Материаловедение как наука.Основные свойства материалов. Строительные материалы.
1 вопрос: предмет науки материаловедение.
Материаловедением называют прикладную науку о связи состава строения и свойств материала. Решение важнейших технических проблем связанных с экономиейматериалов, повышением точности и надежности, прочности различных средовых объектов дизайна (как средового так и графического) во многом зависит от развития науки материаловведение.
Теоретической основой материаловедения являются соответствующие разделы физики и химии. Однако наука о материалах в основном развивается экспериментальным путем, поэтому для нее особенно важна разработка новых методов исследования строения (структуры и физико- механических свойств материалов).
Анализ физических (плотность, электропроводность, теплопроводность, магнитная проницаемость и др), механических (прочность, пластичность, твердость, модуль упругости и др), технологических (жидкотекучесть, ковкость, обрабатываемость, резание и др) и эксплутационных свойств (сопротивление коррозии, изнашиваемость, жаропрочность, хладостойкость и др) дает возможность определить области рационального испольования различных материалов с учетом экономических требований.
Большой вклад в развитие материаловедения внесли русские ученые: П.П. Анусов (впервые установил связь между строением стали и ее свойствами), Д.К. Чернов (признан основоположником научного металловедения), Н.С. Курнокова (методы физико- хим исследования и классификации сложных фаз в металл сплавах); химики: А.М. Бутлеров (создал теорию хим строения органических соединений, С.В. Лебедев (впервые в мире создал промышленное производство синтетического каучука).
Зарубежные ученые: железо-углестые сплавы – Ле- Шателье, Аустен (Англия), Е-Бейн (США).
2 вопрос: механические свойства материалов.
Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение материалов под воздействием внешних механических сил. К ним относятся- жесткость, упругость, пластичность и сопротивление материала разрушению. Любое свойство оценивается количественно. Количественные свойства оценивают (количественно эти свойства оценивают. Свойствоо материала не может быть количественным, а может количественно оцениваться или измеряться, в данном контексте в процессе механ испытаний). в процессе механ испытаний материала, соответствующего напряжениями, деформациями, кол-вом нагружений и пр, при кот происходит изменение механического состояния материала. В зависимости от условий проведения испытаний определяют различные свойства и благодаря этому прогнозируют поведение материала в различных эксплуатационных условиях.
Механические свойства делят на 3 группы:
1) Статические
2) Динамические
3) Циклические
Статические механические свойства.
Механические свойства определяемые при статических испытаниях характеризуют поведение материалов при неизменных или медленно и плавно меняющихся во времени нагрузках. К ним относят статическую прочность, упругость, пластичность, твердость, жесткость.
Статическая прочность- это способность материала сопротивляться разрушению.
Упругость- способность материала упруго деформироваься (то есть без остаточной деформации).
Пластичность- это способность материала пластически деформироваться без разрушения.
Твердость- способность материала сопротивляться упругой пластической деформации или разрушению при контактном воздействии в поверхностном слое.
Жесткость- это способность материала сопротивляться упругим деформациям.
Динамические (ударные) механические свойства.
Механические свойства определяемые при динамических испытаниях характеризуют поведение материала при изменяющихся с высокой скоростью нагрузках или ударе. К ним относят ударную вязкость, вязкость разрушения и др.
Ударная вязкость- харкатеризует склонность к упругому разрушению, ее оценивают работой затраченной на деформацию и разрушение образца в условиях удара, относенной к единице площади поперечного сечения образца.
Вязкостью разрушения и скоростью роста трещины оценивают способность материала противостоять росту уже имеющейся трещины при динамическом нагружении.
Циклические механические свойства.
Определяют при периодических (циклических) нагрузках в условиях так называемого усталостного нагружения. При длительных воздействиях циклических нагрузок в материале могут накапливаться необратимые изменения,которые часто приводят к разрушению. Это явление называют усталостью, а способность сопротивляться усталостному разрушению – выносливостью. Основной хар-кой выносивости является «предел выносливости». Это напряжение, которое выдерживает материал без разрушения за количество циклов 10 7 - 10 8 ассиметрии цикла R.
3 вопрос: Классификация строительных материалов.
Стоительные материалы – это природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различия в назначении и условиях эксплуатации зданий и сооружений определяют разнообразные требования к строительным материалам и их обширную номенклатуру.
Из всего разнообразия присущих каждому предмету ил материалу свойств для оценки выбирают только те,которые определяют пригодность при использовании по прямому назначению, например для бетона важны такие свойства как прочность, плостность, долговечность, водонепроницаемость, теплопроводность. А такая характеристика как цвет для конструкционных бетонов не имеет значения.
Для отделочных материалов это одно из главных свойств (цвет). А теплопроводность для них является второстепенным, поэтому для рационального использования необходимо знать способы их получения, правила хранения и транспортировки, а также условия их работы в конструкциях и сооружениях.
Строительные материалы и изделия классифицируют по степени готовности, происхождению, назначению и технологическому признаку.
По степени готовности различают строительные материалы и строительные изделия (готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы). К строительным материалам относятся древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и др). строительными изделиями являются сборные железо-бетонные конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно- технические изделия, кабины и др). в отличие от иделий строительные материалы перед применением подвергаются обработке (смешивают с водой, уплотняют, распиливают, чешут и др).
По происхождению строительных материалы подразделяют на природные и искусственные. природные- это древесина, горные породы, природные битумы. Эти материалы получают из природного сырья, путем несложной обработки без изменений их первоначального строения и хим состава.
К искусственным относят- кирпич, цемент, железо- бетон, стекло и др. их получают из природного и искусственного сырья, а также побочных продуктов промышленности с применением спец технологий. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья по составу, строению, что объясняется его переработкой в заводских условиях. По назначению материалы делятся на несколько групп:
1) констркуционные, которые воспринимаю и передают нагрузки в строительных конструкциях.
2) теплоизоляционные- основное из назначение – свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии.
3) акустические (звкукопоглощающие и звукоизоляционные) – для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения.
4) гидроизоляционные- для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, которые необходимо защищать от воздействия воды и пара.
5)герметизирующие – используют для заделки стыков в сборных конструкциях.
6) отделочные- используют для улучшения декор качеств строительных конструкций,а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и др материалов от внешних воздействий.
7) специального назначения(например кислотоупорные,огнеупорные) – применяемые при воздействии специальных сооружений.
Ряд материалов (например цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой либо одной группе. Так как их используют и в чистом виде и как сырье для получения строительных материалов и изделий.