Строительный материалы и все связанное / 4 семестр / ЛЕКЦИИ МТКМ / Лекции 2 семестр / МТКМ №1

Классификация свойств. Зависимость свойств от состава и структуры.

Каждый строительный материал обладает определенными свойствами – объективно существующими особенностями его состояния или поведения в зависимости от различных факторов. По наиболее характерным свойствам материалов устанавливают их основные признаки, которые отличают один материал от другого.

Свойства материалов определяют с помощью различных показателей, как правило, физических величин.

Различают показатели качественные и количественные. Качественные показатели не имеют установленных единиц измерения. С их помощью можно получить сравнительную оценку качества материала только в сопоставлении с принятыми эталонами.

Количественные показатели свойств имеют утрановленные единицы измерения и поэтому они дают возможность оценивать и сравнивать однородные свойства материала по конкретным числовым значениям.

Величина числового значения показателя и его достоверность зависит от применяемой методики испытания. Поэтому материаловедение разрабатывает и изучает не только показатели свойств материала, но и методы их определения.

Методы испытаний разделяют на обычные и ускоренные.

Ускоренными методами определяют свойства материала значительно быстрее, но с меньшей точностью. Их применяют в технологии производства некоторых материалов, при возведении строительных объектов или в условиях военной обстановки для промежуточной или оперативной оценки свойств.

Наибольшей достоверностью обладают натурные испытания материалов в конструкциях зданий и сооружений, но они являются более длительными, сложными и дорогостоящими. Их проводят на заключительной стадии внедрения в практику новых строительных материалов на специальных стендах или объектах опытного строительства.

Пригодность материала для строительства устанавливают в результате оценки показателей его важнейших свойств. Они определяют области применения материала в строительстве и правила эксплуатации зданий и сооружений, влияют на выбор варианта их архитектурного решения, способ производства, сроки и стоимость строительно-монтажных работ при возведении и ремонте.

Свойства материалов зависят от их состава и структуры, что является основой современных теоретических положений материаловедения. В состав большинства материалов входит несколько компонентов, причем количественное содержание каждого из них может изменяться с целью достижения необходимого технического или экономического эффекта. Такие материалы принято называть композиционными («композитами»).

Различают следующие составы строительных материалов: химический, минералогический, фазовый и вещественный. Химический состав материалов показывает содержание в них химических элементов или ионов. Минералогический состав неорганических материалов дает представление о количественном содержании в них природных или искусственных минералов – соединений, характеризующихся определенными химическим составом и физическими свойствами. Фазовый состав представляет сведения об агрегатном состоянии вещества материала и его однородных частей или их фазовых переходах. Вещественный состав содержит сведения о качестве и количестве его компонентов (веществ).

Материалы однородной структуры называют гомогенными, а неоднородной – гетерогенными.

Структура строительного материала определяется пространственным расположением атомов, молекул, а также других элементов. Ее можно изучать невооруженным глазом (макроструктура), с помощью микроскопа (микроструктура) и специальными методами (молекулярно-ионная структура).

Макроструктура строительных материалов может быть плотной, пористой, а также волокнистой, слоистой, зернистой и др.

Материалы гетерогенной структуры, представляющие собой механическое соединение отдельных частей, называют конгломератами. Их разделяют на природные и искусственные.

По микроструктуре материалы могут быть кристаллическими и аморфными. Часто кристаллические и аморфные формы – это различные состояния одного и того же материала (вещества).

Твердые строительные материалы, не обладающие кристаллической структурой, относятся к аморфным (стекла, большинство полимеров и др.).

Важнейший элемент структуры материала – поры. Они могут быть открытыми, капиллярными (сообщающимися) и закрытыми. Большинство природных и искусственных строительных материалов имеет капиллярно-пористую структуру.

Исследования структуры материалов на молекулярно-ионном уровне проводят рентгеновскими или электронно-микроскопическими методами. Взаимное расположение атомов, молекул и других частиц внутри кристалла определяется характером их взаимодействия – природой внутренних связей, образующих пространственную кристаллическую решетку. Внутренние связи между частицами обладают различными физическими и механическими особенностями и этим определяют свойства материала: прочность, деформативность, твердость, теплопроводность и др.

Некоторые строительные материалы могут находиться в виде дисперсных систем, состоящих из тонкоизмельченных частиц одного вещества (дисперсная фаза), распределенного в другом окружающем веществе (дисперсионной среде). Дисперсные системы различаются между собой по степени дисперсности (размеру частиц дисперсной фазы) и могут быть грубодисперсными (более 0,1 мкм), коллоидно-дисперсными (от 0,001 до 0,1 мкм) и молекулярно-дисперсными (менее 0,001 мкм).

Для удобства изучения основные свойства строительных материалов условно подразделяют на четыре группы: физические, механические, технологические и защитные.