Эксплуатационно-технические свойства строительных материалов.
Эксплуатационными называют такие свойства, которые проявляются во взаимодействии с окружающей средой в период службы материала в тех или иных условиях, обусловленных:
- переменными температурными воздействиями (морозостойкость);
- переменными атмосферными тепловлажностными воздействиями;
- влиянием агрессивных жидкостных и газовых средств (коррозионная стойкость).
К техническим свойствам строительных материалов относят:
1.Параметры состояния (истинная плотность, г/см3 , средняя или насыпная плотность, г/см3, насыщенная плотность, г/см3;
2. Структурные характеристики (пористость, %, открытая или закрытая пористость, %);
3.Гидрофизические свойства (водопоглощение, % , водопоглощаемость , водостойкость);
4. Теплофизические свойства (теплоёмкость, теплопроводность, огнестойкость, огнеупорность, коэффициент термического линейного расширения);
5. Механические свойства (прочность при растяжении и сжатии, коэффициент конструктивного качества, хрупкость, пластичность, истираемость).
Термины и определения свойств строительных материалов и изделий
Абсолютный износ уменьшение массы материала при изнашиваемости.
Абсорбция - поглощение вещества из раствора или газовой смеси объемом тела.
Адгезия возникновение связи между поверхностными слоями разнородных (твердых или жидких) тел, приведенных в соприкосновение.
Адсорбция - поглощение вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем тела.
Белизна материала – характеристика материала, определяемая цветовым контрастом между испытуемым материалом и идеально белой поверхностью.
Влажность материала объемная — отношение объема влаги, содержащейся в материале, к его объему.
Влажность материала по массе - отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе сухого материала.
Внесистемная единица физической величины (внесистемная единица) - единица, не входящая ни в одну из систем единиц, например, единица мощности – лошадиная сила, единица давления – миллиметр ртутного столба.
Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой,
Водопроницаемость способность материала пропускать воду под действием перепада давления.
Выносливость - свойство материала сопротивляться разрушению от усталости.
Гигроскопичность - свойство материала поглощать (сорбировать) влагу из воздуха.
Глянец (поверхности) – свойство зеркального отражения, проявляющееся в образовании на поверхности материала ярких световых бликов или изображений предмета.
Деформирование - изменение состояния тела (материала), сопровождающееся развитием деформаций.
Диффузное отражение света - отражение, при котором зеркальное отражение заметно не проявляется и отраженный свет рассеивается.
Диффузное пропускание света - пропускание, при котором нет заметных элементов преломления и направленного пропускания, и пропущенный свет рассеивается.
Долговечность - свойство материала, определяемое длительностью времени выдерживания им без разрушения или снижения в заданных пределах характеристик своих свойств (качества) при повторных воздействиях нагрузки (усталостная долговечность), изменений температуры и влажности (климатическая долговечность) или длительного воздействия статической нагрузки высокого по отношению к его прочности уровня (статическая долговечность), а также коррозионной среды (коррозионная долговечность).
Единица физической величины (единица величины) - величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1. Этот термин применяется также для обозначения единицы, входящей сомножителем в значение физической величины. Ранее единицы одной величины различались по своему размеру, например. 1пуд = 16,38кг, 1фунт - 0,409кг.
Звукоизолирующая конструкция - элементы, состоящие из одного или нескольких материалов, предназначенные для увеличения звукоизоляции ограждениями воздушного или ударного шума.
Звукоизоляционный материал (слой) - материал, характеризующийся вязкоупругими свойствами и обладающий динамическим модулем упругости не более 14,7 МПа,
Звукоизоляция ослабление передачи звуковой энергии между двумя точками, вызываемое разделяющим их ограждением.
Звукопоглощающая конструкция - элементы, состоящие из одного или нескольких материалов, предназначенные для устройства облицовки внутренних поверхностей ограждений помещений с целью снижения интенсивности отраженных звуков волн в определенном диапазоне частот.
Звукопоглощающая облицовка - облицовка всех или части внутренних поверхностей ограждений помещения звукопоглощающим материалом.
Звукопоглощающий материал - материал, имеющий сквозную пористость и характеризующийся относительно высоким коэффициентом Звукопоглощения (более 0,2).
Звукопоглощение - потеря звуковой энергии при отражении от ограждающих помещение поверхностей и находящихся в нем предметов. Зеркальное отражение света - отражение без элементов рассеяния, подчиняющееся оптическим законам отражения, справедливым для зеркала
Значение физической величины (значение величины) - оценка физической величины в виде некоторого числа (числовое значение) принятых для нее единиц, например, 5 кг. 5 - значение массы тела.
Идеально белая поверхность ~ рассеивающая поверхность, яркость которой одинакова во всех направлениях, не зависит от направления падающего света и коэффициент поглощения которой равен нулю.
Износостойкость - свойство материала (изделия или сочетания сопряженных материалов или изделий) противостоять изнашиванию в определенных условиях эксплуатации или испытаний.
Истинная плотность - количество массы вещества без учета его пористости в единице объема.
Материал теплоизоляционный - материал, имеющий теплопроводность не более 0,18Вт/(м°С).
Материалы светоотражающие - материалы, преимущественно отражающие свет.
Материалы светопоглощающие материалы, преимущественно поглощающие свет.
Материалы светопрозрачныс - материалы, обладающие в основном направленным пропусканием. Предметы при наблюдении сквозь них видны отчетливо.
Материалы светопропускакпцие - материалы, преимущественно пропускающие свет.
Модуль упругости отношение нормального напряжения к соответствующему относительному удлинению (укорочению) при одноосной однородной упругой деформации растяжения (сжатия).
Молочное, стекло - сильно рассеивающее свет стекло белого или молочного цвета. Рассеяние происходит по всей толще стекла.
Морозостойкость - способность материалов в увлажненном состоянии выдерживать многократное замораживание, чередующееся с оттаиванием,
Набухание - увеличение объема тела при его увлажнении.
Направленно-рассеянное пропускание - пропускание, характеризующееся преимущественным пропусканием света в направлении оси телесною угла направленно-пропускающего светового потока.
Напряжения - интенсивность внутренних сил упругости, действующих на определенным образом ориентированной элементарной площадке, мысленно проведенной через данную точку тела.
Насыпная плотность - количество массы сыпучего вещества в единице объема.
Объемное расширение отношение увеличения или уменьшения объема элемента тела к первоначальному объему этого элемента.
Основная единица физической величины (основная единица) -- единица основной физической величины, выбранная произвольно при построении системы единиц
Пластичность - свойство материала претерпевать остаточную деформацию без макроскопических нарушений сплошности под влиянием физических воздействий, сопровождающихся возникновением напряжений определенного высокого по отношению к прочности материала уровня, полностью необратимую после устранения этих воздействий.
Ползучесть - свойство материала развивать во времени деформацию при постоянных во времени напряжениях, вызванных физическими воздействиями на него.
Предел прочности - временное сопротивление материала разрушению.
Производная единица физической величины (производная единица) единица производной физической величины, образуемой по определяющему эту единицу сравнению из других единиц данной системы единиц.
Прочность свойство материала а определенных условиях и пределах сохранять способность без разрушения воспринимать те или иные физические воздействия, сопровождающиеся возникновением в нем напряжений.
Разрушение - микроскопическое нарушение сплошности материала в результате тех или иных физических воздействий на него.
Растяжение - линейная деформация материала, сопровождающаяся удлинением.
Сжатие - линейная деформация материала, сопровождающаяся укорочением.
Система единиц физических величин (система единиц) - совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин, и образованная в соответствии с принятыми принципами, например, система единиц СГС, система единиц МКС, СИ - Международная система единиц.
Система физических величин (система величин) совокупность физических величин, связанных между собой зависимостями.
Средняя плотность — количество массы вещества с учетом его пористости в единице объема.
Старение - изменение свойств материала во времени вследствие происходящих в нем внутренних физических процессов.
Сухое состояние - состояние неорганического материала, соответствующее отсутствию в нем физически связанной влаги (материал, прокаленный при Т=105...110°С до получения постоянной массы).
Твердость — свойство материала противостоять, при местных контактных воздействиях, пластической деформации или хрупкому разрушению в приповерхностном слое в определенных условиях эксплуатации или испытаний.
Температуропроводность -- физический параметр, характеризующий скорость изменения температуры материала при нестационарных тепловых процессах и численно равный отношению теплопроводности к произведению удельной теплоемкости материала на его плотность.
Теплоемкость количество тепла, которое необходимо затратить для изменения температуры тела на 1°С.
Теплопроводность - перенос теплоты в твердом теле, обусловленный наличием градиента температуры.
Теплоустойчивость конструкции - способность конструкции уменьшать амплитуду гармонических колебаний температуры при прохождении температурной волны через конструкцию.
Термическое сопротивление конструкции — величина, численно равная отношению разности температур поверхностей конструкции к плотности стационарного теплового потока через конструкцию.
Удельная теплоемкость - теплоемкость единицы массы вещества.
Удлинение или укорочение относительное - отношение абсолютного удлинения или укорочения линейного элемента тела к первоначальной длине этого элемента
Упругость - свойство твердого тела (материала) изменять свой объем, форму, линейные размеры или одновременно объем, форму и линейные размеры под влиянием физических воздействий, сопровождающихся возникновением напряжений, и полностью обратимо восстанавливать первоначальные объем, форму и линейные размеры после устранения этих воздействий.
Усталость — процесс постепенного возникновения, накопления и развития трещин в материале под влиянием многократных повторных физических воздействий, сопровождающихся развитием напряжений.
Физическая величина (величина) - свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но индивидуальное в количественном отношении для каждого объекта.
Не следует применять термин "величина" в качестве количественной характеристики свойства, например, "величина массы", "величина силы", так как эти свойства (масса, сила) сами являются величинами.
Хрупкость свойство материала в определенных условиях претерпевать хрупкое разрушение.
Цветной материал - материал, спектральный коэффициент пропускания или отражения которого в области видимого излучения изменяется с длиной волны.
Цветность характеристика качества цвета материала, определяемая его координатами цветности или доминирующей длиной волны и чистотой цвета.
Приложение 2
Перечень государственных стандартов на испытание основных строительных материалов и изделий(по состоянию на 2004 г.)
1. Вяжущие материалы:
ГОСТ 23464-79 Цементы. Классификация.
ГОСТ 125-79 Вяжущие гипсовые. Технические условия.
ГОСТ 965-89 Портландцементы белые. Технические условия .
ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия.
ГОСТ 3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов.
ГОСТ 401-82 Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. ТУ.
ГОСТ 6139-98 Песок стандартный для испытаний цемента
ГОСТ 9179-77 Известь строительная. Технические условия.
ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.
ГОСТ 11052-74 Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся.
ГОСТ 15825-80 Портландцемент цветной. Технические условия.
ГОСТ 22266-76 Цементы сульфатостойкие. Технические условия.
ГОСТ 24040-91 Добавки для цементов. Классификация.
ГОСТ 25328-82 Цемент для строительных растворов. Технические условия.
ГОСТ 26871-86 Материалы вяжущие гипсовые. Правила приемки. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.
2. Бетоны и растворы:
ГОСТ 4.233-86 ССКН. Строительство. Растворы строительные. Номенклатура показателей. ГОСТ 7473-85 Смеси бетонные. Технические условия.
ГОСТ 20910-90 Бетоны жаростойкие, ТУ.
ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие требования.
ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия.
ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.
ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия.
ГОСТ 28013-89 Растворы строительные. Общие технические условия.
ГОСТ 24211-91 Добавки для бетонов. Общие технические требования.
3. Заполнители неорганические и органические:
ГОСТ 5578 76 Щебень из доменного шлака для бетона. Технические условия
ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия.
ГОСТ 9757-90 Гравий, щебень и песок искусственные, пористые. Технические условия.
ГОСТ 9758 86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний.
ГОСТ 10260-82 Щебень из гравия для строительных работ. Технические условия.
ГОСТ 22263-76 Щебень и песок из пористых горных пород. Технические условия.
ГОСТ 22856-89 Щебень и песок декоративные из природного камня Технические условия.
ГОСТ 23233-78 Заполнитель сотовый бумажный. Технические условия.
ГОСТ 23254-78 Щебень дня строительных работ из попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий. Технические условия.
ГОСТ 23735-79 Смеси песчано-гравийные для строительных работ. Технические условия.
ГОСТ 25137-82 Материалы нерудные строительные, щебень и песок, плотные из отходов промышленности, заполнители для бетона пористые. Классификация.
ГОСТ 25592-91 Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов. Технические условия.
ГОСТ 25818-91 Зола-унос тепловых электростанций для бетона. Технические условия.
ГОСТ 26193-84 Материалы из отсевов дробления тверженных горных пород для строительных работ, Технические условия.
ГОСТ 26644-85 Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций для бетона. Технические условия.
ГОСТ 26873-86 Материалы из отсевов дробления осадочных горных пород для строительных работ. Технические условия.
4. Методы испытаний. Упаковка. Маркировка:
ГОСТ 310.1-76 Цементы. Методы испытаний. Общие положения
ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола .
ГОСТ 3 10.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты сроков.
ГОСТ 330.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.
ГОСТ 310.5-88 Цементы. Метод определения тепловыделения.
ГОСТ 310.6-85 Цементы. Метод определения водоотделения.
ГОСТ 5382-91 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа.
ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытаний.
ГОСТ 7025-98 Кирпич и камни керамические и силикатные.
5.Методы определения водопоглощения. плотности и контроля морозостойкости.
ГОСТ 7076-87 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности.
ГОСТ 8269-87 Щебень из природного камня, гравий и щебень для строительных работ. Методы испытаний.
ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе.
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний
ГОСТ 10060-87 Бетоны. Методы контроля морозостойкости.
ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
ГОСТ 10181.0-81 Смеси бетонные. Общие требования к методам испытаний.
ГОСТ 10181.1-81 Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости.
ГОСТ 10181.2-81 Смеси бетонные. Методы определения плотности.
ГОСТ 10181.3 81 Смеси бетонные. Методы определения пористости.
ГОСТ 10181.4-81 Смеси бетонные. Методы определения расслаиваемости
ГОСТ 11830-66 Строительные материалы. Норма точности взвешивания.
ГОСТ 12730.0-78 Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности,
водопоглошения, пористости и водонепроницаемости.
ГОСТ 12730.1 -78 Бетоны. Метод определения плотности.
ГОСТ 12730.2-78 Бетоны. Метод определения влажности.
ГОСТ 12730.3-78 Бетоны. Метод определения водопоглощения.
ГОСТ 12730.4-78 Бетоны. Метод определения показателей пористости.
ГОСТ 12730.5-84 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.
ГОСТ 12852.0-77 Бетон ячеистый. Общие требования к методам испытаний.
ГОСТ 12852.5-77 Бетон ячеистый. Метод определения паропроницаемости.
ГОСТ 12852.6-77 Бетон ячеистый. Метод определения сорбционной влажности.
ГОСТ 1.3087-81 Бетоны. Методы определения истираемости.
ГОСТ 17623-87 Бетоны. Радиоизотопный метод определения средней плотности.
ГОСТ 17624-87 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
ГОСТ 17625-83 Конструкции и изделия железобетонные. Радиационный метод определения толщины
защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры.
ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности.
ГОС I 21718-84 Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности.
ГОСТ 22023-76 Материалы строительные. Метод микроскопического количественного анализа структуры.
ГОСТ 22236-85 Цементы. Правила приемки.
ГОСТ 22237-85 Цементы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение.
ГОСТ 22688-77 Известь строительная. Методы испытаний
ГОСТ22690-88 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.
ГОСТ 22783-77 Бетоны. Метод ускоренного определения прочности на сжатие.
ГОСТ 23789-79 Вяжущие гипсовые. Методы испытаний.
ГОСТ 24316 80 Бетоны. Метод определения тепловыделения при твердении.
ГОСТ 24452 80 Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициент а Пуассона.
ГОСТ 24544-81 Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести.
ГОСТ 24545 81 Бетоны. Методы испытаний на выносливость.
ГОСТ 25094-82 Добавки активные минеральные. Методы испытаний.
ГОСТ 25214-82 Бетой силикатный плотный. Технические условия.
ГОСТ 25246-82 Бетоны химически стойкие. Технические условия.
ГОСТ 25820 83 Бетоны легкие. Технические условия.
ГОСТ 25881-83 Бетоны химически стойкие. Методы испытаний.
ГОСТ26134--84 Бетоны. Ультразвуковой метод определения морозостойкости.
ГОСТ 27005-86 Бетоны легкие и ячеистые. Правила контроля средней плотности.
ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.
ГОСТ 29167-91 Бетоны. Методы определения характеристик трещино-стойкости (вязкости разрушения)
при статическом нагружении.
Сроки схватывания гипса измеряются несколькими минутами. Схватывание гипса можно при необходимости замедлить, применяя различные добавки (животный клей, сульфтно-спиртовую барду и т.д.)
Предварительно пробу песка просеивают сквозь сита с отверстиями 10 и 5 мм для определения содержания зерен гравия. Зерна гравия от 5 мм до 10 мм должно быть в песках не более 10%, зерен крупнее 10 мм – не более 0,5% по массе навески.
Для бетона рекомендуется применять крупный, средний и мелкий пески. Для строительных растворов применяют и очень мелкий песок.
Если песок не удовлетворяет по зерновому составу требованиям стандарта, то его необходимо фракционировать, т. е. рассеивать на две фракции — крупную и мелкую, получаемые разделением исходного песка по граничному зерну 1,25 или 0,63 мм, а затем смешивать эти фракции в соотношении, установленном ГОСТ 8736—77 Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность и расход цемента в бетоне, поэтому содержание в природном и дробленом песках частиц, проходящих через сито с сеткой № 014,не должно превышать 10 %, а в обогащенном песке — не более 5 % при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц определяемых отмучиванием, не должно превышать 2 % — в обогащенном, 3 — в природном и 4 % — в дробленом песке, в том числе допускается глины, не более: 0,5 % — в природном, 0,35 — в дробленом и 0,25 % — в обогащенном песках. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замерзании, снижая прочность и морозостойкость бетона. Песок очищают от глины и пыли путем промывки.
Таблица V.!
В природном песке и гравии могут содержаться органические (гумусовые) примеси, которые вызывают коррозию цементного камня и понижают прочность бетона. Органические примеси выявляют колориметрическим методом, обрабатывая пробу песка 3%-ным раствором едкого натра. Песок считается пригодным для бетона, если жидкость над песком не окрашивается или приобретает окраску светлее эталона, имеющего светло-желтый цвет.
В природном песке и гравии могут содержаться и неорганические примеси, вызывающие химическую коррозию цементного камня. К ним относятся сернокислые и сернистые соединения (например, пирит Ре52).
Слюда также считается вредной примесью, так как ее листочки легко расслаиваются по плоскостям спайности. Пригодность песка, содержащего сернокислые, сернистые соединения и слюду, определяется специальными исследованиями с учетом условий эксплуатации сооружений.
В заполнителе иногда содержатся аморфные модификации двуокиси кремния (опал, халцедон и др.). Опаловидный кремнезем вступает в химическую реакцию со щелочами, содержащимися в цементе (Na2О, К20); при этом образуются набухающие вещества, вызывающие растрескивание бетона.
Количество пылевиджных и глинистых (илистых) частиц в песке, определяемое отмучиванием, не должно превышать (в % по весу) для бетонов — 5; кладочных растворов—10; штукатурных растворов — 15.
Содержание зерен, проходящих через сито]№ 014, не должно превышать в песке, применяемом для бетона, 10%, в песке для кладочных иштукатурных растворов 20%.
Наибольшийразмер зерен в песке для кладочных и штукатурных растворов не должен превышать в растворах для кладки из кирпича и камней правильной формы 2,5 мм; из бутовых камней 5 мм; в штукатурных растворах, применяемых для подготовительного слоя штукатурки, 2,5 мм; для отделочного 1,2 мм.
Приведенная выше классификация песков и| требования к содержанию в них тонких фракций введены в действие с 1 января 1959 г. новым ГОСТ 8736—58. Этим значительно расширяются по сравнению с прежними возможности применения мелких песков в бетонах.
Рядом научно-исследовательских институтов и лабораторий были проведены сравнительные испытания бетонов, полученных на мелком песке и на песке среднем крупности. Эти опыты показали, что в равнопрочных бетонах, приготовленных из бетонных смесей с одинаковой подвижностью, расход цемента в бетонах на мелких песках был выше на 3—25%. Это объясняется более высокой водопотребностью бетонной смеси, если она приготовлена на мелких песках. В таких случаях, для уменьшения удельного расхода цемента следует принять ряд мер, направленные на уменьшение количества воды, вводимой в бетонную смесь.
Среди этих мер могут быть отмечены следующие:
1) введение в бетонную смесь поверхностно активных добавок, позволяющих снизить расход
воды примерно на 10—12% при сохранении той же подвижности;
2) смешивание мелких песков с более крупными или с высевками от дробления щебня;
3) использование жестких бетонных смесей с эффективным уплотнением их при укладке.
При применении мелких песков относительный перерасход цемента на 1 д3 бетона зависит от многих факторов и, в частности, от загрязненности песков глинистыми и илистыми частицами.
Чистота песка является важнейшим фактором при определении целесообразности применения того или иного песка для бетона. В связи с этим представляется целесообразным при необходимости широко применять обогащение песков (промывку их для удаления илистых, глинистых и пылеватых частиц).
Содержание глинистых и пылевидных примесей а песке определяется отмучиванием в стеклянном цилиндрическом сосуде с водой. В результате отмучивания песок осаждается внизу, а пыль и глина — хорошо заметным слоем сверху. Измерив толщину слоя примесей и осевшего песка, подсчитывают процентное содержание глинистых частиц.
Кроме крупности зерен, другой важной характеристикой заполнителей является объем пустот. В песке объем пустот должен быть не более 40%, в гравии 45% и в щебне 50%. Объем пустот в песке или гравии легко определить,