Características comparativas de los materiales de construcción. Propiedades técnicas generales de los materiales de construcción.
Las propiedades básicas de los materiales de construcción determinan, por regla general, las áreas de su aplicación y se clasifican en químicos, físicos, mecánicos y tecnológicos de acuerdo con la totalidad de las características.
Las propiedades de los materiales de construcción determinan su aplicación. Solo con una evaluación correcta de la calidad de los materiales, es decir, sus propiedades más importantes, se pueden obtener estructuras de construcción duraderas y duraderas de edificios y estructuras de alta eficiencia técnica y económica.
Todas las propiedades de los materiales de construcción según el conjunto de características se dividen en físicas, químicas, mecánicas y tecnológicas.
Estos incluyen las características de peso del material, su densidad, permeabilidad a líquidos, gases, calor, radiación radiactiva, así como la capacidad del material para resistir la acción agresiva del entorno operativo externo. Este último caracteriza la resistencia del material, que en última instancia determina la seguridad de las estructuras del edificio.
Las propiedades químicas se evalúan mediante indicadores de la resistencia del material bajo la acción de ácidos, álcalis, soluciones salinas, que provocan reacciones metabólicas en el material y su destrucción. caracterizado por la capacidad del material para resistir la compresión, estiramiento, impacto, así como la sangría de un cuerpo externo y otros tipos de impactos sobre el material con la aplicación de fuerza.
Propiedades tecnológicas: la capacidad de un material para ser procesado en la fabricación de productos a partir de él.
Propiedades de los materiales de construcción.
Las propiedades de un material de construcción están determinadas por su estructura. Para obtener el material con las propiedades especificadas, es necesario crear su estructura interna que proporcione las características técnicas necesarias. En última instancia, el conocimiento de las propiedades de los materiales es necesario para su uso más efectivo en condiciones de operación específicas.
Tabla 1. Las principales propiedades de algunos materiales de construcción (en estado seco al aire)
La estructura del material de construcción se estudia en tres niveles:
macroestructura: la estructura del material visible a simple vista; microestructura: una estructura visible a través de un microscopio; La estructura interna de la materia estudiada a nivel de iones moleculares (métodos de investigación fisicoquímica: microscopía electrónica, termografía, análisis de rayos X, etc.).
La macroestructura de los materiales de construcción sólidos (excluyendo rocas con su propia clasificación geológica) se divide en los siguientes grupos: conglomerado, celular, finamente poroso, fibroso, en capas y de grano suelto (en polvo). Los conglomerados artificiales representan un gran grupo.
Figura 1 Materiales cerámicos
Es varios tipos Hormigón, cerámica y otros materiales. La estructura celular del material se caracteriza por la presencia de macroporos. Es característico del gas y el hormigón celular, el silicato gaseoso y otros. La estructura finamente porosa es característica, por ejemplo, de los materiales cerámicos resultantes de la quema de sustancias orgánicas introducidas. La estructura fibrosa es inherente a la madera, productos de lana mineral, etc.
Figura 2 Material de piso de rollo
La estructura en capas es característica de los materiales de lámina, placa y rollo. Los materiales de grano suelto son agregados para concreto, morteros, varios tipos de relleno para aislamiento térmico y acústico, etc.
La microestructura de los materiales de construcción puede ser cristalina y amorfa. Estas formas son a menudo solo estados diferentes de la misma sustancia, por ejemplo, cuarzo y varias formas de sílice. La forma cristalina es siempre estable. Para causar una interacción química entre la arena de cuarzo y la cal en la producción de ladrillos de silicato, se utiliza el tratamiento en autoclave de las materias primas con vapor saturado con una temperatura de 175 ° C y una presión de 0.8 MPa.
Al mismo tiempo, el trípoli (una forma de ánfora de sílice) con cal forma hidrosilicato de calcio cuando se mezcla con agua a una temperatura normal de 15 ... 25 ° C. La forma de ánfora de una sustancia puede transformarse en una cristalina más estable. Para los materiales de piedra, el fenómeno del polimorfismo es de importancia práctica, cuando la misma sustancia puede existir en varias formas cristalinas, llamadas modificaciones.
Las transformaciones polimórficas de cuarzo van acompañadas de un cambio en el volumen. Una sustancia cristalina se caracteriza por un cierto punto de fusión y la forma geométrica de los cristales de cada modificación. Las propiedades de los cristales individuales en diferentes direcciones no son las mismas. La conductividad térmica, la resistencia, la conductividad eléctrica, la velocidad de disolución y los fenómenos de anisotropía son consecuencia de las características de la estructura interna de los cristales. Los materiales de piedra policristalinos se utilizan en la construcción, en la que los diferentes cristales están orientados al azar. Según sus propiedades, estos materiales son isotrópicos, con la excepción de los materiales de piedra en capas (gneis, lutitas, etc.).
Figura 3 Piedra pizarra
La estructura interna del material determina su resistencia mecánica, dureza, conductividad térmica y otras propiedades importantes.
Las sustancias cristalinas que componen el material de construcción se distinguen por la naturaleza del enlace entre las partículas que forman la red cristalina. Puede estar formado por: átomos neutros (del mismo elemento, como en el diamante, o elementos diferentes, como en el SiO2);
Iones (con carga opuesta, como en calcita CaCO3, u homónima, como en metales); moléculas enteras (cristales de hielo).
El enlace covalente, generalmente realizado por un par de electrones, se forma en cristales de sustancias simples (diamante, grafito) o en cristales que consisten en dos elementos (cuarzo, carborundo). Dichos materiales se caracterizan por su alta resistencia y dureza, son muy refractarios.
Los enlaces iónicos se forman en los cristales de los materiales, donde el enlace es principalmente de naturaleza iónica, como yeso, anhídrido. Tienen baja resistencia, no son impermeables.
Figura 4 Feldespato
En cristales relativamente complejos (calcita, feldespato), se producen enlaces covalentes e iónicos. Por ejemplo, en calcita, dentro del complejo ión CO2 / 3, el enlace es covalente, pero con iones Ca2 +, es iónico. Calcita CaCO3 tiene alta resistencia, pero baja dureza, los feldespatos tienen alta resistencia y dureza.
Los enlaces moleculares se forman en los cristales de esas sustancias en las moléculas de las cuales los enlaces son covalentes. El cristal de estas sustancias está formado por moléculas enteras que se mantienen unidas por fuerzas relativamente débiles de van der Waals de atracción intermolecular (cristales de hielo) que tienen un bajo punto de fusión.
Los silicatos tienen una estructura compleja. Los minerales fibrosos (asbesto) consisten en cadenas de silicato paralelas interconectadas por iones positivos ubicados entre las cadenas. Las fuerzas iónicas son más débiles que los enlaces covalentes dentro de cada cadena; por lo tanto, las fuerzas mecánicas insuficientes para romper las cadenas dividen dicho material en fibras.
Figura 5 Plate Mica Mineral
Los minerales lamelares (mica, caolinita) están compuestos de grupos de silicatos unidos en redes planas. Las estructuras de silicato complejas están construidas de tetraedros de SiO4, conectados por vértices comunes (átomos de oxígeno) y formando una red volumétrica, por lo tanto, se consideran polímeros inorgánicos.
El material de construcción se caracteriza por la composición química, mineral y de fase. La composición química de los materiales de construcción nos permite juzgar una serie de propiedades de los materiales: mecánica, resistencia al fuego, bioestabilidad, así como otras características técnicas. La composición química de los aglutinantes inorgánicos (cal, cemento, etc.) y materiales de piedra natural se expresa convenientemente por su contenido de óxido (%).
Los óxidos básicos y ácidos están unidos químicamente y forman minerales que caracterizan muchas propiedades del material. La composición mineral muestra qué minerales y en qué cantidad está contenido en este material, por ejemplo, en el cemento Portland, el contenido de silicato tricálcico (3CaO · SiO2) es del 45 ... 60%, y en Un mayor contenido de este mineral acelera el proceso de endurecimiento y aumenta la resistencia.
La composición de fase y las transiciones de fase del agua en sus poros tienen una gran influencia en las propiedades del material. En el material, se forman sólidos que forman las paredes de los poros, es decir, el marco y los poros llenos de aire o agua. Cambiar el contenido de agua y su estado cambia las propiedades del material.
Clasificación y estandarización de propiedades.
Las propiedades principales y especiales de los materiales de construcción se pueden dividir en los siguientes grupos, teniendo en cuenta los impactos sobre los materiales que ocurren en condiciones de operación: parámetros de estado y características estructurales, ¿determinan? propiedades técnicas generales: composición química, mineral y de fase; características específicas de masa (densidad y densidad aparente) y porosidad; dispersión de materiales en polvo;
propiedades físicas: propiedades reológicas de materiales plásticos viscosos; propiedades hidrofísicas, termofísicas, acústicas, eléctricas que determinan la relación del material con varios procesos físicos; resistencia a la corrosión física (resistencia a las heladas, resistencia a la radiación, resistencia al agua);
propiedades mecánicas que determinan la relación del material a la acción deformante y destructiva de las cargas mecánicas (resistencia, dureza, elasticidad, ductilidad, fragilidad, etc.);
propiedades químicas: capacidad de transformaciones químicas, resistencia a la corrosión química; durabilidad y confiabilidad.
Las propiedades de los materiales se evalúan mediante indicadores numéricos establecidos mediante pruebas de acuerdo con los estándares.En la URSS, se ha creado un sistema unificado de estandarización estatal que permite que la estandarización se aplique en todos los sectores de la economía. Esto garantiza la efectividad de los estándares como uno de los medios para acelerar el progreso científico y tecnológico y mejorar la calidad del producto.
El sistema de organismos y servicios de normalización está representado por el organismo de normalización de toda la Unión (Comité Estatal de Normas del Consejo de Ministros de la URSS) y sus servicios: el servicio de normalización en los sectores de la economía nacional, el servicio de normalización en las repúblicas de la Unión. Según el alcance, los estándares se dividen en cuatro categorías: estado (GOST), industria (OST), republicano (PCT) y estándares empresariales (STP).
Las normas estatales son un documento obligatorio para todas las empresas, organizaciones e instituciones, independientemente de su subordinación departamental, en todos los sectores de la economía nacional de la URSS y las repúblicas de la Unión. De acuerdo con el decreto del Consejo de Ministros de la URSS, son aprobados por el Gosstandart, y los estándares en el campo de la construcción y los materiales de construcción son aprobados por el Comité Estatal de Construcción de la URSS (Gosstroy de la URSS), y los estándares estatales especialmente importantes (de acuerdo con una lista especial) son aprobados por el Consejo de Ministros de la URSS.
En el campo de los materiales y productos de construcción, los estándares más comunes son: condiciones técnicas; requisitos técnicos; tipos de productos y sus parámetros principales, métodos de prueba; Reglas de aceptación, etiquetado, embalaje, transporte y almacenamiento.
Las normas de requisitos técnicos normalizan los indicadores de calidad, fiabilidad y durabilidad de los productos, su aspecto. Sin embargo, tales estándares están establecidos periodo de garantia servicios e integridad de entrega de productos. La mayoría de los estándares para materiales y productos de construcción son estándares técnicos. Una parte importante de los requisitos de las normas está relacionada con las características fisicomecánicas de los materiales (densidad aparente, absorción de agua, humedad, resistencia, resistencia a las heladas).
Una de las características del sistema de estandarización estatal en la construcción y la tecnología de los productos de construcción es que, además de los estándares, un sistema documentos normativos, unidos en las Normas y Reglas de Construcción (SNiP). SNiP es un conjunto de documentos reglamentarios de toda la Unión sobre diseño, construcción y materiales de construcción, obligatorios para todas las organizaciones y empresas.
El Sistema Modular Unificado (EMC) es la base metodológica para estandarizar las dimensiones en el diseño, fabricación de productos de construcción y en la construcción de estructuras. Este sistema es un conjunto de reglas para coordinar los tamaños de elementos de edificios y estructuras, productos de construcción y equipos basados \u200b\u200ben el módulo principal, igual a 100 mm (denotado por 1M). El uso de EMC permite unificar y reducir la cantidad de tamaños estándar de productos de construcción. Esto proporciona intercambiabilidad de piezas hechas de diferentes materiales o de diseño diferente. Los productos y piezas del mismo tamaño, fabricados de acuerdo con los requisitos de EMC, se pueden usar en edificios para diversos fines.
Los módulos derivados, que se obtienen multiplicando el módulo principal por coeficientes enteros o fraccionarios, también entran en el Sistema Modular Unificado. Cuando se multiplica por coeficientes enteros, se forman módulos ampliados, y cuando se multiplica por coeficientes menores que la unidad, se forman módulos fraccionarios (Tabla 2).
Tabla 2. Tamaños de módulos EMC
Se recomiendan módulos ampliados derivados (60M, 30M, 12M) y sus múltiples tamaños para asignar escalones longitudinales y transversales de edificios. Los módulos 6M, 3M, 2M están diseñados para la división de elementos estructurales en términos de edificios, propósito
el ancho de las aberturas. El módulo principal 1M y los módulos fraccionales de 1 / 2M a 1 / 20M se utilizan para asignar tamaños de sección a elementos relativamente pequeños (columnas, vigas, etc.). Los módulos fraccionarios más pequeños (de 1 / 10M a 1 / 100M) se utilizan para asignar los espesores de los materiales de placas y láminas, el ancho de los espacios, las tolerancias.
Los códigos de construcción creados en la URSS son de gran importancia internacional. Por decisión de la Comisión Permanente de CMEA para la Construcción de SNiP, se tomó como base para normas y reglas unificadas en el campo de la construcción para todos los países miembros de CMEA.
La Organización Internacional de Normalización (ISO), creada especialmente en 1947, realiza el trabajo de estandarización a escala internacional. Las actividades de ISO, como se establece en su carta, tienen como objetivo promover el desarrollo favorable de la estandarización en todo el mundo para facilitar el intercambio internacional de bienes y desarrollar la cooperación mutua en el campo de las actividades científicas, técnicas y económicas. Además de ISO, el Consejo de Asistencia Económica Mutua y su Instituto Internacional de Normalización llevan a cabo un trabajo activo en el campo de la estandarización internacional y la integración económica socialista.
La relación de estructura y propiedades.
El conocimiento de la estructura del material de construcción es necesario para comprender sus propiedades y, en última instancia, para resolver la cuestión práctica de dónde y cómo aplicar el material para obtener el mayor efecto técnico y económico.
La estructura del material se estudia en tres niveles: 1) la macroestructura del material es la estructura visible a simple vista; 2) la microestructura del material: la estructura visible en un microscopio óptico; 3) la estructura interna de las sustancias que forman el material a nivel de iones moleculares estudiadas por análisis de difracción de rayos X, microscopía electrónica, etc.
Macroestructura los materiales de construcción sólidos * pueden ser de los siguientes tipos: conglomerados, celulares, finamente porosos, fibrosos, estratificados, de grano suelto (polvo). * Nota: los materiales de piedra natural no pertenecen aquí, ya que las rocas tienen su propia clasificación geológica.
Los conglomerados artificiales son un grupo extenso que une varios tipos de concreto, varios materiales cerámicos y otros.
La estructura celular se caracteriza por la presencia de macroporos inherentes al hormigón de gas y espuma, plásticos celulares.
La estructura finamente porosa es característica, por ejemplo, de materiales cerámicos, porosos mediante métodos de alta disolución de agua y la introducción de aditivos quemables.
La estructura fibrosa es inherente a la madera, fibra de vidrio, productos de lana mineral, etc. Su característica es una gran diferencia en la resistencia, la conductividad térmica y otras propiedades a lo largo y a través de las fibras.
La estructura en capas se expresa claramente en materiales laminados, en láminas, en placas, en particular en plásticos con un relleno en capas (boomoplast, textolita, etc.).
Los materiales de grano suelto son agregados para concreto, materiales granulares y en polvo para aislamiento térmico de masilla, relleno, etc.
Microestructura de sustanciasconstituyendo el material puede ser cristalino y amorfo. Las formas cristalinas y amorfas son a menudo solo estados diferentes de la misma sustancia. Un ejemplo es el cuarzo cristalino y varias formas amorfas de sílice. La forma cristalina es siempre más estable.
Para causar una interacción química entre la arena de cuarzo y la cal, en la tecnología del ladrillo de silicato, se utiliza el procesamiento en autoclave de materia prima moldeada con vapor de agua saturado con una temperatura de al menos 175 ° C y una presión de 0.8 MPa. Mientras tanto, el trípoli (una forma amorfa de dióxido de silicio), junto con la cal, después de mezclarlo con agua forma hidrosilicato de calcio a una temperatura normal de 15-25 ° C. La forma amorfa de una sustancia puede transformarse en una forma cristalina más estable.
El fenómeno del polimorfismo es de importancia práctica para los materiales de piedra natural y artificial, cuando la misma sustancia puede existir en varias formas cristalinas, llamadas modificaciones. Por ejemplo, se observan transformaciones polimórficas de cuarzo, acompañadas de un cambio en el volumen.
Una característica de la materia cristalina es un cierto punto de fusión (a presión constante) y una cierta forma geométrica de los cristales de cada modificación.
Las propiedades de los cristales individuales no son las mismas en diferentes direcciones. Esto es resistencia mecánica, conductividad térmica, velocidad de disolución, conductividad eléctrica, etc. El fenómeno de la anisotropía es una consecuencia de las características de la estructura interna de los cristales.
En la construcción, se utilizan materiales de piedra policristalinos en los que diferentes cristales están orientados aleatoriamente. Dichos materiales se consideran isotrópicos en su construcción y propiedades técnicas. La excepción son los materiales de piedra en capas (gneis, lutitas, etc.).
La estructura interna de las sustancias. constituyendo el material, determina la resistencia mecánica, dureza, refractariedad y otras propiedades importantes del material.
Las sustancias cristalinas que componen el material de construcción se distinguen por la naturaleza del enlace entre las partículas que forman la red cristalina espacial. Puede estar formado por: átomos neutros (del mismo elemento, como en el diamante, o elementos diferentes, como en el SiO2); iones (con carga opuesta, como en CaCO3, u homónimo, como en metales); moléculas enteras (cristales de hielo).
El enlace covalente, generalmente realizado por un par de electrones, se forma en cristales de sustancias simples (diamante, grafito) y en los cristales de algunos compuestos de dos elementos (cuarzo, carborundo, otros carburos, nitruros). Dichos materiales se distinguen por su alta resistencia mecánica y dureza, son muy refractarios.
Los enlaces iónicos se forman en cristales de aquellos materiales en los que el enlace tiene un carácter predominantemente iónico. Los materiales de construcción comunes de este tipo de yeso y anhídrido tienen baja resistencia y dureza, no son impermeables.
En los cristales complejos, a menudo encontrados en materiales de construcción (calcita, feldespatos), se realizan tanto enlaces covalentes como iónicos. Dentro del complejo ión C03-2, el enlace es covalente, pero en sí mismo tiene un enlace iónico con iones Ca + 2. Las propiedades de tales materiales son muy diversas. Calcita CaCO3 con resistencia suficientemente alta tiene baja dureza. Los feldespatos combinan una resistencia y una dureza bastante altas, aunque inferiores a los cristales de diamante unidos puramente covalentes.
Las redes cristalinas moleculares y los enlaces moleculares correspondientes se forman principalmente en los cristales de esas sustancias en las moléculas de las cuales los enlaces son covalentes. El cristal de estas sustancias está formado por moléculas completas que se mantienen unidas por fuerzas de atracción intermolecular de Van der Waals relativamente débiles (como en los cristales de hielo). Cuando se calienta, los enlaces entre las moléculas se destruyen fácilmente, por lo tanto, las sustancias con redes moleculares tienen puntos de fusión bajos.
Los silicatos, que ocupan un lugar especial en los materiales de construcción, tienen una estructura compleja que determina sus características. Entonces, los minerales fibrosos (asbesto) consisten en cadenas de silicato paralelas, interconectadas por iones positivos ubicados entre las cadenas. Las fuerzas iónicas son más débiles que los enlaces covalentes dentro de cada cadena; por lo tanto, los esfuerzos mecánicos insuficientes para romper las cadenas separan dicho material en fibras. Los minerales lamelares (mica, caolinita) están compuestos de grupos de silicatos unidos en redes planas.
Las estructuras complejas de silicato se construyen a partir de tetraedros de Si04, conectados por vértices comunes (átomos de oxígeno comunes) y formando una red masiva. Esto dio razones para considerarlos como polímeros inorgánicos.
La relación de composición y propiedades.
El material de construcción se caracteriza por la composición química, mineral y de fase.
La composición química de los poros de la construcción, es decir, el "marco" del material y los poros llenos de aire y agua. Si el agua, que es un componente de este sistema, se congela, entonces el hielo formado en los poros cambia los materiales mecánicos y termotécnicos, lo que permite juzgar una serie de propiedades del material: resistencia al fuego, bioestabilidad, características mecánicas y otras características técnicas. La composición química de los aglutinantes inorgánicos (cemento, cal, etc.) y materiales de piedra se expresa convenientemente por la cantidad de óxidos contenidos en ellos (en%). Los óxidos básicos y ácidos están unidos químicamente y forman minerales, que determinan muchas propiedades del material.
La composición mineral muestra qué minerales y en qué cantidad están contenidos en el aglutinante o en el material de piedra. Por ejemplo, en el cemento Portland, el contenido de silicato tricálcico (3CaO-Si02) es del 45-60%, y con una mayor cantidad de éste, el endurecimiento se acelera y la resistencia de la piedra de cemento aumenta.
La composición de fase del material y las transiciones de fase del agua en sus poros afectan todas las propiedades y el comportamiento del material durante la operación. Los sólidos se forman en el material, que forman las paredes de las propiedades del material. Un aumento en el volumen de agua congelada en los poros causa tensiones internas que pueden destruir el material durante los ciclos repetidos de congelación y descongelación.
Las características de la estructura están asociadas con indicadores de todas las propiedades del material. Hay tres niveles de la estructura del material: la macroestructura, la estructura visible a simple vista, la microestructura, visible a través de un microscopio óptico y la estructura interna de las sustancias que componen el material a nivel de iones moleculares.
Los principales tipos de macroestructura incluyen conglomerado, celular, fibroso, en capas, de grano suelto (polvo).
Al estudiar la microestructura de los materiales, se aíslan cristalino y amorfo.
La gran mayoría materiales modernosexcepto las sustancias de viscosidad dura (sólidas), contienen poros en su estructura: huecos, cavidades, células. Su cantidad y naturaleza (tamaños, distribución, ya sean abiertos o cerrados) afectan otras propiedades operativas y técnicas. Por lo tanto, la porosidad es una característica importante del material.
Propiedades físicas de los materiales:
Propiedades de los materiales bajo la acción de la humedad, el agua, la congelación-descongelación.
Humedad: el contenido de humedad en el material, referido a la masa del material en estado seco, medido en porcentaje.
Higroscopicidad: la capacidad de un material para absorber el vapor de agua del aire (con su mayor humedad) y retenerlo debido a la condensación capilar.
La absorción de agua es la capacidad de un material para absorber y mantenerse en contacto directo con el agua. La absorción de agua del material, por regla general, es menor que su porosidad, ya que los poros están cerrados o son muy pequeños, y el agua no penetra en ellos.
Permeabilidad al agua: la capacidad de un material para pasar agua bajo presión. El valor de la permeabilidad al agua se caracteriza por la cantidad de agua que pasó a través de 1 cm 2 del área del material de prueba a presión constante durante 1 h.
Para áreas especiales de construcción (por ejemplo, para la construcción de sistemas de drenaje), se puede requerir material con un cierto grado de permeabilidad. En la mayoría de los casos, utilizan materiales que proporcionan elementos estructurales con resistencia al agua. La resistencia al agua es especialmente importante para los materiales de impermeabilización y techado.
Un aumento en el contenido de humedad de muchos materiales afecta negativamente sus características físicas y mecánicas. Varios materiales (madera, hormigón, etc.) aumentan su volumen al humedecerse, y al secarse posteriormente se encogen. La humectación y el secado sistemáticos pueden causar tensiones alternas en el material y eventualmente conducir a una pérdida de su resistencia y destrucción. La saturación del material con agua conduce a un deterioro notable en sus características termofísicas, lo que es especialmente indeseable para materiales de envolturas de edificios, así como a una disminución en su resistencia y durabilidad.
Resistencia a las heladas: la capacidad de un material saturado de agua para resistir la congelación y descongelación alternativas sin signos de destrucción y, en consecuencia, sin una pérdida significativa de masa y resistencia. Resistentes a las heladas son aquellos materiales que, después de un número dado de ciclos de congelación y descongelación, no tienen picaduras, grietas, delaminación y no pierden más que el% de resistencia y masa permisible en comparación con muestras similares que no han sido analizadas.
Propiedades bajo la acción del calor, fuego, sonido.
La capacidad de un material para transferir flujo de calor a través de su espesor que ocurre cuando hay una diferencia de temperatura en las superficies que limitan el material se llama conductividad térmica.
Resistencia al fuego: la capacidad de los materiales para mantener propiedades físicas y mecánicas cuando se exponen al fuego y a altas temperaturas en un incendio. La resistencia al fuego de materiales y productos está determinada por el grado de inflamabilidad utilizando métodos de tubo de fuego y calometría.
La absorción acústica es la capacidad de los materiales para absorber las ondas sonoras.
Propiedades químicas:
Propiedades bajo la acción de sustancias agresivas.
Resistencia a la corrosión La capacidad de los materiales para resistir la acción de sustancias agresivas. Este último puede destruir la sustancia material y su estructura. Resistencia al ácido, resistencia a los álcalis, etc.
Propiedades mecánicas:
Propiedades bajo la acción de fuerzas estáticas y dinámicas.
Resistencia: la capacidad de los materiales para resistir la destrucción o el cambio irreversible de la forma bajo la influencia de tensiones internas causadas por fuerzas externas u otros factores.
Dureza: la capacidad de un material para resistir tensiones internas derivadas de la introducción local de otro cuerpo más sólido.
Abrasión: la capacidad de un material para disminuir en volumen y masa debido a la destrucción de la capa superficial bajo la influencia de las fuerzas abrasivas.
Elasticidad: la capacidad de un material para deformarse bajo la influencia de una carga y restaurar espontáneamente su forma y tamaño originales después de la terminación del entorno externo. La deformación elástica desaparece por completo después de la terminación de la carga, por lo que comúnmente se llama reversible.
La plasticidad es la capacidad de un material para cambiar de forma y tamaño bajo la influencia de fuerzas externas sin romperse. Después de la terminación de la fuerza, el material no puede restaurar espontáneamente su forma y tamaño. La deformación residual se llama plástico.
Fragilidad La capacidad de un material sólido para romperse bajo tensión mecánica sin ninguna deformación plástica significativa.
Materiales de madera.
La madera como material de construcción tiene cualidades positivas como bajo peso a granel, alta resistencia (especialmente cuando se estira), baja conductividad térmica (se puede usar para aislamiento térmico de habitaciones), respeto al medio ambiente, facilidad de procesamiento, cualidades estéticas.
Al mismo tiempo, imperfecciones graves de la madera como la anisotropía (es decir, material con propiedades desiguales en direcciones relativas a las fibras. (Por ejemplo, la contracción a lo largo de las fibras es menor que a través de las fibras), higroscopicidad, descomposición, hinchazón, deformación durante el secado desigual, agrietamiento , alta permeabilidad al sonido, combustibilidad, la presencia de defectos limitan su vida útil y alcance.
La madera sirve como materia prima para la producción de más de veinte mil productos y productos. Los métodos de procesamiento de materias primas de madera se dividen en tres grupos: mecánico, químico-mecánico y químico.
El procesamiento mecánico de la madera consiste en cambiar su forma mediante aserrado, cepillado, fresado, pelado, etc. Como resultado del mecanizado, se obtiene una variedad de bienes de consumo y productos industriales, productos y materias primas para industrias de procesamiento relacionadas. Durante el procesamiento químico-mecánico, se obtiene un producto intermedio de madera que es uniforme en composición y tamaño, especialmente astillas cortadas, chapa triturada. El intermedio mecánico está recubierto con un aglutinante. Bajo la influencia de la temperatura y la presión, se produce una reacción de polimerización del aglutinante, como resultado de lo cual el producto intermedio de madera se adhiere firmemente. Durante el procesamiento químico-mecánico, se obtienen tableros contrachapados, carpintería, virutas de madera y cemento, hormigón de madera y tableros de fibra. El procesamiento químico de la madera se lleva a cabo por descomposición térmica, exposición a disolventes de álcalis, ácidos, sales ácidas de ácido sulfuroso.
El valor de varios tipos de madera radica en su resistencia, durabilidad y originalidad del patrón. Dicha madera se usa para hacer hermosos muebles, parquet, puertas, diversos artículos de interior, considerados de élite, dado el alto costo inicial y la cantidad de esfuerzo invertido en su procesamiento.
La tecnología moderna tiene los medios para extender la vida de la madera en las estructuras. Entre ellos se encuentran el secado, el tratamiento antiséptico y la impregnación con retardantes de fuego.
Las principales fuentes de ahorro de materiales forestales en la construcción son el uso máximo de residuos de madera para la producción de nuevos materiales industriales, la extensión de la vida útil del árbol y su uso racional en las estructuras.
Los problemas de ahorro de madera también deben considerarse al procesar y procesar madera. Aquí el papel decisivo lo juega la elección correcta de la organización del proceso tecnológico y los modos de procesamiento. La madera es ampliamente utilizada en construcción moderna como material estructural, de acabado y aislante térmico. Las maderas blandas se utilizan para construir estructuras, las maderas duras para decoración. Nomenclatura de productos de madera:
La madera como material de construcción: tronco, madera, tablero, listón
Construcciones de edificios de madera: tala, encofrado, andamios, granja
Madera como material de decoración: madera contrachapada, parquet, tablero de parquet, tablero de parquet, paneles de pared, techos de madera, zócalos y esquinas, ventanas y puertas de madera.
Los edificios de apartamentos de poca altura hechos de troncos o madera son muy populares.
Materiales de piedra natural. Ejemplos de aplicación
La piedra natural es un material de construcción natural. Todas las rocas utilizadas en la construcción se llaman piedras naturales. Estos incluyen: mármol, granito, toba, pizarra, arenisca, piedra caliza y ónice. Los más populares hoy en día son las piedras: granito, mármol, ónice y dolomita.
El granito es una piedra natural de origen ígneo, que consiste en cuarzo, plagioclasa, feldespato potásico y mica. Colores: gris, rojo, rojo burdeos, rojo-rosa, rosa, marrón-rojo, gris-verde, negro-verde con grandes manchas transparentes.
El mármol es la piedra más popular y de élite entre las piedras naturales. Las chimeneas y escaleras de mármol de hoy son un atributo de lujo.
Onyx es media gema. Esta piedra tiene un color inusual, rayas hermosas y delgadas le dan una belleza inusual a esta piedra.
La arenisca es una piedra natural de origen sedimentario, que consiste principalmente en partículas de cuarzo. Escala de colores: tonos naturales amarillo, tostado, gris, gris-verde.
La dolomita es una piedra natural de origen sedimentario, que consiste completamente en el mineral de dolomita. Escala de colores: rosa, tonos naturales amarillos.
Los materiales de piedra natural se obtienen extrayendo y procesando rocas. Los materiales de piedra en forma se dividen en
· Piedras de forma irregular (piedra triturada, grava)
· Productos en piezas que tienen la forma correcta (placas, bloques).
Los edificios más antiguos que han sobrevivido hasta nuestros días fueron construidos de piedra natural.
Las ideas sobre las propiedades de los materiales de piedra natural están asociadas, por regla general, a una alta resistencia y durabilidad. Sin embargo, la piedra natural es un material que tiene una estructura muy diversa, a menudo compuesta de varios minerales y a menudo expuesta a tensiones significativas durante la formación y posterior aparición de la corteza terrestre. Las propiedades de los materiales de piedra natural también se ven afectadas por los métodos de extracción y procesamiento. Las propiedades operativas y técnicas de los materiales de piedra natural (así como las estéticas) están determinadas por la estructura de la roca. Al evaluarlo, se tiene en cuenta una relación directa con la composición y las propiedades de los minerales formadores de rocas que difieren en varias características.
La gama de materiales de piedra natural incluye bloques, piedras, placas, productos arquitectónicos y de construcción (planos y de perfil). Entre los enumerados se encuentran materiales para fines especiales: para estructuras hidráulicas (mar y río), estructuras subterráneas y puentes (túneles, partes submarinas y de superficie de puentes), para la construcción de carreteras.
Solicitud En la práctica arquitectónica y de construcción, los materiales de piedra se utilizan como estructuras (bloques para cimientos, paredes), estructurales y de acabado (placas para pisos, escaleras), acabado (placas, productos de perfil para revestimiento externo e interno).
Dependiendo de la aplicación, las piedras decorativas de revestimiento se dividen en tres grupos:
Piedras que no llevan cargas mecánicas significativas (losas utilizadas para el revestimiento externo e interno de edificios);
Piedras destinadas a altas cargas mecánicas (losas para pisos, peldaños, etc.);
Piedras para la construcción de monumentos monumentales y grandes detalles arquitectónicos decorativos (columnas, pilones, etc.).
Los bloques de piedra natural para cimientos y mampostería de paredes externas se utilizan como material de construcción local para edificios residenciales, públicos e industriales de dos, tres y cinco pisos.
Se requiere protección contra la corrosión. Para la decoración de edificios, se utiliza piedra pulida y pulida. Las soluciones hidrofóbicas se pueden usar con la limpieza preliminar de la suciedad y el polvo.
Materiales ceramicos. Ejemplos de su aplicación.
Los materiales cerámicos tienen una estructura policristalina, se obtienen por moldeo y tratamiento térmico de arcillas con aditivos. El principal componente de la materia prima es la arcilla - roca sedimentaria.
Las principales etapas de producción (recepción): preparación de materias primas - dosificación - mezcla - moldeo (plástico, semiseco, fundición) - secado - cocción. Procesamiento de la superficie frontal: Mecánico (para obtener un patrón de relieve), engobe (para un acabado mate), acristalamiento (capa vítrea, para brillo), serigrafía (dibujo de plantilla con una composición colorante), serigrafía (aplicando un patrón de relieve, hasta 1 mm de profundidad). Junto con la madera y los materiales de piedra natural, se usaron materiales cerámicos en la antigüedad.
Entre los materiales cerámicos producidos por la industria se encuentran paredes (ladrillos, piedras, bloques), baldosas y losas, baldosas, ingeniería sanitaria, arquitectónica y artística, así como productos especiales: tuberías, ladrillos para carreteras, ácidos y resistentes al fuego, aislantes térmicos, pinturas. . Propiedades: Operativo y técnico: absorción de agua, resistencia a las heladas, conductividad térmica, resistencia al calor, resistencia. Sin embargo, su desventaja es la fragilidad.
Estética: relacionada con el tipo y composición de las materias primas utilizadas. Color, relieve, brillo, translucidez.
Por propósito, los materiales y productos cerámicos de construcción se clasifican en: materiales de pared, productos huecos para pisos, materiales de revestimiento para decoración exterior e interior de edificios, materiales para techos, tuberías, materiales refractarios, agregados para concreto ligero, productos sanitarios, productos especiales.
Los materiales cerámicos de construcción y acabado estructural incluyen, en primer lugar, ladrillos, piedras y bloques.
Aplicación:
El ladrillo cerámico es uno de los materiales más comunes. Aproximadamente la mitad de todos los edificios residenciales, públicos y de construcción se erigen de ladrillo. El ladrillo ordinario de arcilla de prensado de plástico está hecho de arcilla con o sin aditivos diluyentes. El ladrillo es un paralelepípedo. Grados de ladrillo: 300, 250, 200, 150, 125, 100. Ladrillo (piedra) cerámica extrusión de plástico hueco producido para mampostería muros de carga historia única y edificios de gran altura, espacios interiores, paredes y tabiques, revestimientos de ladrillo.
Muchos ejemplos del uso de ladrillos cerámicos en interiores. edificios publicos. Los ladrillos de construcción livianos se hacen moldeando y quemando masa de arcilla con aditivos quemables, así como de mezclas de arena y arcilla con aditivos quemables. Tamaño de ladrillo: 250 × 120 × 88 mm, grados 100, 75, 50, 35. El ladrillo ordinario de arcilla se usa al colocar paredes internas y externas, pilares y otras partes de edificios y estructuras. Los ladrillos huecos de arcilla y cerámica se utilizan para colocar paredes internas y externas de edificios y estructuras sobre la capa de impermeabilización. El ladrillo liviano se usa al colocar las paredes externas e internas de edificios con humedad normal dentro de las instalaciones.
Otro material cerámico común es el azulejo. Las tejas están hechas de arcilla aceitosa mediante cocción a 1000-1100 ° C. El azulejo benigno con un ligero golpe de martillo produce un sonido limpio, no traqueteo. Es fuerte, muy duradero e incombustible. Desventajas: alta densidad media, ponderación estructura de soporte techos, fragilidad, la necesidad de organizar los techos con una gran pendiente para garantizar un flujo rápido de agua. Las baldosas cerámicas se utilizan ampliamente en Europa occidental para el techado de edificios de baja altura, en homenaje a la expresividad arquitectónica de este material y su alta durabilidad.
Los tubos de drenaje de cerámica están hechos de arcilla con o sin aditivos de adelgazamiento, diámetro interior de 25-250 mm, longitud 333, 500, 1000 mm y espesor de pared de 8-24 mm. Se realizan en plantas especiales de lodos de ladrillo. Las tuberías cerámicas de drenaje se utilizan en la construcción de sistemas de drenaje, humidificación y riego, conductos de drenaje colector. Las baldosas cerámicas, losas, se utilizan para revestir fachadas de edificios, por regla general, públicas y administrativas. A menudo prefieren platos de tamaños relativamente grandes.
Volúmenes significativos del uso de baldosas cerámicas, losas, para el revestimiento interno de las paredes de baños, inodoros, piscinas. En estas habitaciones, estos productos cerámicos también se utilizan para cubrir el pilaf.
De gran importancia en la arquitectura lacónica moderna es el uso de cerámica decorativa y artística para paneles de pared, insertos decorativos, composiciones volumétricas, rejillas y elementos de forma pequeña.
Materiales de vidrio y otros minerales fundidos. Ejemplos de su aplicación.
Los minerales (fundidos no metálicos) son masas viscosas líquidas de materias primas naturales y escorias industriales.
Dependiendo de la materia prima, hay:
Vidrio, rocas de cuarzo
Piedra (de ígneas y rocas)
Escoria (escoria industrial)
El vidrio es una fusión sobreenfriada de una composición compleja a partir de una mezcla de silicatos y otras sustancias. Los productos de vidrio moldeado se someten a un tratamiento térmico especial: cocción.
Los materiales de vidrio tienen una estructura amorfa artificial obtenida de una fusión mineral que contiene componentes formadores de vidrio (óxidos de silicio, boro, aluminio, etc.). Además de los materiales de vidrio, se aíslan materiales de piedra y escorias de escoria.
Las propiedades operativas y técnicas de los materiales de vidrio dependen, en primer lugar, de su composición y estructura, que se distingue por la ausencia de la red espacial correcta y el isoprochnost.
Los materiales de vidrio y otras fundiciones minerales se pueden dividir en dos grupos principales: translúcidos y opacos (revestimiento, propósitos especiales: aislamiento térmico, absorción acústica, resistencia a los ácidos).
El vidrio de ventana más común en la construcción es incoloro con superficies lisas. El vidrio de la ventana se produce en láminas que varían en tamaño desde 2500x2500 hasta 3210 × 6000 mm. Tiene una transmisión de luz del 84 ... 90%. El vidrio, de acuerdo con sus distorsiones ópticas y defectos normalizados, se divide en grados M0-M7. Por grosor, el vidrio se divide en: simple (2 mm de espesor), uno y medio (2.5 mm), doble (3 mm), engrosado (4-10) mm
El cristal de la pantalla se produce pulido y sin pulir en forma de láminas planas con un espesor de 2-12 mm. Se utiliza para acristalar ventanas y aberturas. Otras láminas de vidrio pueden someterse a un procesamiento adicional: doblar, templar, aplicar recubrimientos.
El vidrio de lámina altamente reflectante es un vidrio de ventana ordinario, en cuya superficie se aplica una delgada película translúcida reflectora de luz, hecha a base de óxido de titanio. El vidrio con una película refleja hasta el 40% de la luz incidente, la transmisión de luz del 50-50%. El vidrio reduce la visión desde el exterior y reduce la penetración de la radiación solar en la habitación.
El vidrio laminado radioprotector es un vidrio de ventana ordinario, en cuya superficie se aplica una delgada película protectora transparente. Se aplica una película protectora al vidrio en el proceso de su formación en máquinas. Transmisión de luz no inferior al 70%.
Vidrio reforzado: se fabrica en líneas de producción mediante laminado continuo con laminado simultáneo en una lámina de malla metálica. Este vidrio tiene una superficie lisa y estampada, puede ser incoloro o de color.
El vidrio que absorbe el calor tiene la capacidad de absorber los rayos infrarrojos del espectro solar. Está destinado a acristalar aberturas de ventanas para reducir la penetración de la radiación solar en las instalaciones. Este vidrio transmite rayos visibles de al menos el 65%, rayos infrarrojos de no más del 35%.
Las tuberías de vidrio están hechas de vidrio transparente ordinario por estiramiento vertical u horizontal. La longitud de las tuberías es de 1000-3000 mm, el diámetro interno es de 38-200 mm. Las tuberías soportan presiones hidráulicas de hasta 2 MPa.
Los sittales se obtienen al introducir una composición especial de catalizadores de cristalización en la masa de vidrio fundido. Los productos se forman a partir de tal fusión, luego se enfrían, como resultado de lo cual la masa fundida se convierte en vidrio. Durante el tratamiento térmico posterior del vidrio, tiene lugar su cristalización total o parcial: se forma un sitall. Tienen gran resistencia, baja densidad media, alta resistencia al desgaste. Se utilizan para enfrentar paredes externas o internas, la fabricación de tuberías, placas para pisos.
Stemalit es un vidrio plano de varias texturas, recubierto en un lado con sordos cristales cerámicos de diferentes colores. Está hecho de pantalla sin pulir o vidrio laminado con un espesor de 6-12 mm. Se utiliza para el revestimiento externo e interno de edificios, la fabricación de paneles de pared.
Marblit - losas rectangulares o cuadradas de vidrio coloreado. La superficie exterior de las placas suele estar pulida, la interior está ondulada. El mármol de vidrio tiene un color similar al mármol y es un tipo de mármol. Marblit se utiliza para hacer frente a fachadas y dentro de edificios.
Smalt se llama piezas de vidrieras de colores de forma irregular y el tamaño más grande (20 mm). Se moldea en forma de placas, que luego se rompen en pedazos. Aplique smalt para la decoración de fachadas, fabricación. El vidrio de construcción pulido tiene la distorsión óptica mínima, lo que lo hace ideal para su uso en tecnologías de ventanas, para acristalamiento de ventanas, instalación de parabrisas, producción de espejos y
Ejemplos. Imagen arquitectónica edificio moderno, edificios en mayor medida determinados por la estructura de elementos modernos que aparecen en la fachada y planos de vidrio. Las formas geométricamente claras y las áreas significativas de vidrio con propiedades originales son características.
Las secciones sordas de muros cortina que afectan la imagen arquitectónica de los edificios se pueden ubicar sobre los techos o dentro de su adyacencia. Pero a menudo se proporciona un acristalamiento completo de las paredes mencionadas.
Los edificios con cercas hechas de materiales de vidrio pueden tener una fachada lisa o una fachada con rebordes de plástico desarrollados, hendiduras.
La proporción de secciones translúcidas y opacas de la fachada, las proporciones de articulación, el color del vidrio son los parámetros que le permiten crear muros cortina con una variedad de apariencia externa. La apariencia original de la fachada se obtiene combinando materiales de vidrio translúcidos y translúcidos.
No menos significativo, incl. para apariencia arquitectónica, materiales de vidrio en edificios residenciales, industriales, jardines de infantes, escuelas, universidades.
De importancia fundamental es el hecho de que los materiales de vidrio permanecen ecológicos durante toda su vida.
Alcance:
Arquitectura (decoración de fachadas), interiores (particiones, puertas, paredes). Acristalamiento de aberturas de luz (ventana, ventana, escaparate, endurecido, reforzado, etc.), como material de acabado (láminas de colores, azulejos grandes y pequeños), y de fibra de vidrio reciben Fibra de vidrio y productos de aislamiento de fibra de vidrio. Los productos de piezas de vidrio (bloques huecos de vidrio y fibra de vidrio) se utilizan para crear paredes translúcidas.
Materiales metalicos. Ejemplos de su aplicación.
Fundamentos de la producción: el principal componente de materia prima para obtener ME. - rocas minerales. Muy a menudo para la producción de ME. use mineral de hierro rojo, marrón magnético y spar. Las principales operaciones tecnológicas en la fabricación de materiales: procesamiento de materia prima(trituración, lavado, beneficio del mineral de hierro) - dosis - derretimiento(producción de metales) - moldeo(recibo de mí. materiales) . Si es necesario, aplique mecánicos y químicos. métodos de acabado, barnices, pinturas, aplique películas finas de polímero o yo.
Me., Utilizado para la producción del edificio ma., Se dividen en 2 grupos:
Ferrosos - una aleación de hierro y carbono - hierro fundido y acero.Los metales ferrosos representan aproximadamente el 95% de los productos metálicos del mundo.
TRABAJO DE LABORATORIO № 1
PROPIEDADES TÉCNICAS GENERALES
Materiales de construcción
PROPIEDADES TÉCNICAS GENERALES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Las principales propiedades técnicas de todos los materiales de construcción incluyen: masa, densidad, porosidad, resistencia, absorción de agua, resistencia a las heladas. Sirven tanto para evaluar la calidad y características del uso de materiales, como para diversos cálculos técnicos y económicos.
Algunas propiedades son especiales e importantes al elegir un material solo para ciertas condiciones de funcionamiento (resistencia al agua, resistencia química, conductividad térmica, etc.)
Las propiedades básicas de los materiales de construcción se determinan en muestras estándar de acuerdo con GOST, observando las siguientes condiciones:
- La masa de las muestras se determina con un error de no más de 0.1%.
- Las dimensiones de las muestras de la forma geométrica correcta se determinan con un error de no más de 1 mm.
- El volumen de muestras de forma geométrica irregular se determina con un error de no más del 1%.
- La temperatura del aire en la habitación en la que se analizan las muestras debe ser (25 ± 10) ° C, y la humedad relativa debe ser al menos del 60%.
Misa- un conjunto de partículas materiales (átomos, moléculas, iones) contenidos en un cuerpo dado. La masa tiene un cierto volumen, es decir Ocupa parte del espacio. Es constante para una sustancia determinada y no depende de su velocidad y posición en el espacio. Los cuerpos del mismo volumen, que consisten en varias sustancias, tienen una masa desigual. Para caracterizar las diferencias en la masa de sustancias que tienen el mismo volumen, se introduce el concepto de densidad verdadera y media.
Densidad verdadera Es la masa de una unidad de volumen de una sustancia material en un estado absolutamente denso, es decir sin poros y vacíos. Los instrumentos más simples por los cuales se determina la densidad real son un medidor de volumen Le Chatelier (ver Fig. 1) y un picnómetro.
Fig. 1. Medidor de volumen Le Chatelier
Para preparar la muestra, se toma una muestra de material que pesa al menos 30 g y se tritura hasta que pase a través de un tamiz con malla No. 02. Se tritura para eliminar la porosidad. La muestra en polvo preparada del material de las muestras se seca a una masa constante a una temperatura de 105-110 ° С. Luego, la muestra se enfría a temperatura ambiente en un desecador para evitar la absorción de humedad del aire.
La determinación de la densidad real se lleva a cabo en paralelo en dos muestras que pesan aproximadamente 10 g cada una, tomadas de la muestra. La muestra seleccionada se vierte en un picnómetro limpio, seco y pesado previamente. El picnómetro se pesa junto con el polvo de prueba, luego se vierte agua (u otro líquido inerte) en tal cantidad que se llena hasta aproximadamente la mitad del volumen.
Para eliminar el aire del material de muestra y el líquido, el picnómetro con el contenido se mantiene al vacío en un desecador hasta que se detiene el burbujeo. Se permite (cuando se usa agua como líquido) eliminar el aire hirviendo un picnómetro con contenido durante 15-20 minutos en un estado ligeramente inclinado en un baño de arena o agua.
Después de eliminar el aire, el picnómetro se llena de líquido hasta la marca. El picnómetro se coloca en un termostato con una temperatura de (20.0 ± 0.5) ° C, en el que se mantiene durante al menos 15 minutos. Después de sostener el termostato, el nivel del líquido se lleva a la marca en el menisco inferior. Después de alcanzar un nivel de líquido constante, se pesa el picnómetro. Después de pesar, el picnómetro se libera del contenido, se lava, se llena con el mismo líquido, se elimina el aire, se mantiene en un termostato, el líquido se lleva a un nivel constante y se pesa nuevamente.
La fórmula calcula la densidad real () del material de la muestra en g / cm 3
donde la masa del picnómetro con un enganche, g;
La masa del picnómetro, g;
La densidad del líquido, g / cc;
Masa de un picnómetro con líquido, g;
Peso de un picnómetro con una muestra y líquido, g.
Para el valor de la densidad real de los productos, tome el promedio aritmético de los resultados de la determinación de la densidad real del material de dos muestras, calculado con una precisión de 0.01 g / cm 3. La discrepancia entre los resultados de las determinaciones paralelas no debe ser superior a 0,02 g / cm 3. Con grandes discrepancias, la verdadera densidad de los productos se determina nuevamente.
Densidad media - la relación entre la masa del material de muestra y el volumen completo ocupado por él, incluidos los poros y huecos presentes en él. La densidad media se calcula mediante la fórmula.
donde es la masa de material, kg;
El volumen de material en su estado natural, m 3;
El volumen de muestras de la forma geométrica correcta se calcula por sus dimensiones geométricas. Si la muestra tiene la forma de un cubo o paralelepípedo, mida su longitud, anchura y altura, y cada cara se mide en tres lugares y calcula el valor medio aritmético. Al determinar el volumen de la muestra en forma cilíndrica, se realizan dos diámetros mutuamente perpendiculares en cada una de las dos bases paralelas del cilindro y se miden, además, el diámetro del cilindro se determina en la dirección perpendicular mutua en el medio de la altura del cilindro. En los puntos de intersección de los segmentos de diámetros con la circunferencia de las bases, se mide la altura del cilindro. El diámetro del cilindro se calcula como la media aritmética de las seis medidas indicadas. La altura del cilindro se determina de manera similar, en función de las cuatro medidas disponibles.
El volumen de muestras de forma geométrica irregular se determina utilizando un medidor de volumen o pesaje hidrostático. El medidor de volumen es un recipiente de forma arbitraria (Fig. 2), cuyo valor le permite analizar muestras existentes. Un tubo con un diámetro interno de 8-10 mm con un extremo doblado fue soldado al vaso. El medidor de volumen se llena con agua a una temperatura de (20 ± 2) ° C hasta que sale del tubo. Cuando las gotas dejan de caer del tubo, se coloca un recipiente previamente pesado debajo. La muestra preparada para la prueba se sumerge cuidadosamente en un hilo o hilo delgado en un instrumento volumétrico, mientras el agua desplazada por la muestra fluye a través de un tubo hacia un recipiente. Después de que se hayan detenido las gotas, se pesa el tanque de agua y se determina la masa y el volumen del agua desplazada. V en en cm 3 según la fórmula
donde t 1 – masa vacía, g:
t 2 – la masa del recipiente con agua desplazada por la muestra, g;
r en - la densidad del agua, tomada igual a 1,0 g / cm 3.
1 - buque 2 - tubo 3 - capacidad para recoger agua
Fig. 2. Medidor de volumen.
El volumen de la muestra en una balanza hidrostática se determina pesándolo en aire y en agua de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 3)
1 - un recipiente con agua; 2 - suspensión de la muestra; 3 - muestra; 4 – escamas
5 – pesas
Fig. 3. Escalas hidrostáticas.
La precisión de determinar la densidad promedio depende de la porosidad del material, ya que una muestra sumergida en un líquido no solo la desplaza, sino que también la absorbe. Las muestras que tienen una estructura finamente porosa se enceran o saturan durante al menos 24 horas antes de la prueba.
Volumen de muestras de agua saturadas previamente V 0 en cm 3 determinan:
donde es la masa de una muestra saturada con agua, determinada por pesaje en el aire, g;
- masa de muestra saturada de agua, determinada pesando en agua, g;
- la densidad del agua, tomada igual a 1 g / cm 3.
La depilación se realiza de la siguiente manera. La muestra, secada a peso constante, se calienta a 60 ° C y se sumerge varias veces en parafina fundida de modo que se forme una película de parafina de aproximadamente 1 mm de espesor en su superficie. Después de esto, se pesa la muestra.
El volumen de muestras preparadas para la prueba de depilación está determinado por:
- cuando se prueba en volumen de acuerdo con la fórmula
- cuando se prueba en un equilibrio hidrostático de acuerdo con la fórmula
donde –
– la masa de la muestra encerada, determinada pesando en el aire, g;
– el peso de la muestra encerada, determinado pesando en agua, g;
- la densidad de parafina, tomada igual a 0,93 g / cm 3.
El valor de densidad promedio está determinado por al menos tres muestras. El resultado final es la media aritmética de la densidad promedio de tres mediciones.
Densidad aparente - Típico para materiales a granel (cemento, arena, grava, grava, etc.). En este caso, no solo los poros del material en sí, sino también los huecos entre granos o piezas de material están incluidos en el volumen del material.
La densidad aparente de los materiales a granel se determina pesando un cierto volumen de material. Para establecer la densidad aparente de los materiales de grano fino, se utiliza un recipiente de 1 litro de volumen. Para materiales de grano grueso, se utilizan recipientes cilíndricos con un volumen de 5 a 50 litros.
La determinación es la siguiente. Desde un embudo especial o con una cuchara, vierta el material en un recipiente previamente pesado con un ligero exceso, que luego se retira con una regla de metal al ras de los bordes del recipiente. Después de esto, se pesa un recipiente lleno de material. La densidad aparente está determinada por la fórmula:
donde t - masa del recipiente medido, g;
t 1 - masa de un recipiente de medición con arena, g;
V - volumen de un recipiente de medición, cm 3.
Porosidadel material () se caracteriza por el grado de llenado de su volumen con poros y se calcula como un porcentaje por volumen de acuerdo con la siguiente fórmula:
donde es la densidad promedio de arena, kg / m 3;
- densidad real de arena, kg / m 3;
Vacío(volumen de huecos intergranulares) de materiales a granel en un estado estándar no consolidado se determina en función de los valores de densidad verdadera y densidad aparente. El vacío () en porcentaje por volumen se calcula mediante la fórmula
donde es la verdadera densidad de arena, kg / m 3;
- densidad aparente de arena, kg / m 3.
Absorción de agua - esta es la propiedad de un material para absorber y retener agua en sí mismo cuando está en contacto directo con él. La absorción de agua depende de la presencia de poros abiertos en el material.
La absorción de agua se puede determinar por tres métodos: 1) por inmersión constante de la muestra de prueba en agua; 2) hervir la muestra con agua; 3) evacuación.
El procedimiento para determinar la absorción de agua por el primer método el siguiente Las muestras previamente secadas y pesadas a una temperatura de 110 ° C se colocan en un recipiente lleno de agua para que el nivel de agua en el recipiente sea aproximadamente 50 mm más alto que el nivel superior de las muestras apiladas. Las muestras se colocan de manera que la altura de la muestra sea mínima (los prismas y los cilindros se colocan de lado). La temperatura del agua en el tanque debe ser (20 ± 2) ° C. Las muestras se pesan después de cada 24 horas de absorción de agua con un error de no más de 0.1%. Al pesar, las muestras tomadas del agua se limpian previamente con un paño húmedo exprimido. La masa de agua que fluye desde los poros de la muestra al platillo de pesaje debe incluirse en la masa de la muestra saturada. La prueba se lleva a cabo hasta que los resultados de dos pesadas sucesivas difieran en no más de 0.1%.
Al determinar la absorción de agua hirviendo muestras ( segundo método) las muestras se preparan y se colocan en un recipiente con agua de manera similar al primer método, se calientan y hierven (aproximadamente 1 hora), se hierven durante aproximadamente 5 horas y se dejan enfriar a temperatura ambiente. Después de eso, las muestras se pesan en el orden indicado anteriormente.
Evacuación de muestras ( tercer método) se producen de la siguiente manera. Las muestras preparadas se colocan en un desecador de vacío (recipiente) en un soporte y se llenan con agua de modo que su nivel no sea inferior a 2 cm por encima de la parte superior de la muestra. El desecador se cierra con una tapa y una bomba de vacío crea un vacío por encima de la superficie del agua (0.05 ± 0.01) MPa [(0.5 ± 0.1) kgf / cm 2], fijado por un manómetro. La presión reducida se mantiene detectando el tiempo hasta el cese de la liberación de burbujas de aire de las muestras, pero no más de 30 minutos. Después de restaurar la presión atmosférica, las muestras se mantienen en agua durante el mismo tiempo que bajo vacío, de modo que el agua llene el volumen ocupado por el aire eliminado. Luego actúan de manera similar a los dos primeros métodos.
La absorción de agua de la muestra en peso en porcentaje se determina con un error de hasta 0.1% según la fórmula:
donde – masa de muestra seca, g;
– peso de muestra saturada de agua, g
La absorción de agua de la muestra por volumen en porcentaje se determina con un error de hasta 0.1% según la fórmula:
donde V - volumen de muestra, cm 3.
Humedad El material está determinado por el contenido de humedad contenido en los poros y adsorbido en la superficie, referido a la masa del material en estado seco. La humedad depende tanto de las propiedades del material en sí (porosidad, higroscopicidad) como del medio ambiente (humedad del aire, contacto con el agua). Para determinar esta propiedad, es necesario pesar la muestra en su estado natural y luego secarla hasta obtener una masa constante y volver a pesarla. La humedad en porcentaje en peso está determinada por la fórmula:
donde – la masa de la muestra en su estado natural, g;
– la masa de la muestra seca, g
Resistencia a las heladas - la propiedad del material saturado de agua para resistir la congelación y descongelación alternativas múltiples sin signos de destrucción, una disminución significativa en la resistencia y la pérdida de peso.
La congelación del agua que llena los poros del material se acompaña de un aumento en su volumen de aproximadamente un 9%, lo que resulta en presión en las paredes de los poros, lo que lleva a la destrucción del material. Sin embargo, en muchos materiales porosos, el agua no puede llenar más del 90% del volumen de poro disponible; por lo tanto, el hielo formado durante la congelación del agua tiene espacio libre para la expansión. Por lo tanto, la destrucción del material ocurre solo después de la congelación y descongelación alternativas repetidas.
Teniendo en cuenta la estructura heterogénea del material y la distribución desigual del agua en él, se puede esperar una resistencia a las heladas satisfactoria en tales materiales porosos en los que el agua no llena más del 80% de los poros, es decir. La absorción de agua volumétrica de tales materiales no es más del 80% de la porosidad abierta. Los materiales densos que no tienen poros, o los materiales con una porosidad abierta insignificante, cuya absorción de agua no supera el 0,5%, tienen una alta resistencia a las heladas. La resistencia a las heladas es de gran importancia para los materiales de pared que se someten sistemáticamente a congelación y descongelación alternativas, así como para los materiales utilizados en cimientos y techos.
Para determinar la resistencia a las heladas de los materiales, las muestras básicas y de control están saturadas con agua. Las muestras de control después de la saturación de agua se prueban para determinar su resistencia. Las muestras principales se cargan en el congelador en un recipiente o se instalan en una rejilla de malla de la cámara de modo que la distancia entre las muestras, las paredes de los recipientes y las rejillas superiores sea de al menos 50 mm. Se considera que el inicio de la congelación es el momento en que se establece la temperatura en la cámara menos 16ºC. Después de congelar, las muestras se descongelan en un baño con agua a una temperatura de (18 ± 2) ° С. En este caso, las muestras deben sumergirse en agua para que una capa de agua de al menos 50 mm esté por encima de la cara superior. La duración de los ciclos de congelación y descongelación depende del tipo de material y del tamaño de la muestra. El número de ciclos de congelación y descongelación variables, después de los cuales se debe realizar una determinación de la resistencia o pérdida de peso de las muestras, se establece de acuerdo con GOST en el material de prueba.
Se reconoce que un material es resistente a las heladas si, después de un número determinado de ciclos de congelación y descongelación, la pérdida de masa de las muestras como resultado del astillado y la delaminación no supera el 5%, y la resistencia disminuye en no más del 25%. El grado de resistencia a las heladas del material puede caracterizarse por el coeficiente de resistencia a las heladas:
¿Dónde está la resistencia a la compresión de las muestras de material después de la prueba de resistencia a las heladas, MPa; - resistencia a la compresión final del material saturado con agua, MPa.
Según el número de ciclos de resistencia de congelación y descongelación alternativas, los materiales se dividen en grados F10; F15; F25; F35; F50; F100; F150; F200 y más.
Para algunos materiales, existen métodos acelerados para determinar la resistencia a las heladas de los materiales. La esencia de uno de los métodos es saturar las muestras básicas y de control antes de analizar con una solución acuosa al 5% de cloruro de sodio. Luego, las muestras se analizan de acuerdo con el procedimiento anterior, con la única diferencia de que la descongelación se lleva a cabo en una solución de cloruro de sodio. Otro método acelerado es similar al descrito, sin embargo, la temperatura en el congelador se reduce a - (50-55) ° С. Por ejemplo, para concreto que ha pasado 8 ciclos de congelación-descongelación alternativa acelerada según el tercer método o 75 ciclos según el segundo método, se asigna el grado de resistencia a las heladas F300.
Resistencia: la capacidad de un material para resistir la fractura por la acción de tensiones internas que surgen bajo la influencia de una carga externa. Dado que en las construcciones reales el material experimenta varios esfuerzos internos: compresión, tensión, flexión, cizallamiento, torsión, la resistencia de los materiales generalmente se caracteriza por el valor de la resistencia máxima en compresión, estiramiento, flexión, etc. Numéricamente, la resistencia a la tracción es igual al voltaje correspondiente a la carga que causó la destrucción de la muestra de material.
La máxima resistencia a la compresión o a la tracción, MPa, es igual a la resistencia a la rotura por 1 m 2 de la sección transversal inicial del material en el momento de la fractura de la muestra:
¿Dónde está la fuerza destructiva, N;
- área de la sección transversal de la muestra, mm 2.
¿Dónde está la fuerza destructiva, N;
- tramo entre soportes, mm;
Y - el ancho y la altura de la sección transversal de la viga, mm
Resistencia a la flexión con una carga concentrada y una viga de muestra de sección transversal rectangular:
donde es la distancia entre las cargas, mm.
La resistencia a la tracción del material se determina empíricamente, probando muestras especialmente hechas (métodos destructivos) en el laboratorio usando prensas hidráulicas o máquinas de prueba de tracción, o usando métodos no destructivos usando esclerométricos, ultrasónicos, etc. Para analizar la muestra en busca de compresión, las muestras se hacen en forma de cubo o cilindro, en tensión, en forma de varillas redondas, rayas u "ochos", y para doblar, en forma de vigas. La forma y el tamaño de las muestras deben cumplir estrictamente con los requisitos de GOST para cada tipo de material.
La resistencia de los materiales de construcción generalmente se caracteriza por una marca que corresponde en magnitud a la resistencia a la compresión obtenida al analizar muestras de formas y tamaños estándar. Por ejemplo, la designación de marca para la resistencia a la compresión M150 corresponde a una resistencia de 150 kgf / cm 2 (15MPa).