Будівельні матеріали

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА  АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конспект лекцій

до вивчення дисципліни «Будівельні матеріали» (для студентів  рівня підготовки «Бакалавр» напрямів підготовки 6.060101 - «Будівництво» -«Теплогазопостачання та вентиляція» , «Водні ресурси» й «Очистка води та  водовідведення»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Харків – ХНАМГ -2007

 

 

Конспект до вивчення дисципліни «Будівельні матеріали» (для студентів рівня підготовки «Бакалавр» напрямів підготовки 6.0620101 - «Будівництво» -«Теплогазопостачання та вентиляція» , - «Водні ресурси» й «Очистка води та  водовідведення»)Авт. Лапшин О.С.,Шаповал С.В.- Харків: ХНАМГ, 2007 –95 с.

 

 

 

 

Автори: к.т.н., доц. О.С. Лапшин, С.В. Шаповал

 

 

 

 

 

 

 

 

Рецензент: проф., д-р т. н. О.В.Кондращенко

 

 

 

 

Рекомендовано кафедрою технології будівельного виробництва та будівельних матеріалів, протокол № 6 від 18.01.07 р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

Вступ………………………………………………………………………6

Лекція 1. Загальні технічні  властивості будівельних матеріалів….......…………7

1.1. Фізичні властивості…………....……………………………………..7

1.2. Механічні властивості……..……………………………………….13

1.3. Хімічні властивості……………....…………………………………17

1.4. Технологічні властивості…………………………………………..17

Лекція 2. Природні кам’яні матеріали…………………...………………………..19

2.1. Характеристика породотвірних  мінералів…………………………..20

2.1.1. Група кварцу…………...…………………………………………….20

2.1.2. Група алюмосилікатів……………………………………………….20

2.1.3. Група залізисто-магнезіальних  силікатів……………...…………...21

2.1.4. Група карбонатів……………….…………………………………….21

2.1.5. Група сульфатів…………..…………………………………………..22

2.2. Будова та властивості  гірських порід різного походження………….22

2.2.1. Вивержені породи…………………………………………………….22

2.2.2. Осадові породи………..………………………………………………23

2.2.3. Метаморфічні породи………………...………………………………24

2.3. Класифікація та  характеристика матеріалів і  виробів

із природного каменю………………………………………………………25

2.4. Використання відходів видобування і обробки гірських порід…... 28

Завдання для самостійної  роботи…………………………………………28

Лекція 3. Керамічні матеріали й вироби…………....…………………………….29

3.1. Класифікація керамічних  матеріалів…………………....……………..31

3.2. Сировина для виробництва  кам’яних матеріалів………....…………..32

3.3. Матеріали для декорування  (глазур, ангоби, керамічні фарби)……..33

3.4. Основи технології керамічних  матеріалів і виробів……………….....34

3.5. Характеристика керамічних матеріалів  різного призначення…….....35

3.5.1. Стінові вироби………………………………………………………...35

3.5.2. Вироби спеціального призначення………………………………......36

Лекція 4. Матеріали та вироби з мінеральних розплавів

 і металічні матеріали…………………………………………………………….38

4.1.1. Сировина, технологія отримання  та властивості скла……......…….38

4.1.2. Матеріали та вироби  зі скла………….………………………………39

4.1.3. Склокристалічні матеріали…………………….……………………..43

4.1.4. Матеріали й вироби із кам’яного литва…………………………......45

4.2. Металеві матеріали…………...…………………………………………47

4.2.1. Загальна характеристика металів……………...……………………..47

4.2.2. Основні властивості металів………………………………………....47

4.2.3. Фізико-хімічні основи отримання чорних металів

 та сплаві на  їх основі……………………………………………………48

4.2.4. Класифікація і характеристика чавунів………………………….......49

4.2.5. Класифікація вуглецевих сталей…………………………………......50

4.2.6. Вироби зі сталей……………………………………………………....52

4.2.7. Кольорові метали  та сплави й матеріали на  їх основі………….......52

Лекція 5. Неорганічні в’яжучі речовини.................................................................54

5.1. Фізико-хімічні закономірності  формування складу та

 структури мінеральних в’яжучих речовин……………………………54

5.2. Класифікація неорганічних в’яжучих  речовин……………..............…54

5.3. Повітряні в’яжучі речовини……….....…………………....……………55

5.3.1. Технічні характеристики гіпсових  в’яжучих……………………......57

5.3.2. Повітряне будівельне вапно…….....…………………………………59

5.3.3. Магнезіальні в’яжучі речовини............................................................62

5.4. Гідравлічні в’яжучі речовини………………......………………………63

5.5. Технологія виробництва цементу………………………………….......65

5.6. Хіміко-мінералогічний склад портландцементного клінкеру…….....66

Завдання для самостійної  роботи…………………………………………..66

Лекція 6. Матеріали та вироби на органічній основі………………………….....67

Бітумні й дьогтеві в’яжучі речовини…………………………………......67

 

6.1. Особливості утворення в’яжучих речовин

органічного походження та їхня класифікація…………………...………………67

6.2. Бітумні в’яжучі речовини…………………...………………………….68

6.3. Дьогтьові в’яжучі речовини…………………………………………....70

6.4. Асфальто- й дьогтебетони………………………………………….......71

6.5. Характеристика матеріалів на основі бітумних

 та дьогтьових в’яжучих  речовин……………………………………………….....71

Завдання для самостійної  роботи…………………………………………..73

Лекція 7. Матеріали та вироби з деревини……………………………………......74

7.1. Загальні відомості…………………………………………………….....74

7.2. Будова деревини………………………………………………………...74

7.3. Мікроструктура й хімічний склад………………………………….......75

7.4. Деревні породи………………………………………………………….75

7.5. Основні властивості  деревини………………………………………....77

7.6. Біокомпозити та  композиційні матеріали

на основі відходів переробки  деревини……………………………………….......80

7.7. Захист деревини  від гниття та займання……………………………....81

Лекція 8. Лакофарбові матеріали……………………………………………….....82

8.1. Особливості композиційної  побудови лакофарбових матеріалів…....82

8.2. Класифікація лакофарбових  матеріалів…………………………….....83

8.3. Характеристика основних  компонентів лакофарбових матеріалів.....86

Завдання для самостійної  роботи…………………………………………..89

Лекція 9.Полімерні матеріали……………………………………………………..90

9.1. Класифікація полімерних речовин та матеріалів на їхній основі…....90

9.2. Основні властивості  полімерних матеріалів (пластмас)………….......91

Завдання для самостійної  роботи…………………………………………...93

Список літератури……………………………………………………………….....94

 

 

 

Вступ

 

Ця дисципліна вивчає будівельні матеріали і вироби, їх значення для розвитку будівництва та підвищення ефективності капіталовкладень. Приділяється увага питанням класифікації будівельних матеріалів, їх складу і структури, корозії матеріалів, економії паливно-енергетичних ресурсів, використанню вторинної сировини та охорони довкілля при виробництві будівельних матеріалів. Розглядаються принципові питання технології виробництва найважливіших будівельних матеріалів, способи підвищення їх довговічності.

Мета дисципліни: формування умінь і навичок, які дають змогу робити правильний вибір матеріалу з урахуванням експлуатаційних умов, передбачати економію витрат на матеріали, зниження маси будівель і споруд; опанування теоретичними основами проектування та здійснення ремонтно-будівельних робіт.

Вивчення дисципліни  спирається  на такі дисципліни: «Будівлі та споруди», «Будівельні машини і транспорт», безпосередньо на дисципліну «Будівельні конструкції».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекція 1

 

Загальні технічні  властивості будівельних матеріалів

Для виконання функціонального  призначення у спорудах матеріали  повинні мати необхідні властивості. Під властивостями розуміють  здатність матеріалів певним чином  реагувати на вплив окремих або  сукупних зовнішніх чи внутрішніх факторів (механічних, фізичних, хімічних, біологічних та ін.). Тому, обираючи певний матеріал з урахуванням умов експлуатації та призначення об’єкта, треба правильно визначити його властивості й всебічно оцінити їх.

Для оцінки властивостей будівельних матеріалів їх піддають різним випробуванням у лабораторіях, використовуючи для цього спеціальні прилади, механізми й вимірювальну апаратуру. Порівнюючи одержані показники з відповідними величинами, встановленими нормативними документами (стандартами, технічними умовами, будівельними нормами), роблять висновок про технічну можливість, а враховуючи економічні показники, і економічну доцільність використання даного будівельного матеріалу в конкретних умовах.

Вибір матеріалів відповідної  якості й вартості для будівництва кожного об’єкта є одним з основних елементів будівельного проектування.

Усі властивості будівельних  матеріалів за сукупністю ознак поділяють  на фізичні, механічні, хімічні й технологічні.

 

1.1. Фізичні  властивості

 

Фізичні властивості характеризують особливості фізичного стану матеріалу, а також його здатність реагувати на зовнішні фактори, що не впливають на хімічний склад матеріалу.

До фізичних властивостей матеріалів належать: істинна та середня  густина, пористість, вологість, водопоглинення, водопроникність, морозостійкість та ін.

Істинна густина  ρ – це маса одиниці об’єму матеріалу в «абсолютно» щільному стані (без пор, пустот), найчастіше її визначають у г/см³ або кг/м³.

Майже всі будівельні матеріали мають пористу основу, за винятком скла, кварцу, ситалу, сталі та деяких інших. Щоб визначити «абсолютний» об’єм випробовуваного матеріалу, його висушують до сталої маси m_с й тонко подрібнюють, щоб кожна частинка не мала пор. Одержаний порошок засипають у спеціальний прилад (об'ємомір), заповнений інертною рідиною по відношенню до речовини, що випробовується (водою, гасом тощо), і за об’ємом витісненої ним рідини встановлюють «абсолютний» об’єм матеріалу V_а . Істинну густину  визначають за формулою

                                       ρ = m_с / V_а .

Показник ρ – довідкова величина, яка застосовується для виконання деяких розрахунків, наприклад, визначення показника пористості. Істинна густина одного й того самого матеріалу в звичайних умовах залишається сталою.

Середня густина  ρ_о - це маса одиниці об’єму матеріалу в природному стані (разом з порами, пустотами), найчастіше її визначають у г/см³ або кг/м³.

Для визначення середньої  густини масу випробовуваного матеріалу  знаходять зважуванням, а об’єм  для зразків правильної геометричної форми – звичайним вимірюванням, неправильної форми – в об'ємомірі за об’ємом витісненої інертної рідини. Середню густину сипких матеріалів (цементу, вапна, піску, щебеню, гравію тощо) називають насипною густиною.

Насипна густина  ρ_н – це відношення маси сипкого матеріалу до його об’єму, включаючи простір між пластинками.

Середня густина залежить від хімічного й мінералогічного складів матеріалу, але більшою мірою – від розміру й кількості пор і пустот. З підвищенням вологості показник ρ_н збільшується. Середня густина має велике практичне значення для виконання різних розрахунків (обсягів транспортування, складування матеріалів, міцності конструкцій). Вона тісно пов’язана з іншими властивостями будівельних матеріалів, що дає змогу визначати доцільні галузі їхнього використання у будівництві.