• Редакция № 3
  • «Строительные материалы»
  • УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ



  • страница1/5
    Дата29.07.2018
    Размер1.96 Mb.
    ТипУчебно-методический комплекс

    Учебно-методический комплекс дисциплины «Строительные материалы» для специальности 5B072900 «Строительство»


      1   2   3   4   5

    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

    РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

    СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

    имени ШАКАРИМА





    Документ СМК 3 уровня

    УМКД

    УМКД 042-16-12. 1.30/03-2013

    УМКД

    Учебно-методические материалы по дисциплине «Строительные материалы»



    Редакция № 3


    «­­__»______2013 г.






    УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

    ДИСЦИПЛИНЫ


    «Строительные материалы»




    для специальности


    5B072900 - «Строительство»

    5B073000 – «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»


    УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ










    Семей 2013





    Содержание





    1

    Глоссарий (Примечание-наличие данного раздела не обязательно)




    2

    Лекции




    3

    Практические и лабораторные занятия




    4

    Самостоятельная работа студента






    1 ГЛОССАРИЙ


    В настоящем УММ использованы следующие термины с соответствующими определениями:

    Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

    Качество – совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

    Пористость - степень заполнения объёма материала порами, пустотами, газо-воздушными включениями.

    Гигроскопичность - способность материала поглощать влагу из окружающей среды и сгущать её в массе материала.

    Влажность W(%) – отношение массы воды в материале к массе его в абсолютно сухом состоянии.

    Водопоглащение В – характеризует способность материала при соприкосновении с водой впитывать и удерживать её в своей массе.

    Влагоотдача – способность материала отдавать влагу.

    Предел прочности при сжатии R – отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см2).

    Жёсткость – свойство материала давать небольшие упругие деформации. Твёрдость – способность материала (металла, бетона, древесины) сопротивляться прониканию в него под постоянной нагрузкой стального шарика.

    Эмульсии – дисперсные системы, состоящие из двух не смешивающихся между собой жидкостей, одна из которых находится в другой в мелко раздробленном состоянии.

    Лекции
    Тема 1 Взаимосвязь состава, строения и свойств строительных материалов.

    План лекции

    1. Свойства, характеризующие особенности физического состояния материалов.

    2. Гидрофизические и теплофизические свойства материалов.

    3. Механические свойства: нагрузки, деформации и напряжения, прочность.

    В строительстве применяют много материалов с различными свойствами, однако существуют основные свойства, важные для вех строительных материалов. К таким свойствам можно отнести: плотность, пористость, прочность, деформируемость и стойкость в эксплуатационных условиях.

    Исходя из условий работы материалов в сооружении, их можно разделить по назначению на две группы.

    Первую группу составляют конструкционные материалы, применяемые для несущих конструкций:


    1. природные каменные материалы;

    2. неорганические и органические вяжущие вещества;

    3. искусственные каменные материалы:

    • получаемые на основе вяжущих веществ (бетоны, железобетон, строительные растворы)

    • получаемые термической обработкой минерального сырья (керамические материалы и изделия, стекло;

      1. металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы);

      2. полимеры;

      3. древесные материалы;

      4. композиционные материалы (асбестоцемент, бетонополимер, фибробетон.

    Вторая группа объединяет строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды, а также для повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта:

    1. теплоизоляционные;

    2. акустические;

    3. гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие;

    4. отделочные;

    5. антикоррозионные;

    6. огнеупорные;

    7. материалы для защиты от радиационных воздействий.

    Строительный материал характеризуется химическим минеральным и фазовым составом.

    Химический состав строительных материалов позволяет судить о некоторых свойствах: огнестойкости; биостойкости; механических и других технических характеристиках.

    Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве они содержатся в вяжущем веществе или в каменном материале.

    Фазовый состав материала и фазовые переходы воды, находящейся в его порах, оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации.

    Структуру материала изучают на трех уровнях: первый – макроструктура материала – строение, видимое невооруженным глазом; второй – микроструктура материала – строение, видимое в оптический микроскоп; третий – внутренне строение веществ, составляющих материала, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т.д.

    Структура веществ, составляющих материал, может быть кристаллическая и аморфная. Кристаллические и аморфные формы нередко являются лишь различными состояниями одного и того же вещества (например, кристаллический кварц и различные аморфные формы кремнезема). Кристаллическая форма всегда более устойчива. Аморфная форма вещества может перейти в более устойчивую кристаллическую форму.

    Практическое значение для природных и искусственных каменных материалов имеет явление полиморфизма, когда одно и то же вещество способно существовать в различных кристаллических формах, называемых модификациями. Например, полиморфные превращения кварца, сопровождающиеся изменением объема.

    Гидрофизические и теплофизические свойства материалов.

    Истинная плотность, кг/м3отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот. Чтобы определить истинную плотность, необходимо массу материала разделить на абсолютный объем, занимаемый материалом без пор.

    Средняя плотность, кг/м3физическая величина, определяемая отношением массы образца материала ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты.

    Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.) определяют насыпную плотность, кг/м3. В объем таких материалов включают не только поры в самом материале. Но и пустоты между зернами или кусками материала.



    Пустотность, % – количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала (песка, щебня и т.п.) или имеющихся в некоторых изделиях, например, в пустотелом крипиче или панелях из ж/бетона

    Vщ=(1-ρн/ρ·1000)·100, % по объему; песка и щебня составляет 35-45%



    Пористость, % - Пористостью материала называют степень заполнения его объема порами. Пористость дополняет плотность до 1 или до 100 % и определяется по формуле:

    П =(1 —ρm/р) 100%.

    Влажность, % характеризует относительное содержание воды в материале.

    Водопоглощение, % — способность материала впитывать воду и удерживать ее. Величина водопоглощения опреде­ляется разностью массы образца в насыщенном водой и абсолютно сухом состояниях. Различают объемное водопоглощение Wv, когда указанная разность отнесена к объему образца:

    и массовое водопоглощение Wт, когда эта разность отнесена к массе сухого образца:





    ,

    ρв – плотность воды, 1 г/см3

    Насыщение материалов водой отрицательно влияет на их основные свойства: увеличивает среднюю плотность и теплопроводность, понижает прочность.

    Водопроницаемость,– свойство материала пропускать воду через свою толщу. Величина водопроницаемости характеризуется коэффициентом фильтрации Кф2/ч), который определяется количеством воды, прошедшим в течение 1 ч через 1 м2 площади испытуемого материала при постоянном давлении.

    Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении, т. е. состоянии полного насы­щения материала водой, называется водостойкостью и характеризуется значением коэффициента размягчения



    Кр=Rнас/Rсух

    где Rнас—предел прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии, МПа, Rсух — то же, сухого материала.

    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.

    Гигроскопичностью называют способность материала поглощать влагу из влажного 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.

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

    Если образцы после замораживания не имеют следов разрушения, то степень морозостойкости устанавливают определением коэффициента морозостойкости КМрз:



    где RМрз – предел прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость, МПа; Rнас - предел прочности при сжатии насыщенного водой материала, МПа.



    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 трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. Древесно-цементный мат-л, 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 – (кровельный картон, покрытый пропиткой каменноугольных или дегтевых продуктов с посыпкой или без посыпки из минеральной крошки) и рубероид.

    Огнеупорностью называют 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 ºС. Их применяют для внутренней облицовки промышленных печей (шамотный (обожженная глина - для огнеупорности) кирпич.

    Тугоплавкие материалы выдерживают температуру от 1350 до 1580 ºС (гжельский кирпич для кладки печей).

    Легкоплавкие материалы размягчаются при темп-ре ниже 1350 ºС. (обыкновенный глиняный кирпич).



    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.

    Теплопроводность, λ, Вт/(м·ºС) свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

    Теплоекмкость, с, Дж/(кг·ºС) – свойство материала поглощать при нагревании определенное кол-во теплоты и выделять ее при охлаждении.

    Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или деформирующему воздействию внешних сил. К механическим свойствам относят прочность, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару, твердость, истираемость, износ.



    Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Под воздействием различных нагрузок материалы в зданиях и сооружениях испытывают различные внутренние напряжения (сжатие, растяжение, изгиб, срез и др.). Прочность материала характеризуется пределом прочности (при сжатии, изгибе и растяжении). Пределом прочности называют напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии Rсж или растяжении Rраст вычисляют по формуле

    где Р – разрушающая нагрузка, Н;

    F – площадь поперечного сечения образца, мм2

    Предел прочности при изгибе Rизг:

    При одном сосредоточенном грузе и образце-балке прямоугольного сечения

    при двух равных грузах, расположенных симметрично оси балки



    где Р - разрушающая нагрузка, Н; l – пролет между опорами, мм; а – расстояние между грузами, мм; b и h – ширина и высота поперечного сечения балки, мм2



    Упругость – свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальные форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, называется пределом упругости.

    Пластичность – способность материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости. Примером пластичного материала служат свинец, глиняное тесто, нагретый битум.

    Хрупкость – свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без предварительной деформации. Природные камни, керамические материалы, стекло, чугун, бетон и т.п.

    Твердость – свойство материала сопротивляться прониканию в него другого материала, более твердого. Это свойство имеет большое значение для материалов, используемых в полах и дорожных покрытиях. Твердость материала влияет на трудоемкость его обработки.

    Истираемость – свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истираующих усилий. От истираемости зависит возможность применения материала для устройства полов, ступеней, лестниц, тротуаров, дорог.

    Износом – называют разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Подобное воздействие на мат-л происходит при эксплуатации дорожных покрытий, полов, бункеров и т.п.

    Химические свойства материалов.

    Химические свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которым он находится в соприкосновении. Химические свойства материала весьма разнообразны, основные из них – химическая и коррозионная стойкость.



    Химическая стойкость – способность материалов противостоять разрушающему влиянию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.

    Коррозионная стойкость – свойство материала сопротивляться коррозионному воздействию среды.

    Рекомендуемая литература

    1. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. Оценка качества строительных материалов. М.: Ассоциация строительных вузов, 1999. – 240 с.

    2. Под ред. Айрапетова Г.А., Несветаева Г.В. Строительные материалы. Учебно-справочное пособие. Феникс, Ростов-на-Дону: 2004 г.

    3. Рыбьев И.А., Орефьева Т.И., Баскавкова С.Н. и др. Под ред. Рыбьева И.А. Общий курс строительных материалов. М.: Высшая школа. 1987. –584 с.

    4. Нациевский Ю.Д., Хоменко В.П. Справочник по строительным материалам и изделиям. Киев: Будивельник, 1990.

    5. преп. Рахимова Г.М. и др. Методические указания к лабораторной работе для студентов строительных специальностей, 2007.

    Контрольные задания для СРС (тема 1) 1-14,38-56

    1. Стойкость строительных материалов агрессивной среде.

    2. Определение теплопроводности материала.

    3. Виды прочностных свойств.

    4. Долговечность и надежность строительных материалов.

    5. Химический состав строительных материалов из органических и неорганических веществ.

    6. Понятие о кристаллических и аморфных телах.

    7. Понятие о конгломератах и композитах.


    Раздел 2 Природные каменные материалы и сырье для производства строительных материалов из горных пород. (1 час).

      1   2   3   4   5

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Учебно-методический комплекс дисциплины «Строительные материалы» для специальности 5B072900 «Строительство»