Глава 1. Основные свойства строительных материалов. Водонепроницаемость строительных материалов

Глава 1. Основные свойства строительных материалов

§ 1. Физические свойства

Строительные материалы, применяемые при возведении зданий и сооружений, характеризуются разнообразными свойствами, которые определяют качество материалов и области их применения. По ряду признаков основные свойства строительных материалов могут быть разделены на физические, механические и химические.

Физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окружающей среды. К физическим свойствам относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение, водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, воздухо-, паро- и газопроницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огнестойкость и огнеупорность.

Масса— совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле

Истинная плотность— отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот.

Однако большинство строительных материалов имеет поры, поэтому у них средняя плотность всегда меньше истинной плотности. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и некоторых других) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них весьма мал.

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

где т — масса материала в естественном состоянии, кг или г; V — объем материала в естественном состоянии, м3 или см3.

Средняя плотность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от пористости материала. Искусственные материалы можно получать с необходимой средней плотностью, например меняя пористость, получают бетон тяжелый со средней плотностью 1800 — 2500 кг/м3 или легкий со средней плотностью 500 — 1800 кг/м3.

На величину средней плотности влияет влажность материала: чем выше влажность, тем больше средняя плотность. Среднюю плотность материалов необходимо знать для расчета их пористости, теплопроводности, теплоемкости, прочности конструкций (с учетом собственной массы) и подсчета стоимости перевозок материалов.

Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.) определяют насыпную плотность. В объем таких материалов включают не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками материала.

Пористостью материаланазывают степень заполнения его объема порами. Пористость П дополняет плотность до 1 или до 100 % и определяется по формулам:

П=1- рm/р

или П =(1 — рm./р) 100%.

Пористость различных строительных материалов колеблется в значительных пределах и составляет для кирпича 25 - 35 %, тяжелого бетона 5 - 10, газобетона 55 -85, пенопласта 95 %, пористость стекла и металла равна нулю.

Плотность и пористость в значительной степени определяют такие свойства материалов, как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, теплопроводность и др.

Водопоглощение— способность материала впитывать воду и удерживать ее. Величина водопоглощения определяется разностью массы образца в насыщенном водой и абсолютно сухом состояниях. Коэффициент размягчения для разных материалов колеблется от 0 (необожженные глиняные материалы) до 1 (стекло, сталь, битум). Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их разрешается использовать в строительных конструкциях, находящихся в воде и в местах с повышенной влажностью.

Влажность материала определяется содержанием влаги, отнесенным к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала зависит как от свойств самого материала (пористости, гигроскопичности), так и от окружающей его среды (влажность воздуха, наличие контакта с водой).

Влагоотдача— свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху, характеризуемое количеством воды (в процентах по массе или объему стандартного образца), теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.

Величина влагоотдачи имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых панелей и блоков, мокрой штукатурки стен, которые в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря влагоотдаче высыхают: вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха.

Гигроскопичностьюназывают свойство пористых материалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха. Древесина и некоторые теплоизоляционные материалы вследствие гигроскопичности могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. В таких случаях для деревянных и ряда других конструкций приходится применять защитные покрытия.

Водопроницаемость— свойство материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 см2площади испытуемого материала при постоянном давлении. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкость— свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Разрушение материала наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, систематически подвер гающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, а также для материалов, применяемых в фундаментах и кровельных покрытиях.

Паро- и газопроницаемость — свойство материала пропускать через свою толщу под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы при наличии незамкнутых пор способны пропускать пар или газ.

Воздухопроницаемость материалов следует учитывать при применении их в наружных стенах и покрытиях зданий, а газопроницаемость — при применении их в конструкциях специальных сооружений (например, газгольдерах).

Теплопроводность— свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Знать теплопроводность материала необходимо при теплотехническом расчете толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов, заводских печей и т. д.

Теплоемкость— свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении.

Теплоемкость материалов учитывают при расчетах теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева составляющих бетона и раствора для зимних работ, а также при расчете печей.

Огнестойкость— способность материала противостоять действию высоких температур и воды в условиях пожара. По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы под действием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К этим материалам относят природные каменные материалы, кирпич, бетон, сталь. Трудносгораемые материалы под действием огня с трудновоспла-меняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. Примером таких материалов могут служить древесно-цементный материал фибролит и асфальтовый бетон. Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня. К этим материалам в первую очередь следует отнести дерево, войлок, толь и рубероид.

Огнеупорностьюназывают свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не расплавляясь и не деформируясь. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие.

Огнеупорные материалы способны выдерживать продолжительное воздействие температуры свыше 1580°С. Их применяют для внутренней облицовки промышленных печей (шамотный кирпич). Тугоплавкие материалы выдерживают температуру от 1350 до 1580°С (гжельский кирпич для кладки печей). Легкоплавкие материалы размягчаются при температуре ниже 1350 °С (обыкновенный глиняный кирпич),

studfiles.net

Основные свойства строительных материалов в своей сумме показателей формируют основные показатели качества материалов, их отношение к различного рода нагрузкам, взаимоотношение с другими материалами и в конечном итоге – качество и долговечность строительной конструкции в целом. К основным свойствам строительных материалов относятся именно те свойства, по которым чаще всего формируется марка, класс или сорт материала. В строительных конструкциях, испытывающих большие нагрузки, основным свойством всегда считался предел прочности строительного материала. Каждый строительный материал имеет десятки показателей по своим свойствам, однако к основным свойствам строительного материала относят, прежде всего, те, которые формируют основное назначение материала. Так, например, основным свойством облицовочного кирпича может быть морозостойкость и гигроскопичность, а основным свойством рядового кирпича, используемого в основной стеновой кладке обязательно должен быть предел прочности. Основные свойства строительных материалов начинают формироваться на стадии определения качества материалов производства. Это прописная истина, что, например, хороший, качественный бетон невозможно произвести из песка, щебня и цемента плохого качества, неправильного их дозирования и с нарушениями технологии производства. Максимально грамотный технологический процесс производства – гарантия того, что основные свойства строительного материала будут соответствовать нормативным требованиям. Немаловажную роль в сохранении основных свойств строительных материалов играет процесс транспортировки материалов от производителя на строительную площадку, а так же условия хранения и конструктивная защита стройматериала в изделии от агрессивных природных и физических воздействий.

Водостойкость строительного материала – это способность материала сохранять свою проектную прочность при насыщении водой. Степень снижения прочности строительного материала под действием воды называется коэффициентом размягчения. Материалы, имеющие коэффициент выше 0,8 считаются водостойкими и могут применяться в воде или в местах с повышенной влажностью. Водостойкость строительных материалов – очень важный показатель именно для тех материалов, которые используются в воде или во влажных условиях. Некоторые материалы при насыщении водой могут увеличивать свои показатели по прочности, это обусловлено, прежде всего, химическим взаимодействием компонентов. Например, при насыщении водой цемент может превратиться в цементный камень. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. Меняется kp от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы).

Водопоглощение строительного материала – это способность материала впитывать и удерживать влагу. Измеряется водопоглощение отношением объема или массы впитанной влаги к объему или массе строительного материала:

wm= (m2-m1)/m1*100%,wv= m2-m1/V*100%

Где

m2- масса материала в насыщенном водой состоянии, кг;

m1- масса материала в сухом состоянии, кг;

V - объем материала в естественном состоянии, м3.

Существует масса примеров, когда влаги в материале больше чем самого материала. Это происходит в том случае, когда удельный вес материала меньше плотности воды. Практически всегда избыточное водопоглощение приводит к избыточному наличию воды в стройматериале, что ведет к изменению очень важных качеств строительного материала, таких как прочность и теплопроводность.

Влагоотдача строительного материала – это способность материала отдавать влагу, находящуюся в порах. Так, например, штукатурные растворы, отдавая лишнюю влагу, существенно изменяют свои показатели по прочности, стеновые пенобетонные блоки впитывают влагу из растворов, а потом отдают ее в атмосферу. Чем выше влажность воздуха и меньше температура, тем хуже происходит влагоотдача. Измеряется влагоотдача в процентах влаги, отдаваемой стройматериалом при среднестатистической относительной влажности воздуха 60% и температуре +20 °С.

Влажность строительного материала– величина, характеризующаяся количеством воды, находящимся в материале. Практически всегда повышенная влажность стройматериалов отрицательно влияет на качество. Так, например, увеличение влажности некоторых видов утеплителя всего на несколько процентов, ухудшают их теплозащитные свойства на порядок. Мокрый пеноблок или даже кирпич значительно теряют свои показатели по прочности и т.д. Влажность стройматериалов измеряется отношением массы воды, находящейся в стройматериале в период замера к нормативной массе сухого материала.
Водопроницаемость строительного материала– это свойство материала пропускать воду под давлением. Измеряется водопроницаемость количеством воды, прошедшей в течении одного часа через строительный материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при постоянном давлении 1МПа. Водопроницаемость строительного материала тем больше, чем больше пор в его структуре. Стройматериалы, не имеющие пор, а так же материалы которые имеют закрытые поры, например, специальный бетон, относятся к водонепроницаемым материалам. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст. Строительныематериалы по своей водонепроницаемости характеризуются марками W2; W4; W8; W10; W12. Чем ниже коэффициент фильтрации kф, тем выше марка по водонепроницаемости.
Воздухостойкость строительных материалов – это способность материала выдерживать многократные насыщения водой и высыхание без значительных изменений физического состояния стройматериала. Разные строительные материалы по разному «переносят» многократное намокание и высыхание. Чаще всего этот процесс вызывает деформацию, потерю прочности и как итог потерю несущей способности строительной конструкции. Для повышения воздухостойкости строительные материалы покрывают гидрофобными составами или вводят в их состав гидрофобизаторы.
Газостойкость строительных материалов – свойство материала сохранять свои основные характеристики при контакте с газами, находящимися в окружающей среде, такими как, например, углеводород.
Гигроскопичность строительных материалов – способность материалов впитывать водяной пар из воздуха. Существует огромное количество строительных материалов, которые способны впитывать в себя значительное количество водяного пара. К таким материалам относятся: дерево, пенобетон, теплоизоляционные материалы и т.д. Строительные материалы с повышенной гигроскопичностью при полном насыщении водой теряют свои свойства, а так же могут изменять геометрические размеры. Для защиты строительных материалов от насыщения водяными парами применяют водоотталкивающие защитные составы.
Звукопоглощение строительных материалов – способность материала поглощать звук или снижать его уровень при прохождении через материал. Эта способность строительных материалов в первую очередь зависит от толщины, пористости материала и многослойности материала. Чем больше пор в материале, тем выше его способность поглощать звук. Звукопоглощение строительных материалов принято оценивать коэффициентом звукопоглощения т. е. отношением энергии, поглощенной материалом, к общему количеству падающей энергии в единицу времени. За единицу звукопоглощения условно принимают звукопоглощение 1 м2открытого окна. Коэффициент звукопоглощения может изменяться в пределах от 0 до 1. Если звукопоглощение равно 0, то звук полностью отражается от строительного материала. Если же этот коэффициент приближается к 1 то звук полностью поглощается материалом. Согласно нормативным показателям СНиП стройматериалы, имеющие коэффициент звукопоглощения не менее 0,4 при частоте 1000 Гц, могут относиться к звукопоглощающим материалам. Коэффициент звукопоглощения определяется практическим способом в акустической трубе и подсчитывается по формуле: А(зв)=Е(погл)/Е(пад)А(зв) — коэффициент звукопоглощения;Е(погл) — поглощённая звуковая волна; Е(пад) — падающая звуковая волна;

Табл. Сравнительные показатели коэффициента звукопоглощения строительных материалов

Наименование стройматериала	Коэффициент звукопоглощения при 1000 Гц
Деревянная стена	0,06-0,1
Кирпичная стена	0,032
Бетонная стена	0,015
Минеральная вата	0,45-0,95

Звукопроницаемость строительных материалов – способность материалов пропускать через свою толщу звуковую волну. Характеризуется звукопроницаемость строительных материалов коэффициентом звукопроницаемости, который показывает относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу строительного материала. Звукопроницаемость практически является отрицательным свойством строительных материалов. Например, коэффициент звукопроницаемости деревянной перегородки толщиной 2,5 см равен 0,65, а бетонной стены такой же толщины – 0,11.

Звукопроводностьстроительных материалов– это способность тех или иных материалов пропускать звуки и шумы через свою толщу. Хорошими проводниками звука считаются строительные материалы большой плотности и прочности. Материалы, имеющие большое количество воздушных пор плохо передают звук и шум. Силу звука измеряют в децибелах (дБ). А звукопроводность строительных материалов характеризуется коэффициентом звукопроводности (t = Iпр/Iпад) который равен отношению прошедшего через материал звука к падающему.
Звукоизоляция строительных материалов – это величина и характеризует процесс отражения звука каким-либо материалом. В связи с разной природой возникновения звуковых волн, различают звукоизоляцию от воздушного шума, это когда источник возникновения шума не связан с ограждающей конструкцией физически и изоляцию от ударного шума, когда между источником и ограждающей конструкцией имеется контакт, например, стук молотка по стене. В СНиП нормируемым показателем звукоизоляции является индекс изоляции воздушного шума Iв, дБ. Его определяют формуле, как средневзвешенное значение звукоизоляции конструкции в диапазоне частот от 100 до 5000 Гц в третьоктавных полосах частот. Величина Rwтакже определяет средневзвешенную звукоизоляцию конструкции в том же диапазоне частот, но по несколько иной методике. Разница между Iви Rwсоставляет 2 дБ, т.е. Rw= Iв+ 2 дБ. Звукоизоляция строительных материалов и конструкций зависит от пористости материала, его толщины, наличия в материале или конструкциях отверстий и примыканий к другим конструкциям.
Истираемость строительных материалов – свойство материалов сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость определяется лабораторным путем на образцах. Характеристика истираемости строительных материалов указывает на стойкость материала к износу и оценивается потерей массы материала относительно ее плотности или же уменьшением толщины материала. Чем хуже истираемость строительного материала, тем он более износостоек. Облицовочнные строительные материалы делятся на 5 групп по показателям истираемости: первая группа – гранит, кварциты; вторая группа – мрамор, плотные базальты; третья группа – рыхлые базальты и мрамор; четвертая группа – цветные мраморы, травентины, известняки;п ятая группа – рыхлые известняки.
Истинная плотность строительных материалов— это масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Способы истинной плотности лабораторные: предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).
Износ строительных материалов - свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют лабораторным путем в барабане со стальными шарами или без них.
Качество строительных материалов— это совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям, в том числе и нормативным соответствии с его назначением.
Красящая способность– это свойства пигментов ЛКМ при смешивании с другими пигментами передавать свой цвет. Относительную красящую способность ЛКМ определяют лабораторным путем в соответствии с ГОСТ, или визуальным методом путем сравнивая образцов.
Кислотостойкость строительных материалов – способность материалов сохранят свои основные качества и характеристики под воздействием кислот.
Коррозионная стойкость строительных материалов– это свойство материала сохранять свои основные качества под агрессивным воздействием внешней среды. Коррозия бывает биологическая, химическая и электрохимическая. Наиболее распространенное коррозийное проявление – это старение стройматериалов под действием воздействие ультрафиолетового излучения и перепад температур и влажности воздуха.
Механические свойства строительных материалов – это твердость, пластичность, жесткость предел прочности при сжатии, растяжении и изгибе.
Морозостойкость строительных материалов – это свойство строительного материала, определяющее способность выдерживать многократное замораживание и размораживание, без проявления явных отклонений от нормы качества. Хорошими морозостойкими свойствами обладают строительные материалы, имеющие показатели с низким водопоглощением. Для определения марки стройматериала по морозостокойсти циклы попеременного замораживания производят в пределах от минус 20 °C до плюс 20 °C. Показатель морозостойкости строительных материалов обозначаются символами F100; F25; F50.. F500, где цифрами показано число циклов замораживания и оттаивания.

Таб. Морозостойкость строительных материалов в зависимости от водопоглощения и предела прочности при разрыве

Материал	Водопоглощение, %	Плотность,г/см3	Rразр, МПа	Морозостойкость, количество циклов
Кирпич керамический	8...15	1,6...1,9	0,9..3,5	15...50
Бетон ячеистый	40...60	0,5...1,2	0,078... 1	15...75
Бетон легкий	-	0,8...1,8	0,8..3,2	25...400
Бетон тяжелый	3...10	2,2...2,5	0,8..3,2	50...500
Асбестоцемент	20...25	1,6...1,8	10..15	50...100

Насыпная плотность строительных материалов- это масса единицы объёма насыпных рыхлых зернистых или волокнистых материалов.
Огнестойкость строительных материалов – это способность материалов сохранять свои основные характеристики под действием высоких температур. По степени огнестойкости строительные материалы делятся на: сгораемые (пластмассы, дерево, кровельные битумные материалы и т.д.), трудносгораемые и несгораемые.
Огнеупорность строительных материалов – это способность материала не терять своих основных качеств (не деформироваться, не расплавляться, не трескаться и т.п.) при длительном воздействии высоких температур. По своей огнеупорности строительные материалы делятся на легкоплавкие, тугоплавкие (до 1580°C), огнеупорные (выше 1580 °C).
Относительная плотность строительных материалов – это отношение общего объема твердого вещества в строительном материале ко всему объему материала или отношение средней плотности материала к ее истинной плотности.
Открытая пористость строительных материалов– это свойство строения материалов, когда поры сообщаются с окружающей средой и между собой. Так, например, при погружении материала с открытыми порами в воду, они должны заполниться водой. Открытые поры увеличивают проницаемость и снижают морозостойкость.
Предел огнестойкости строительных материалов – это продолжительность сопротивления строительного материала или строительной конструкции (в часах) воздействию высоких температур до исчерпания ее несущей или ограждающей способности, а так же потерей своих основных качеств. Наступление предела огнестойкости характеризуется так же повышением температуры в любой точке строительной конструкции более чем 220 °С от начальной температуры конструкции.
Плотность строительных материалов – одна из основных характеристик материала, которая определяется как отношение отношением массы к объему строительного материала (кг/кв.м.).р0 = m/V1где m - масса материала, кг;

V1- объем материала в естественном состоянии, м3.Различают истинную и среднюю плотность строительных материалов. Средняя плотность стройматериала - это отношение его массы ко всему объему, включая поры. Истинная плотность - это отношение массы материала к объему без учета пустот и пор.

Табл. Примеры истинной и средней плотности строительных материалов

Материал	Плотность, кг/м3
Материал	Истинная плотность	Средняя плотность
Сталь строительная	7850-7900	7800-7850
Гранит	2700-2800	2600-2700
Известняк	2400-2600	1800-2400
Керамический кирпич	2600-2700	1600-1900
Тяжелый бетон	2600-2900	1800-2500
Поропласты	1000-1200	20-100

Пористость строительных материалов - это показатель заполнения материала порами (пустотами, наполненными воздухом). Пористость материала измеряется в процентах и рассчитывается по формуле: П = (1-р0/р)*100%, где р0- средняя плотность материала, кг/м3; р- истинная плотность материала, кг/м3.Чем больше пор в строительном материале, тем больше проявляет свои теплоизоляционные качества.
Прочность строительных материалов – свойство строительного материала сопротивляться разрушению под действием внешних и внутренних сил. Прочность оценивается таким показателем как предел прочности. Для хрупких строительных материалов, таких как кирпич или бетон, основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии. Для металлических материалов более важной считается прочность при изгибе и растяжении.
Предел прочности строительных материалов - отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см2). Предел прочности строительных материалов устанавливается лабораторным путем. Строительные материалы в зависимости от предела прочности делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы — в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность.
Релаксация строительного материала - свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная ее величина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую, при этом изменения размеров не происходит.
Технологические свойства строительных материалов – это скорость твердения, теплоустойчивость, скорость высыхания, удобоукладываемость.
Теплопроводность строительных материалов— это способность материала передавать тепло через толщу строительного материала или строительной многослойной конструкции. Теплопроводность строительного материала зависит от многих показателей и прежде всего от структуры и наличия воздушных пор и наличием влаги в материале. Теплопроводность строительного материала измеряется количеством тепла, передающимся через материал толщиной в 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разнице температур в 1 °C.
Теплоёмкость строительных материалов— это то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.
Упругость строительных материалов – свойство материалов после снятия нагрузки принимать свою первоначальную форму и размеры.
Ударная вязкость строительных материалов - свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Ударная вязкость строительных материалов устанавливается экспериментальным путем в лабораторных условиях.
Укрывистость ЛКМ – способность ЛКМ делать одноцветную поверхность, уменьшать контраст между предыдущим слоем и последующим. Количественно укрывистость выражают в граммах краски, необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью один квадратный метр.
Твердость строительных материалов – свойство материала оказывать сопротивление проникновению в него другого материала. Показатели твердости выводят экспериментальным путем. Показатели твердости, полученные разными способами (например, «вдавливанием» и «царапанием») нельзя сравнивать между собой.
Химическая стойкость строительных материалов – это способность материалов сопротивляться действию агрессивной среды и другим воздействиям на химическом уровне, способность противостоять химическим реакциям, приводящим к потере основных качеств материала.
Физические свойства строительных материалов – это общепринятые свойства материалов: плотность, влажность, теплопроводность и т.п.
Щелочестойкость строительных материалов – свойство материалов сохранять свои основные качества при воздействии на них щелочей. В строительстве наибольшей щелочной агрессивностью считаются каустическая сода и растворы едкого калия.

studfiles.net

Влияние влаги на свойства материалов. Водостойкость материалов. Оценка водостойкости.

Увлажнение приводит к изменению многих свойств материала: повышается масса строительной конструкции, возрастает теплопроводность; под влиянием расклинивающего действия воды уменьшается прочность материала. Для многих строительных материалов влажность нормирована. Например, влажность стеновых материалов – 5-7%, воздушно-сухой древесины – 12-18%.

Гигроскопичностью называется свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

Степень гигроскопичности зависит от количества и величины пор в материале, его структуры, температуры и относительной влажности воздуха. Материалы с одинаковой пористостью, но с более мелкими порами обладают более высокой гигроскопичностью, чем крупнопористые. Это отрицательно сказывается на физико-механических характеристиках материалов.

Например, цемент при хранении поглощает из воздуха водяные пары, теряет активность; древесина при влажном воздухе разбухает, коробится, образует трещины усушки, изменяются форма и размеры деревянных изделий.

Водостойкость – свойство материала сохранять в той или иной мере свои прочностные свойства при увлажнении. Числовой характеристикой водостойкости служит отношение предела прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии RH к пределу прочности при сжатии в сухом состоянии RC. Это отношение принято называть коэффициентом размягчения.

Этот коэффициент изменяется от 0 (полностью размягчающиеся материалы) до величины, близкой к 1. К водостойким относятся строительные материалы, коэффициент размягчения которых больше 0,8. Такие материалы можно применять в сырых местах без специальных мер по защите их от увлажнения.

Водонепроницаемость – свойство материалов не пропускать через свою толщу воду под давлением.

Данное свойство зависит от пористости, размера и характера пор и оценивается по-разному с учетом специфики условий эксплуатации конкретного материала: для рулонных и мастичных кровельных и гидроизоляционных материалов – временем, по окончании которого вода при определенном давлении начинает просачиваться через образец, для гидроизоляционных строительных растворов и бетонов – односторонним гидростатическим давлением, при котором вода в стандартных условиях не проходит через образец цилиндрической формы.

Водонепроницаемыми являются плотные материалы (металлы, битум, полимеры) и материалы с мелкими замкнутыми порами (пенопласты).

На стабильность структуры и свойств материала заметное влияние оказывают попеременное увлажнение и просыхание. В жестких условиях находится тот материал, который увлажняется при резких температурных перепадах. Вода, поглощенная материалом, особенно порами в поверхностном слое, замерзает при переходе через нулевую температуру с расширением на 9%. Чередующаяся кристаллизация льда в порах с последующим оттаиванием приводит к дополнительным внутренним напряжениям. Могут возникнуть микро- и макротрещины со снижением прочности, с возможным разрушением структуры.

5. Морозостойкость и водонепроницаемость, способы их определения.

Свойство материала, насыщенного водой, выдерживать многократные попеременные (циклические) замораживание и оттаивание без значительных технических повреждений и ухудшения свойств называется морозостойкостью.

Материал считают выдержавшим испытание, если после заданного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образцов не превышает 5%, а прочность снижается не более чем на 20%.

Обычно образцы, насыщенные водой замораживают в специальных морозильных камерах при температуре 180C, а оттаивание в воде при комнатной температуре. Могут применяться и ускоренные методы испытания на морозостойкость с помощью сернокислого натрия.

Марка по морозостойкости (F 10, F 15 …… F 500) характеризуется числом циклов замораживания и оттаивания, которое выдержал материал, при допустимом снижении прочности или уменьшении массы образцов.

Водонепроницаемость строительного раствора важна для наружных штукатурок зданий, стяжек на балконах, подстилающего слоя под керамическую плитку пола в ванной комнате, для специальных гидроизоляционных штукатурок и т. д. Поскольку затвердевший раствор содержит поры, следовательно, абсолютно водонепроницаемых растворов нет. Принято считать водонепроницаемым раствор, пропускающий малое количество воды, которое полностью испаряется с его поверхности, не оставляя мокрых пятен. Чем раствор менее порист, чем он плотнее, тем он меньше пропускает воду. Для повышения водонепроницаемости при приготовлении в раствор вводят добавки— уплотняющие (жидкое стекло) и гидрофобизирующие (полимерные смолы, битум, церезит).

infopedia.su

Факторы, влияющие на водонепроницаемость бетона

Водопроницаемость, свойственная обычному бетону, объясняется его специфической структурой. Бетон, как известно, состоит из цементного теста, песка и гравия (щебня). Наличие в нем большого количества воздушных пор обусловливает его водопроницаемость. Но это не значит, что с увеличением числа пор водопроницаемость повышается последняя зависит не только от числа, но и в большей степени от формы и характера этих пор. Поры укладки возникают в результате неправильного подбора состава бетонной смеси, недостаточного уплотнения этой смеси при укладке и от избыточного количества воды, требуемого для обеспечения достаточной удобоукладываемости бетонной смеси. Вода впоследствии испарится, останутся поры и сообщающиеся капилляры. Эти поры и служат основными путями для фильтрации воды. Обладая сравнительно большим весом, заполнитель оседает, образуя скелет, цементные частицы с небольшой скоростью также опускаются вниз, а свободная вола поднимается на поверхность бетона или скапливается под нижней поверхностью зерен-заполнителей. В результате на поверхности бетона возникает слой, отличающийся высоким водоцементным отношением. После испарения воды в этом слое образуются большие сообщающиеся поры. Под нижней поверхностью заполнителя также возникают пустоты (поры). Соединяясь с другими порами, они способствуют большему просачиванию воды. Капиллярные поры в цементном камне появляются в результате испарения избыточной воды. Они соединяют названные выше поры, прокладывая тем самым основные пути для фильтрации воды. Поры геля возникают в процессе гидратации цементного теста и равномерно распределяются в массе в промежутке между капиллярными порами. Их относят к «закрытым», водонепроницаемым порам. Поры укладке седиментационные и капиллярные взаимосвязаны. Первые два вида имеют большие размеры, и вода по ним проходит свободно. Следовательно, сопротивление движению воды оказывают в основном капиллярные поры. Интенсивность фильтрации при сообщающихся открытых порах зависит от давления и размеров капилляров. При определенном диаметре капилляра требуется определенное давление, чтобы наступила фильтрация. По данным, полученным многими исследователями, установлено, что капилляры диаметром до 0,3 мк практически абсолютно водонепроницаемы. Из всего сказанного следует, что водонепроницаемость бетона зависит от количества и вида пор, соотношения исходных материалов, подбора состава бетонной смеси и характера ее укладки. При определенной консистенции бетонной смеси количество цемента влияет па плотность структуры и водоцементное отношение — два фактора, обусловливающие водонепроницаемость бетона. Надо иметь в виду, что с увеличением количества цемента снижается водоцементное отношение, в силу что уменьшается расслоение бетонной смеси, повышается плотность, а следовательно, и водонепроницаемость бетона. Вид цемента оказывает существенное влияние на водонепроницаемость бетона. Необходимо применять цементы более тонкого помола; в этом случае цементное тесто будет обладать более высокой водонепроницаемостью, что обусловливается малым водоотдепением (седиментацией), малыми и более равномерно распределенными порами и большой степенью гидратации. Для получения водонепроницаемого бетона проф. С. Д. Окороков предложил следующую последовательность применения цементов различных видов: глиноземистый цемент, портланд-цемент, пуццолановый портланд-цемент, шлакопортланд-цемент. Наиболее широкое применение получил портландцемент. Чем выше водоцементное отношение — тем ниже прочность и водонепроницаемость бетона. Поэтому для затворения бетонной смеси следует брать наименьшее количество воды. Фильтрация, вызываемая недостаточным уплотнением (особенно при жесткой смеси) бывает более интенсивной, чем при повышенном водоцементном отношении. Для определения оптимального водоцементного отношения были проведены опыты на образцах из цементного теста и бетона (портланд-цемент М-500). Образцы (усеченные конусы) имели высоту 3,5 см, диаметр нижнего основания 7 и верхнего — 6 см. Сначала образцы хранились в течение 28 дней во влажных условиях, а затем испытывались на водонепроницаемость, причем давление воды повышалось через каждые 12 час. на 1,5. Таким образом,для получения водонепроницаемости бетонная смесь должна иметь водоцементное отношение 0,40—0,45. На водонепроницаемость бетона влияют также и заполнители. Бетонная смесь для изготовления водонепроницаемых конструкций обязательно должна быть приготовлена из заполнителей плотной породы. Во всех случаях необходимо считаться с одним важным обстоятельством. При увеличении предельной крупности зерен уменьшаются пустотность смеси заполнителей и количество воды для получения заданной пластичности бетонной смеси. Это в свою очередь значительно повышает плотность и водонепроницаемость бетона. Правильно подобранный гранулометрический состав заполнителей обеспечивает водонепроницаемость бетона. При этом в каждом отдельном случае требуется подбор оптимального содержания мелкого заполнителя. Песок и щебень (гравий) в отдельности должны иметь гранулометрический состав согласно ГОСТ 2780—50 и 2781—51. При подборе бетонной смеси водонепроницаемых сооружений следует пользоваться методами, предложенными проф. Б. Г. Скрамтаевым. Существуют и другие методы, которые предусматривают меньшее содержание песка, что способствует повышению прочности бетона. Для тонкостенных водонепроницаемых конструкций решающим показателем является плотность бетона. Для получения ее необходимо увеличить содержание песка, так как в этом случае повышается связность (нерасслаиваемость) бетонной смеси, наблюдаются малое водоотделение и хорошая удобоукладываемость. В подтверждение этого положения были проведены опыты по подбору плотного бетона, причем количество песка в составе заполнителей принималось от 25 до 55%. Было заготовлено четыре состава сухой смеси заполнителей с различным содержанием песка, которыми последовательно загружался постоянного объема сосуд. После взвешивания смеси в рыхлом состоянии сосуд устанавливался на вибростол. В течение 20 сек. смесь уплотнялась причем непрерывно производилась подсыпка до верха сосуда. После этого заново определялись объемный вес заполнителей и пустотность смесей как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии. Наиболее плотным оказался состав № 4 с содержанием песка 55%; пустотность смеси заполнителей при наибольшем ее объемном весе в этом случае получена наименьшая — 24,4%. Следовательно, цементного теста для заполнения всех пустот потребуется на 6% (от общего веса смеси) меньше. Таким образом, учитывая возможность снижения расхода цемента, рекомендуется состав смеси заполнителей с большим содержанием песка (45—55%). Таким образом, зная влияние на водонепроницаемость этих факторов, можно безошибочно выбрать наилучшие условия, обеспечивающие получение водонепроницаемого бетона.

vogean.com

Глава 1. Основные свойства строительных материалов. Водонепроницаемость строительных материалов