Класифікація будівельних матеріалів

Виходячи з умов роботи матеріалу в споруді, будівельні матеріали поділяють за призначенням на:

- матеріали для несучих конструкцій (конструкційні), призначені для сприйняття та передачі навантаження: природні камені, бетони, розчини, кераміка, скло, ситали, метали;

- оздоблювальні матеріали та вироби, призначені для надання декоративних властивостей будівельним конструкціям, а також для захисту матеріалів цих конструкцій від впливу зовнішніх факторів(архітектурно-будівельне скло, вироби на основі полімерів і цементу, гірські породи, синтетичні фарби, шаруваті пластики, деревно-волокнисті плити, облицювальні керамічні плитки, вологостійкі шпалери та плівки, суха гіпсова штукатурка і т.п.);

- теплоізоляційні, основне призначення яких - зведення до необхідного рівня втрат тепла крізь будівельні конструкції із забезпеченням потрібного теплового режиму (мінераловатні вироби, теплоізоляційні пластмаси, піноскло і т.п.);

- акустичні матеріали й вироби, звукопоглинаючі й звукоізоляційні, призначені для зниження рівня «шумового забруднення» помешкання до регламентованих меж;

- гідроізоляційні й покрівельні матеріали для створення водонепроникних прошарків у будинках та спорудах, які піддаються впливу води та водяної пари: покрівельне залізо, азбоцементні плити (шифер), рулонні матеріали на основі полімерних, бітумних в’яжучих,

- герметизуючи – для обробки стиків різних конструкцій.

В основу класифікації матеріалів також покладено походження, у зв'язку з чим матеріали можуть бути:

- неорганічними (природні камені, цементи, кераміка, стекло);

- органічними (деревина, полімери, бітуми, дьогті).

За способом виготовлення матеріали поділяють на:

- природні(деревина, природне каміння), які піддають тільки механічній обробці;

- безвипалювальні – матеріали, які твердіють у звичайних умовах, а також матеріали автоклавної обробки;

- отримані за допомогою теплової обробки та при випалюванні зі спіканням (кераміка, мінеральні в’яжучі);

- отримані плавленням – скло, метали.

2.Гігроскопічність —нездатність матеріалу поглинати водяну пару з повітря. Гігроскопічну вологу можна поділити на адсорбційно зв'язану, яка утримується сорбційними силами на поверхні пор, і капілярну, яка перебуває в мікропорах матеріалу. Якщо процес сорбції супроводжується хімічною взаємодією з матеріалом, то це явище називається хемосорбцією й іноді буває шкідливим.

Водопоглинання - здатність матеріалу всмоктувати й утримувати вологу при безпосередньому стиканні з водою. Щоб визначити водопоглинання, зразок матеріалу поступово занурюють у воду й витримують там доти, доки він не набере сталої маси. Водонаситити матеріал до остаточного заповнення доступних для води пор можна кип'ятінням з наступним охолодженням у воді або під вакуумом.

Водопоглинання за масою Wм визначають як відношення кількості поглинутої матеріалом води до маси сухого матеріалу:

Wм=m2-m1/m1 × 100%

де m2, m1 - маси матеріалу відповідно в насиченому водою та сухому стані, г.

Водопоглинання за об ємом Wо характеризується ступенем заповненості пор матеріалу водою при насиченні й виражається відношенням об'єму поглинутої води до загального об'єму матеріалу в природному стані:

Wо=(m2-m1/v)× 1/rв× 100%

де m2 - m1 - маса поглинутої води, г;

V - об'єм матеріалу, см3.

Коефіцієнтом водопоглинання називають відношення об'єму поглинутої води до загального об'єму пор у досліджуваному матеріалі:

Кв=Wо/П

Насичення матеріалів водою істотно позначається на їхніх найважливіших властивостях: підвищується середня густина, теплопровідність, знижується міцність, морозостійкість.

3. Водостійкість — це здатність матеріалу зберігати міцність при тимчасовому чи постійному зволоженні водою. Водостійкість характеризується коефіцієнтом розм'якшення, або водостійкості, який визначається відношенням міцності насиченого водою матеріалу Rн до його міцності в сухому cтані Rс:

Кр=Rн/Rс.

Морозостійкість - це здатність матеріалу в насиченому водою стані витримувати багаторазове навперемінне заморожування й відтавання без зниження міцності при стиску понад 15% (для деяких матеріалів —до 25%) і втрати маси не більш як 5%. Марка за морозостійкістю характеризується оптимальним числом циклів заморожування - відтавання, які витримує випробуваний матеріал. Наприклад, цеглу керамічну випускають марок F15, F25, F35, F50, дорожній бетон - F50...F200, а гідротехнічний бетон - до F500 (цифри позначають число циклів).

Довговічність матеріалів у зовнішніх конструкціях, які в процесі експлуатації зазнають дії води, змінних температур та інших атмосферних факторів, значною мірою залежить від їхньої морозостійкості.

Руйнування матеріалів під дією води й морозу можна пояснити такими явищами. Зволоження, наприклад, зовнішніх стін відбувається як із середини внаслідок міграції пари від «тепла до холоду» і наступної її конденсації, так і іззовні — дощ, сніг з вітром. Під дією морозів вода у великих порах замерзає, а як відомо, перетворення води на лід супроводжується збільшенням об'єму приблизно на 9 %, що спричинюється до виникнення тиску на стінки пор, який становить 210 МПа при температурі - 20°С. При цьому в матеріалі з'являються внутрішні напруження, які можуть призвести до його руйнування, особливо, якщо коефіцієнт водопоглинання наближається до одиниці, тобто всі пори відкриті.

4. Анізотропія (від грец. ά ν ι σ ο ς — нерівний, неоднаковий та τ ρ ο π ή — напрям) — відмінність властивостей середовища у різних напрямках (на відміну від ізотропії).

Щодо одних властивостей середовище може бути ізотропним, щодо інших — анізотропним. Може різнитися також ступінь анізотропії.

Це явище характерне для показника заломлення світла, діелектричної сталої, теплопровідності, магнітних властивостей кристалів, проникності порід і т. і. Виявляється в кристалах низької симетрії та рідких кристалах.

Ізотропія, Ізотропність (рос. изотропия, изотропность; англ. isotropy, isotropism; нім. Isotropie f) —1) Незалежність фізичної величини від напрямку (частіше кристалографічного), через що вона не описується за допомогою вектора; ізотропними є всі фізичні скалярні величини, особливо в кристалі, що належить до регулярної системи.

2) Однаковість фізичних властивостей речовини (теплопровідність, електропровідність, пружність, оптичні властивості тощо) в усіх напрямах. І. характерна для рідин, газів та аморфних тіл, на відміну від анізотропії кристалів.

5. Теплоємність — це здатність матеріалу під час нагрівання поглинати теплоту. Вона характеризується питомою теплоємністю (коефіцієнтом теплоємності), тобто кількістю теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси на один градус, Дж/(кг • К).

Для огороджувальних конструкцій житлових та опалюваних будівель вибирають матеріали з невеликим коефіцієнтом теплопровідності, але з вищою питомою теплоємністю.

Теплопровідність — це здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях. Така здатність характеризується коефіцієнтом теплопровідності.

Значення коефіцієнта теплопровідності залежить від ступеня пористості й характеру пор, структури, вологості, температури, а також від виду матеріалу. Найсильніше на теплопровідність впливає пористість.

Проте показник теплопровідності залежить не лише від кількості, а й від величини та форми пор. Будівельні матеріали з дрібними й закритими порами менш теплопровідні, тоді як матеріали з великими та сполученими порами характеризуються вищим коефіцієнтом теплопровідності, оскільки в таких порах виникає рух повітря, що супроводжується перенесенням теплоти (конвекція).

Теплопровідність — один з найважливіших показників, що характеризують теплозахисні властивості матеріалів, за яким визначають їхню належність до групи теплоізоляційних або конструктивно-теплоізоляційних.