Искусственные и природные материалы.От чего зависят их свойства и применение?

1.Искусственные и природные материалы.От чего зависят их свойства и применение?

Строительные  материалы  подразделяют  на  природные  и  искусственные. Природные материалы  получают непосредственно из недр  земли  или  путем механической  переработки  природных ресурсов, придавая им рациональную форму и  размеры, но не изменяя внутреннего  строения и химического состава  сырья. Так к примеру песок и гравий, получают просеиванием и промывкой соответствующих рыхлых горных пород; бутовый камень добывают главным образом разработкой (при взрывных работах) известняков, песчаников и др. осадочных пород; щебень получают дроблением горных пород; пиленые камни и блоки выпиливают из лёгких горных пород (туфа, ракушечника и др.) непосредственно в карьере камнерезными машинами; облицовочные камни, плиты и фасонные изделия  изготавливают на специализированных камнеобрабатывающих предприятиях из декоративных горных пород (мрамор, гранит, известняк и др.).

Искусственные  строительные  материалы  производят  из  природного  или  техногенного  сырья  путем  переработки  с  привлечением  специального  оборудования и  энергетических  затрат. Искусственные  материалы  отличаются  от  исходного  сырья,  как по строению, так и по химическому составу, что связано с коренной переработкой сырья в заводских условиях. Например, из легко размокающей в воде глины придания ей требуемой формы, сушки и обжига получают водостойкую, прочную и долговечную керамику-кирпич, черепицу, трубы, плитки и т.п.

В свою очередь, искусственные  материалы разделяют по способу  их «отвердевания» (омоналичивания) на :

1)безобжиговые - материалы,  отвердевание которых происходит  при обычных, сравнительно невысоких  температурах с кристаллизацией  новообразований из растворов, а также материалы, отвердевание которых происходит в условиях автоклавов  при повышенных температуре (175...200 °С) и давлении водяного пара (0,9... 1,6 МПа). В качестве заполнителей для получения искусственных каменных безобжиговых изделий используют разнообразные материалы: песок и опилки, асбестовое волокно, искусственные пористые заполнители и др.

К основным каменным безобжиговым материалам и изделиям относятся: силикатный кирпич и силикатобеонные изделия, гипсобетонные и гипсовые изделия, бетонные стеновые камни, асбестоцементные изделия.       2) Обжиговые материалы (керамику) получают путём обжига при 900…1300°С отформованной и высушенной глиняной массы. В результате обжига глиняная масса превращается в искусственный камень, обладающий хорошей прочностью, высокой плотностью сложения, водостойкостью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и долговечностью. Сырьём для получения керамики служит глина с вводимыми в неё добавками. Эти добавки уменьшают усадку изделий при сушке и обжиге, увеличивают пористость, уменьшают среднюю плотность и теплопроводность материала. К примеру, пустотелый кирпич пластичного прессования имеет преимущества перед обыкновенным кирпичом, так как наличие пустот повышает его теплоизоляционные свойства. В качестве добавок используют песок, измельчённую керамику, шлаки, золы, уголь, опилки.

К основным каменным обжиговым  материалам и изделиям относятся: кирпич керамический, черепица, плитки, керамзит и т.д.

 Свойства стройматериалов в большей мере связаны с особенностями их строения и со свойствами тех веществ, из которых данный материал состоит. В свою очередь, строение материала зависит:

1. для природных материалов — от их происхождения и условий образования горной породы.

Так для группы первичных магматических пород, сформировавшихся в результате охлаждения магмы (природный расплав), наиболее важными факторами являются скорость снижения температуры и давления. При закристаллизации магмы в глубине земной коры получаются крупнокристаллические, плотные, высокопрочные глубинные породы (гранит, сиенит). В результате быстрого охлаждения, но без выхода на земную поверхность, образуются стеклокристаллические плотные излившиеся породы, обладающие как правило, высокой кислотостойкостью (диабаз, базальт), высокопористые – в результате выхода лавы наповерхность земли и резкого охлаждения (вулканическая пемза), рыхлосыпучие– за счет выброса расплава под давлением на большую высоту(вулканический пепел). Путем накопления и спресования пепла получается вулканический туф, представляющий собой относительно пористую декоративную породу.

Из сказанного видно, что  из одной и той же магмы, но при  различных условиях остывания могут  образоваться глубинные и излившиеся породы (называемые аналогами), близкие  по химическому составу, но отличающиеся друг от друга структурой и свойствами.

В тех случаях, когда излившиеся породы образовались в большой толще, их строение и свойства сходны с  глубинными породами. Если же образование  излившихся пород происходило в  сравнительно тонком слое и ближе  к поверхности или на поверхности  земли, то они имеют неоднородное, стекловатое и сравнительно пористое строение.

2. Для искусственных - строение материала зависит от технологии производства и обработки материала.

К искусственным каменным материалам относятся материалы на основе минеральных вяжущих веществ (гипса, извести, цемента и др.), которые в смеси с водой образуют пластичное тесто, обладающее связующими свойствами и способностью набора прочности за счет испарения воды и прохождения реакций гидратации. От состава минеральных вяжущихвеществ зависят скорость перехода смеси из пластичного состояния в искусственное каменное, прочность, водостойкость и другие эксплуатационные свойства полученных изделий.

Например, стекло- твёрдый аморфный материал, полученный в процессе переохлаждения расплава. Свойства стекла зависят от сочетания входящих в их состав компонентов. Наиболее характерное свойство стекла  — прозрачность (светопрозрачность оконного стекла 83—90%, а оптического стекла — до 99,95%). Стекло типично хрупкое тело, весьма чувствительное к механическим воздействиям, особенно ударным, однако сопротивление сжатию у стекла такое же, как у чугуна. Для повышения прочности стекло подвергают упрочнению (закалка, ионный обмен, химическая и термохимическая обработка и др.), что ослабляет действие поверхностных микротрещин, возникающих на поверхности стекла в результате воздействия окружающей среды (температура, влажность и пр.) и позволяет повысить прочность стекла в 4—50 раз.

Стекломатериалы  широко применяются для остекленения различных  проемов, в ограждающих конструкциях, отделке и декорирования здании.

Так же на свойства материала оказывают влияние его макро- и микроструктура и внутреннее строение веществ, составляющих материал.Во многом свойства материала определяют количество, размер и характер пор. Например, пористое стекло (пеностекло) в отличие от обычного непрозрачное и очень легкое.

Таким образом, состав строительных материалов является важным фактором, обусловливающим свойства и назначение материалов..

На свойства материалов влияют форма и размер частиц твердого вещества. Так, если из расплава обычного стекла вытянуть тонкие волокна, то получится легкая и мягкая стеклянная вата.

Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т. е. их важнейших свойств, могут быть получены прочные и  долговечные строительные конструкции  зданий и сооружений высокой технико-экономической  эффективности.

Применение любого строительного  материала, зависит от его эксплуатационных показателей и параметров, а также  характера проводимых строительных работ. Чтобы здание или сооружение выполняло свое назначение и было долговечным, строители должны отчетливо представлять те эксплуатационные условия, в которых будет работать каждая изготовленная ими конструкция. Основные специальные требования к строительным материалам определены в стандартах, где указаны минимальные требования к строительным изделиям в зависимости от способа их применения. Например, для теплоизоляционных материалов определен коэффициент теплопроводности, для горючих материалов - класс пожароопасности и т.д.

Главным требованием к  материалам, из которых изготовляются  несущие конструкции, является их способность  хорошо сопротивляться изменению формы  и разрушению под действием нагрузок, а также в ряде случаев низкие теплопроводность и звукопроницаемость (например, для ограждающих конструкций). Основными требованиями к некоторым материалам являются: водонепроницаемость, низкая электропроводность, радиационная стойкость и т. д.

Но ни один материал в  сооружении не работает изолированно от окружающей среды. Если он соприкасается  с водой, то подвергается действию воды и содержащихся в ней веществ, если он находится на воздухе —  действию воздуха и содержащихся в нем водяных паров и газов, а на открытом воздухе также и  действию мороза, дождя, солнца, ветра, резких перемен температуры, влажности  и т. п. Под воздействием окружающей среды материалы в сооружении подвергаются деформациям и находятся  в напряженном состоянии. Если имеет место неравномерное изменение размеров и объема, то в материале появляются внутренние напряжения, которые могут привести к его постепенному разрушению.

На основе описанных выше связей свойств , состава, и структуры  строительных материалов можно понять что связь самая непосредственная.Таким образом, при выборе и обосновании целесообразности применения строительного материала для определенных условий его применения требуется учитывать различные его свойства.