Строительные материалы лекция кирпич

Выбор материала для стен

Выбор материала для стен при малоэтажном строительстве домов и сооружений, имеющих отопление

Выбор строительного материала для дома или любого другого сооружения всегда является основополагающим моментом, который в дальнейшем будет не только активно влиять на использование тех или иных строительных технологий, но и на вопросы архитектуры и дизайна. Из большинства строительных материалов для ограждающих конструкций, используемых в малоэтажном строительстве, можно выделить несколько основных — древесина, кирпич, всевозможные бетонные конструкции, а также блоки из ячеистого бетона.

Дерево традиционный материал, который на протяжение веков являлся наиболее востребованным и самым распространенным не только в России, но и во всем мире. С развитием технологий в строительной сфере и деревообработке, в наше время предпочитают строить дома из оцилиндрованного бревна, бруса или из специальных деревянных конструкций, так называемые каркасные дома. Поэтому сегодня каркасный дом один из наиболее дешевых и практичных вариантов в малоэтажном строительстве.

Приступая к проектированию дома, будущий его владелец в первую очередь задается вопросом – Какой же толщины нужно делать стены? Попытаемся проанализировать ситуацию на российском строительном рынке и ответить на этот вопрос.

И так, рассмотрим несколько вариантов материалов для возведения наружных несущих стен. При строительстве деревянного дома, толщина стены определяется физическим размером древесины. Наиболее распространенными строительными материалами из дерева являются бревна размером (из доступных и недорогих. ) 25-30 см. и брус 150-200 мм. Поэтому можно предположить, что толщина стены из однородного массива составит максимум 200 мм (это среднестатистический вариант, можно конечно купить бревна и большего размера, но уже за другие деньги ), поскольку обычные или оцилиндрованные бревна размером даже 300 мм в местах сопряжения друг с другом будут иметь также толщину стены около 150-200 мм.

А учитывая тот факт, что коэффициент теплопроводности дерева равен 0,22-0,25, то становится понятно, что такой толщины стены недостаточно для обеспечения норм по теплопроводности для ограждающих конструкций, которая равна 3,2, и поэтому такой дом необходимо дополнительно утеплять снаружи. Для этого можно использовать минеральную вату различной плотности.

Кирпич

По технологии производства и рецептуре кирпичи различаются на силикатные и керамические, полнотелые и эффективные (с полостями), а также поризованные (с микропорами).

Продолжая обсуждать достоинства и недостатки строительных материалов, необходимо выделись основные критерии по которым мы будет производить отбор. Итак, в первую очередь необходимо обратить внимание на несущую способность материала и его прочностные характеристики, затем, учитывая суровые климатические условия России, на нормы по теплопередаче, далее технологичность материала, т.е. удобство использования материала и скорость возведения дома и, наконец, немаловажный фактор, его стоимость. Начнем с силикатного кирпича, одного из наиболее распространенного материала еще с советских времен.

Силикатный кирпич

Силикатный кирпич применяется при строительстве ограждающих конструкций и внутренних перегородок. Существенным недостатком силикатного кирпича по сравнению с его керамическим собратом является пониженная водостойкость и жаростойкость. Он не любит влагу, впитывает ее и крошится под ее воздействием, поэтому в Москве официально запрещено строить дома и сооружения из этого материала. Кроме этого, силикатный кирпич категорически запрещено применять при закладке фундамента, класть из него печи, камины, трубы, цоколи и т.д. В итоге получается, что он менее универсален, чем красный кирпич.

Рассмотрим основные технико-физические характеристики силикатного кирпича — у этого материала очень высокий процент теплопроводности (хорошая теплопередача) и он составляет 0,7-0,8 Вт/(м·°С), так у тяжелых бетонов этот показатель около 1,2…1,5 Вт/(м·°С), а у полнотелого красного кирпича 0,5-0,6 Вт/(м·°С). У силикатного кирпича различают семь марок прочности: М-75, М-100, М-125, М-150, М-200, М-250, М-300, а марки по морозостойкости: F-15, F-25, F-35, F-50. Поэтому можно говорить, что наиболее качественные варианты кирпича имеют хорошую несущую нагрузку и морозостойкость. Другой несомненный плюс силикатного кирпича перед керамическим состоит в его повышенных звукоизоляционных характеристиках, что является немаловажным фактором при возведении межквартирных или межкомнатных стен.

Подведя итог, мы получаем в результате, что силикатный кирпич недорогой строительный материал, с хорошими несущими свойствами, но с низкими теплоизоляционными и эксплуатационными качествами, требующий защиты от воздействия воды и влаги.

Керамический кирпич

Керамический кирпич разделяют на «лицевой» и «строительный». Технология изготовления «лицевого» кирпича отлична от технологии изготовления «строительного», в результате чего первый значительно меньше боится влаги и холода, поэтому он используется для облицовки наружных и внутренних стен. Он защищает строительный (более дешевый и менее стойкий) кирпич от капризов погоды, предохраняя его от разрушения. По механической прочности на сжатие керамический лицевой кирпич подразделяется на марки 100, 125, 150, 175, 200, 250 и 300, а по морозостойкости — 25, 35, 50 и 75.

Красный полнотелый керамический кирпич

Полнотелый кирпич обладает высокой прочностью, более низким коэффициентом теплопроводности (0,4- 0,6 Вт/мС в кладке) , но также требует дополнительного утепления. Если, например, строить стену в полтора кирпича, то ее придется обязательно утеплять 10 см. минеральной ваты. И только такие мероприятия позволят добиться нормальных условий для проживания в доме. В строительстве используется как несущий конструкционный материал. Толщина кирпичной кладки обозначается в кирпичах. Если кладка производится как на рисунках «Приемы кладки», то она называется «в полкирпича». В случае укладки целого кирпича, толщина кладки называется «в кирпич». Если в поперечном сечении стены видно ложковые и тычковые грани двух кирпичей, то эта толщина носит название «в полтора кирпича».

В качестве опоры для некоторых бытовых строений обычно применяются столбики из кирпича. Они могут быть разной толщины и формы. Самая малая толщина кладки столба — в «кирпич», однако можно использовать и другую толщину. Нужно отметить, что толщина, прежде всего, зависит от высоты объекта, чем она больше, тем толще кладка. Итак, красный керамический полнотелый кирпич недорогой строительный материал, очень долговечный, выдерживает большие нагрузки, не боится влаги, но требует дополнительного утепления.

Эффективный (щелевой или пустотелый) керамический кирпич

Этот представитель класса керамических кирпичей бывает поризованный и непоризованный. У щелевого (эффективного) непоризованного кирпича коэффициент теплопроводности составляет (0,35-0,4 Вт/мС) в кладке, но он также требует утепления, обладает меньшей несущей способностью и плохой нагрузкой на изгиб.

Пустотелый кирпич изготавливают способом пластического формования или полусухого прессования. В его теле в направлении усилий формования проделаны пустоты, позволяющие уменьшить плотность кирпича до эффективной. Количество пустот у кирпича отечественного производства может колебаться от 13 до 55%. По прочности на сжатие пустотелый кирпич подразделяется на марки 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250 и 300. По морозостойкости — на марки 15, 25, 35, 50 и 75. Его применяют для кладки наружных стен, а так же внутренних перегородок

Наиболее оптимальным вариантом в этой категории является щелевой поризованный кирпич, который сочетает в себе свойства высокой прочности и отличной звукоизоляции . Он выпускается в виде, так называемых, двойных кирпичей, либо больших камней, имеющие специальные технологические пазы и выступы, поэтому они удобны и технологичны в процессе кладки. Этот материал обладает существенно более низким коэффициентом теплопроводности – 0,2 – 0, 27 чем все разновидности кирпичей.

Блоки из ячеистого бетона

Теперь остановимся на большой группе стеновых материалов таких как ячеистые бетоны. В эту группу входят пеноблоки (пенобетонные блоки) и блоки автоклавного твердения (газобетонные или газосиликатные блоки). Поскольку наша статья посвящена малоэтажному строительству, обращаем внимание на то, что этот материал обладает хорошей несущей способностью и прекрасно себя зарекомендовал при возведении домов в 2-3 этажа.

В начале рассмотрим отличия пеноблоков и газоблоков. Пеноблоки — это материал который твердеет при естественной температуре, а свою пористую структуру бетон получает за счет использования специальных химических реактивов.Чтобы придать этому материалу заданную форму, приготовленную массу разливаю по формам, где она, застывая, доходит до нужной кондиции.

Производство газосиликатного бетона сходно на начальном этапе. Также готовится смесь, только в ее составе песок, известь, алюминиевая пудра и цемент. Когда смесь доходит до предварительной кондиции, то этот большой куб режется специальными струнами на блоки заданного размера и дальше отправляется в автоклав (специальная печь). В автоклаве она выпаривается, приобретает необходимую прочность и свои уникальные потребительские свойства. Существенным отличием этих материалов заключается в том, что при одинаковой плотности, газосиликат имеет лучшую прочность и теплопроводность, а достигается это за счет более сложной технологии производства.

Главные конкуренты

Если обобщить все вышесказанное, то можно выделить две основные конкурирующие технологии. Это технология производства ячеистых бетонов и керамических поризованных кирпичей. По коэффициенту теплопроводности поризованные материалы немного проигрывают на 30-40%, но выигрывают по нагрузочной способности, которая в 3,5-4 выше. Поэтому при возведении особо нагруженных домов такой материал имеет преимущество. Кроме этого, многим застройщикам традиционно нравится керамика, поэтому здесь проявляется и эстетический момент.

Конечно, любой материал имеет свои плюсы и минусы, поэтому говоря о теплой керамики можно отметить, что обладая высокой степенью пустотности, стены построенные из керамических камней становятся гулкими. Другая проблема заключается в том, что закрепится в этом материале достаточно сложно из-за его пустотности и хрупкости (например, когда возникает необходимость что-либо навесить на стены). Но в целом , материал с отличными потребительскими свойствами, обладающий хорошей несущей способностью и высокими теплотехническими свойствами, построив стену из такого материала можно ее дополнительно не утеплять. Но существенным минусом такой керамики является высокая стоимость (цена).

Газосиликатные блоки — основные игроки на рынке малоэтажного строительства

Основное преимущество заключается в том, что как и в случае с поризованным кирпичом, стены из этого материала можно возводить без их дальнейшего утепления. Производители газосиликатных блоков рекомендуют строить дома с толщиной стены в 400 мм с облицовкой кирпичом, которые полностью отвечают нормам по теплопроводности. Если же строить дом из блока в 500 мм, то в этом случае полностью перекрываются все нормативы по теплосбережению. Другое преимущество блоков заключается в том, что ячеистые блоки это однородный материал, не имеющий пустот. Поэтому если материал набрал влагу, то он ее будет и равномерно отдавать. Несомненными достоинствами этого материала являются хорошая несущая способность, отличная теплоизоляция, высокая паропроницаемость, экологичность, технологичность и невысокая цена. Кроме этого, хочется отметить что в сравнении с пеноблоками, газосиликатные блоки имеют равномерную ячеистую структуру, а значит в любой своей части обладают одинаковой прочностью и теплопроводностью. К слабой стороне газосиликата можно отнести его хрупкость и гигроскопичность, но выполняя определенные технологические требования эти недостатки быстро теряют актуальность.

Паропроницаемость с одной стороны является несомненным достоинством этого материала, но с другой стороны и требует определенного подхода к нему во время строительства. И так, благодаря этому свойству дом получает так называемые «дышащие стены» и возможность без дополнительных затрат на вентиляцию и отопление, обеспечивать нормальный микроклимат. К сожалению, паропроницание это обратная сторона гигроскопичности, поэтому при непосредственном контакте с водой этот материал накапливает влагу и при этом ухудшаются теплоизоляционные качества. Но не стоит забывать, что газосиликатные блоки так же быстро отдают накопленную влагу. Поэтому блоки приходящие с завода с отпускной влажностью в 25-30% после их укладки к конструкцию дома, начинают ее быстро терять. И уже через пару отопительных сезонов они приобретают равносильную влажность в 5-7%, при которой они набирают свои заданные свойства.

А чтобы дом из газосиликатных блоков получился теплым и надежным стоит следовать нескольким основным правилам.

Самая распространенная ошибка при отделке домов из ячеистого бетона

Как говорилось выше, газосиликатные блоки обладают высокой паропроницаемостью, поэтому этот фактор необходимо учитывать в процессе строительства. Это особенно важно в очередности проведения отделочных работ. Поэтому рекомендуется заниматься внешней отделкой, лишь после того как закончатся все мокрые процессы внутри дома. Такие меры предосторожности необходимо выполнять потому, что блоки на момент строительства имеют влажность 20-30%, и если его оштукатурить снаружи, и начать активно эксплуатировать, т.е. топить, то влага под давлением теплого воздуха идущего изнутри вырывается наружу и давит на штукатурку. В зимний период влага может начать скапливаться под штукатуркой и замерзнуть, поэтому возникает риск, что штукатурка потрескается и начнет отваливаться большими кусками. И чтобы этого не произошло, необходимо закончить все мокрые работы внутри дома, протопить и оставить на один-два сезона без внешней отделки. И лишь после этого в сухую погоду приступить к его оштукатуриванию.

Стоит добавить, что газосиликат можно класть только на клей, такая технология существенно улучшает коэффициент теплопроводности ограждающей конструкции и не позволяет возникать в стенах «мостикам холода». Так один сантиметр обычного кладочного раствора в кладке увеличивает на 20-30% теплопроводность сооружения. А это очень существенно, когда в доме большие стены.

Подводя итоги, хочется сказать, что универсальных строительных материалов нет, и что каждый человек выбирает материал исходя из своих финансовых возможностей, эстетических пристрастий и т.д. В этой статье мы лишь попытались обобщить информацию и предложить наиболее оптимальные решения при выборе строительных материалов, которые отвечали бы наиболее широкому спектру технических требований для создания наиболее теплого, удобного и практичного дома.

Презентация на тему Строительный материал КИРПИЧ

Презентация на тему Презентация на тему Строительный материал КИРПИЧ из раздела Разное. Доклад-презентацию можно скачать по ссылке внизу страницы. Эта презентация для класса содержит 16 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь удобным проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций TheSlide.ru в закладки!

• Главная
• Разное
• Строительный материал КИРПИЧ

Слайды и текст этой презентации

Строительный материал КИРПИЧ

Выполнила: Харичкова Е.В., группа ИСА-3-34
Преподаватель: к.т.н., доцент Баженова С.И.

Кирпич — строительный материал правильной формы, используемый в качестве строительного материала, произведённый из минеральных материалов, обладающий свойствами камня, прочностью, водостойкостью и морозостойкостью.

Наиболее известны 4 вида кирпича:

Саманный — строительный материал из глинистого грунта с добавлением соломы (отсюда и название) или других добавок, высушенного на открытом воздухе;

Керамический (глиняный, красный) — кирпич, производимый из глины с применением различных добавок с последующим обжигом;

Силикатный — кирпич из песка и извести, изготовленный методом сухого прессования и обрабатывают водяным паром;

Гиперпрессованный – это высокопрочный строительный материал, изготовляемый из цементно-известняковой смеси методом полусухого гиперпрессования с последующим твердением в пропарочной камере.

Слово «кирпич» заимствовано из тюркских языков. До кирпича использовалась плинфа.

Плинфа — тонкая и широкая глиняная пластина, толщиной примерно 2,5 см.

Применение кирпича в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима

Стандартный обожжённый кирпич использовался на Руси с конца XV века. Ярким примером стало строительство стен и храмов Московского Кремля во времена Иоанна III, которым заведовали
итальянские мастера.

Стены Московского Кремля XV век

Успенский собор
на территории Кремля

Вид и характеристики кирпича

Согласно ГОСТ 530—2012, грани кирпича имеют следующие названия:

Постель — рабочая сторона изделия, расположенная параллельно основанию кладки (на примере 1 НФ это часть с размерами 250х120 мм);

Ложок — средняя по площади сторона изделия, расположенная перпендикулярно к постели;

Тычок — наименьшая сторона изделия, расположенная перпендикулярно к постели.

Основные характеристики кирпича

Прочность кирпича можно определить по его марке. К примеру, марка М-100 означает, что данный строительный кирпич выдерживает нагрузку 100 кг на 1 кв. см. поверхности, а марка М-125 — что нагрузка составляет 125 кг.

Морозостойкость [Мрз]– способность материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии, измеряется в циклах.

Морозостойкость кирпича определяется индексом F (F-15, F-25, F-35, F-50, F-100 и более). Индекс показывает, сколько циклов заморозки/оттаивания прошел кирпич. Согласно ГОСТ 530—2012.

способность материала передавать тепловую энергию.

Эту способность, в данном случае, выражает коэффициент теплопроводности кирпича.

Чем выше теплопроводность материала, тем лучше он передает тепло, следовательно, тем больше должна быть толщина стен, чтобы обеспечить приемлемый уровень теплоизоляции.

Развитие современной технологии направлено на создание поризированного (насыщенного порами) кирпича.

Полнотелый (без пустот — для закладки фундамента, реже — стен)

Пустотелый (с отверстиями — более легкий, с пониженной теплопроводностью)

Поризованный (с отверстиями и пористой структурой — самый легкий, лучше всех сохраняет тепло).

По назначению различают кирпичи:

Строительные (применяется для постройки фундаментов, стен и перегородок)

Облицовочные (применяется для облицовки зданий, должен быть правильной формы, с идеально ровными краями и поверхностью. К размеру предъявляются особые требования — отклонения не должны превышать 2-4 мм)

Кирпичи специального назначения (применяются для кладки печей, каминов и т.п. — для отделки фасадов зданий)

В основу технологии керамики заложена последовательность следующих процессов: добыча сырья, подготовка сырьевой массы, формование изделий, сушка и обжиг.

Технологии производства кирпича

Метод пластического формования

Метод полусухого прессования

Производство силикатного кирпича

Производство шамотного кирпича

Изготовление кирпичных блоков и кирпича методом экструзии

Метод пластического формования

Малый размер кирпича. Более длительная и трудозатратная работа по кладке стен.

«Мокрая» работа с цементом и кладкой.

Высокий коэффициент теплопроводности кирпича.

Неудобство укладки, транспортировки из-за большого веса.

Требуется внутренняя отделка помещений.

Длительный период усадки кирпичных сооружений.
Высокая стоимость.

Относительно небольшая радиоактивность, но не столь высокая, как у тяжелых бетонов.

Высокая устойчивость к атмосферным воздействиям и температуре.

Биологически устойчивый материал.

Красота и эстетика.

Комфортная влажность в помещении из кирпича.

При аккуратной кладке, нет необходимости в дополнительной отделке наружных стен.

Строительное материаловедение. Курс лекций

Главная > Конспект >Строительство

Лекция1 . Строение атома

Уважаемые слушатели мы приступаем к изучению курса «Строительное материаловедение». Лекции, которые будут прочитаны в течение данного семестра, помогут Вам разобраться в физико-химической сущности строения и свойств различных материалов. Вы узнаете, почему природные и искусственно созданные материалы имеют различные теплопровод­ность, механические и эксплуатационные свойства, как связаны эти свойства друг с другом, как и в каких пределах их можно изме­нять. Одно­временно с изучением этих вопросов, вы более глубоко познакомитесь с физическими и химическими свойствами элемен­тов, информация о которых заложена в периодической системе Д.И. Менделеева. Особо отмечу, что строение атомов химиче­ских элементов определяет структуру и энергию образуемых ими химических связей, которые, в свою очередь, лежат в основе всего комплекса свойств веществ и материалов. Лишь опираясь на по­нимание химического взаимодействия атомов, можно управлять процессами, происходящими в веществах, и получать заданные рабочие характеристики.

Однако более важной, чем изучение отдельных проблем, изло­женных в лекциях, является предоставляемая вам возможность объединить основные положения физики, химии и прикладных научных направлений (теплофизи­ки, механики) для комплексного понимания взаимодействия веществ и их свойств.

В лекциях главное внимание уделено фундаментальным основам материалове­дения в связи с тем, что современное материаловедение направлено на получение ма­териалов с заданными характеристиками и служит базой для нау­коемких технологий XXI века.

Материалом называется вещество, обладающее необходимым комплексом свойств, для выполнения заданной функции отдельно или в совокупности с другими веществами.

Современное материаловедение полностью сложилось как нау­ка во второй половине XX века, что было связано с быстрым возрастанием роли материалов в развитии техники, тех­нологии и строительства. Создание принципиально новых материалов с заданными свойствами, а на их основе сложнейших конструкций по­зволило человечеству достичь за короткое время небывалых успе­хов в атомной и космической технике, электронике, информацион­ных технологиях, строительстве и т.д. Можно считать, что материаловедение — это раздел научного знания, посвященный свойствам веществ и их направленному изменению с целью получения материалов с заранее заданными рабочими характеристиками. Он опирается на фунда­ментальную базу всех разделов физики, химии, механики и смежных дисциплин и включает теоретические основы современных нау­коемких технологий получения, обработки и применения материа­лов. Основу материаловедения составляет знание о процессах, про­текающих в материалах под воздействием различных факторов, об их влиянии на комплекс свойств материала, о способах контроля и управления ими. Поэтому материаловедение и технология ма­териалов — взаимосвязанные разделы знания.

Курс материаловедения и технологии строительных мате­риалов служит цели познания природы и свойств ма­териалов, методов получения материалов с заданными ха­рактеристиками для наиболее эффективного использования в строительстве.

Основные задачи изучения курса:

— дать понимание физико-химической сущности явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации, и их влияния на свойства материалов;

установить зависимость между химическим составом, строением и свойствами материалов;

изучить теоретические основы и практику реализации раз­личных способов получения и обработки материалов, обеспечи­вающих высокую надежность и долговечность строительных конструкций;

дать знания об основных группах неме­таллических материалов, их свойствах и областях применения.

В лекциях раскрываются:

основы взаимодействия атомов и молекул, позволяющие в
дальнейшем объяснить влияние на свойства материала его химиче­ского состава и процессов направленной обработки;

строение твердого тела, дефекты кристаллической структуры
и их роль в формировании свойств материалов;

явления переноса тепла, массы и заряда, составляющие суть
любого технологического процесса;

теоретические основы получения аморфных структур мате­риалов;

элементы механики упругой и пластической деформации и
разрушения материала, лежащие в основе формирования прочности и надежности современных строительных материалов и конструкций, а также
методы их испытаний;

Итак, задача современного материаловедения — получение материалов с заранее заданными свойства­ми. Свойства материалов определяются химическим составом и структурой, которые являются результатом получения материала и его дальнейшей обработки. Для разработки материалов и техноло­гий необходимо знание физических и химических явлений и процес­сов, протекающих в материале на различных стадиях его получения, обработки и эксплуатации, их предсказание, описание и управление ими. Таким образом, знание теории необходимо для создания управ­ляемых технологических процессов, результатом которых будет ма­териал с четко определенными значениями рабочих свойств.

Физико-химические свойства вещества определяются элек­тронным строением его атомов. Взаимодействия атомов связаны, в первую очередь, с взаимодействием их электронных оболочек. По­этому при разработке материалов и процессов их получения необ­ходимо четко представлять, как различные химические элементы отдают и принимают электроны, как изменение электронного со­стояния влияет на свойства элементов.

Давайте вспомним электронное строение атома .

1. Электронное строение атома

Около, двух с половиной тысяч лет древнегреческий философ Демокрит высказал мысль о том, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших невидимых и неделимых частиц — атомов.

Из атомов, как из своеобразных кирпичиков собираются молекулы: из одинаковых атомов — молекулы простых, веществ, из атомов различного вида -молекулы сложных веществ.

Уже в конце девятнадцатого века наукой установлено, что атомы — частицы далеко не «неделимые», как представляла древняя философия, а, в свою очередь, состоят из ещё более мелких и, если так можно выразиться, ещё более простых частиц. В настоящее время с большей или меньшей достоверностью доказано существование уже около трех сотен элементарных частиц, входящих в состав атомов.

Для изучения химических превращений в большинстве случаев нам достаточно указать три частицы, входящие в атом: протон, электрон и нейтрон.

Протон представляет собой частицу массой условно принятой за единицу (1/12 массы атома углерода) и единичным положительным зарядом. Масса протона – 1,67252 х 10 -27 кг

Электрон — частица с практически нулевой массой (в 1836 раз меньшей, чем у протона) и единичным отрицательным зарядом. Масса электрона – 9,1091х10 -31 кг.

Нейтрон, представляет собой частицу с массой практически равной массе протона, но не имеющую заряда (нейтрален). Масса нейтрона – 1,67474 х 10 -27 кг.

Современная наука представляет атом, устроенным приблизительно, также как утроена наша солнечная система: в центре атома находится ядро (солнце), вокруг которого на относительно большом расстоянии вращаются электроны (как планеты вокруг солнца). Эта «планетарная» модель атома, предложенная в 1911 году Эрнестом Резерфордом и в 1913 году уточнённая постулатами Бора, сохранила своё значение до настоящего времени.

В ядре, состоящим из протонов и нейтронов и занимающем очень малую часть объема атома, сосредоточена основная масса атома (масса электронов в химических расчётах атомных и молекулярных масс обычно не учитывается).

Число протонов в ядре определяет вид атома. Всего сейчас открыто более ста видов атомов, которые и представлены в Таблице элементов под номерами, соответствующими числу протонов в ядре.

Простейший атом содержит в ядре всего один протон: это атом водорода. Более сложный атом гелия имеет в ядре уже два протона, третий (литий) — три и т.д. Определённый вид атома называется элементом.

2. Спектры излучения и поглощения. Главное квантовое число

Согласно планетарной модели строения атома в центре атома находится ядро, содержащее протоны и нейтроны и сосредоточивающее, таким образом, фактически всю массу. Число протонов определяет вид атома а также его порядковый номер в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (при записи элемента число протонов указывается перед буквенным символом элемента внизу).

Вокруг положительно заряженного ядра вращаются отрицательно заряженные электроны. Число электронов атома равно числу протонов в ядре, так что в целом атом электронейтрален.

Согласно такой Резерфордовской модели атома электрон, вращаясь вокруг ядра, должен излучать энергию и, с каждым оборотом теряя её, упасть на ядро. Это излучение должно быть непрерывным, т.е. спектр излучения атома должен быть сплошным. Представление о такого рода (сплошном) спектре может дать разложение солнечного света призмой на плавно переходящие друг в друга цвета радуги.

Однако уже в конце Х1Х века было экспериментально доказано, что спектры излучения атомов (в газообразном состоянии) не сплошные, а состоят из ряда чётко фиксированных полос ( «полосатый» спектр).

Кроме того, данная простейшая модель не могла объяснить устойчивости (долгоживучести) атома: электрон, теряя энергию в форме электромагнитного излучения, должен был упасть на ядро (согласно простейшим расчётам в течении 10 секунд).

Эти два основных противоречия модели Резерфорда были устранены постулатами Бора (1913 год), согласно которым допускалось что:

1. В атоме имеются орбитали, находясь на которых, электрон не излучает и не поглощает энергию (так называемые стационарные орбиты).

2. Поглощение или выделение энергии происходит только как следствие перехода электронов с одной стационарной орбиты на другую стационарную. Поглощение — при переходе с ближайшей к ядру орбиты на более отдалённую; излучение – наоборот, при переходе с отдаленной на ближайшую.

Приравнивая математические выражения для центростремительной силы вращающегося вокруг ядра электрона силе электростатического притяжения электрона к ядру, и, учитывая уже известные положении квантовой механики о том, что энергия излучается не непрерывно, а определенными порциями (квантами), Бор рассчитал для простейшего атома (водорода) радиусы дозволенных такой теорией (стационарных) орбит и величины энергий электрона на каждой из таких электронных орбит (слоев). Радиус ближайшей к ядру стационарной орбиты водорода, согласно расчёта, оказался равным 0,053 нм, т.е. R = 0,053 . 10 -9 м.

Стационарные орбиты расположены вокруг ядра слоями. Для обозначения номера слоя, в котором находится данный электрон, введено первое или главное квантовое число.

Общее буквенное обозначение главного квантового числа — n. Условно принято обозначать стационарные орбиты порядковыми числами от 1 до бесконечности. Таким образом, главное квантовое число обозначает номер электронного слоя, в котором находится интересующий нас электрон.

Для обозначения главного квантового числа используют заглавные латинские буквы: K, L, M, N, O, P, Q.

Если мы говорим, что для данного электрона главное квантовое число равно единице (n = 1), то с физической точки зрения это равносильно утверж­дению: данный, электрон находится в первом (наиболее близком к ядру) электронном слое.

Строительные материалы. Лекции

Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Января 2011 в 00:55, курс лекций

Описание работы

Работа содержит 1 файл

Общие сведения о строительных материалах.doc

Общие сведения о строительных материалах.

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-гидротехника требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

Общие сведения о строительных материалах и их основные свойства.

Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.

Основными видами строительных материалов и изделий являются: каменные природные строительные материалы из них; вяжущие материалы неорганические и органические; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения – водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами.

Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество – совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на три основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.

Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.

Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.

Физические и химические свойства материалов.

Средняя плотность ρ массы m единицы объёма V₁ абсолютно сухого материала в естественном состоянии; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .

Насыпная плотность сыпучих материалов ρ_н массы m единицы объёма V_н просушенного свободно насыпанного материала; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .

Истинная плотность ρ массы m единицы объёма V материала в абсолютно плотном состоянии; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .

Относительная плотность ρ(%) – степень заполнения объёма материала твёрдым веществом; она характеризуется отношением общего объёма твёрдого вещества V в материале ко всему объёму материала V₁ или отношением средней плотности материала ρ к её истинной плотности ρ: , или .

Пористость П — степень заполнения объёма материала порами, пустотами, газо-воздушными включениями:

для твёрдых материалов: , для сыпучих:

Гигроскопичность — способность материала поглощать влагу из окружающей среды и сгущать её в массе материала.

Влажность W(%) – отношение массы воды в материале m_в=m₁-m к массе его в абсолютно сухом состоянии m:

Водопоглащение В – характеризует способность материала при соприкосновении с водой впитывать и удерживать её в своей массе. Различают массовое В_м и объёмное В_о водопоглащение.

Массовое водопоглащение (%) – отношение массы поглощённой материалом воды m_в к массе материала в абсолютно сухом состоянии m:

Объёмное водопоглащение (%) – отношение объёма поглощённой материалом воды m_в/ρ_в к его объёму в водонасыщенном состоянии V₂:

Влагоотдача – способность материала отдавать влагу.

Механические свойства материалов.

Предел прочности при сжатии R – отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см 2 ). Он зависит от размеров образца, скорости приложения нагрузки, формы образца, влажности.

Предел прочности при растяжении R_р — отношение разрушающей нагрузки Р к первоначальной площади сечения образца F.

Предел прочности при изгибе R_и – определяют на специально изготовленных балочках.

Жёсткость – свойство материала давать небольшие упругие деформации.

Твёрдость – способность материала (металла, бетона, древесины) сопротивляться прониканию в него под постоянной нагрузкой стального шарика.

ЛЕКЦИЯ №2

Природные каменные материалы.

Классификация и основные виды горных пород.

В качестве природных каменных материалов в строительстве используют горные породы, которые обладают необходимыми строительными свойствами.

По геологической классификации горные породы подразделяют на три типа:

1) изверженные (первичные), 2) осадочные (вторичные) и 3) метаморфические (видоизменённые).

1) Изверженные (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся.

Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглащением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др.

Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы.

2) Осадочные (вторичные) горные породы образовались из первичных (изверженных) горных пород под воздействием температурных перепадов, солнечной радиации, действия воды, атмосферных газов и др. В связи с этим осадочные горные породы подразделяют на обломочные (рыхлые), химические и органогенные.

К обломочным рыхлым горным породам относят гравий, щебень, песок, глину.

Химические осадочные породы: известняк, доломит, гипс.

Органогенные горные породы: известняк-ракушечник, диатомит, мел.

3) Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались из изверженных и осадочных горных пород под влиянием высоких температур и давлений в процессе поднятия и опускания земной коры. К ним относят глинистый сланец, мрамор, кварцит.

Классификация и основные виды природных каменных материалов.

Природные каменные материалы и изделия получают путём обработки горных пород.

По способу получения каменные материалы подразделяют на рваный камень (бут) – добывают взрывным способом; грубоколотый камень – получают раскалыванием без обработки; дроблёный – получают дроблением (щебень, искусственный песок); сортированный камень (булыжник, гравий).

Каменные материалы по форме делят на камни неправильной формы (щебень, гравий) и штучные изделия, имеющие правильную форму (плиты, блоки).

Щебень – остроугольные куски горных пород размером от 5 до 70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований.

Гравий – окатанные куски горных пород размером от 5 до 120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебёночных смесей.

– рыхлая смесь зёрен горных пород размером от 0,14 до 5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путём – дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород.

ЛЕКЦИЯ №3

Гидротационные (неорганические) вяжущие вещества.

1. Воздушные вяжущие вещества.
2. Гидравлические вяжущие вещества.

Гидротационными (неорганическими) вяжущими веществами называют тонко измельченные материалы (порошки), которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное в процессе химического взаимодействия с ней затвердевать, набирать прочность, связывая при этом в единый монолит введённые в него заполнители, обычно каменные материалы (песок, гравий, щебень), образуя тем самым искусственный камень типа песчаника, конгломерата.

Гидротационные вяжущие подразделяют на воздушные (твердеющие и набирающие прочность только в воздушной среде) и гидравлические (твердеющие во влажной, воздушной среде и под водой).

Строительная воздушная известь CaO – продукт умеренного обжига при 900-1300°С природных карбонатных пород CaCO₃, содержащих до 8% глинистых примесей (известняк, доломит, мел и др. ). Обжиг осуществляют в шахтах и вращающихся печах. Наиболее широкое распространение получили шахтные печи. При обжиге известняка в шахтной печи движущийся в шахте сверху вниз материал проходит последовательно три зоны: зону подогрева (сушка сырья и выделение летучих веществ), зону обжига (разложение веществ) и зону охлаждения. В зоне подогрева известняк нагревается до 900°С за счёт тепла поступающего из зоны обжига от газообразных продуктов горения. В зоне обжига происходит горение топлива и разложение известняка CaCO₃ на известь CaO и двуокись углерода CO₂ при 1000-1200°С. В зоне охлаждения обожжённый известняк охлаждается до 80-100°С двигающимся снизу вверх холодным воздухом.

В результате обжига полностью теряется двуокись углерода и получается комовая, негашёная известь в виде кусков белого или серого цвета. Комовая негашёная известь является продуктом, из которого получают разные виды строительной воздушной извести: молотую порошкообразную негашёную известь, известковое тесто.