![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Раздел 1, Строительное материаловедение 1 страницаСтр 1 из 82Следующая ⇒
ПРЕДИСЛОВИЕ В соответствии с новым Государственным стандартом в цикл общепрофессиональных дисциплин введены две дисциплины «Материаловедение» и «Технология конструкционных материалов» вместо ранее существовавшей «Строительные материалы и изделия». Это произошло по причине включения специальностей строительного направления в число специальностей машиностроительного профиля. Как известно, в машиностроении основным материалом является металл; в строительстве перечень применяемых материалов чрезвычайно разнообразен, это: металл, бетон и железобетон, керамика, древесина, пластмассы, стекло и др. Кроме того применяются материалы функционального назначения: тепло-, гидроизоляционные, акустические, отделочные, антикоррозийные которые никак не подходят к указанным дисциплинам. Дисциплина «Строительные материалы» для подготовки инженеров-строителей преподается более ста лет. За прошедший век в России было издано 25 оригинальных учебников по общему курсу «Строительные материалы», с таким же названием выходят научно- технические журналы, справочники, действуют ученые советы по присуждению ученых степеней и т.д. Теперь в связи с новым Госстандартом строительных материалов как бы не будет, хотя подготовка инженеров-строителей по сути осталась прежней и как бы не называлась дисциплина, строительные материалы будут преподаваться. В связи с указанным третье издание учебника называется «Строительные материалы» (Материаловедение и Технология). Курс «Строительные материалы» в учебном плане подготовки строителей является одной из первых инженерных дисциплин, которая создает необходимую базу для изучения других: строительные конструкции, технология строительного производства, экономика и организация строительства, архитектура и др. Поэтому роль и значение материалов рассматриваются в неразрывной связи с их работой и поведением в изделиях и конструкциях зданий и сооружений за длительный период эксплуатации в реальных условиях. Текст учебника составлен из трех разделов: I - Строительное материаловедение, II - Технология строительных материалов и изделий, III - Строительные материалы в конструкциях зданий и сооружений. Это связано с внедрением разных видов подготовки специалистов, что дает возможность отбора теоретических и практических положений по важнейшим материалам (для каждого вида образования). В методическом плане учебник построен таким образом, чтобы на основе элементов теории композиционных материалов показать, что большинство традиционных природных и искусственных материалов по своей структуре можно отнести к композитам и дальнейшее создание новых материалов для строительства с улучшенными физико-механическими свойствами возможно с использованием этой теории, что доказывается, созданием современных композитов для других областей техники, как например, ракето- и самолетостроение и др. Классифицируются строительные материалы по роду сырья, из которого производятся материалы, общности технологического процесса их изготовления, функциональному назначению и областям применения и др. В той или иной степени эти классификации представлены в учебнике по принципу того, что объединяет строительные материалы. По тексту дается информация о зарубежном опыте. Ввиду небольшого объема учебника после каждой главы рекомендуется дополнительная техническая литература для углубленного изучения отдельных положений. Поставлены основные вопросы для самоконтроля и осмысления проработанного материала. Текст изложен в соответствии с мировой тенденцией развития строительных материалов и акцент делается не на те или иные направления, выдвинутые конъюнктурными соображениями, а на те, что способствуют рентабельности и прогрессу строительной техники. С учетом становления частного предпринимательства, создания малых предприятий, в учебнике представлены местные строительные материалы, которые могут быть эффективно применены при малоэтажном строительстве жилья, городских и сельских предприятий, фермерских хозяйств. Рассматриваются некоторые экологические аспекты производства и применения строительных материалов. Учебник создан межвузовским коллективом профессоров: В.Г. Микульским, Г.И. Горчаковым, В.В. Козловым, Л.П. Орент- лихер. Г.П. Сахаровым (Московский государственный строительный университет), В.Н, Куприяновым, Р.З. Рахимовым (Казанская государственная архитектурно-строительная академия), В.М. Хру- левым (Новосибирский государственный архитектурно- строительный университет). Авторы выражают благодарность и глубокую признательность за помощь в издании учебника члену правления объединенной международной группы «Кнауф» д-ру Хайнеру Гамму, за полезные замечания по содержанию учебника чл.-кор. РАН д.т.н. проф. Б.В. Гусеву, проф. В.Е. Байеру (МАРХИ). ВВЕДЕНИЕ Значение курса " Строительные материалы" в общей подготовке строителей важно потому, что ни одно сооружение нельзя правильно спроектировать, построить и эксплуатировать без наличия соответствующих строительных материалов и всестороннего знания их свойств. Стоимость материалов в общих затратах на строительство составляет не менее половины, для уникальных зданий и сооружений может быть и больше. Промышленность строительных материалов является наиболее емкой, ежегодно в стране перерабатывается для этих целей более млрд. т различных компонентов. Грузовой железнодорожный транспорт примерно на четверть загружен перевозкой строительных материалов, речной - более чем на половину. Стоимость строительных материалов зависит от затрат на их перевозку. При транспортировании материалов на большие расстояния, учитывая размеры России, стоимость может возрасти в несколько раз. Для экономии стоимости строительства следует использовать материалы, производимые вблизи строящегося объекта. Целесообразно и промышленность строительных материалов организовать как можно ближе к сырьевой базе. Тем самым максимально используя, как принято говорить, местные строительные материалы. Стоимость строительных материалов включает различные факторы, но все должно приводиться к рентабельности и конкурентоспособности. Сюда можно отнести и качество изделий, долговечность их работы, теплоэнергетические затраты на производство, возможность переработки отходов и даже экологические аспекты, которые в конечном итоге сказываются на экономике производства, региона, страны в целом Если все не предусматривать, то первоначальная небольшая стоимость материала может во времени обернуться значительными расходами на ремонт, реконструкцию, восстановление окружающей среды и т.п. Все материалы и изделия соответствуют определенной государственной стандартизации (ГОСТ), разрабатываемой на основе новейших достижений науки и техники. В каждом стандарте имеются: точное определение материала, классификация по маркам и сортам, технические условия на изготовление, методы испытаний, условия хранения и транспортирования. ГОСТ является документом, имеющим силу закона. В обозначении ГОСТа первое число означает порядковый номер стандарта, второй - год его утверждения. Кроме стандартов действует система нормативных документов, объединенная в Строительные нормы и правила (СНиП). СНиП - это свод нормативных документов по проектированию, строительству и строительным материалам, обязательный для всех организаций и предприятий. Стандартизация на материалы и изделия велась десятилетиями и имеет положительное значение, как, например, для нашей бывшей централизованной системы с недостаточным выбором и дефицитом. Но возможно проводить специальную сертификацию параметров материалов, которые будут диктоваться, также и требованиями заказчика и покупателя. В России производство строительных материалов возникло в далеком прошлом. Уже в глубокой древности наши предки умели изготавливать глиняный кирпич, воздушную и гидравлическую известь, широко использовали древесину и природный камень. В царствование Ивана Грозного для систематизации накопившегося за столетия строительного опыта, был создан " Приказ каменных дел", который руководил государственным производством строительных материалов и строительством, главным образом, крепостных сооружений. В последующие годы это производство развивалось не быстрыми темпами и только подъем наблюдается при Петре I, который в связи с закладкой новых городов и крепостей поощрял производство строительных материалов. Отмена крепостного права и начало развития капитализма в России послужили мощным толчком для роста промышленности и в том числе производства строительных материалов. Со второй половины XIX в. стали строиться заводы портландцемента, механизированные печи для обжига известняка, заводы для выпуска кирпича, облицовочной плитки, начинает применяться железобетон. В начале XX века Россия становится не только богатой аграрной, но и довольно мощной индустриальной державой. Построены крупные металлургические и машиностроительные предприятия, шахты, железные дороги, порты, мосты и т.п. Нарастает жилищный бум, только в Москве к 1913 г. ежегодно строилось до 3 тыс. 5-7 этажных кирпичных, так называемых доходных домов, что требовало весьма развитой строительной базы. Однако эволюционное развитие страны было на подъеме остановлено первой мировой войной, затем революциями и гражданской войной. Производство строительных материалов резко снизилось, многие цементные заводы и другие предприятия были разрушены. С середины 20-х годов развернулась реконструкция старых и постройка новых заводов строительных материалов. В 30-ые годы были созданы новые материалы - пустотелый и высокопрочный кирпич, шлаковые цементы, цементы с активными минеральными добавками, легкие бетоны, сборные железобетонные конструкции и пр. Потребность в материалах растет, так как повсеместно строятся промышленные предприятия. Война с Германией 1941-1945 гг. привела к опустошительному разрушению западной части страны, после чего длится долгий восстановительный период. Задача стоит не в создании архитектурных шедевров, а в строительстве самого необходимого и в сжатые сроки. Начиная с 50-годов, в стране постоянно увеличивается выпуск строительных материалов. К 80-ым годам по производству цемента, металла, сборного железобетона, асбоцемента, листового стекла мы намного опередили другие страны. Однако существовавшая экономическая и политическая система жесткого государственного монополизма стала тормозом и в строительной индустрии. Большинство предприятий строительной индустрии пока еще не может конкурировать на мировом рынке с зарубежными фирмами в силу изношенности оборудования, устаревшей технологии, низкой культуры производства и качества продукции. Многие современные технологии, оборудование и материалы приходится закупать за границей. Лучшие здания стали возводить с помощью зарубежных фирм вплоть до привлечения иностранных рабочих. Отечественные архитекторы, выигрывая престижные международные конкурсы, приглашаются в другие страны, так как у нас нет возможности реализовать их проекты. Строительный комплекс требует значительной модернизации и вовлечения в общемировую интеграцию. Тем не менее за прошедшие десятилетия построены новые города, возведены уникальные объекты такие, как гидротехнические сооружения, промышленные предприятия, атомные электростанции, научные, учебные и общественно-культурные центры. В последние годы строительный комплекс, в целом, не теряет своих темпов развития. Все это потребовало усилий нашей научно-инженерной общественности. Отечественная наука играла и играет важную роль в развитии строительных материалов. Созданные нашими учеными технологии производства цемента, металла, бетона, керамики, теплоизоляционных материалов, заводского домостроения используют многие страны. Ниже кратко изложены сведения о достижениях российских ученых, заложивших научные основы в ведущих отраслях производства строительных материалов и получивших международное признание. Природные каменные материалы. Целенаправленная разведка каменных материалов и испытание их началось в России с 70-х годов прошлого столетия в связи со строительством железных дорог и мостов. Исследования свойств материалов велись под руководством И.А. Белелюбского (1845-1922) в Петербургской путейском институте и Н.К.Лахтина (1861-1935) в Москве. Благодаря исследованиям Д.С.Белянкина (1876-1953), В.А. Обручева (1863-1956), А.Е. Ферсмана (1883-1945), Ф.Ю.Левинсон-Лессин- га (1861-1939) удалось выявить огромные запасы природных каменных материалов во многих районах страны для удовлетворения нужд строительства и полностью прекратить ввоз гранитов и мрамора из-за границы. Вяжущие материалы. Основоположником теории и практики промышленного производства портландцемента является профессор Военно-инженерной академии А.Р. Шуляченко (1841-1903), которого называют " отцом русского цементного производства". Вначале в России применялись иностранные цементы, но благодаря научным и практическим изысканиям А.Р. Шуляченко отечественные цементы, достигшие высокого качества, вытеснили иностранные цементы. Разработанная им теория твердения гидравлической извести и цементов не потеряла актуальности в своей основе и до настоящего времени. Дальнейшее развитие этой теории принадлежит А.А. Байкову (1870- 1946), В.А. Кинду (1883-1938), В.Н. Юнгу (1882-1956), П.А. Ребинде- ру (1898-1972). Новым видам вяжущих материалов и изделиям из них посвящены работы П.П. Будникова (1885-1968), А.В. Волженского (1899-1993), П.И.Боженова (1904-1999). Бетоны. Выдающийся вклад в научную технологию бетона внес профессор Военно-инженерной академии И. Г. Малюга (1853-1933). Результаты его исследований дали зависимость прочности бетона от содержания воды, трамбования при укладке бетонной смеси, крупности псска, щебня и гравия. Обширные исследования бетонов были проведены Н.М. Беляевым (1890-1944), И.П. Александровым (1888-1953). С 30-х годов предложены новые способы расчета тяжелых бетонов Б.Г. Скрамтаевым (1905-1966) и легких бетонов Н.А. Поповым (1899-1964). Железобетон. Большая заслуга в развитии железобетона принадлежит Н.А. Белелюбскому (1845-1922), под руководством которого были проведены первые в России испытания железобетонных конструкций и возведен ряд сооружений. В начале этого столетия железобетонные конструкции проектировали и строили С.И. Дружинин (1872-1935), А.Ф. Лолейт (1868-1933) и др. Современную школу расчета и проектирования железобетонных конструкций создали А.А. Гвоздев (1897-1986), П.Л. Пастернак (1885-1963), В.И. Мурашев (1904-1959), Н.В. Никитин (1907-1973) (автор Останкинской телевизионной башни в Москве) и др. Металлы. Возникновение науки о металлах было обусловлено потребностями техники. П.П. Аносов (1799-1851) разработал технологию выплавки высококачественной стали, установил зависимость свойств металлов от их кристаллического строения. Впервые применив микроскоп для изучения строения стали, Д.К.Чернов (1839- 1921) научно объяснил нагрев и охлаждение металлов, указал способы управления этими процессами. Н.С. Курнаков (1860-1941) и А.А. Байков (1870-1946) разработали современную теорию образования сплавов и методы их физико-химических исследований. Создателями металлических конструкций и сооружений являются В.Г. Шухов (1853-1939), Н.С. Стрелецкий (1885-1967), Л.Д. Проскуряков (1858 - 1926). Пластмассы. Промышленность полимерных материалов опирается на открытии русских химиков. Огромное значение для развития синтеза сыграли исследования A.M. Бутлерова (1828-1886) творца теории строения органических веществ. Им осуществлен синтез изобутилена для производства полиизобутилена, применяемого в качестве каучуков, а также открыты основные полимерные формы формальдегида, являющегося основой многих пластмасс. Важное значение имели исследования М.Г. Кучерова (1850-1911) и А.Е. Фаворского (1860-1945), выяснивших механизм изомерных превращений непредельных соединений, В.В. Солонина (1862-1934), впервые осуществившего реакцию сополимеризации, и С.В. Лебедева (1874- 1934), много давшего для теории и практики полимеризации этиленовых соединений, пользующихся большим распространением в промышленности пластмасс. Большой вклад внесен отечественными учеными в популяризацию достижений стройматериальческой индустрии, и, в частности, в создании учебников. Приведем основных авторов учебников по общему курсу строительных материалов, изданных в XX веке: 1. Эвальд ВВ. Строительные материалы, их изготовление, свойства и испытания. -С.-Пб.-Л.-М: 1896-1933, 14-ое изд. 2. Кинд В.А Окороков С.Д. Строительные материалы, их получение, свойства и применение /Под ред. В.А. Кинда. - M.-JI.: Госстрой- издат, 1934. 3. Скрамтаев Б.Г. Строительные материалы и изделия. - М.-Л.: ОНТИ, 1935, ч. 1. 4. Скрамтаев Б.Г Галактионов А.А. Строительные материалы и изделия. - М.-Л.: Госстройиздат, 1938, ч. II. 5. Скрамтаев Б.Г., Герливаиов Н.А., Мудрое Г.Г. Строительные материалы и изделия. - М.-Л.: Госстройиздат, 1938, ч. 1. 6. Попов Н.А. Строительные материалы. - М.-Л.: Госстройиздат, 1938. 7. Скрамтаев Б.Г., Попов Н.А., Герливаиов Н.А., Мудрое Г.Г. Строительные материалы и изделия. - М,: Стройиздат, 1950-1954, 7- ое изд. 8. Воробьев В.А. Строительные материалы /Под ред. П.Н. Григорьева. - М.: Госстройиздат, 1952, 1953. 9. Воробьев В.А. Строительные материалы. - М.: Высшая школа, 1962-1979, 6-ое изд. 10. Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия. - Киев: Вища школа, 1952-1973, 4-ое изд. 11. Шейкин А.Е., Скавронский Б.И., Тихонов А.Я., Баскаков Н.С. Строительные материалы. - М.: Трансжелдориздат, 1958. 12. Волков М.И., Борщ И.М., Королев И.В. Дорожно-строительные материалы. - М.: Транспорт, 1960-1975, 5-ое изд. 13. Хигерович М.И., Горчаков Г.И., Домокеев А.Г., Ерофеева Е.А. Строительные материалы /Под ред. М.И. Хигеровича. - М.: Высшая школа, 1966. 14. Комар А.Г. Строительные материалы. - М.: Высшая школа, 1967-1988, 5-ое изд. 15. Микульский В.Г., Федосеев Г.П., Заслав О.Г. Строительные материалы и работы. - М.: Колос, 1967. 16. Шейкин А.Е. Строительные материалы. - М.: Стройиздат, 1968, 1978. 17. Воробьев В.А., Комар А.Г. Строительные материалы. - М.: Стройиздат, 1971, 1976. 18. Коровников БД. Строительные материалы. - М Высшая школа, 1974, 19. Горчаков Г.И. Строительные материалы. - М Высшая школа, 1981. 20. Хигерович М.И., Горчаков Г, И., Рыбьев И.А., Домокеев А.Г., Ерофеева Е.А., Орентлихер Л.П., Попов Л.Н., Попов КН. Строительные материалы ' Под ред. Г.И. Горчакова. - М; Высшая школа, 1982. 21. Домокеев А.Г. Строительные материалы. - М.: Высшая школа, 1982, 1989. 22. Грушко И.М., Королев И.В., Борщ И.М., Мищенко Г.М. Дорожно-строительные материалы. - М.: Транспорт, 1983. 23. Айрапетов Д.П. Архитектурное материаловедение. - М.: Стройиздат, 1983. 24. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. - М.: Стройиздат, 1986. 25. Рыбьев И.А., Арефьева Т.И., Баскаков Н.С., Казенова Е.П., Коровников БД., Рыбьева Т.Г. Общий курс строительных материалов / Под ред. И.А. Рыбьева. М.: Высшая школа, 1987. 26. Микульский В.Г., Горчаков Г.И., Козлов В.В., Куприянов В.И., Орентлихер Л.П., Рахимов Р.З., Сахаров Г.П., Хрулев В М. Строительные материалы / Под ред. В.Г. Микульского. - М.: АСВ, 1996, 2000. Эти учебники написаны преподавателями стройматериальческих кафедр, роль которых в становлении инженерного и научного потенциала России в области строительства чрезвычайно велика. Первая кафедра строительных материалов была образована в Санкт- Петербурге в 1900 г. в Институте Гражданских Инженеров императора Николая I на базе механической лаборатории и испытательного центра. Основателем ее был Виктор Владимирович Эвальд /1860- 1935/, он же является и автором первого учебника по строительным материалам. В начале XXI века задаются вопросом о будущих строительных материалах. Бурное развитие науки и техники затрудняет прогнозирование: еще четыре десятилетия назад не было широкого применения полимерных строительных материалов, а о современных «истинных» композитах было известно только узкому кругу специалистов. Тем не менее можно предположить, что основными строительными материалами также будут металл, бетон и железобетон, керамика, стекло, древесина, полимеры. Строительные материалы будут создаваться на той же сырьевой основе, но с применением новых рецептур компонентов и технологических приемов, что даст более высокое эксплуатационное качество и соответственно долговечность и надежность. Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы будут выбираться по экологическим критериям, а их производство будет основываться на безотходных технологиях. Уже сейчас имеется обилие фирменных названий отделочных, изоляционных и других материалов, которые в принципе отличаются только составом и технологией. Этот поток новых материалов будет увеличиваться, а их эксплуатационные свойства совершенствоваться с учетом суровых климатических условий и экономии энергетических ресурсов России. РАЗДЕЛ 1, СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Глава 1. СТРОЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ § 1. Общие сведения Материаловедением называют науку, изучающую связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, физических, механических и других воздействиях. Всякий материал в конструкциях зданий и сооружений воспринимает те или иные нагрузки и подвергается действию окружающей среды. Нагрузки вызывают деформации и внутренние напряжения в материале, поэтому проектирование зданий и сооружений требует точных характеристик прочностных и деформативных свойств применяемых материалов, называемых механическими свойствами. Кроме прочности строительные материалы должны обладать стойкостью, т.е. способностью сопротивляться физическим и химическим воздействиям среды: воздуха и содержащихся в нем паров и газов, воды и растворенных в ней веществ, колебаниям температуры и влажности, совместному действию воды и мороза при многократном замораживании и опаивании, воздействию химически агрессивных веществ - кислот, щелочей и др. Исходя из условий работы материала в сооружений, строительные материалы можно разделить по назначению на две группы. Первую группу составляют материалы универсального типа, пригодные для несущих конструкций: природные каменные материалы; искусственные каменные материалы: получаемые на основе вяжущих веществ без обжига (бетоны, строительные растворы); получаемые термической обработкой минерального сырья (керамика, стекло, ситаллы, металлы); конструкционные пластмассы; лесные материалы и др. Вторая группа объединяет строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты конструкций от вредных влияний среды, а также для повышения эксплуатационных свойств зданий и создания комфорта: теплоизоляционные материалы; акустические; гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие; отделочные; антикоррозионные и др. Изделия, конструкции должны обеспечивать долговечность и надежность при длительной эксплуатации. Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Предельное состояние определяется разрушением изделия. требованиями безопасности или экономическими соображениями. Долговечность строительных изделий измеряют обычно сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях и режиме эксплуатации. Например, для железобетонных конструкций нормами предусмотрены три степени долговечности: I - соответствует сроку службы не менее 100 лет, И-50 лет, 111-20 лет. Надежность представляет собой общее свойство, характеризующее проявление всех остальных свойств изделия в процессе эксплуатации. Надежность складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости. Эти свойства связаны между собой. Безотказностью называют свойство изделия сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации в течение некоторого времени без вынужденных перерывов на ремонт. К показателям безотказности относят вероятность безотказной работы. Отказом называют событие, при котором система, элемент или изделие полностью или частично теряют работоспособность. Потеря работоспособности вызывается такой неисправностью, при которой хотя бы один из основных параметров выходит за пределы установленных допусков. Ремонтопригодность - свойство изделия, характеризующее его приспособленность к восстановлению исправности и сохранению заданной технической характеристики в результате предупреждения, выявления и устранения отказов. Показателем ремонтопригодности является среднее время ремонта на один отказ данного вида, а также трудоемкость и стоимость устранения отказов. Сохраняемость - свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного технической документацией. Сохраняемость количественно оценивают временем хранения и транспортирования до возникновения неисправности. § 2. Связь строения, состава и свойств Строение и свойства Знание строения строительного материала необходимо для понимания его свойств и в конечном итоге для решения практического вопроса, где и как применить материал, чтобы получить наибольший технико-экономический эффект. Строение материала изучают на трех уровнях: 1) макроструктура материала - строение, видимое невооруженным глазом; 2) микроструктура материала - строение видимое в оптический микроскоп; 3) внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рент- гено-структурного анализа, электронной микроскопии и т.п. Макроструктура твердых строительных материалов* может быть следующих типов: конгломератная, ячеистая, мелкопористая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая (порошкообразная). Искусственные конгломераты - это обширная группа, объединяющая бетоны различного вида, ряд керамических и других материалов. Ячеистая структура характеризуется наличием макропор, свойственных газо- и пенобетонам, ячеистым пластмассам. Мелкопористая структура свойственна, например, керамическим материалам, поризованным способами высокого водоза- творения и введением выгорающих добавок. Волокнистая структура присуща древесине, стеклопластикам, изделиям из минеральной ваты и др. Ее особенностью является резкое различие прочности, теплопроводности и других свойств вдоль и поперек волокон. Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, листовых, плитных материалов, в частности у пластмасс со слоистым наполнителем (бумопласта, текстолита и др.). Рыхлозернистые материалы - это заполнители для бетона, зернистые и порошкообразные материалы для мастичной теплоизоляции, засыпок и др. Микроструктура веществ, составляющих материал, может быть кристаллическая и аморфная. Кристаллические и аморфные формы нередко являются лишь различными состояниями одного и того же вещества. Примером служит кристаллический кварц и различные аморфные формы кремнезема. Кристаллическая форма всегда более устойчива. Чтобы вызвать химическое взаимо- " Природные каменные материалы сюда не относятся, так как горные породы имеют собственную геологическую классификацию. действие между кварцевым песком и известью, в технологии силикатного кирпича применяют автоклавную обработку отформованного сырца насыщенным водяным паром с температурой не менее 175°С и давлением 0, 8 МПа. Между тем трепел (аморфная форма диоксида кремния) вместе с известью после затворения водой образует гидросиликат кальция при нормальной температуре 15-25°С. Аморфная форма вещества может перейти в более устойчивую кристаллическую форму. Практическое значение для природных и искусственных материалов имеет явление полиморфизма - когда одно и то же вещество способно существовать в различных кристаллических формах, называемых модификациями. Наблюдаются, например, полиморфные превращения кварца, сопровождающиеся изменением объема. Особенностью кристаллического вещества является определенная температура плавления (при постоянном давлении) и определенная геометрическая форма кристаллов каждой его модификации. Свойства монокристаллов неодинаковы в разных направлениях. Это механическая прочность, теплопроводность, скорость растворения, электропроводность и др. Явление анизотропии является следствием особенностей внутреннего строения кристаллов. В строительстве применяют поликристаллические каменные материалы, в которых разные кристаллы ориентированы беспорядочно. Подобные материалы рассматриваются как изотропные по своим строительно-техническим свойствам. Исключение составляют слоистые каменные материалы (гнейсы, сланцы и др.). Внутреннее строение веществ, составляющих материал, определяет механическую прочность, твердость, тугоплавкость и другие важные свойства материала. Кристаюшческие вещества, входящие в состав строительного материала, различают по характеру связи между частицами, образующими пространственную кристаллическую решетку, Она может быть образована: нейтральными атомами (одного и того же элемента, как в алмазе, или различных элементов, как в S1O2); ионами (разноименно заряженными, как в СаСОз, или одноименными, как в металлах); целыми молекулами (кристаллы льда). Ковалентная связь осуществляется обычно электронной парой, образуется в кристаллах простых веществ (алмаз, графит) и в кристаллах некоторых соединений из двух элементов (кварц, карборунд, другие карбиды, нитриды). Такие материалы выделяются
|