Шпаргалка по "Материаловедению"

Конденсация капиллярная — процесс, выраженный в образовании жидкой фазы в порах и капиллярах поглотителя (ярко проявляется в грунтах

Капиллярная конденсация возможна только в капиллярах с малым радиусом (менее 10~7 м), так как разность давлений насыщенного водяного пара над вогнутой поверхностью мениска и плоской  поверхностью в капиллярах с большим  радиусом несущественна.

Капиллярное всасывание (подъем) воды пористым материалом происходит по капиллярным порам, когда часть конструкции соприкасается с водой. Например, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять нижнюю часть стены здания. Капиллярными называют поры с такими условными радиусами, при которых их капиллярный потенциал (потенциальная энергия поля капиллярных сил, отнесенных к единице массы жидкости) значительно больше потенциала поля тяжести.

Капиллярное всасывание характеризуется  высотой поднятия уровня воды в капиллярах материала, количеством поглощенной  воды и интенсивностью всасывания.

Более точно, учитывая неправильную форму  пор в материале и их изменяющееся поперечное сечение, высоту всасывания воды определяют экспериментально по методу «меченых атомов» либо по измерению  электропроводности материала.

Для оперативного контроля влажности  преимущественно сыпучих материалов (например, заполнителей для бетона — песка, щебня) применяют диэлькометрический и нейтронный методы. Диэлькометрический метод измерения основан на зависимости  между влажностью и диэлектрической  проницаемостью материала. В нейтронном методе используется связь влажности  и степени замедления быстрых  нейтронов, проходящих через материал.

При насыщении материала водой  существенно изменяются его свойства: увеличивается плотность и теплопроводность, происходят некоторые структурные  изменения в материале, вызывающие появление в нем внутренних напряжений, что, как правило, приводит к снижению прочности материала.

 

 

 

 

 

 

9. Усадка, расширение и ползучесть строительных материалов. Влияние температуры и влажности на эти показатели. Методика определения, значение этих показателей для оценки качества строительных материалов

 

Краткое описание: Сокращение объёма и, соответственно, линейных размеров строительных растворов в процессе твердения и эксплуатации. Причиной усадки строительных растворов являются удаление физической влаги и изменение объёма цементного теста и цементного камня в зависимости от влагосодержания: при высушивании наблюдается усадка, при увлажнении-набухание. 
Полное описание: Помимо усадки высыхания, при твердении вяжущих и материалов на их основе имеет место химическая усадка, обусловленная изменением фазового состава системы вследствие протекания процессов гидратационного твердения, а также карбонизации образующихся продуктов твердения. Величина усадки строительных растворов зависит от минералогического и вещественного состава цемента, от степени его дисперсности, от количества связующего в составе раствора, от условий твердения и эксплуатации, а также от свойств заполнителя-формы зёрен, гранулометрического состава и др. факторов. Суммарная деформация усадки образцов из цементного теста может доходить до 8-10 мм/м, усадочные деформации цементно-песчаных растворов снижаются в 15-20 раз. Деформации усадки при увлажнении сменяется деформациями набухания, т.е. расширения, однако этот процесс не является полностью обратимым, и деформации усадки частично является необратимыми. обратимые деформации усадки и набухания цементно-песчаных и известково-цементно-песчаных растворов лежат в диапазоне 0,2-0,22 мм/м, при этом необратимая усадка при высыхании составляет 0,08-0,13 мм/м. Минимальный риск усадочных деформаций имеют строительные цементно-известково-песчаные растворы состава 1:1:5,5. Деформации усадки для кладок из кирпича, камней, мелких и крупных блоков, изготовленных на силикатном или цементном вяжущем, следует принимать равным 0,3 мм/м.

 

Ползучесть это увеличение деформации бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки. Легкие бетоны, в целом, имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми. Если бетон высох слишком быстро, то это увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона также может вызвать рост ползучести

 

Тепловое расширение — это физическое свойство вещества и материала, характеризующееся  изменением размеров тела в процессе его нагревания.

С точки зрения термодинамики тепловое расширение следует рассматривать  как изобарический процесс, при  котором теплота при нагревании затрачивается на производство работы по расширению и на увеличение внутренней энергии тела. Количественно оно  характеризуется изобарным коэффициентом  расширения или коэффициентом объемного  теплового расширения β:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Прочность строительных материалов. Расчетные формулы определения прочности на сжатие, разрыв и изгиб. Твердость и истираемость строительных материалов.

 

Прочность материала – это свойство сопротивления разрушению под действием напряжения, которое вызвано внешними нагрузками. Количественной характеристикой прочности является предел прочности материала, который численно равный разрушающему напряжению для данного материала. Вследствие того, что строительные материалы отличаются неоднородностью, то предел их прочности определяется средним результатом испытания серии образцом. В экспериментальных исследованиях для определения прочности строительных материалов применяют образцы, имеющие правильную геометрическую форму – призмы, кубы, стержни, цилиндры, полоски. Процедура испытания, размеры образцов, скорость и вид нагрузок, правила обработки результатов должны быть выдержаны в строгом соответствии с существующими требованиями стандарта. Отметим, что размеры и форма образцов, а также состояние опорных поверхностей в значительной мере влияют на результаты испытаний. Так, например, кубики малых размеров имеют более высокий предел прочности при сжатии, чем кубики, изготовленные из того же материала, однако имеющие больший размер. Этот факт объясняет то, что при сжатии возникает поперечное расширение образца. Силы трения, которые возникают между плитами пресса и опорными гранями образца, удерживают частицы образца, которые прилегают к плитам, от разрушения и поперечного расширения. Как правило, строительные материалы испытывают растягивающей или сжимающей нагрузкой. Однако прочность также можно измерять при срезе, изгибе и пр.

 

Истираемость

Истираемость является характеристикой свойства строительного материала уменьшаться в объеме и массе под действием истирающих усилий. На истираемость испытывают материалы, применяемые для устройства полов, лестничных ступеней, тротуаров. Истираемость стройматериала (И, г/см²) можно рассчитать по формуле

И = (m - m_l) A,

где m и m₁ - масса испытуемого образца до и после истирания, г; 
А - площадь истирания, см².

Прочность

Прочность - это свойство строительного материала не разрушаться под воздействием нагрузки. Нагрузка, при которой происходит разрушение материала, являяется его прочностной характеристикой и называется пределом прочности. Предел прочности рассчитывается по формуле:

R = F/A,

где F - разрушающая  нагрузка, Н; 
А - площадь поперечного сечения образца до испытания, см², м².

Различают три  вида предела прочности в зависимости  от вида нагрузки - предел прочности  при сжатии, при изгибе и при  растяжении.

Предел прочности при сжатии у разных стройматериалов находится  в диапазоне от 0,5 до 1000 МПа и  более. Также прочность строительных материалов характеризуется маркой или классом, значение которых соответствует  величине предела прочности, полученного  при испытании образцов стандартных  размеров и по методике, указанной  в ГОСТах.

Твердость характеризует свойство материала оказывать противодействие проникновению в него других тел. В минералогии твердость минералов определяют путем царапания одного минерала об другой. Шкала твердости минералов называется шкалой Мооса:

11. Марка как основной качественный показатель строительного материала (теплоизоляционные, конструкционные материалы). Коэффициент вариации. Взаимосвязь между маркой и классом. Марка как мера оценки свойств материала (морозостойкость, водопроницаемость).

 

Марка строительного  материала - величина, определяющая основной эксплуатационный показатель строительного материала (прочность, объемную массу, морозостойкость и др) или совокупность нескольких показателей. Марка характеризует качество строительного материала.

Коэффициент вариации используют для сравнения рассеивания двух и более признаков, имеющих различные единицы измерения

Марка или класс - это главный  показатель качества бетонной смеси, на который обычно акцентируется внимание при покупке бетона. Другие же показатели, такие как: морозостойкость, подвижность, воднонепроницаемость - в данной ситуации отходят на второй план. Первоначально, всё же, - выбор по марке или  классу. Вообще, прочность бетона - довольно изменчивый параметр, и в течение  всего процесса твердения - она нарастает. Например: через трое суток - будет  одна прочность, через неделю - другая (до 70% от проектной, при соответствующих  погодных условиях). Через стандартный  срок - 28 дней нормального твердения - набирается проектная (расчётная) прочность. Ну а через полгода она становится ещё выше. В принципе, твердение бетона и набор его прочности идёт долгие годы.

• марки бетона в цифрах м 100, м 150, м 200, м 250, м 300, м 350, м 400, м 450, м 500 Полный диапазон марок от м 50 до м 1000. Основной диапазон применения 100-500. Марка бетона напрямую зависит от количества цемента в составе бетонной смеси.
• класс бетона B 7.5, B 10, B 12.5, B 15, B 20, B 22.5, B 25, B 30, B 35, B 40 Полный диапазон классов от В 3.5 до B 80. Основной диапазон B7.5-B40.

Прочность, марка, класс бетона. Методы определения. Контрольные  пробы.

Выбор и покупка конкретного  вида и марки (класса) бетонной смеси  определяется Вашим проектом. Если проекта нет, то можно доверится  рекомендациям Ваших строителей. Если у Вас есть некоторые сомнения в компетентности Ваших строителей, можно попытаться разобраться самостоятельно.

Цифры марки бетона (м-100, м-200 и т.д) обозначают (усреднённо) предел прочности на сжатие в кгс/кв.см. Проверку соответствия необходимым  параметрам осуществляют сжатием (специальным  прессом) кубиков или цилиндров, отлитых из пробы смеси, и выдержанных  в течение 28 суток нормального  твердения.

В современном строительстве  чаще используется такой параметр как - класс бетона. В общем и целом, этот параметр сродни марке, но с небольшими нюансами: в марках используется среднее  значение прочности, в классах - прочность  с гарантированной обеспеченностью. Впрочем, для Вас это не имеет  какого-либо значения. Не буду Вам морочить голову с коэффициентами вариации прочности, и прочими техническими нюансами. В проектной документации, если она  у Вас конечно имеется, должно быть указано: какой класс бетона должен использоваться. В соответствии со СТ СЭВ 1406, все современные проектные  требования к бетону указываются  именно в классах. Уж не знаю - насколько  это соблюдается, потому как 90% строительных организаций заказывают бетон в  марках...  
Источник: http://www.avtobeton.ru/marka_betona.html 

 

 

12. Коэффициент конструктивного качества и коэффициент размягчения материала. Математическое выражение. Значение этих величин  при выборе материалов для строительства зданий и сооружений различного назначения.

 

Для оценки прочностной эффективности  материала часто используют коэффициент  конструктивного качества (к. к. к.). Величина этого коэффициента определяется делением предела прочности при  сжатии на относительную плотность  материала. Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность  и наиболее высокую прочность. 
При обосновании технической целесообразности применения материала для устройства полов промышленных зданий, дорожных и аэродромных покрытий, тротуаров и в других случаях строительной практики (например, выборе способа обработки материала) важное значение имеют специальные механические свойства: ударная вязкость (ударная или динамическая прочность), твердость, истираемость и износостойкость

 

Коэффициент размягчения

Коэффициент размягчения К_p -отношение прочности материала, насыщенного водой R_в к прочности сухого материала R_c:

(1.20)

Коэффициент размягчения  характеризует водостойкость материала, он изменяется от 0 (размокающие глины  и др.) до 1 (металлы и др.). Природные  и искусственные каменные материалы  не применяют в строительных конструкциях, находящихся в воде, если их коэффициент  размягчения меньше 0,8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Горные породы и их классификация. Основные породы и породообразующие минералы.

 

В качестве природных каменных материалов в  строительстве используют горные породы, которые обладают необходимыми строительными  свойствами.

По геологической  классификации горные породы подразделяют на три типа:

1. магматические (первичные)
2. осадочные (вторичные)
3. метаморфические (видоизменённые)

1) Изверженные  (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся.

Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др.