы: учебное пособие / В. К. Баженов, Р. Н. Чепелев, Т. И. Милых; рец.: А. С. Щербаков, М. П. Голышкова; Рос. гос. откр. техн. ун-т путей сообщения. - М.: РГОТУПС, 2006. - 47 с

 

Дополнительная:

1. Барышников, Юрий Юрьевич.

Материаловедение. Неметаллические материалы: учебное пособие / Ю.Ю. Барышников. - М.: РГОТУПС, 2001. - 56 с.

2. Лахтин, Юрий Михайлович.

Материаловедение: учебник / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - 5-е изд., стер. - М.: Альянс, 2009. - 528 с.

3. Лахтин, Юрий Михайлович.

Металловедение и термическая обработка металлов: учебник / Ю. М. Лахтин. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: ООО "ТИД "Аз-book", 2009. - 447 с

4. Материаловедение: Учебник / Б. Н. Арзамасов [и др.].; под общ. ред.: Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина; М-во образования РФ. - 5-е изд., стер. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 646 с

5. Материаловедение и технология конструкционных материалов для железнодорожной техники: Учебник / Н. Н. Воронин [и др.].; ред. Н. Н. Воронин; Департамент кадров и учебных заведений МПС России. - М.: Маршрут, 2004. - 454 с.

6. Материаловедение и технология металлов: Учебник / Г. П. Фетисов, М. Г. Карпман, В. М. Матюнин; М-во образов. РФ. - М.: Высшая школа

7. Ржевская, Светлана Владимировна.

Материаловедение: учебник / С. В. Ржевская; М-во образования РФ. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Логос, 2004. - 421 с

Строительные материалы (Материаловедение и Технология): Учебник / Г. И. Горчаков [и др.]; ред. В. Г. Микульский. - 3-е изд., доп. и перераб. - М.: АСВ, 2002. - 530 с

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

Методические указания к выполнению контрольных работ

Основной целью выполнения контрольных работ – закрепление теоретических знаний и приобретения навыков в решении практических задач по вопросам использования материалов в строительстве зданий и в транспортном строительстве.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Частная методика преподавания учебной дисциплины решает следующие основные задачи:

- определяет задачи обучения по дисциплине;

- научно обосновывает содержание учебной программы, намечает последовательность ее изучения в комплексе с другими дисциплинами;

- определяет пути реализации принципов обучения при изучении дисциплины, формы и методы обучения;

- вырабатывает требования к методической подготовке преподавателей;

- изучает историю методики преподавания дисциплины;

- внедряет передовой опыт обучения;

- вырабатывает рекомендации по воспитанию обучаемых в процессе изучения дисциплины.

В соответствии с этими задачами частная методика осуществляет отбор научного материала, его систематизацию и переработку в интересах развития и совершенствования содержания учебной дисциплины.

Частная методика разработана применительно к утвержденной рабочей программе для студентов-заочников со сроком обучения 6 лет с учетом требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС),270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ),270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД), 270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК), и вооружает преподавателей необходимыми знаниями, способствует их внедрению в практику обучения и воспитания студентов.

Изучение и овладение частной методикой позволит преподавателю успешнее решать учебно-воспитательные задачи в разрезе требований, стоящих перед кафедрой.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

На кафедре при преподавании дисциплины применяются следующие методы обучения студентов:

- устное изложение учебного материала на лекциях, сопровождаемое показом и демонстраций макетов, плакатов, слайдов, кинофильмов;

- самостоятельное изучение студентами учебного материала по рекомендованной литературе;

- выполнение контрольных работ студентами.

Выбор методов проведения занятий обусловлен учебными целями, содержанием учебного материала, временем, отводимым на занятия.

На занятиях в тесном сочетании применяется несколько методов, один из которых выступает ведущим. Он определяет построение и вид занятий.

На лекциях излагаются лишь основные, имеющие принципиальное значение и наиболее трудные для понимания и усвоения теоретические и расчетно-конструкторские вопросы.

Теоретические знания, полученные студентами на лекциях и при самостоятельном изучении курса по литературным источникам, закрепляются при выполнении контрольных работ.

При выполнении контрольных работ обращается особое внимание на выработку у студентов умения пользоваться нормативной и справочной литературой, грамотно выполнять и оформлять инженерные расчеты и чертежи и умения отрабатывать отчетные документы в срок и с высоким качеством.

 

СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

 

К средствам обучения по данной дисциплине относятся:

- речь преподавателя;

- технические средства обучения: доска, цветные мелки, электронно-вычислительная техника, средства вывода изображений на экран, тематические материалы к лекциям (презентации), видеофильмы по работе систем водоснабжения, макеты, стенды, плакаты и другие наглядные пособия по сооружениям систем водоснабжения;

- лабораторные стенды в лаборатории «Строительные материалы и конструкции»

- учебники, учебные пособия, справочники, изданные лекции;

Практически все из указанных средств обучения кафедра имеет возможность использовать в настоящее время.

На занятиях по дисциплине должны широко использоваться разнообразные средства обучения, способствующие более полному и правильному пониманию темы лекции или лабораторного занятия, а также выработке конструкторских навыков.

Для показа реальных объектов или сложных узлов целесообразно использование видеофильмов, а также презентаций.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

 

Контрольные работы нацелены на повышение эффективности и практической направленности обучения студентов. Выполнение контрольных работ содержит элементы исследования и способствует выработке навыков в принятии обоснованных инженерно-технических решений.

Контрольные работы проводятся для проверки степени усвоения текущего учебного материала.

Студенты выполняют 1 контрольную работу.

Каждая контрольная работа включает вопросы и задачи. Студент выбирает контрольные вопросы и задачи по таблице вариантов, соответственно последней цифре своего учебного шифра. Числовые данные к задачам берутся по предпоследней цифре своего учебного шифра из соответствующих таблиц, приведенных в конце каждого задания.

К контрольной работе даются методические указания к решению задач.

Обучаемые в часы самостоятельной работы знакомятся с заданием, изучают рекомендованную учебную литературу.

Учебные вопросы задания отрабатываются методом самостоятельного выполнения обучаемыми расчетно-графических задач.

Контроль степени усвоения учебного материала проводится методом проверки правильности выполнения обучаемыми индивидуальных заданий (контрольной работы).

Следует учитывать, что контрольная работа может быть оформлена либо письменно на бумажном носителе, либо в электронно-цифровой форме (на диске, дискете). При представлении для рецензирования контрольной работы на электронном носителе (диске, дискете) студент обязан распечатать на бумажном носителе титульный лист установленной формы и приложить к нему диск (дискету) с содержанием работы. Титульный лист подписывается студентом, на нем производится регистрация работы. На титульном листе преподавателем проставляется отметка о допуске к защите и приводится рецензия контрольной работы.

Все отмеченные рецензентом ошибки должны быть исправлены, а сделанные указания выполнены.

К экзамену студент допускается только после получения зачета по контрольным рабо­там.

 

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

По дисциплине «Материаловедение» устанавливается следующий порядок проведения промежуточной аттестации.

При промежуточной аттестации студентов устанавливаются оценки:

- по экзаменам: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».

Рекомендуемые критерии оценок:

«Отлично» заслуживает студент, показавший глубокий и всесторонний уровень знания дисциплины и умение творчески выполнять задания, предусмотренные программой.

«Хорошо» заслуживает студент, показавший полное знание дисциплины, успешно выполнивший задания, предусмотренные программой.

«Удовлетворительно» заслуживает студент, показавший знание дисциплины в объеме, достаточном для продолжения обучения, справившийся с заданиями, предусмотренными программой.

«Неудовлетворительно» заслуживает студент, обнаруживший значительные пробелы в знании предмета, допустивший принципиальные ошибки при выполнении заданий, предусмотренных программой.

Если студент явился на зачет или экзамен и отказался от ответа, то ему проставляется в ведомость «не зачтено» или «неудовлетворительно».

Аналогичные правила могут быть заложены в программы компьютерного тестирования.

При контроле знаний в устной форме преподаватель использует метод индивидуального собеседования, в ходе которого обсуждает со студентом один или несколько вопросов из учебной программы. При необходимости могут быть предложены дополнительные вопросы, задачи и примеры.

По окончании ответа на вопросы преподаватель объявляет студенту результаты сдачи зачета. При удовлетворительном результате в зачетную ведомость, зачетную книжку и зачетно-экзаменационную карточку вносится запись «зачтено», при дифференцированном зачете - соответствующая оценка.

Результаты текущего контроля успеваемости могут быть использованы для выставления зачета по дисциплине.

 

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗАМЕНА

 

Общие положения

Экзамен по дисциплине «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» проводится в качестве итогового контроля для определения степени достижения учебных целей по учебной дисциплине.

Экзамен по дисциплине имеет целью выявить и оценить теоретические знания и практические навыки студента в общей программе изучения учебной дисциплины.

Студент допускаются к сдаче экзамена только после выполнения лабораторных работ, сдачи (защи­ты) им контрольных работ, предусмотренных программой и сдаче зачета по лабораторным и контрольным работам.

Вопросы, выносимы на экзамен, выдаются студентам не менее чем за два месяца до экзамена.

В период подготовки к экзамену проводятся консультации в соответствии с графиком консультаций и расписанием занятий. Во время консультаций преподаватель инфор­мирует студента о содержании экзамена и порядке его сдачи, отвечает на вопросы, доводит перечень нормативной и справочной литературы, кото­рой может пользоваться студент при решении задач.

 

Порядок проведения экзамена

 

Экзамен принимается преподавателями, ведущими занятия в группе или читающими лекции по данной дисциплине.

Экзамен принимается по билетам в часы и аудитории, предусмотренные расписанием. Каждый билет содержит два теоретических воп­роса и один практический вопрос, в котором определено задание и исходные данные для его решения.

После пояснения преподавателя о порядке сдачи экзамена студенты поочередно заходят в аудиторию, представ­ляют преподавателю зачетные книжки, берут билет и докладывают преподавателю его номер. Общее количество студентов в аудитории не должно превышать 5 человек.

Преподаватель уточняет, нет ли неясностей по содержанию вопро­сов билетов, и дает разрешение на подготовку к ответу с указанием сро­ка подготовки (30 мин.).

В ходе экзамена студенты могут использовать при решении практических задач по соответствующей теме только литературу, определенную в перечне нормативных и справочных материалов, разрешенных к использованию на экзамене.

Для выявления глубины и прочности знаний студента преподава­тель, выслушав ответы на вопросы, может задать дополни­тельные вопросы по темам, предусмотренными учебной программой.

Общая оценка студенту объявляется сразу же после ответа на те­оретические вопросы и проверки правильности решения задачи.

Критерии для определения оценок

 

а) Теоретический вопрос:

«Отлично» - полный и точный ответ;

«Хорошо» - полный ответ с не существенными неточностями в определениях;

«Удовлетворительно» – полный ответ, существенные неточности в определениях;

«Неудовлетворительно» – нет полного ответа на теоретический вопрос.

б) Практическое задание:

«Отлично» - задания выполнено полностью правильно;

«Хорошо» - задания выполнено полностью, оформлено неаккуратно;

«Удовлетворительно» - задания выполнено полностью, но в отчете незначительные ошибки, не влияющие на конечный результат;

«Неудовлетворительно» – задание не выполнено или допущены ошибки, существенно влияющие на результат.

в) общая оценка за экзамен:

 

 

Общая оценка за ответ	Теоретический вопрос	Теоретический вопрос	Практическое задание
«отлично»	«отлично»	«отлично»	«отлично»
«хорошо»	«отлично», «хорошо»	«отлично», «хорошо»	«хорошо»
«удовлетворит.»	«хорошо», «удовлетворит.»	«хорошо», «удовлетворит.»	«удовлетворит.»
«неудовлетвор.»	«неудовлетвор.»	«неудовлетвор.»	«неудовлетвор.»

 

Образец лекции (1)

Введение

Материаловедение является фундаментальной наукой прикладного характера, которая представляет собой непрерывно развивающуюся систему знаний о строительных материалах и изделиях. Без достаточных знаний о многочисленных разновидностях строительных материалов, способах их производства и качественных показателях, методах правильного их хранения и использования невозможно проектировать и строить здания и сооружения, реконструировать и ремонтировать их.

Цели и задачи дисциплины – дать будущим инженерам – строителям знания и умения, которые помогут правильно выбрать строительные материалы с учетом их технологичности, свойств и технико – экономической эффективности. Дать студенту базовые знания по материалам, необходимым для изучения последующих дисциплин, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией железнодорожного пути, зданий, а также мостов и тоннелей.

После изучения дисциплины необходимо знать:

v материалы, применяемые в конструкциях железнодорожного пути и его обустройствах, в искусственных сооружениях, а также требования, предъявляемые к материалам, используемых для различных конструкций рельсового пути, мостов, тоннелей, труб и других сооружений железных дорог;

v основные технологии производства материалов в процессе строительства, порядок управления качеством материалов и получаемых их них изделий и конструкций на различных этапах строительства, вопросы обеспечения техники безопасности и не нарушения экологии при работе материалами;

v способы получения строительного материала, о сырье для его изготовления, технологических схемах производства.

После изучения дисциплины необходимо уметь:

v выбрать материалы с требуемыми свойствами, применяемые в конструкциях железнодорожного пути и его обустройствах, в искусственных сооружениях;

v выбрать основные технологии передела материалов в процессе строительства, порядок управления качеством материалов и получаемых их них изделий и конструкций на различных этапах строительства;

v контролировать технику безопасности во время строительных работ и не нарушать экологию при работе материалами.

Содержание дисциплины. Учебными планами специальности 290900 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» предусмотрено изучение дисциплины «Материаловедение» студентами третьего курса заочной формы обучения. Изложение основного материала ведется с учетом усвоения студентами следующих дисциплин: «Физика», «Химия», «Сопротивление материалов».

Программный материал предусматривает изучение нижеследующих тем:

- основные свойства строительных материалов – 1 ч;

- минеральные вяжущие вещества – 1 ч;

- строительные растворы – 0,5 ч;

- бетоны, строение, свойства, получение – 1 ч;

- железобетон (монолитный, сборный) – 1ч;

- керамические материалы, искусственные каменные материалы – 1 ч;

- металлы и сплавы – 2,5 ч.

Самостоятельная работа и контроль знаний студентов. Для успешного изучения дисциплины «Материаловедение» студенты должны регулярно самостоятельно работать над закреплением и улучшением знаний, полученных на лекционных занятиях, изучать учебную и научную литературу, работать с техническими справочниками и нормативными документами.

Перечень тем для самостоятельной работы:

1. Природные каменные материалы, области их применения в железнодорожном строительстве.

2. Органические вяжущие материалы и изделия на их основе.

3. Материалы из древесины, строение древесины, строительно-технические свойства древесины, сортамент древесных материалов.

4. Теплоизоляционные материалы, их классификация, легкие и ячеистые бетоны.

5. Полимерные материалы и изделия, основы их производства.

6. Лакокрасочные материалы, красочные составы.

Особое место в самостоятельной работе студентов занимает выполнение контрольной работы и подготовка к выполнению лабораторных работ.

Контроль знаний студентов осуществляется на основе тестирования.

При сдаче зачета студенты должны продемонстрировать глубокие теоретические знания и практические навыки, полученные при выполнении лабораторных работ.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Строение материала изучают на трех структурах:

1. макроструктура материала – видимое невооруженным глазом;

2. микроструктура – видимое в оптический микроскоп;

3. внутренне строение веществ, изучаемое и методами рентген - структурного анализа.

Макроструктура строительных материалов подразделяется на конгломератную, ячеистую, мелкопористую, волокнистую, слоистую, порошкообразную.

Микроструктура может быть кристаллическая и аморфная.

Внутренне строение определяет свойства материала (прочность, твердость, тугоплавкость и т.д.)

Свойствами материала (предмета) называются его особенности, проявляющиеся при взаимной связи с какими-либо явлениями или при процессах взаимодействия с другими материалами (предметами) (Физика минералов. Сборник статей. М., «Мир», 1971. стр. 232). Знание свойств материала неотделимо от всестороннего глубокого изучения свойств химических элементов, различных химических соединений на основе знания химии и физики. Без глубокого знания всего разнообразия свойств нельзя выбрать материал, соответствующий проекту конструкций (сооружений), а следовательно, производить строительные работы высокого качества при минимальной стоимости.

Совокупность свойств различных строительных материалов обобщается термином технические свойства.

Однако у ряда материалов целесообразно выделить те свойства, неучет которых может вызвать при производстве недопустимое снижение или изменение качества материалов в конструкциях (сооружениях). Такую группу свойств можно определить термином строительные.

Строительно-технические свойства материалов условно делят на четыре группы: химические, физические, механические и технологические (табл. 1).

Таблица 1

Группы некоторых свойств

 

Химические	Физические	Механические	Технологические
Растворимость Кристаллизация и перекристаллизация Коррозионная стойкость Атмосферостойкость Адгезия Когезия Твердение* Старение Контракция (стяжка) Выделение и поглощение тепла Способность принимать закалку Стойкость против гниения Горючесть Температура размягчения* Скорость отверждения* Токсичность	Плотность Объемная масса Пористость Теплопроводность Теплоемкость Звукопроницаемость Водонепроницаемость Водопоглощение Гигроскопичность Влагоотдача Капиллярный подсос Спайность Твердость Морозостойкость Огнеупорность Огнестойкость Усадка Равномерность изменения объема* Светостойкость Электрическая прочность Удельное объемное и удельное поверхностное сопротивление	Прочность - сопротивляемость на разные виды статических внешних сил (при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, срезе и кручении) Прочность - сопротивляемость на разные виды динамических внешних сил (ударных, повторнопеременных, вибрационных) Деформируемость и, в частности, ползучесть Релаксация Хрупкость Хладноломкость Красноломкость Истираемость и износ Усталость	Свариваемость Ковкость Гвоздимость Дробимость* Вязкость* Теплоустойчивость Спекаемость Плавление Усадка Маслоемкость Укрывистость Интенсивность Скорость высыхания Слеживаемость* Формуемость смесей Нерасслаиваемость смесей

 

* Эти свойства могут быть отнесены и к другим группам.

Широкое внедрение новых полимерных материалов вызывает необходимость учета их специфических свойств - электрических и оптических, которые в учебниках, посвященных вопросам химии и технологии полимерных материалов, выделяются в специальные группы. Объединение тех или иных свойств в указанные группы связывается с отношением материала к виду воздействия, которое оказывает на него, внешняя среда. Однако всегда надо помнить, что формы взаимосвязи свойств многообразны и не могут быть оценены с надлежащей глубиной только указанным разделением. Отношение материала к химическим и физическим воздействиям характеризует химические и физические свойства, сопротивление воздействию внешних сил - механические свойства, отношение к различным технологиям обработки определяет технологические свойства. Последняя группа является производной от первых трех (химической, физической и механической). Одни свойства общи для любых материалов (твердость, сопротивляемость различным видам и характеру нагрузок и т. д.), а другие типичны для отдельных видов материла (красноломкость - для стали, твердение - для вяжущих, скорость отвердения - для пластмасс, ковкость - для металлов и т.д.).

Для определения и оценки, всех свойств материалов существуют лабораторные и полевые приемы испытания. В данное время показатели некоторых свойств материалов еще достаточно условны и не позволяют переносить результаты испытания, проведенного в лаборатории, непосредственно на конструкцию (сооружение). Не все свойства можно оценить в системе существующих единиц измерения физических величин или в Международной системе единиц (СИ), а, следовательно, показать их размерность.

При изложении существа каждого свойства в общем виде рассматриваются и методы их определения. Показатели свойств всех строительных материалов нормированы, следовательно, имеют количественные характеристики, записанные в соответствующих государственных стандартах - ГОСТах и других нормативных документах.

Физические свойства

Эти свойства характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окружающей среды. К ним относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение и водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, воздухо-, газо- и паропроницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огнестойкость и огнеупорность.

Масса - это совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле. Масса обладает определенным объемом, т.е. занимает часть пространства. Она постоянна для данного вещества и не зависит от скорости его движения и положения в пространстве. Тела одинакового объема, состоящие из различных веществ, имеют неодинаковую массу. Для характеристики различий в массе веществ, имеющих одинаковый объем, введено понятие плотности. Последняя подразделяется на истинную и среднюю.

Истинная плотность - отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Чтобы определить истинную плотность (кг/м³, г/см³), необходимо массу материала (образца) m (кг, г) разделить на абсолютный объем V_а (м ³, см³), занимаемый самим материалом (без пор):

. (1)

Зачастую истинную плотность материала относят к истинной плотности воды при 4^о С, которая равна 1 г/см³, тогда определяемая истинная плотность становится как бы безразмерной величиной.

Однако большинство материалов имеют поры, поэтому у них средняя плотность всегда ниже истинной плотности (табл. 2).

Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и некоторых других) истинная и средняя плотности равны, т.к. объем внутренних пор у них весьма мал.

Средняя плотность - это физическая величина, определяемая отношением массы образца материала ко всему, занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. Среднюю плотность (кг/м³, г/см³) вычисляют по формуле:

, (2)

где m - масса материала в естественном состоянии; V_е - объем материала в естественном состоянии.

Средняя плотность не является величиной постоянной - она изменяется в зависимости от пористости материала. Например, искусственные материалы можно получит с различной пористостью (тяжелый бетон