Тема 2. Строение и свойства материалов

Каждый материал обладает комплексом разнообразных свойств, опре-деляющих область его рационального применения.

Свойство - способность материала определенным обра­зом реагировать на отдельный или чаще всего действующий в совокупности с другими внешний или внутренний фактор. Дей­ствие того или другого фактора обусловлено сос-тавом и стро­ением материала, а также эксплуатационными условиями.

Главным требованием к материалам, из которых изготов­ляются несу-щие конструкции, является их способность хоро­шо сопротивляться измене-нию и разрушению под действием нагрузок.

Материалы не работают изолированно от окружающей сре­ды. При конта-кте с водой они подвергаются действию воды и содержащихся в ней веществ, на воздухе — действию воздуха и содержащихся в нем водяных паров и газов, солнца, ветра, резких перемен температуры и влажности.

Таким образом, при выборе и обосновании целесообразно­сти примене-ния строительного материала для определенных условий требуется учиты-вать различные его свойства.

Свойства материалов связаны со свойства­ми тех веществ, из которых данный материал состоит, и осо­бенностями их строения. В свою очередь строение материала зависит: для природных материалов от их условий обра-зова­ния, для искусственных от технологии производства. Поэто­му строителю при изучении курса строительных материалов необходимо прежде всего ус-воить эту связь. При этом техно­логию материалов следует рассматривать с точки зрения вли­яния ее на строение и свойства получаемого материала.

Строительный материал характеризуется химическим, ми­неральным и фазовым составами.

Макроструктура материала — строение, видимое невоору­женным глазом или при небольшом увеличении. Микрострук­тура материала — строение, види-мое под микроскопом. Внут­реннее строение веществ изучают методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т.д.

В зависимости от формы и размера частиц и их строения макроструктура строительных материалов может быть зерни­стой (рыхлозернистой или конгломе-ратной), ячеистой (мел­копористой), волокнистой и слоистой.

По взаимному расположению атомов и молекул материа­лы могут быть крис-таллическими и аморфными. Неодинако­вое строение кристаллических и аморфных веществ определя­ет и различие в их свойствах. Аморфные вещества, обладая нера-страченной внутренней энергией кристаллизации, хими­чески более активны, чем кристаллические такого же состава (например, аморфные формы кремнезема, пе-мзы, трепелы, диатомиты в сравнении с кристаллическим кварцем).

Стандартизация свойств. Марки материалов. Свойства материалов оце-нивают количественно, т.е. по числовым показателям, устанавливаемым по специ-альным методикам, предусмотренным государственными стандарта­ми и техниче-скими условиями (ГОСТ, ТУ). Основные поло­жения строительного проектирова-ния, производства строительных работ и требования к строительным материалам и изде­лиям регламентируются Строительными нормами и прави­лами (СНиП), обя-зательными для всех организаций и пред­приятий.

В стандартах и СНиП требования к свойствам материалов выражены в виде марок и классов на эти материалы. Деление на марки обычно осуществляется по показателю основного свойства материала, зависящего от условий его эксплуата-ции в сооружении. Деление на марки по прочности является ос­новным для матери-алов и изделий, из которых изготовляют несущие конструкции. СНиП устанавли-вает единую шкалу марок по пределу прочности при сжатии (МПа) 0, 4: 0, 7: 1, 0: 1, 5: 2, 5: 5, 0 — 100. Для теплоизоляционных материалов таким признаком яв-ляется средняя плотность (кг/м³), для ма­териалов, — гидротехнических сооруже-ний — морозостойкость (циклов) и т.д.