По микроструктуре выделяют

Лекция.

План:

1. Эксплуатационно-технические характеристики декоративно-отделочных материалов.

2. Особенности структуры материалов.

3. Требования к материалам для общественных пространств.

4. Требования к материалам для личных пространств

 

Эстетическое впечатление, которое производит отделочный ма­териал, зависит от объективных характеристик его внешнего вида и психофизиологических особенностей наблюдателя, в том числе художественного вкуса, настроения и т.д. Большое значение име­ет архитектурно-художественная сочетаемость оцениваемого ма­териала с другими, применяемыми на строительном объекте, и с окружающей природной или искусственной средой.

Подавляющее большинство современных материалов, кроме жестко-вязкого (твердого) вещества содержат в структуре поры — промежутки, полости, ячейки. Их количество и характер (размеры, распределение, открытые или закрытые) влияют на другие эксплуатационно-технические свойства.

 

2.1. Эксплуатационно-­технические свойства

Строение материала. Это собирательное понятие, связанное с размерами, формой, взаимным расположением, условиями сра­стания и количественным соотношением его структурных эле­ментов, их внутренним строением на молекулярно-атомном уров­не, наличием пор, их размерами, характером и т.д. В зависимос­ти от формы, размеров и взаимного расположения составляю­щих твердой фазы на макроуровне строительные материалы под­разделяются на конгломератные, волокнистые, слоистые и зер­нистые.

 

Характеристики структуры. С эти­ми характеристиками связаны по­казатели всех свойств материалов. Различают три уровня структуры материала:

- макроструктура — строе­ние, видимое невооруженным гла­зом,

- микроструктура — видимое в оптический микроскоп, и

- строе­ние на молекулярно-ионном уровне.

 

К основным видам макрострук­туры относят

- конгломератную,

- ячеи­стую,

- губчатая,

- волокнистую,

- слоистую,

- рых­лозернистую (порошкообразную).

 

Конгломератная структура пред­лагает соединение разнородных ве­ществ, обычно в виде зерен, кус­ков различных форм и размеров. Материалы конгломератного типа состоят из моно- или поли­минеральных частиц различных размеров, прочно скрепленных между собой цементирующим веществом (бетоны и растворы раз­личного вида, строительная керамика, некоторые природные кам­ни). Природные и искусственные конгломераты имеют прочность при сжатии в 10...30 раз выше, чем при растяжении.

 

 

Ячеистая структура характеризу­ется наличием макропор, у мелко­пористых большинство ячеек гораз­до меньших размеров (менее 1 мм).

 

Волокнистая структура присуща материалам с природными или ис­кусственными волокнами, распо­ложенными в одном определен­ном направлении. Показатели свойств таких материалов заметно отличаются при физическом воз­действии вдоль или поперек воло­кон. Волокнистое строение имеют древесина и материалы на ее осно­ве, минераловатные изделия, асбестоцемент. У волокнистых матери­алов прочность при растяжении того же порядка, что и при сжатии. Волокнистые материалы с закономерной ориентацией волокон (на­пример, у древесины вдоль ствола дерева) обладают различными показателями свойств в различных направлениях. Это явление назы­вается анизотропией, а материалы — анизотропными. Так, тепло­проводность древесины вдоль волокон примерно в два раза выше, чем поперек, а набухание при увлажнении в 30... 100 раз меньше.

 

 

Слоистая структура соотвественно предполагает наличие не­скольких, в том числе разнород­ных, слоев. Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, листо­вых и плитных материалов, в частности у пластмасс с листовым наполнителем (бумажнослоистый пластик, стеклотекстолит). Эти материалы также анизотропны.

 

 

Рыхлозернистые (порош­кообразные) структуры состоят из большого количества не связан­ных зерен или мелких частиц.

Зернистые материалы — рыхлые, они состоят из отдельных не связанных между собой частиц различной крупности (песок, гра­вий, гранулированная минеральная вата). Воздушные полости между зернами называются пустотами, а их доля в общем объеме сыпучего материала — пустотностью. Пустотность зависит от зер­нового состава, формы зерен и степени уплотнения. Пустотность песка влияет на массовое содержание цемента в строительном растворе и его стоимость.

 

 

По микроструктуре выделяют

- кристаллические и

- аморфные ма­териалы.

Особенностью кристалли­ческой структуры является опреде­ленная геометрическая форма мо­дификаций кристаллов и известная температура плавления при постоян­ном давлении. Многие строитель­ные материалы, как правило, по­ликристаллические.

Вещества, входящие в состав материала, на микроструктурном уровне могут иметь кристаллическое и аморфное строение. Неред­ко одно и то же вещество существует в обеих формах. Примером является кристаллический кварц и различные формы аморфного кремнезема в виде вулканического стекла, опала.

У кристаллических веществ молекулы, атомы или ионы распо­ложены в пространстве закономерно, образуя кристаллическую решетку. Силы взаимодействия между ними максимально уравно­вешены. Устойчивость кристаллических веществ обусловлена ти­пом связи между элементами кристаллической решетки: молеку­лярная, ковалентная или ионная. Особенностью кристаллических веществ является определенная температура плавления и форма кристаллов.

Аморфные вещества вследствие особых условий отвердевания сохраняют характерное для жидкостей беспорядочное расположе­ние частиц. Обладая нерастраченной внутренней энергией крис­таллизации, аморфные вещества химически более активны, чем кристаллические того же состава. При нагревании аморфные веще­ства размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние.

Прочность аморфных веществ, как правило, ниже прочности кристаллических. Поэтому для повышения прочности специально проводят кристаллизацию аморфных веществ, например стекол при получении стеклокристаллических материалов — ситаллов и шлакоситаллов.

 

Пористость — важный и определяющий показатель структуры. Высокая пористость материала обеспечивает ему низкую теплопроводность

(особенно при замкнутом характере пор) и высокое звукопоглощение (при сообщающихся порах).

Открытые поры, которые сообщаются со средой, увеличивают водопоглощение, снижают морозостойкость и долговечность материала.

Водопоглощение материала, как правило, меньше его пористости, так как поры бывают закрытыми или очень мелкими, и вода в них не проникает.

Примерное водопоглощение (по массе) древесины может достигать 150% и более, кирпича керамического — 12, бетона тяжелого и линолеума — 3, гранита - 0,5%. Материалы из стали и стекла воду не поглощают.

Вода обладает расклинивающим действием, она в 25 раз более теплопроводна, чем воздух, а при замерзании заметно увеличивается в объеме. Эти обстоятельства определяют большую значимость рассматриваемых свойств.

Систематическое увлажнение и высыхание может вызвать знакопеременные напряжения в материале и со временем привести к потере его прочности и разрушению. Насыщение материала водой приводит к заметному ухудшению его теплофизических характеристик, что особо нежелательно для материала в ограждающих конструкциях и приводит к снижению прочности и долговечности.

При замерзании вода в порах увеличивается в объеме примерно на 9%, в результате возникает давление на стенки пор, которое может привести к разрушению материала.

 

Теплопроводность материала снижается при увеличении его пористости, особенно если она носит закрытый характер.

При волокнистой структуре материала теплопроводность зависит от направления теплового потока по отношению к волокнам. Например, у древесины теплопроводность поперек волокон почти в 2 раза ниже, чем вдоль.

По степени горючести материалы делят на три группы:

несгораемые,

трудносгораемые и

сгораемые.

Несгораемые материалы при действии огня и соответственно высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К таким материалам относятся, например, природный камень, бетон, кирпич, металлы.

Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высоких температур обугливаются, тлеют или с трудом воспламеняются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. Такие материалы состоят обычно из сгораемых и несгораемых веществ, например асфальтобетон, цементный фибролит.

Сгораемые материалы горят или тлеют под воздействием огня и продолжают гореть после его устранения.

К сгораемым относятся материалы, состоящие из органических веществ, например древесина, большинство строительных пластмасс.

В полужестком и особенно упругом скелете материала звукопоглощение усиливается за счет деформаций самого скелета. Поэтому для звукопоглощающего материала относительно лучшей структурой является пористо-волокнистая, например на основе минеральных волокон.

С возрастанием количества пор преимущественно сообщающегося разветвленного характера и с увеличением шероховатости поверхности возрастает звукопоглощение материала. При наличии открытых сравнительно крупных пор материал поглощает больше звуковой энергии, чем мелкопористый с замкнутыми порами, но аналогичного состава

Человек внес в мир звуков не только речь и музыку. Промышленное производство, наземный и воздушный транспорт связаны со звуками, которые могут отрицательно сказываться на здоровье человека.

Миллионы людей в современных городах периодически или постоянно испытывают беспокойство от упомянутых шумов.

Учитывая сказанное, применение эффективных звукопоглощающих материалов имеет огромное значение.

Агрессивность современной среды высока — в атмосфере любого крупного города находится большое количество разнообразных агрессивных веществ, часто комплексно действующих на материалы в конструкциях и вызывающих их преждевременное разрушение.

Наряду с действием замораживания- оттаивания, коррозия материалов — важнейший фактор, влияющий на срок их службы в ограждающих конструкциях. Коррозия материала считается высокой, если его долговечность соответствует планируемой долговечности здания, сооружения.

Истираемость, как и твердость, в большой мере зависит от плотности материала. Истираемость имеет большое значение прежде всего для материалов, которые используют для покрытия полов, особенно в общественных и промышленных сооружениях, устройства дорог

 

 

Цветоустойчивость — это способность материала сохранять ок­раску при длительном воздействии оптического излучения, вклю­чающего кроме видимого излучение ультрафиолетовой и инфра­красной частей спектра.

Стойкость окраски проверяют облучением образцов в естественных условиях крышных испытаний или ускоренно — в лаборатор­ных аппаратах искусственной погоды при освещении ксеноновы- ми или ртутно-кварцевыми лампами. При определении цветоус­тойчивости устанавливают цветовые различия (визуально или ин­струментальным методом) между контрольными образцами и об­разцами, подвергнутыми световому облучению.

 

Естественный рисунок (текстура) образует на поверхности ха­рактерную структуру в зависимости от особенности строения ма­териала: формы, размера, характера взаимного расположения, ок­раски, блеска структурных составляющих материала. Текстура об­разуется: у древесины — годичными кольцами, сердцевинными лучами, волокнами; у природного камня — зернами, прожилка­ми, порами; у бетона — цементным камнем, мелким и крупным заполнителем и т.д.