Основные свойства строительных материалов
Строительные материалы, как и все окружающие нас предметы и явления, обладают рядом признаков и характеристик, которые проявляются в большей или меньшей степени. По совокупности этих признаков и характеристик, отражающих свойства материалов, судят о качестве
продукции.
Из всего разнообразия присущих каждому предмету или материалу свойств для оценки качества выбирают только те, которые определяют пригодность продукции при использовании по прямому назначению. Например, для бетона важны такие свойства, как прочность, плотность, долговечность, водопроницаемость, теплопроводность. Некоторые другие характеристики, в частности цвет, для конструкционных бетонов не имеют никакого значения. Наоборот, цвет для отделочных материалов — это главное свойство, а теплопроводность второстепенное.
Все свойства строительных материалов подразделяют на следующие группы.
Физические свойства. Данную группу составляют параметры физического состояния материалов и свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, его химический, фазовый и минеральный состав, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение), стойкость против физической коррозии (водостойкость, морозостойкость) и некоторые другие.
Механические свойства. В эту группу входят характеристики, отражающие отношение материала к действию механических нагрузок: прочность, твердость, деформативность, упругость, пластичность, хрупкость, истираемость.
Химические свойства. Данная группа включает в себя свойства, характеризующие стойкость материала к разрушающим химическим воздействиям окружающей среды (коррозионная стойкость), а также способность материала к химическим превращениям (например, способность цемента после затворения водой самопроизвольно затвердевать в прочное камневидное тело).
Для численного определения свойств используют результаты испытания стандартных образцов строительных материалов. Методы испытаний регламентируют Государственные стандарты (ГОСТы), требования которых должны неукоснительно выполняться на всех стройках.
Стандарты содержат всесторонние требования к качеству продукции: технические условия, типы и основные параметры продукции, методы испытаний, правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения. Соответствие свойств материалов указанным в стандартах параметрам — залог высокого качества продукции.
Свойства материалов зависят от их состава и строения. Различают химический, минеральный и фазовый состав.
Химический состав, выражаемый процентным содержанием различных оксидов, влияет на химическую стойкость, огнестойкость, механические свойства материала.
Минеральный состав показывает, какие именно минералы и в каких соотношениях находятся в материале. Так, состав гранита определяется содержанием породообразующих минералов — полевого шпата, кварца, слюды и роговой обманки. Точно так же используют характеристики минерального состава клинкера для оценки свойств цементов. Если материал обладает полиминеральным составом, его свойства зависят от количественного соотношения между минералами, поскольку индивидуальные характеристики минералов неодинаковы. Следовательно, при создании искусственных строительных материалов можно сознательно управлять их свойствами.
Фазовый состав материала также оказывает большое влияние на свойства. В твердой фазе выделяют кристаллическую и аморфную составляющие. Кристаллическая форма состояния вещества более устойчива. Аморфная форма по сравнению с кристаллической характеризуется большим запасом потенциальной энергии, и поэтому аморфные вещества в химическом отношении активнее. Например, кварц (кристаллическая форма оксида кремния) способен вступать во взаимодействие с известью лишь при температурах выше 170° С, а опал (аморфная форма оксида кремния), входящий в состав диатомита, трепела, реагирует с известью уже при нормальной температуре. Высокую химическую активность аморфной формы используют при изготовлении клинкера портландцемента, создавая в его составе некоторое количество (6... 15%) стекловидной фазы. Это позволяет повышать прочность цемента. В структуре пористого материала, например бетона или строительного раствора, выделяют твердую фазу, образующую его каркас, и поры, которые могут быть заполнены воздухом и водой. При замерзании насыщенного водой материала вода переходит в лед, увеличиваясь в объеме. В результате в каркасе, т.е. в стенках пор, возникают большие растягивающие напряжения, которые приводят к разрушению материала.