Органические вяжущие вещества
Органические вяжущие используются в строительстве для получения клеев, мастик, лакокрасочных материалов, полимерных и полимерцементных растворов и бетонов. Большая же часть синтетических полимеров используется при производстве пластмасс, в состав которых, как правило, входят наполнители и другие компоненты, снижающие стоимость и придающие пластмассам специальные свойства.
Органические вяжущие вещества делятся:
- по виду вяжущего: битумные; дегтевые; дегтебитумные; битумно-полимерные.
2. по технологическим особенностям: штучные; рулонные; имульсии; мастики; бетоны.
3. по назначению: дорожные; гидроизоляционные; теплоизоляционные; кровельные; антикоррозионные; герметизирующие.
Самая обширная группа органических вяжущих — синтетические полимеры. Их получают из низкомолекулярных продуктов (мономеров)полимеризацией и поликонденсацией. Специфическая группа полимеров — каучуки и каучуко подобные полимеры, обладающие высокоэластичными свойствами — способностью к большим упругим деформациям.
Органические вяжущие вещества в чистом виде применяют очень редко. В большинстве случаев в них добавляют различные вещества, либо облегчающие работу с вяжущими, либо улучшающие их эксплуатационные свойства. К таким добавкам относятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители, инициаторы отверждения и др.
Битумные материалы
Битумы (от лат. bitumen — смола) — при комнатной температуре вязкопластичные или твердые вещества черного или темно-коричневого цвета, представляющие собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных. В зависимости от происхождения битумы могут быть природные и искусственные (техногенные); источником образования или получения битумов и в том и в другом случае является нефть.
Природные битумы встречаются в виде асфальтовых пород, например, песка, пористого известняка, пропитанных битумом (содержание битума от 5 до 20 %).
Искусственные битумы получают как остаток при переработке нефти на нефтеперегонных заводах при получении топлива и смазочных масел.
Битумы делят на три типа по области их применения: дорожные (для асфальтобетонов), кровельные (для мягких кровельных материалов) и строительные для изготовления мастик, гидроизоляции-и др.). Каждый тип битумов в зависимостиот состава может иметь различные марки, которыеопределяют по: температуре размягчения, твердость и растягчаемости.
Применение: строительные битумы для изготовления асфольтобетона, приклеивающих и изоляционных мастик (тоже самое что и асфальтобетон, только нет заполнителя) и для ремонта рулоновой кровли (рулонные материалы: рубероид, толь и т.д.); кровельные битумы: применяются для изготовления рулонной кровли; дорожные битумы – применяются в дорожном строительстве; природные битумы в строительстве не используются.
Дегтевые материалы
Получаются конденсацией парообразных продуктов, образующихся при разложении органических материалов (каменного угля, торфа, древесины и т.д.) в условиях высокой температуры без доступа воздуха.
Виды дегтевых материалов:
1) сырой каменноугольный деготь, получаемый в результате разложения каменного угля, который непосредственно для производства строительных материалов не применяется. Из сырого дегтя отгоняют легкие и средние масла, в результате чего получают отогнанный деготь;
2) отогнанный деготь (каменноугольная смола);
3) пек(от голл. рек — смола) — аморфный хрупкий при обычных температурах остаток от перегонки сырого дегтя при температуре более 360 0С..
Свойства дегтевых материалов: средняя плотность 12 кг/м3, температура размягчения и стойкость ниже, чем у битумов, старение происходит быстрее. Недостаток: при нагревании деготь выделяет канцерогенные вещества.
Дегти и продукты на их основе — канцерогены, поэтому их использование в местах, где возможен их длительный контакт с человеком, запрещено. При работе с дегтями и пеком следует помнить, что они и их пары могут вызвать воспаление или аллергические реакции при контакте с кожей и в особенности — слизистыми оболочками.
Свойства дегтевых материалов: средняя плотность 12 кг/м3, температура размягчения и стойкость ниже, чем у битумов, старение происходит быстрее. Недостаток: при нагревании деготь выделяет канцерогенные вещества.
Металлы и сплавы
Металлы— кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, способность хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.
В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходимостью придания металлам требуемых свойств.
Сплавы— это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерным свойствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа углеродом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэтому далее он относится и к металлическим сплавам.
Наиболее распространенный сплав применяемый в строительстве – сталь.
СВОЙСТВА СТАЛЕЙ
Сталь наряду с бетонами — главнейший конструкционный материал. Широкому использованию в строительстве сталь обязана высоким физико-механическим показателям.
Плотность стали — 7850 кг/м3, что приблизительно в 3 раза выше плотности каменных материалов (например, обычный тяжелый бетон имеет плотность — 2400 ±50 кг/м ).
Прочностные и деформативные свойства стали обычно определяются испытанием стали на растяжение. Сталь, как и другие металлы, ведет себя как упруго-пластичный материал. В начале испытаний деформации у стали пропорциональны напряжениям. Максимальное напряжение, при котором сохраняется эта зависимость, называется предел пропорциональности Оу (при этом напряжении остаточные деформации не должны превышать 0,05 %).
При дальнейшем повышении напряжения начинает проявляться текучесть стали — быстрый рост деформаций при небольшом подъеме напряжений. Напряжение, соответствующее началу течения, называют пределом текучести.
Затем наступает некоторое замедление роста деформаций при подъеме напряжений («временное упрочнение»), после чего наступает разрушение образца, называемое временным сопротивлением что является фактическим пределом прочности стали.
Относительное удлинение стали в момент разрыва характеризует ее пластичность.
Испытание на растяжение является основным при оценке механических свойств сталей. Модуль упругости стали составляет 2,1 • 105 МПа.
Твердость сталей определяют на твердомерах Бринелля (НВ) или Роквелла (HR). Твердость вычисляют в МПа с указанием метода испытаний. Твердость поверхности стали можно повышать специальной обработкой (например, цементацией — насыщением поверхностного слоя стали Углеродом или закалкой токами высокой частоты)
Ударная вязкость — свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам. Ее значение определяют по величине работы, необходимой для разрушения образца на маятниковом кой ре. Ударная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элементов и заметно меняется при изменении температуры.
Технологические свойства стали показывают ее способность принимать определенные деформации, аналогичные тем, которые стальное изделие будет иметь при дальнейшей обработке или в условиях эксплуатации. Для строительных сталей чаще всего производят пробу на холодный загиб.
Теплотехнические свойства сталей в малой степени зависят от состава.
Теплопроводность стали, как и всех металлов, очень высока и составляет около 70 Вт/(м • К), т. е. в 50...70 раз выше, чем у бетона.
Температура плавления стали зависит от ее состава и для обычных углеродистых сталей находится в пределах 1500... 1300°С (чугун с содержанием углерода 4,3 % плавится при 1150 °С).
Температуроустойчивость стали связана с тем, что при нагревании в ней происходят полиморфные превращения, приводящие к снижению прочности. Небольшая потеря прочности наблюдается уже при нагреве выше 200°С; после достижения температуры 500...600 °С обычные стали становятся мягкими и резко теряют прочность. Поэтому стальные конструкции не огнестойки и их необходимо защищать от действия огня, например, оштукатуриванием цементными растворами.
Бетоны
Бетон – искусственный каменный материал, который получается в результате затвердевания рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества (10-15%), воды, мелкого (песок) и крупного заполнителя (щебень, гравий) (85-90%), взятых в определенных пропорциях. Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью.