Основные свойства строительных материалов

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные материалы, изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, химическим и технологическим воздействиям. От инженера-гидротехника, как и от инженера-строителя, требуется умение со знанием дела правильно выбирать материалы, изделия или конструкции, которые обладают достаточной стойкостью, надеж­ностью и долговечностью в конкретных условиях эксплуатации.

Основными физико-механическими свойствами являются: истинная, средняя и насыпная плотности, относительная плотность пористость, межзерновая пустотность, гигроскопичность, гидрофобность, гидрофильность, влажность, водопоглощение, водонепроницаемость, водостойкость, фильтрационная способность (водопроницаемость), морозостойкость, теплопроводность, теплоемкость, коррозийная стойкость, набухание и усадка, прочность при сжатии, растяжении и изгибе, упругость, пластичность, хрупкость и др. Знание этих свойств позволяет сравнивать материалы между собой и определять область их применения с учетом технико-экономической целесообразности.

Особое внимание следует уделять строительным материалам, используемым в гидромелиоративном и водохозяйственном строительстве. В условиях эксплуатации гидротехнических сооруже­ний строительные материалы, изделия и конструкции, из которых они построены, подвергаются периодическому или постоянному воздействию воды и агрессивных сред, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по водостойкости, морозостойкости, водонепроницаемости, коррозионной стойкости и др. Многие материалы под влиянием влагопоглощения ярко проявляют повышенные пластические свойства. Многочисленные примеры показывают, что выбор технически целесообразного материала обосновывают не только его прочностными характеристиками, но и стойкостью к воздействию внешней среды, в которой работает конструкция. Обычно эта стойкость материала во времени (долговечность) неразрывно связана с его химическими и физико-химическими свойствами. Последние же тесно связаны со структурой материала и зависят от ее изменения под влиянием внешних и внутренних факторов.

Внутренние химические реакции с образованием новых соединений вследствие проникновения химических реагентов из внешней среды могут существенным образом отразиться на структуре. Изменение структуры (микро- и макроструктуры) в первый период может привести к псевдоупрочнению, а в дальнейшем — к сокращению долговечности материала.

Материал, применяемый в строительстве, обычно подвергается технологической обработке. Способность поддаваться такой обработке является иногда решающим показателем при выборе материала. Например, при массовой заготовке щебня для бетонных работ учитывается способность горной породы дробиться без образования плоских щебенок (лещадки), поэтому при выборе материалов всегда учитывают его способность реагировать на отдельные или взятые в совокупности факторы — физические, механические, внешнюю среду, температуру и ее колебания, химические реагенты, технологические операции и др. Эта способность материала реагировать на указанные факторы определяется его свойствами.

Оценка технических свойств и сравнение материалов между собой возможны по показателям, которые получают при испыта­нии материалов в полевых, заводских или лабораторных условиях, а также в полупроизводственных опытных условиях (полигон, участок, модель и др.).

Таким образом, знание основных технических свойств строительных материалов и изделий дает возможность рационально использовать их в строительстве при инженерно-технических расчетах.

Например, по известным значениям истинной и средней плотности строительных материалов можно рассчитать, какой плотностью (или пористостью) обладают эти материалы, что, в свою очередь, позволяет составить достаточно полное представление о прочности, теплопроводности, водопоглощении и других важных характеристиках строительных материалов и на этом основании решать вопрос об их применении в тех или иных сооружениях и конструкциях.

Величина средней плотности строительных материалов необходима для расчета нагрузок, при определении массы сооружений, для транспортных расчетов и выбора емкости складских помещений и т. д.Без данных о прочности применяемых материалов невозможны расчеты прочности и устойчивости сооружений и конструкций, а также прогноз их долговечности без знания таких свойств материалов, как отношение к влаге, смене температур, воздействию окружающей среды и др.

Знание основных свойств строительных материалов необходимо для выполнения инженерных расчетов, позволяющих оценить их качество, соответствие техническим требованиям, возможность применения в конкретных условиях эксплуатации. Помощь в этом окажут предлагаемые задачи и примеры их решения.