Шпаргалка по "Строительным материалам"

Трудносгораемые материалы под действием огня с трудом воспламеняются, тлеют или  обугливаются, но после удаления источника  огня их горение и тление прекращаются (древесно-цементный материал фибролит, асфальтовый бетон, некоторые виды полимерных материалов).

Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня (дерево, войлок, толь, рубероид).

Огнеупорность - свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не расплавляясь и не деформируясь. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные (длительное время выдерживают температуру свыше 1580⁰С), тугоплавкие (1350 – 1580⁰С) и легкоплавкие, размягчающиеся при температуре ниже 1350⁰С (к ним относят и обыкновенный глиняный кирпич). 
 
 

Механические  свойства

Они характеризуют  способность материала сопротивляться разрушающему или деформирующему воздействию  внешних сил.

Прочность - свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Прочность является основным свойством большинства материалов, используемых в горной промышленности, от ее значения зависит величина нагрузки, которую может воспринять данный элемент при заданном сечении.

Материалы, в зависимости от происхождения  и структуры, по- разному противостоят различным напряжениям. Материалы  минерального происхождения (природные  камни, кирпич, бетон и др.) хорошо сопротивляются сжатию, значительно  хуже срезу и еще хуже растяжению. Другие материалы (металл, древесина) хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их используют значительно чаще в конструкциях, работающих на изгиб.

Прочность материала характеризуется пределом прочности (при сжатии, изгибе и растяжении). Предел прочности - напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии и растяжении R_раст, МПа, вычисляют по формуле

R_сж(R_раст) = P/F,

где P - разрушающая нагрузка, Н; F - площадь поперечного сечения образца, мм².

Предел  прочности при изгибе R_изг:

при одном  сосредоточенном грузе и образце-балке  прямоугольного сечения 

R_изг = 3Pl / 2bh²;

при двух равных грузах, расположенных симметрично  оси балки 

R_изг = P(l - a) / bh²,

где l - пролет между опорами, мм; а - расстояние между грузами, мм; b и h - ширина и высота поперечного сечения балки, мм.

Предел  прочности материала определяют опытным путем, испытывая в лаборатории  на гидравлических прессах или разрывных  машинах специально изготовленные образцы. Для испытания материалов на сжатие образцы изготавливают в виде куба или цилиндра, на растяжение - в виде круглых стержней или полос, а на изгиб - в виде балок. Форма и размеры образцов должны строго соответствовать требованиям ГОСТа или технических условий на каждый вид материала.

Прочность материалов, применяемых в строительной промышленности, обычно характеризуют  маркой, которая соответствует по величине пределу прочности при  сжатии, полученному при испытании  образцов заданной формы и размеров. Например, для каменных материалов установлены следующие марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000. Материалы с пределом прочности при сжатии, например, от 20 до 29,9МПа относят к марке 200.

Упругость - свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал ее обладает упругостью, называется пределом упругости. Упругость является в подавляющем большинстве случаев положительным свойством материалов.

Пластичность - способность материала изменять под действием нагрузки форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости.

Хрупкость - свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без предварительной деформации. Хрупкими являются природные камни, керамические материалы, стекло, чугун, бетон и др.

Сопротивление удару - свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок. Этого вида нагрузки возникают, например, в бункерах. Хрупкие материалы обычно плохо сопротивляются ударным нагрузкам.

Твердость - свойство материала сопротивляться проникновению в него другого материала, более твердого. Твердость материала влияет на трудоемкость его обработки.

Существует  несколько способов определения  твердости материалов. Твердость  древесины, бетона, стали определяют, вдавливая в образцы стальной шарик (метод определения твердости  по Бринелю), алмазную пирамиду (по Виккерсу) или то и другое (по Роквеллу). О величине твердости судят по глубине вдавливания шарика, диаметру полученного отпечатка или по величине отношения нагрузки к площади поверхности полученного сферического отпечатка.

Твердость природных каменных материалов определяют по шкале твердости ( метод Мооса), в которой десять специально подобранных минералов расположены в такой последовательности, когда следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину), на предыдущем, а сам им не прочерчивается:

Например, если испытуемый материал чертится апатитом, а сам оставляет черту (царапину) на плавиковом шпате, то его твердость  составляет 4,5.

Истираемость - свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истирающих усилий. От истираемости зависит возможность применения материала для устройства настилов, футеровки бункеров, исполнительных органов погрузочных машин. Истираемость материалов определяют в лабораториях на специальных машинах - кругах истирания.

Износом называют разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Подобное воздействие на материал происходит при эксплуатации бункеров. На износ материалы испытывают в специальных вращающихся барабанах.

8 ВОПРОС

Химические  свойства

Химические  свойства характеризуют способность материала к химическим превращениям под воздействием веществ, с которыми он находится в соприкосновении. Химические свойства материалов 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 материалов сопротивляться коррозионному воздействию среды.

Многие  материалы, применяемые в строительной промышленности, не обладают этими свойствами. Так, почти все цементы плохо сопротивляются действию кислот, древесина не стойка к воздействию как кислот, так и щелочей, практически все изделия из металлов подвержены в той или иной степени воздействию коррозии. Лучше сопротивляются воздействию кислот и щелочей материалы из пластмасс или стекловолокна. 
 
 

9 ВОПРОС

Горные  породы и их классификация

Природными  каменными материалами называют строительные материалы, получаемые из горных пород за счет применения лишь механической обработки (дробления, раскалывания, распиливания, шлифования, полирования и др.). В результате такой обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены.

Горные породы представляют собой природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми, или мономинеральными, а породы из нескольких минералов называют сложными, или полиминеральными. Минерал (от латинского mineга - руда) - природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Каждый минерал характеризуется определенными химическим составом и физико-механическими свойствами.

Природные каменные материалы начали применять  несколько тысячелетий назад. Украина  располагает богатыми запасами разнообразных природных каменных материалов.

Природные каменные материалы широко применяют  в строительстве, они являются также  основным сырьем для получения минеральных  вяжущих веществ и искусственных  каменных материалов.

По происхождению  горные породы разделяют на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические.

Магматические. Глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой.

Излившиеся горные породы (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. В таких условиях не происходила полная кристаллизация остывающей магмы. В зависимости от условий образования излившиеся горные породы имеют мелкозернистое, скрытокристаллическое или аморфное строение. Если же из вязкой магмы медленно выделялись газообразные продукты, образовывались пористая или пемзообразная структуры. Кроме того, к изверженным горным породам относятся обломочные породы, которые образовались из мельчайших частиц раздробленной лавы, выброшенной на поверхность земли при извержении вулканов. Эти отложения остались в рыхлом состоянии (вулканический пепел, пемза) либо при наличии природных цементирующих веществ и под давлением вышележащих слоев превратились в плотные цементированные породы (вулканический туф).

Осадочные горные породы. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на : обломочные (механические отложения - брекчии, конгломераты, пески и др.), глинистые, хемогенные (доломит, магнезит) и органогенные (известняки, мел).

Метаморфические или видоизмененные горные породы. При их образовании происходила перекристаллизация минералов без их плавления, способствовавшая повышению плотности образовавшихся пород по сравнению с исходными. Как правило метаморфические горные породы имеют сланцевое строение, но могут сохранять структуру первичных пород.

Горные  породы, применяемые в строительстве

Условия образования горных пород в значительной мере предопределяют характер их строения. В то же время от строения зависят  основные свойства, следовательно, и область применения горных пород в строительстве.

Глубинные магматические горные породы характеризуются  высокой плотностью, морозостойкостью и малым водопоглощением. Основные виды глубинных горных пород - гранит, диорит, габбро, лабрадорит.

Гранит - плотность в среднем 2700 кг/м³, пористость всего 0,5-1,5%, предел прочности при сжатии - 100 - 250 МПа. Гранит характеризуется высокой морозостойкостью и малым водопоглощением, большим сопротивлением выветриванию, хорошо обтесывается, шлифуется и полируется, однако отличается хрупкостью и невысокой огнестойкостью.

Гранит  применяют для облицовки зданий и сооружений, из него изготовляют  бортовые камни, ступени и другие изделия, а также щебень для высокопрочного бетона.

Габбро - темно-серая, черная или темно-зеленая с оттенками порода, плотностью 2800-3100 кг/м³, предел прочности при сжатии - 200-350 МПа. Габбро имеет высокие вязкость и стойкость против выветривания. Изделия из габбро применяют в дорожном строительстве.

Порфиры характеризуются порфировой структурой, т.е. наличием "вкрапленников" в основной мелкозернистой массе. Цвет порфиров изменяется от красно-бурого до серого с разнообразными оттенками, плотность - 2400- 2500 кг/м,³ предел прочности при сжатии - 120-180 МПа. Порфиры применяют в дорожном строительстве и для изготовления облицовочных плит. Месторождения порфиров имеются в Крыму.

Диабаз - цвет его темно-серый, часто с зеленоватым оттенком, плотность - 2800 - 3000 кг/м³, предел прочности при сжатии - 200 - 300 МПа. Диабаз отличается высокой твердостью, вязкостью и долговечностью. Он является хорошим материалом для устройства дорожных покрытий, получения щебня. Диабазы добываются в Украине.