Құрылыс материалдары пәнінінен оқу құралы
КІРІСПЕ 3
І.БӨЛІМ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ
1.ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ, СТАНДАРТТАУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ҚҰРАМЫ МЕН ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ ӨЗАРА БАЙЛАНЫСЫ
1.1. Құрылыс материалдарын топтастыру 4
1.2. Құрылыс материалдарының қасиеттерін стандарттау 5
1.3. Құрылыс материалы қасиеттерінің, оның құрамы мен құрылымына байланыстылығы
2.ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫНЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ 8
2.1. Материал күйінің өлшемдері 8
2.2. Гидрофизикалық қасиеттері 11
2.3. Жылу.физикалық қасиеттері 13
2.4. Механикалық қасиеттері 15
2.5. Ұзақ уақыттық 22
1.лабораториялық жұмыс 23
2.БӨЛІМ. РУДА ЕМЕС ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН БҰЙЫМДАРЫ
3.ТАРАУ. ТАБИҒИ ТАС МАТЕРИАЛДАР, БҰЙЫМДАР 31
3.1. Жалпы сипаттамалар 31
3.2. Магмалық таужыныстары, оларды құрайтын минералдар. 31
3.3. Шөгінді таужыныстары, оларды құрайтын минералдар ... 38
3.4. Метаморфтық таужыныстары 44
3.5. Табиғи тас құрылыс материалдарын өндіру 46
3.6. Тас материалдардың қасиеттері 47
3.7. Тас құрылыс материалдарының түрлері, оларды пайдалану және қираудан сақтау 48
3.БӨЛІМ. МИНЕРАЛДЫ ШИКІЗАТТАРДЫ ТЕРМИЯЛЫҚ ӨҢДЕУ АРҚЫЛЫ АЛЫНАТЫН МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР
4.ТАРАУ. КЕРАМИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР, БҰЙЫМДАР 52
4.1. Жалпы мағлұматтар 52
4.2. Шикізаттар 52
4.3. Керамикалық бұйымдарды өндірудің жалпы схемасы 56
4.4. Керамикалық бұйымдардың кеуектілігі, су сіңіргіштігі, жылу өткізгіштігі, беріктігі және аязға төзімділігі 60
4.5. Қабырғалық және тыстаулық (өңдеулік) керамикалық бұйымдар 60
4.6. Арнаулы қолданылат^ін керамикалық бұйымдар 66
5.ТАРАУ. ШЫНЫ ЖӘНЕ БАЛҚЫТЫЛҒАН БҰЙЫМДАР 66
5.1. Құрылыстық шыны және оның құрамы мен өндірілуі 69
5.2. Парақша шынының түрлері мен қасиеттері 71
5.3. Тыстама шынылар, шыны бұйымдар және конструкциялар 73
5.4. Құйматас және шыны кристалды бұйымдар . ситалдар 74
6.ТАРАУ. БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЬІСТЬІРҒЬГШ ЗАТТАР 74
6.1. Негізгі түсініктер 77
6.2. Гипсті байланыст^ірғ^іш заттар 77
6.3. Гипсті материалдар 81
6.4. Ауа әгі: өндіру технологиясы, түрлері, қасиеттері, қолданылуы 85
6.5. Магнезиалды байланыстырғыш заттар. Сұйық шыны. Гидравликалық әк 87
6.6. Портландцемент (анықтама, құрамы)
6.7. Портландцементті өндіру принциптері
6.8. Портландцементтің қатаюы және цемент тастың құрамы.. 93
6.9. Портландцементтің қасиеттері 94
6.10. Цемент тастың коррозиясы және оны бү.зылудан сақтау. 95
6.11. Портландцементтің арнаулы түрлері
6.12. Глиноземді цемент. Кеңейгіш және кернегіш цементтер 100
2.лабораториялық жұмыс 103
3.лабораториялық жұмыс 109
4. БӨЛІМ. БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРҒЫШ ЗАТТАР НЕГІЗІНДЕ АЛЫНҒАН МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР
7.ТАРАУ. БЕТОНДАР ЖӘНЕ БЕТОНТАНУ
7.1. Жалпы мағлұматтар, бетондарды топтастыру 111
7.2. Ауыр бетон шикізаттары 112
7.3. Бетон қоспасының қасиеттері
7.4. Бетон қоспасын дайындау, тасымалдау, қалыптау 117
7.5. Бетонның қатаюы және беріктігі
7.6. Бетон кұрамын жобалау (есептеу)
7.7. Ауыр бетонның қасиеттері 125
7.8. Бетонның арнайы түрлері 128
7.9. Минералды жеңіл толтырғыштардан жасалған жеңіл бетондар 132
7.10. Ұялы бетондар 135
7.11. Органикалық толтырғыштардан жасалған жеңіл бетондар 137
7.12. Жеңіл бетондарды қолдану тиімділігі 139
4.лабораториялық жұмыс 141
5.лабораториялық жұмыс 151
8.ТАРАУ. ҚҰРАМА ТЕМІРБЕТОН БҰЙЬІМДАРЬІ МЕН
КОНСТРУКЦИЯЛАРЫ 157
8.1. Темірбетон туралы түсінік және бетонды арматуралау 157
8.2. Темірбетондардың номенклатурасы (түрлері) 159
8.3. Құрама бетондар бұйымдарын өндірудің негізгі схемалары 163
9.ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС ЕРІТІНДІЛЕРІ 163
9.1. Жалпы мағлұматтар, ерітіндіге қажет материалдар, олардан араласпа дайындау
9.2. Құрылыс ерітіндісі араласпасы мен қатайған ерітінді қасиеттері 168
9.3. Құрылыс ерітінділерінің түрлері 171
9.4. Құрғақ құрылыс араласпалары 173
10 ТАРАУ. МЕТАЛЛ КОНСТРУКЦИЯЛАР
10.1. Болат конструкциялар 180
10.2. Алюминий конструкциялары
5.БӨЛІМ. ОРГАНИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР
11.ТАРАУ. АҒАШ МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР 187
11.1. Жалпы мағлұматтар. Ағаш құрылымы мен қасиеттері ... 187
11.2. Ағаштың ақаулары және оны шіруден, жанудан сақтау әдістері 194
11.3. Ағаш материалдары мен бұйымдарын^ің түрлері 197
12.ТАРАУ. ОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРҒЫШ ЗАТТАР
ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ НЕГІЗІНДЕ ӨНДІРІЛГЕН
МАТЕРИАЛДАР 201
12.1. Битумның түрлері, құрамы, құрылымы, қасиеттері 201
12.2. Қара майдың түрлері, құрамы, құрылымы, қасиеттері 204
12.3. Асфальт.бетондар, ерітінділер; қара май бетондар 206
12.4. Органикалық байланыстырғ^іш заттар негізінде жасалған рулонды жабындық материалдар 208
12.5. Битум және қара май негізінде өндірілген рулонды гидроизоляциялық материалдар 211
12.6. Битум және қара май эмульсиялары, пасталар, мастикалар ... 212
13.ТАРАУ. ПОЛИМЕРЛІ МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР 215
13.1. Полимерлі материалдар (пластмассалар) туралы жалпы мәліметтер. Полимерлер 215
13.2. Каучуктер, резеңкелер, пластмасса толтырғыштары 220
13.3. Пластмассаның бұйым өндірудегі әдістері және оның қасиеттері 222
13.4. Еденге төселінетін полимерлі материалдар 225
13.5. Конструкциялық полимерлі материалдар мен құбырлар 227
13.6. Гидроизоляциялық, герметикалық және тыстамалық материалдар 228
6.БӨЛІМ. АРНАУЛЫ ҚОЛДАНЫЛАТЫН КҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН БҰЙЫМДАРЫ
14.ТАРАУ. ЖЫЛУ ӨТКІЗБЕЙТІН ЖӘНЕ АКУСТИКАЛЫҚ
МАТЕРИАЛДАР, БҰЙЫМДАР 230
14.1. Жалпы мағлұматтар, топтастыру, құрылымы мен қасиеттері 230
14.2. Жылу өткізбейтін материалдар мен бұйымдар 233
14.3. Акустикалық (дыбыс жұтқыш және дыбыс өткізбейтін) материалдар 238
15.ТАРАУ. ӨҢДЕУЛІК (ТЫСТАЙТЫН) МАТЕРИАЛДАР 240
15.1. Сырлар: жалпы мағлұматтар, құрамы, бояулар 241
15.2. Полимерлі сырлар. Олифтер және майлы сырлар 244
15.3. Лактар және эмальды сырлар. Бейорганикалық байланысп^ыш заттар, табиғи шикізаттар өндірілетін желімдер негізінде жасалатын сырлар 246
16 ТАРАУ. КОНСТРЖЦИЯЛАРДЫ КОРРОЗИЯДАН ҚОРҒАУ ... 249
16.1. Жалпы мағлұматтар 249
16.2. Коррозиядан қорғайтын материалдар 250
16.3. Құрылыс конструкцияларын коррозиядан қорғау 251
16.4. Конструкция бетін коррозиядан қорғау 251
16.5. Металл конструкцияларын коррозиядан қорғау 251
16.6. Тас, бетон және темір.бетон конструкцияларын 252 коррозиядан қорғау
16.7. Ағаш конструкцияларын коррозиядан қорғау 253
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
І.БӨЛІМ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ
1.ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ, СТАНДАРТТАУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ҚҰРАМЫ МЕН ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ ӨЗАРА БАЙЛАНЫСЫ
1.1. Құрылыс материалдарын топтастыру 4
1.2. Құрылыс материалдарының қасиеттерін стандарттау 5
1.3. Құрылыс материалы қасиеттерінің, оның құрамы мен құрылымына байланыстылығы
2.ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫНЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ 8
2.1. Материал күйінің өлшемдері 8
2.2. Гидрофизикалық қасиеттері 11
2.3. Жылу.физикалық қасиеттері 13
2.4. Механикалық қасиеттері 15
2.5. Ұзақ уақыттық 22
1.лабораториялық жұмыс 23
2.БӨЛІМ. РУДА ЕМЕС ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН БҰЙЫМДАРЫ
3.ТАРАУ. ТАБИҒИ ТАС МАТЕРИАЛДАР, БҰЙЫМДАР 31
3.1. Жалпы сипаттамалар 31
3.2. Магмалық таужыныстары, оларды құрайтын минералдар. 31
3.3. Шөгінді таужыныстары, оларды құрайтын минералдар ... 38
3.4. Метаморфтық таужыныстары 44
3.5. Табиғи тас құрылыс материалдарын өндіру 46
3.6. Тас материалдардың қасиеттері 47
3.7. Тас құрылыс материалдарының түрлері, оларды пайдалану және қираудан сақтау 48
3.БӨЛІМ. МИНЕРАЛДЫ ШИКІЗАТТАРДЫ ТЕРМИЯЛЫҚ ӨҢДЕУ АРҚЫЛЫ АЛЫНАТЫН МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР
4.ТАРАУ. КЕРАМИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР, БҰЙЫМДАР 52
4.1. Жалпы мағлұматтар 52
4.2. Шикізаттар 52
4.3. Керамикалық бұйымдарды өндірудің жалпы схемасы 56
4.4. Керамикалық бұйымдардың кеуектілігі, су сіңіргіштігі, жылу өткізгіштігі, беріктігі және аязға төзімділігі 60
4.5. Қабырғалық және тыстаулық (өңдеулік) керамикалық бұйымдар 60
4.6. Арнаулы қолданылат^ін керамикалық бұйымдар 66
5.ТАРАУ. ШЫНЫ ЖӘНЕ БАЛҚЫТЫЛҒАН БҰЙЫМДАР 66
5.1. Құрылыстық шыны және оның құрамы мен өндірілуі 69
5.2. Парақша шынының түрлері мен қасиеттері 71
5.3. Тыстама шынылар, шыны бұйымдар және конструкциялар 73
5.4. Құйматас және шыны кристалды бұйымдар . ситалдар 74
6.ТАРАУ. БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЬІСТЬІРҒЬГШ ЗАТТАР 74
6.1. Негізгі түсініктер 77
6.2. Гипсті байланыст^ірғ^іш заттар 77
6.3. Гипсті материалдар 81
6.4. Ауа әгі: өндіру технологиясы, түрлері, қасиеттері, қолданылуы 85
6.5. Магнезиалды байланыстырғыш заттар. Сұйық шыны. Гидравликалық әк 87
6.6. Портландцемент (анықтама, құрамы)
6.7. Портландцементті өндіру принциптері
6.8. Портландцементтің қатаюы және цемент тастың құрамы.. 93
6.9. Портландцементтің қасиеттері 94
6.10. Цемент тастың коррозиясы және оны бү.зылудан сақтау. 95
6.11. Портландцементтің арнаулы түрлері
6.12. Глиноземді цемент. Кеңейгіш және кернегіш цементтер 100
2.лабораториялық жұмыс 103
3.лабораториялық жұмыс 109
4. БӨЛІМ. БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРҒЫШ ЗАТТАР НЕГІЗІНДЕ АЛЫНҒАН МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР
7.ТАРАУ. БЕТОНДАР ЖӘНЕ БЕТОНТАНУ
7.1. Жалпы мағлұматтар, бетондарды топтастыру 111
7.2. Ауыр бетон шикізаттары 112
7.3. Бетон қоспасының қасиеттері
7.4. Бетон қоспасын дайындау, тасымалдау, қалыптау 117
7.5. Бетонның қатаюы және беріктігі
7.6. Бетон кұрамын жобалау (есептеу)
7.7. Ауыр бетонның қасиеттері 125
7.8. Бетонның арнайы түрлері 128
7.9. Минералды жеңіл толтырғыштардан жасалған жеңіл бетондар 132
7.10. Ұялы бетондар 135
7.11. Органикалық толтырғыштардан жасалған жеңіл бетондар 137
7.12. Жеңіл бетондарды қолдану тиімділігі 139
4.лабораториялық жұмыс 141
5.лабораториялық жұмыс 151
8.ТАРАУ. ҚҰРАМА ТЕМІРБЕТОН БҰЙЬІМДАРЬІ МЕН
КОНСТРУКЦИЯЛАРЫ 157
8.1. Темірбетон туралы түсінік және бетонды арматуралау 157
8.2. Темірбетондардың номенклатурасы (түрлері) 159
8.3. Құрама бетондар бұйымдарын өндірудің негізгі схемалары 163
9.ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС ЕРІТІНДІЛЕРІ 163
9.1. Жалпы мағлұматтар, ерітіндіге қажет материалдар, олардан араласпа дайындау
9.2. Құрылыс ерітіндісі араласпасы мен қатайған ерітінді қасиеттері 168
9.3. Құрылыс ерітінділерінің түрлері 171
9.4. Құрғақ құрылыс араласпалары 173
10 ТАРАУ. МЕТАЛЛ КОНСТРУКЦИЯЛАР
10.1. Болат конструкциялар 180
10.2. Алюминий конструкциялары
5.БӨЛІМ. ОРГАНИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР
11.ТАРАУ. АҒАШ МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР 187
11.1. Жалпы мағлұматтар. Ағаш құрылымы мен қасиеттері ... 187
11.2. Ағаштың ақаулары және оны шіруден, жанудан сақтау әдістері 194
11.3. Ағаш материалдары мен бұйымдарын^ің түрлері 197
12.ТАРАУ. ОРГАНИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫРҒЫШ ЗАТТАР
ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ НЕГІЗІНДЕ ӨНДІРІЛГЕН
МАТЕРИАЛДАР 201
12.1. Битумның түрлері, құрамы, құрылымы, қасиеттері 201
12.2. Қара майдың түрлері, құрамы, құрылымы, қасиеттері 204
12.3. Асфальт.бетондар, ерітінділер; қара май бетондар 206
12.4. Органикалық байланыстырғ^іш заттар негізінде жасалған рулонды жабындық материалдар 208
12.5. Битум және қара май негізінде өндірілген рулонды гидроизоляциялық материалдар 211
12.6. Битум және қара май эмульсиялары, пасталар, мастикалар ... 212
13.ТАРАУ. ПОЛИМЕРЛІ МАТЕРИАЛДАР МЕН БҰЙЫМДАР 215
13.1. Полимерлі материалдар (пластмассалар) туралы жалпы мәліметтер. Полимерлер 215
13.2. Каучуктер, резеңкелер, пластмасса толтырғыштары 220
13.3. Пластмассаның бұйым өндірудегі әдістері және оның қасиеттері 222
13.4. Еденге төселінетін полимерлі материалдар 225
13.5. Конструкциялық полимерлі материалдар мен құбырлар 227
13.6. Гидроизоляциялық, герметикалық және тыстамалық материалдар 228
6.БӨЛІМ. АРНАУЛЫ ҚОЛДАНЫЛАТЫН КҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН БҰЙЫМДАРЫ
14.ТАРАУ. ЖЫЛУ ӨТКІЗБЕЙТІН ЖӘНЕ АКУСТИКАЛЫҚ
МАТЕРИАЛДАР, БҰЙЫМДАР 230
14.1. Жалпы мағлұматтар, топтастыру, құрылымы мен қасиеттері 230
14.2. Жылу өткізбейтін материалдар мен бұйымдар 233
14.3. Акустикалық (дыбыс жұтқыш және дыбыс өткізбейтін) материалдар 238
15.ТАРАУ. ӨҢДЕУЛІК (ТЫСТАЙТЫН) МАТЕРИАЛДАР 240
15.1. Сырлар: жалпы мағлұматтар, құрамы, бояулар 241
15.2. Полимерлі сырлар. Олифтер және майлы сырлар 244
15.3. Лактар және эмальды сырлар. Бейорганикалық байланысп^ыш заттар, табиғи шикізаттар өндірілетін желімдер негізінде жасалатын сырлар 246
16 ТАРАУ. КОНСТРЖЦИЯЛАРДЫ КОРРОЗИЯДАН ҚОРҒАУ ... 249
16.1. Жалпы мағлұматтар 249
16.2. Коррозиядан қорғайтын материалдар 250
16.3. Құрылыс конструкцияларын коррозиядан қорғау 251
16.4. Конструкция бетін коррозиядан қорғау 251
16.5. Металл конструкцияларын коррозиядан қорғау 251
16.6. Тас, бетон және темір.бетон конструкцияларын 252 коррозиядан қорғау
16.7. Ағаш конструкцияларын коррозиядан қорғау 253
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
"Құрылыс материалдары" курсы құрылыс инженерлерін дайындауға арналған оқу жоспарында құрылыс өндірісінің технологиясы, сәулет, темірбетон конструкциялары, металл конструкциялары, ағаш пен пластмасса конструкциялары, құрылысты ұйымдастыру және үнемдеу пәндері үшін негіз болып табылады.
Оку кұралы "Құрылыс материалдары" пәнінің бағдарламасына сай, мына кұрылыс мамандыктарына арналып жазылған: 050729 "Құрылыс", 050730 "Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру", 050420 "Сәулет", 050506 "Экономика", 050507 "Менеджмент", 050732 "Стандартизация, метрология және сертификация" және 050720 "Ағаш өңдеу технологиясы" студенттеріне кұрылыс материалдары мен бұйымдары туралы материалдарды камтиды.
Кітапта түрлі кұрылыс материалдары мен бұйымдары бір ізді баяндалады: алдымен материалға жалпы түсінік беріліп, әрі карай ол кандай шикізаттан өндірілетіні, алынған заттың, бұйымның касиеттері және соңғыларға байланысты олар кай жерде колданылатыны айтылады. Осы бірізділікті сактай отырып, әр тарауда каралған кұрылыс материалдарының сапасы, оның кұрылымына байланыстылығы ескерілген. Ал оларды өзгерту аркылы кажетті бұйым өндіруге болатындығына көңіл аударылды.
Оку кұралында кұрылыс материалдары мен бұйымдарды өндіру технологиялары алғашкыларды әртүрлі сапада алу әдістері ретінде каралды. Өйткені кұрылыс материалдары мен бұйымдарын кажетті сапада шығару үшін, олардың кұрамы мен соңғыға тікелей байланысты олардың кұрылымы да, керекті бағтытта технологиялык процестер аркылы өзгертіледі.
Оку кұралы "Құрылыс материалдары" пәнінің бағдарламасына сай, мына кұрылыс мамандыктарына арналып жазылған: 050729 "Құрылыс", 050730 "Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру", 050420 "Сәулет", 050506 "Экономика", 050507 "Менеджмент", 050732 "Стандартизация, метрология және сертификация" және 050720 "Ағаш өңдеу технологиясы" студенттеріне кұрылыс материалдары мен бұйымдары туралы материалдарды камтиды.
Кітапта түрлі кұрылыс материалдары мен бұйымдары бір ізді баяндалады: алдымен материалға жалпы түсінік беріліп, әрі карай ол кандай шикізаттан өндірілетіні, алынған заттың, бұйымның касиеттері және соңғыларға байланысты олар кай жерде колданылатыны айтылады. Осы бірізділікті сактай отырып, әр тарауда каралған кұрылыс материалдарының сапасы, оның кұрылымына байланыстылығы ескерілген. Ал оларды өзгерту аркылы кажетті бұйым өндіруге болатындығына көңіл аударылды.
Оку кұралында кұрылыс материалдары мен бұйымдарды өндіру технологиялары алғашкыларды әртүрлі сапада алу әдістері ретінде каралды. Өйткені кұрылыс материалдары мен бұйымдарын кажетті сапада шығару үшін, олардың кұрамы мен соңғыға тікелей байланысты олардың кұрылымы да, керекті бағтытта технологиялык процестер аркылы өзгертіледі.
1. Батырбаев Ғ., Садуақасов М. Құрылыс материалдары мен бұйымдары. 1-бөлім. Оқу құралы. - Алматы. РБК№ 1995.- 136 б.
2. Батырбаев Ғ., Садуақасов М. Құрылыс материалдары мен бұйымдары. 2-бөлім. Оқу құралы. Алматы. РБК№ 1996.- 160 б.
3. Микульский В.Г., Горчаков Г.И., Козлов В.В. и др. Строительные материалы.- М.: АСВ, 2004.
4. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.-М.:»Стройиздат», 1986.
5. Попов Л.Н., Попов Н.Л. Строительные материалы.- М.: Стройиздат, 2004.
6. Домокеев А.Г. Строительные материалы. -М.:"Высшая школа", 1989.
7. Қазақ ССР Ғылым Академиясының Тіл және әдебиет
институты. Орысша-казақша терминология сөздігі, І, ІІ т.-Алматы,
1959, 1962.
8. Қазақ ҒА Тіл білімі институты. Орысша-казақша сөздік. І,ІІ-т.
Алматы, «Кітап», 1978, 1981.
9. Махмудов X., Мұсабаев Г. Қазақша-орысша сөздік.
Алматы, КЭС бас редакциясы, І988 (2-басылым), 1988 (3-басылым).
2. Батырбаев Ғ., Садуақасов М. Құрылыс материалдары мен бұйымдары. 2-бөлім. Оқу құралы. Алматы. РБК№ 1996.- 160 б.
3. Микульский В.Г., Горчаков Г.И., Козлов В.В. и др. Строительные материалы.- М.: АСВ, 2004.
4. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.-М.:»Стройиздат», 1986.
5. Попов Л.Н., Попов Н.Л. Строительные материалы.- М.: Стройиздат, 2004.
6. Домокеев А.Г. Строительные материалы. -М.:"Высшая школа", 1989.
7. Қазақ ССР Ғылым Академиясының Тіл және әдебиет
институты. Орысша-казақша терминология сөздігі, І, ІІ т.-Алматы,
1959, 1962.
8. Қазақ ҒА Тіл білімі институты. Орысша-казақша сөздік. І,ІІ-т.
Алматы, «Кітап», 1978, 1981.
9. Махмудов X., Мұсабаев Г. Қазақша-орысша сөздік.
Алматы, КЭС бас редакциясы, І988 (2-басылым), 1988 (3-басылым).
М. САДУАҚАСОВ Ғ. БАТЫРБАЕВ
ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И. СӘТБАЕВ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
М. САДУАҚАСОВ Ғ. БАТЫРБАЕВ
ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі оқулық ретінде ұсынған
АЛМАТЫ 2007
ЖОК 666.691 ББК 38.3.я73
Садуақасов М., Батырбаев Ғ. Құрылыс материалдары. Оқу құралы. - Алматы: ҚазҰТУ, 2007. - 259 б.
ISBN 9965-843-63-5
Оқу құралында құрылыста пайдаланылатын бейорганикалъщ, органикалыц, композитті материалдардың қасиеттері мен олардың пайдаланылуы қарастырылган. Мұнда түрлі құрылыс материалдары мен бұйымдар бір ізді баяндалды: алдымен материалга жалпы түсінік беріліп, әрі қарай ол қандай шикізаттан жасалып, қалай өндірілетіні, алынган заттың, бұйымның қасиеттері мен олардың қай жерде қолданылатыны айтылады. Осы бірізділікті сақтай отырып, әр тарауда царалган құрылыс материалдарының сапасы - оның құрамы мен құрылымына байланыстылыгы және оларды өзгерту арқылы қажетті қасиеттері бар бұйым өндіруге болатындыгына көңіл аударылды.
Оқу құралы "Құрылыс материалдары" пәнінің багдарламасына сәйкес, мына құрылыс мамандықтарына арналып жазылган: 050729 "Құрылыс", 050730 "Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру", 050420 "Сәулет", 050506 "Экономика", 050507 "Менеджмент", 050732 "Стандартизация, метрология және сертификация", 050720 "Агаш өңдеу технологиясы" пәндері бойынша студенттерге құрылыс материалдар мен бұйымдар туралы білім береді.
ББК 38.3.я73
Сурет - 55. Кесте - 37.
Пікір жазғандар: Е.Нұрмаганбет, техн.ғыл. докторы, ҚазҰТУ;
З.Естемес, техн. ғыл. докторы, Орталық ғылыми-зерттеу лабораториясы; Ш.Жақыпбек, техн. ғыл. кандидаты, ҚазБСҚА.
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің 2007 жылғы жоспары бойынша басылды
ISBN 9965-843-63-5
© ҚазҰТУ, 2007
КІРІСПЕ
"Құрылыс материалдары" курсы құрылыс инженерлерін дайындауға арналған оқу жоспарында құрылыс өндірісінің технологиясы, сәулет, темірбетон конструкциялары, металл конструкциялары, ағаш пен пластмасса конструкциялары, құрылысты ұйымдастыру және үнемдеу пәндері үшін негіз болып табылады.
Оку кұралы "Құрылыс материалдары" пәнінің бағдарламасына сай, мына кұрылыс мамандыктарына арналып жазылған: 050729 "Құрылыс", 050730 "Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру", 050420 "Сәулет", 050506 "Экономика", 050507 "Менеджмент", 050732 "Стандартизация, метрология және сертификация" және 050720 "Ағаш өңдеу технологиясы" студенттеріне кұрылыс материалдары мен бұйымдары туралы материалдарды камтиды.
Кітапта түрлі кұрылыс материалдары мен бұйымдары бір ізді баяндалады: алдымен материалға жалпы түсінік беріліп, әрі карай ол кандай шикізаттан өндірілетіні, алынған заттың, бұйымның касиеттері және соңғыларға байланысты олар кай жерде колданылатыны айтылады. Осы бірізділікті сактай отырып, әр тарауда каралған кұрылыс материалдарының сапасы, оның кұрылымына байланыстылығы ескерілген. Ал оларды өзгерту аркылы кажетті бұйым өндіруге болатындығына көңіл аударылды.
Оку кұралында кұрылыс материалдары мен бұйымдарды өндіру технологиялары алғашкыларды әртүрлі сапада алу әдістері ретінде каралды. Өйткені кұрылыс материалдары мен бұйымдарын кажетті сапада шығару үшін, олардың кұрамы мен соңғыға тікелей байланысты олардың кұрылымы да, керекті бағтытта технологиялык процестер аркылы өзгертіледі.
Кітапта, колданып жүрген кұрылыс материалдарының барлык түрі карастырылған. Металл материалдар мен бұйымдар, сондай-ак асбестцемент, шыныпластик, полимербетон, т.б. материалдар бар. Ғимараттағы жылу энергиясын едәуір үнемдеуге септігін тигізетін жылу өткізбейтін және бөлмелердің акустикалык жайлылығын кастамасыз ететін материалдарға да көп көңіл бөлінген.
Кітап кұрылыс мамандыктары бойынша кадрлар дайьшдайтьш жоғары оку орындары студенттеріне арналған. Ол кұрылыс материалдары мен бұйымдар пәндерінің бағдарламасы бойынша казак тілінде жазылған алғашкы окулык болғандыктан, оны баска да кұрылыс маманд^іктарындағ^і студенттер, колледж студенттері ғылыми-зерттеу, жобалау институттары-ның мамандарының да пайдалануына болады.
І-БӨЛІМ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ
1-ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ, СТАНДАРТТАУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ҚҰРАМЫ МЕН ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ ӨЗАРА БАЙЛАНЫСЫ
1.1. Құрылыс материалдарын топтастыру
Құрылыс материалдары өздерінің қасиеттеріне байланысты әртүрлі бұйымдар, конструкциялар жасау үшін қолданылады. Ол бұйымдар құрылыста қолдану шартына сай алуан түрлі. Мысалы, көп қабатты үй салу үшін мынадай бұйымдар, конструкциялар пайдаланылады: фундамент, баған, арқалық, қабатаралық және төбелік жабындар, сыртқы және бөлмеаралық қабырғалар. Үй құрылысында бұлардан басқа, жылу-дыбыс-ылғал өткізбейтін бұйымдар да қолданылады. Пайдаланылатын орнына, атқаратын міндетіне байланысты құрылыс материалдары екі топқа бөлінеді.
Бірінші топқа: үйлерге басқа да ғимараттарға түсетін күшке төтеп бере алатын, конструкциялар деп аталатын материалдар жатады. Олар: 1) табиғи тас материалдар; 2) минералды шикізаттарды термиялық әдіспен өңдеу арқылы алынатын материалдар -керамикалық бұйымдар, шыны ситалдар, байланыстырғыш заттар, металдар; 3) минералды байланыстырғыш заттардың негізінде дайындалатын материалдар - бетондар, темірбетондар, құрылыс ерітінділері, автоклавта өндірілетін бұйымдар; 4) органикалық материалдар - ағаш материалдар, органикалық байланыстырғыш заттар, полимерлер; 5) композициялық материалдар - асбестцемент, бетонполимер, фибробетон, шыныпластик.
Екінші топқа: арнаулы міндет атқаратын конструкцияларда (бұйымдарда) пайдаланылатын "арнаулы орындарда қолданылатын" материалдар жатады. Бұлар - бұйымдардың эксплуатациялық қасиеттерін жақсарту, үйдің ішін - жайлы, ал сыртын көркемдеу мақсатымен, әрі конструкцияларды зиян келтіретін ортадын қорғау үшін қолданылады. Олар: 1) жылу өткізбейтін жылуизоляциялық материалдар (шыныдан істелінген мақта, ағаш талшықты плиткалар, арболит, т.б.); 2) дыбыс өткізбейтін материалдар (тесіктелген -перфорацияланған ағаш жоңқалы тақталар, акмигран, фибролит); 3) тыстағыш (өңдегіш) материалдар (табиғи тастардан істелінген үйдің ішін, сыртын әшекейлейтін, оларға өң беретін мәрмәр, гранит тақталар мен жасанды материалдар - керамикалық тақталар, т.б.);
4) коррозияға төзімді материалдар (сыр, лак, бояулар, металл бұйымдарының бетіне тысталатын - кондырылатын заттар); 5) төбе конструкцияларын жабатын су, ауа өткізбейтін гидроизоляция-лык және герметикалык (саңылаусыздандырғыш) материалдар (рубероид, толь, мастикалар, герметиктер); 6) отка төзімді кірпіштер (динас, шамот, т.б.); 7) радиоактивтік сәулеге төзімді материалдар (ауыр толтырғыштар - барит, металл жоңкалар, т.б. негізінде дайындалған өте ауыр бетондар).
1.2. Құрылыс материалдарының қасиеттерін стандарттау
Құрылыс материалдарының физикалык касиеттеріне: олардың тығыздык кеуектілігі, ылғалдылығы, су сіңіргіштігі, аязға төзімділігі, жылу өткізгіштігі, т.б., ал механикалык касиеттеріне - олардың деформациялык (серпімділік, пластикалык) касиеттері, беріктігі, каттылығы, үйкеліске, ұруға және тозуға төзімділігі, т.б. жатады.
Әртүрлі өнеркәсіптік, азаматтык, т.б. кұрылыстарда материалдарды белгілі орында (фундаментте, каңкада, кабырғада, т.б.) аткаратын кызметіне сай пайдалану үшін, олардың касиеттерін жаксы білу кажет. Бұл касиеттер кұрылыс материалдарының стандарттаріінда (ГОСТ, ОСТ, т.б.) келтіріліген сан көрсеткіштерімен сипатталынады да, "Құрылыс нормалары мен ережелеріне (СНШ)" сәйкес колданылады. Халыкаралык айырбас, сауда жүргізу үшін әр мемлекет кұрылыс материалдарын өндіргенде ИСО-ның (халыкаралык стандарттарды бекітетін мекеме) талаптарын да бұлжытпай орындауы керек.
Стандарттар орыс тілінде жазылатын аттарының бас әріптерімен белгіленген: ГОСТ (государственный общесоюзный стандарт) - ол кұрылыс материалдарын өндіретін кәсіпорындармен, олардың ведомстволығына байланыссыз, міндетті түрде орындалатын бүкілодактык мемлекеттік документ, шарттар. ОСТ (отраслевой стандарт) - ол салалык (ведомствалык), РСТ - республикалык, ал СТП - (стандарт предприятия) -юсіпорындык стандарттар. СНиП (строительные нормы и правила) дегеніміз - кұрылысты жобалау, оны кұру үшін колданылатын материалдарды тиімді пайдалану туралы, барлык мекемелер міндетті түрде колданылатын, бүкілодактык нормативтік документтердің жиынтығы.
Құрылыс материалдары саласында ең көп тараған стандарттардыщ бірі - ТУ (технические условия) - техникалық шарттар. Бұларда кұрылыс материалдарын таңбалау, буып-түю, тасу, сактау туралы шарттар койылады және олардың үлгілерінің немесе өздерінің сапасын сынау әдістері келтіріледі.
Техникалық талап (шарт) қойылған ережелері бар бұл стандарттар құрылыс материалдарының сапа көрсеткіштерін нормалайды (мөлшерлейді). Мысалы, ГОСТ-10178-85 кәдімгі портландцементтерінің мынадай сапа көрсеткіштерін мөлшерлейді -ұнтақтық дәрежесін, яғни майдалық мөлшерін (нөмірі, яғни тесіктерінің диаметрі 0,08 мм елеуіште (електе) өтпей қалатын цемент қалдығының проценті бойынша анықталады), нормалы қоюлығын (цементтің нормалы илемін, яғни қамырын алу үшін қажетті су мөлшері проценті бойынша), ұштасу мерзімін (цементті сумен араластырғанда пайда болған коллоид ерітіндісінің коагуляциялану салдарынан гель деп аталатын қатты денеге айналу, яғни ауысу уақыттарымен, мерзімдерімен сипатталынады), маркасын (элементтің, оған салмағынан үш есе көп) құм қосып дайындалған, ерітіндісінен жасалған үлгінің, 200С-та 28 тәулік бойы қатайғанда ие болатын, сығу күшіне, беріктілік шегіне тең. Портландцементтің осы келтірілген сапаларына стандарт мынадай шарт қояды - елеуіштегі қалдық проценттен артық болмауы, қамырының нормалы қоюлығы 23...26% аралығында болуы, ұстасу мерзімі 45 минуттан ерте басталмауы, ал ұстасудың аяқталуы 1 сағаттан кем болмауы, құм қосып жасалған үлгісінің беріктілігі 400.. .600 кг ссм2 аралығында болуы керек.
Стандарттарда бірінші цифрлар - олардың нөмірін, екінші цифрлар - бекітілген жылын көрсетеді; олар 5-10 жылда ғылым мен техника жетістіктеріне байланысты қайта қаралып, бекітіліп отырады. Стандарт шарттарын бұлжытпай, тиянақты, жауапты орындау керек.
1.3. Құрылыс материалы қасиеттерінің, оның құрамы мен құрылымына байланыстылығы
Құрылыс материалдарының касиеттері, олардың құрамы мен құрылымына байланысты. Құрамдар - химиялық, минералдық және фазалық болып бөлінеді. Материалдык химиялык, яғни химиялық элементтерден тұратын, кұрамына карай, оның отка, микроорганизмдер әсеріне төзімділігін, механикалык, т.б. техникалык касиеттерін жорамалдауға болады. Құрылыс материалдары ішінде көп тараған бейорганикалык байланыстырғыш заттар мен табиғи тас материалдардың химиялык кұрамы әдетте оксидтермен (тотыктармен) сипаттальшады.
Минералдар - негізгі және кышкыл тотыктардың өзара байланысуынан түзіледі (кұралады). Мысалы, портландцемент кұрамында үш кальцийлі силикат - минерал 3CaO- SiO2 (кыскаша C3S) көбейсе (45-60%), оны кұммен, сумен араластырғанда цемент тез катаяды да, беріктілігі өседі.
Фазалык кұрам катты каңка және ауамен, сумен толған саңылауларда түзіледі. Саңылаулар ішіндегі судың катты затка (мұзға) айналуына байланысты, материалдардың касиеттері өзгереді - аязға төзімділігі төмендеп, жылу өткізгіштігі өседі.
Көп кұрылыс материалдарының кұрылымы олардың бөлшектерінің (түйірлерінің) ірілігін, формасын өзара орналасуын, байланысуын көрсетеді. Құрылым үш дәрежеде аныкталады: 1) материалдың макрокұрылымы (кұрылымдағы саңылаулардың мөлшері 1-2 мм) жәй көзбен көру аркылы; 2) микрокұрылымы 50-ден 2000 есеге дейін оптикалык микроскопта үлкейту аркылы; 3) материал кұрайтын заттың ішкі кұрылымы ондаған мың есе үлкейтіп көрсететін электрондык микроскопта рентген сәулесімен зерттеу аркылы.
Қатты кұрылыс материалдарының макрокұрылымы конгломератты, ұялы ұсак саңлаулы, талшыкты, кабатты, т.б. болуы мүмкін. Мұнда конгломератты (латынша - жиналған, кұрылған деген сөз) кұрылым әртүрлі. Мысалы кұмнан, малта (жұмыр) немесе жарыкша (киыршык) тастардан, осыларды байланыстыратын заттардан кұралған кұрылым - көбінесе бетондардың сан алуан түрлеріне, ұялы кұрылым макросаңылаулы газ бен көбік бетондарға, ұялы пластмассаларға, ал ұсак саңылаулы кұрылым - камырға көп су косып, оны күйдіргенде жанып кететін косындылар - косу әдістерімен жасалған керамикалык материалдарға тән. Талшыкты кұрылым ағаш материалдарға - шыны мактадан жасалған бұйымдарға, кабатты кұрылым кағазпластка, текстолитке тән.
Материалдардың микрокұрылымы олардың бөлшектерінің мөлшерін, формасын, материал көлеміндегі санын (оптикалык микроскопта ауданның 1 см2 келетін бөлшек санымен сипатталады) көрсетеді.
Материал түзетін заттардың ішкі кұрылымы, кристалл немесе аморф түрлі болады. Кейбір заттардың, мысалы кварцтың ізі, кұрылымы осы екі түрде де кездеседі; ал кристалды түрі тұрактырак. Өйткені ол әкпен косылу үшін 1750С және 1 МПа кысым кажет. Ал аморфты түрде кездесетін кварцтрепел кәдімгі температурада (20оС шамасында), ешкандай кысымсыз әкпен байланысып, кристалл - түрлі сулы силикат түзеді.
Құрылыс материалдарының берік, катты, балкығыш, т.б. касиетті болуы, оларды түзетін заттардың ішкі кұрылымына - кристалл торларының түріне (текшелі, гекоагональды, т.б.) байланысты. Атомдардың кристалл ішінде орналасуы мен атомдардың аралығын рентген сәулесінің заттың атомдык жазыктыктарынан, атомдарынан кері шағылысып, экранға түсетін дактарына карап аныктауға болады. Өйткені, затты кұрайтын атомдардың ара кашыктығы рентгендік сәуле
толкынының ұзындығымен шамалас. Электрон сәулесі толкынының у.зындығы, рентген сәулелерінікінен әлдекайда кем екені акикат. Ренгенограммада майда фазалардың сызыктары өте көмескі көрінеді, сондыктан оларды жоғарғы дәлдікпен өлшеу мүмкін емес. Мұндай жағдайда электронография (электрондардың затка жұтылмай каркынды шағылысатын-дығына негізделген) заттың өте ұсак бөлшектерін зерттеуге кеңінен пайдаланылады.
2-ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫНЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ
2.1. Материал күйінің өлшемдері
Құрылыс материалдары күйінің өлшемдері дегеніміз -материалдар мен бұйымдардың физикалык касиеттерінің бір түрі. Физикалык касиеттерге күй-өлшемдерінен баска: гидрофизикалык және жылуфизикалык касиеттер жатады. Материал күйінің өлшемдері - оның тығыздык және кеуектілік касиеттерімен сипатталынады.
Кітаптың осыдан баска да тарауларында кұрылыс материалдарының негізгі касиеттері, олар аркылы маркаларды халыкаралык стандарттарда колданатын символдармен белгіленеді: Д - тығыздык, W - су өткізбейтін, Г - аязға төзімді, М - және В - сәйкесінше материалдың беріктігі бойынша аныкталынатын маркасы мен класы. Сондай-ак, материал күйінің өлшемдері де, мысалы массасы (сажагы), көлемі, т.б. техникалык әдебиеттерде калыптаскан символдар аркылы белгіленеді.
Материалдың тығыздығы мына формула аркылы аныкталады:
D =mv; (2.1)
мұндағы D - материалдың тығыздығы, гсм3 немесе кгм3; m - кұрғак материалдың салмағы, г немесе кг; v - материалдың көлемі, см3м3.
Тығыздык - шын және орташа деп бөлінеді. Шын тығыздыкты (Dm) аныктағанда v - ол материалдың саңылаусыз, яғни оның тек затпен толған көлемі; сондыктан шын тығыздыкты "заттың тығыздығы" деп те атайды. Орташа тығыздыкты (D0) аныктағанда, көлемнің есебіне материалдың ішіндегі саңылаулар да кіреді. Материалдың шын тығыздығын табу үшін оның көлемін материалды ұнтактап, ішінде саңылау калдырмай, арнаулы әдіспен пикнометр аркылы аныктайды. Орташа тығыздыкты табу үшін бұйымның үлгісін үш бағытта өлшейді де, оның көлемін саңылаулармен коса аныктайды.
Сусымалы материалдардың (кұмның, жаркышак немесе малта тастардың, т.б.) тығыздығын аныктау үшін, олардың көлемін белгілі ыдыска стандартта көрсетілген биіктікпен толтыру (кұю) аркылы табад^і.
Материалдардың шын тығыздығын негізінде бірден жоғары: табиғи және жасанды материалдікі 2-3 гсм3 немесе тм3 аралығында, қара металдардікі 7-8, ал битум, пек, олиф, лак, ағаш, пластмассалардікі - 0,9-1,6 гсм3 аралығында. Көп материалдардың орташа тығыздығы, олардың шын тығыздығынан біршама төмен. Мысалы кәдімгі (күйдірілген) кірпіштің орташа тығыздығы 1,8, ал шын тығыздығы 2,6 тм3. Тек қана абсолютті тығыз материалдардың (шыны, болат, битум, сұйықтардың) орташа және шын тығыздықтары бірдей (тең).
Заты бір материалдардың орташа тығыздығының көрсеткіштері -олардың кеуектілігіне байланысты әртүрлі болады. Мысалы, әр дәрежелі кеуектелінген керамикалық материалдардікі - 0,25-1,8; пластмассалардікі -0,015-1,2 тм3 аралықтарында.
Кеуектілік деп - материал көлемінің саңылаулармен (ұсақ тесіктермен) толған дәрежесін атайды. Демек, кеуектілік тығыздыққа қарама-қарсы түсінік. Кеуектілік бірге теңелген көлемнің үлесі не проценті арқылы анықталады:
К = VcVm; (2.2)
К = (1 - До Дш )-100; (2.3)
мұндағы К - материалдың кеуектілігі, көлемнің үлесі немесе проценті; Ус - саңылаулар көлемі, бірдің үлесі; Vm - материалдың көлемі, ол бірге тең; До, Дш - материалдың орташа және шын тығыздықтары, гсм3 немесе тм3.
Материалдың көлемі - материал затының көлемі (V3) мен оның саңылаулары көлемінің (Vc) қосындысына тең (2.1-сурет):
Vm = Vз + Vc
2.1 - сурет. Кеуекті материал көлемі құрамының схемасы:
Vm — материалдың көлемі; У3 — заттың көлемі; Ус — саңылаулардың көлемі; УСу және Vaya — сацылаулардагы су мен ауа көлемдері
Саңылаулар көлемі - сумен толуы мүмкін. Сондыктан бұл көлемді табу үшін материал алдын ала 1050С-та салмағы өзгермегенше кептіріліп, содан соң тығыз бітелінген ыдыска орналастырылады. Ыдыс ішіндегі ауа сорылып шығарылып, вакуумдалған материалға сұйык зат (су немесе керосин) сіңіріледі. Саңылауларды толык толтыруға кеткен сү-йыктың шығыны, материалдағы саңылаулар көлеміне тең болады. Саңылаулар көлемін бұдан гөрі дәлірек аныктау кажет болса, сынау уак тесіктерге де сіңгіш сү-йыгыпған гелийді колдану аркылы жүргізіледі.
Саңылаулардың көлемін тапканнан соң ол материалдың кәдімгі жағ-дайындағы көлемінен алу аркылы, материалдың көлемі аныкталынады, яғни:
Уз=Уш-Ус (2.4)
Одан әрі (2.1.) формула аркылы материалдың шын тығыздығын табуға болады.
Саңылаулар мөлшеріне карай, материалдар - уақ не ірі кеуекті деп аталынады. Уак кеуекті материалдардың саңылаулары, мм-дің жүзден мыңға, яғни (10-6м) дейінгі үлесімен, ал ірі кеуектілерінің саңылаулары -мм-дің он үлесінен 1-2 мм-ге дейінгі мөлшермен сипатталынады.
Кеуекті материалдардың саңылаулары ашык және жабык түрде болады. Ашык саңылаулар коріпаған ортамен катынасты және өзара да катынасты болуы мүмкін. Мысалы, материал үлгісін су кұйылған ыдыска салғанда, ашык саңылаулар сумен кәдімгі жағдайда-ак толады. Сондыктан материалда ашык саңылаулар көп болса, оның аязға төзімділігі төмендейді. Керісінше, материалда жабык саңылаулар көп болса, оның ұзактыіы өседі. Бірак дыбыс өткізбейтін материалдар үшін оларда ашык саңылаулар көп болғаны жөн. Өйткені өзара шектесе орналаскан осындай саңылаулар -лабиринттерде, оның дыбыс энергиясы бірте-бірте сөнеді. Саңылаулардың мөлшері сынапты саңылау өлшегіншен аныкталады (2.2-сурет).
Сынатың кысыыы, МПа
2.2-сурет. Саңылау өлшегіштегі сынап кысымының, саңылаулардың диаметріне байланыстылығы (логарифмдік масштабта)
Құрылыс материалдарының негізгі физикалық қасиеттері мен соңғылардың өзара байланыстылығын 2.1-кестеден аңғаруға болады.
2.1-кесте
Құрылыс материалдарының негізгі физикалық қасиеттері
Материалдың аты
Шын
тығыздығы, гсм3
Орташа тығыздығы, кгм3
Кеуектілігі,
%
Жылуөткіз-гіштігі
Вт(м°С)
1
2
3
4
5
Бетон:
ауыр жеңіл ұялы
2,6 2,6 2,6
2400 1000 500
10 65 81
1,16 0,35 0,2
Кірпіш:
кэдімгі қуыс денелі
2,65 2,65
1800 1300
32 51
0,8 0,55
Табиғи тас: гранит
вулкандық туф көбік шыны
2,7 2,7 2,67
2670 1400 300
1,4 52 88
2,8 0,5 0,11
Мипора (көбік полимер)
1,2
15
88
0,03
Ағаш материалдар: карағай тақтайлары ағаш талшықты тақта
1,53 1,5
500 200
67 86
0,17 0,06
2.2. Гидрофизикалық қасиеттері
Қасиеттердің бұл тобына материалдардың су жүтқыштығы, суға, аязға төзімділіктері, су өткізгіштік, т.б. қасиеттері жатады.
Су жұтцыштьщ деп - материалдың су сіңіргіш қабілетін айтады. Ол - материал үлгісінің су сіңіргеннен кейінгі салмағы мен құрғақ күйіндегі салмақ айырмашылығына байланысты. Құрғақ материалдың салмағы немесе көлемі, процент арқылы анықталынады. Үлгіні температурасы 200С суға салып, оны әбден су сіңіріп болғанша үстайды. Кеуекті (саңылаулы) материалдар суды көп сіңіреді. Әдетте суды материалдың барлық көлемі сіңірмейді, өйткені көлем ішінде материалдың заты және су сіңе алмайтын өте үсақ тесіктері бар. Сондықтан материалдың көлемдік су жүтқыштығы - оның кеуектілігінен әрдайым аз.
Материалдың салмақтық (СЖт) және көлемдік (СЖУ) су жүтқыштық-тары мына формула арқылы анықталады.
СЖт = (тс- т к) т к -100, % ; (2.5)
СЖЇ = (тс- т к) Үк.*,-100, % ; (2.6)
мұндағы V„ -материалдың кәдімгі жағдайда (саңылаулармен бірге) алатын көлемі; тс - үлгінің суды сіңіргеннен кейінгі салмағы (массасы), тк - үлгінің құрғақ күйіндегі салмағы.
Көлемдік су жұтқыштық әрдайым 100%-тен кем, өйткені материал көлемінің ішінде саңылаулардан басқа оның заты да бар. Ал салмақтық су жұтқыштық 100%-тен көп болуы да мүмкін, өйткені өте кеуекті материалдар (мысалы торфтан жасалынған жылу өткізбейтін тақталар) суды өз салмағынан көбірек сіңіреді. Кәдімгі кірпіштің салмақтық су жұтқыштығы 8-15%, жуынатын бөлме мен дәретхана еденіне төсейтін керамикалық тақталардікі 5%-тен кем, ал ауыр бетондардікі - 2-4%, граниттікі - 0,02-0,7% аралығында болады.
Су жұтқыш материалдардың, олар сіңіпген судың мөлшері көбейген сайын, беріктілігі төмендеп, ал орташа тығыздығы мен жылу өткізгіштігі өседі. Бұл жағдайда кейбір материалдардың, мысалы ағаштардың көлемі де өседі.
Суға төзімділік. Бұл қасиет материалдардың суда босау (жұмсақ) коэффициенті (Кс.б.) арқылы сипатталынады:
Кс.б. = Яс Як; (2.7)
мұндағы Яс, Як - материалдың сәйкесінше су сіңіргеннен кейінгі және құрғақ күйіндегі беріктіктері, МПа (кгссм2).
Материалдардың суда босау коэффициенттерінің көрсеткіштері 0-1 аралығында болады. Табиғи және жасанды тас материалдарды су құрылысында қолдану үшін, олардың суда босау коэффициенті 0,8-ден кем болмауы қажет.
Су өткізбегіштік. (W) материалдың (бетонның), оның цилиндр формалы үлгісін су қысымымен стандартқа сай сынағанда, белгілі бір қысымға дейін су өткізбегейтіндігімен сипатталынады.
Аязга төзімділік (Г) деп - суға қаныққан материал үлгісінің бірнеше қайтара жүргізілетін тоңазыту-жібіту цикліне төзімділік мүмкіншілігін айтады. Аязға төзімділігін анықтау үшін материал үлгісі, су сіңіргеннен кейін температурасы -5 - -200С* камерада 6 сағат тоңазытылады. Содан кейін қайтадан суға салып, оны 15-200С аралығында жібітеді (жылытады). Осындай цикл материалдың пайдаланатын орнына байланысты 25-500, одан да көп рет қайталаньілады Егер материал белгілі бір циклден өткеннен кейін біртектігінің 85%-ін сақтап, ал салмағын 5 проценттен артық
Көп материалдардың, оның ішінде құрылыс материалдарының да қасиеттері, олардың стандарттарында көрсетілгендей, құрғақ күйінде анықталынады. Өйткені материал ылғалданса, оның қасиеттері де өзгереді.
жоғалтпаса, ол аязға төзімді болып есептелінеді. Сыннан өткен материал беріктілігінің төмендеу себебі, оның саңылаулары ішіндегі су, тоңазығанда мұзға айналып көлемін 9%-ке ұлғайтып, саңылаулардың қабырғасын (қаңқасын) қирату мүмкіндгагінде. Бұл қиратылу процесі - материал беті қабыршақтануынан (түлеуінен) басталып, әрі қарай оның денесі ішіне тарайды. Тоңазыту-жылыту циклдері көбейген сайын, материал көп уақыт қайта-қайта созу күшінің әсерінде болғандай қажиды.
Материалдың пайдалану орнына сәйкес аязға төзімділігі, сыртқы қабырғада қолданылатындары (кірпіш, керамикалық тастар, жеңіл бетондар) үшін 25; 35; көпірмен жол салуды пайдаланатындары үшін 50; 100; 200; ал гидротехникалық бетондар үшін 500-ге дейін болуы қажет. Көрсетілген аяз бен жылу алмасуларын өткеннен соң, материалдар беріктігі мен салмағын белгілі мөлшерден төмендетпеуі керек.
2.3. Жылу-физикалық қасиеттері
Бұл қасиеттер тобына - материалдардың жылу өткізгіштік, отқа төзімділік, т.б. қасиеттері жатады.
Жылу өткізгіштік деп - материалдардың бір бетінен (мысалы ішкі, екінші (сыртқы) бетіне жылу өткізу қабілетін айтады. Тұрғын үйлерде, басқа да азаматтық ғимараттарда жылулықты сақтау үшін, қоршағыш конструкция ретінде қолданылатын сыртқы қабырғалардың, төменгі (бірінші) қабат еденінің, соңғы қабат төбесінің, әсіресе жылу өткізбейтін (жылуизоляциялық, жылуды аз өткізетін) материалдардың жылу өткізгіштігін білу өте қажет.
Материалдардың жылу өткізгіштігі - олардың затына, саңылауларының түріне және жылу ағымының температурасына байланысты. Кеуекті материал-дарда жылу, оның заты мен саңылаулардағы ауадан өтеді.
Ауаның жылу өткізгіштігі өте аз 0,023 Вт(м.оС), ол жылу өткізбейді десе де болады. Құрғақ кеуекті материалдардың жылуөткізгіштік мөлшері оның заты мен ауаның жылуөткізгіштік мөлшерінің аралығынан орын алады. Сондықтан материалдардың кеуектілігі өскен сайын, оның жылу өткізгіштігі төмендейді, ал тығыздығы өскен сайын, керісінше оның жылу өткізгіштігі жоғарылайды. Демек, қоршағыш конструкциялар үшін кеуекті жеңіл материалдар тиімді.
Материал дымқылданса, оның жылу өткізгіштігі тез өседі. Өйткені судың жылу өткізгіштігі ауаның жылу өткізгіштігінен 25 есе артық (0,58) Вт(м.0С). Егер су тоңазып мұзға айналса, онда материалдың жылу өткізгіштігі одан да жоғарылайды. Себебі, мұздың
жылу өткізгіштігі 2,3 Вт(м. С)-ка тең, яғни ауаның жылу өткізгіштігінен 100 есе көп.
Әдетте материалдардың жылу өткізгіштігін (1) олардың орташа тығыздығы (Д) аркылы болжауға болады. Тас материалдар үшін В.П.Некрасовтың мына формуласы колданылады:
1 = 1,16 л(0,0196+0,22До2) - 0,16, ВТ( м-°С). (2.8)
Бұл формуланы баска да материалдардың жылу өткізгіштігін шамалап табу үшін пайдалануға болады. Бірак, материалдардың жылу өткізгіштік мөлшерін дәл білу кажет болса, оны тәжірибе аркылы аныктайды. Материалдардың жылу өткізгіштігінің олардың ылғалдылығы мен тығыздығына байланысты екендігі 2.3.-суретте керсеті лді.
2.3-сурет. Бейорганикалык материалдардың жылуөткізгіштігінің олардың тығыздығына байланыстылығы
(1—цұргац, 2—3 — әр ылгалдылъщты ауада цұргац, 4— су сіңірілген)
Жылу ағымының температурасы өскен сайын (мысалы, жылу өндіретін агрегаттарды изоляцияланғанда), көп материалдардың жылу өткізгіштігі аздап өседі. Мұны осындай объектілерді изоляциялағанда ескереді (есепке алады): агрегатты оңашалайтын материалдың (бұйымның) калыңдығы өсіріледі немесе жылу өткізгіштігі төмен бұйым пайдаланылады.
Материал кұрылымы (кұрылысы) да оның жылу өткізгіштігіне әсерін тигізеді. Қабат-кабат (катпарлы) немесе талшык кұрылымды материалдың жылу өткізгіштік мөлшері, жылу ағымының талшыктардың бойына (ұзынды-ғына) параллель немесе оларға кесе-көлденең бағытталуына байланысты. Мысалға, талшыктары діннің (бағананың) ұзын осін бойлаған ағашты алайык. Егер жылу ағымы талшыктардың бойына параллель, яғни діннің көлденең кимасына перпендикуляр болып бағытталса, оның жылу өткізгіштігі, жылудың талшыктарға кесе-көлденең бағытталуымен салыстырғанда екі есе көп, сәйкесінше 0,3 және 0,15 Вт(м.оС).
Материалдың жылу өткізгіштігі - оның саңылаулары мөлшеріне байланысты: уақ кеуекті материалдың жылу өткізгіштігі ірі кеуектігімен салыстырғанда аз, ал қатынасты (ашық) саңылаулы материалдардың жылу өткізгіштігі, қатынассыз (жабық) саңылауларына қарағанда көп. Өйткені, саңылаулар ірі және өзара қатынасты болса, олардың ішіндегі ауа қозғалып, жылу таратады. Яғни, конвекция құбылысы орын алып, материалдың жылу өткізгіштігі өседі.
Отқа төзімділік деп - материалдың ұзақ уақыт жоғары температурада формасын өзгертпей сақталуын айтады. Материалдың отқа төзімділігі - оның стандартты формалы және мөлшерлі үлгісін белгілі режиммен қыздырғанда, қай температурада оның жоғарғы ұшы шөгіп, өзі тұрған тұғырыққа тигенімен сипатталынады.
15800С-тан жоғары температураға ішідайтын материалдарды - отқа төзімді материалдар дейді. Оларға динас, шамот, хроммагнезиттен жасалған материалдар мен бұйымдар жатады. Шамот материалдары мен бү-шімдарының отқа төзімділігі - 1610-17300С, династікі - 17000С, хроммагнезиттікі - 20000С-тан кем емес. Бұл материалдар мен бұйымдар өндіріс пештерінің (домна, мартен, шыны балқытқыш, клинкер күйдіргіш, т.б.) ішкі футеровкасы (астары) ретінде пайдалан^ілад^і.
Отқа төзімділік көрсеткіші 1350-15800С материалдарды қиып балқитын, көрсеткіші 13500С-тан төмен материалдар - оңай балқитын материалдардеп аталады.
2.4. Механикалық қасиеттері
Бұған деформациялық (формасын өзгерткіштік) қасиеттер (серпімділік, пластикалық (иленгіштік), морттық (омырылғыштық) және беріктілік, қаттылық, үйкеліс пен тозуға төзімділік қасиеттері жатады.
Деформациялық қасиеттері
Құрылыс материалдары сыртқы күш әсерінен өздерінің өлшемдері мен формаларын аз да болса өзгертеді, яғни деформацияланады. Бұл деформация, күш шамасына тікелей тәуелді. Егер күш белгілі бір мәннен аспаса, деформация күштің өсуіне пропорционал артады. Ал күш әсерін тоқтатсақ (яғни күшті алып тастасақ, жойсақ), дене (бұйым) бастапқы қалпына келеді (қайтады). Денелердің бұл қасиеттерін - серпімділік дейді. Шамасы айтарлықтай үлкен күш әсерінен дененің қайтымсыз, қирамай деформациялану қабілеті - пластикалық қасиет деп аталынады.
Күш әсері тоқталған кезде (яғни, денеге түскен күшті алғанда) деформацияның жойылуын (материалдың бұрынғы қалпына келуін) -серпімді немесе цаитымды деформация, ал жойылмауын (яғни
материалдың бастапқы қалпына келмеуін) - қалдық немесе пластикалық деформация дейді.
Құрылыстар мен конструкцияларда пайдаланылатын материалдарды екі топқа бөлуге болады: 1 - қалдық деформациядан кейін қирайтын пластикалық материалдар, мысалы болат, дюралюминий, ағаш; 2 - өте аз қалдық деформация кезінде қирайтын морт материалдар, мысалы шойын, бетон, кірпіш, шыны. Әдетте пластикалық материалдар созылуға, сығылуға біркелкі қарсыласады. Ал морт материалдардың сығуға беріктілігі жақсы, бірақ созуға беріктілігі нашар. Морттыққа - ірі, ал пластикалыққа - ұсақ түйір құрылым тән.
Басқа материалдар сияқты құрылыста қолданылатын конструкциялық материалдар да атомдардан тұратыны, ал атомдар өзара атомдық күшпен байланысып, тепе-теңдік күйде болатыны физика курсынан мәлім. Материалдың беріктігі, атомдардың атомдық күш шамасына байланысты. Атомдық күш неғұрлым үлкен болса, материал соғұрлым берік, кіші болса - осал. Сыртқы күш әсерінен атомдық күш қандай да бір қосымша шамаға өзгереді. Бұл қосымша шама - ішкі күш деп аталып, конструкция элементтерінің сыртқы күш әсеріне қарсыласу қабілетін сипаттайды.
Деформация - материалдың атомдарының ара қашықтықтарының өзгеруі мен атом блоктарының орын ауыстыруы салдарынан туады. Дене деформацияланғанда, ол А1 шамасына ұзарып немесе қысқарады. Оның сызықтық (бойлы) салыстырмалы деформациясы (є) келесі формуламен анықталынады:
є = А11; (2.9.)
мұндағы А1-абсолюттік деформация, 1-дененің алғашқы сызық өлшемі см, мм.
Тәжірибелердің көрсетуіне қарағанда барлық серпімді конструкциялық материалдарда пайда болатын деформация (є) кернеуге (5) тура пропорционал, яғни:
є = 5 Е. (2.10.)
Бұл заңдылықты Гук айтқандай "күш қандай болса, ұзару да сондай". Әр материал әр күште әртүрлі ұзарады. Формуладағы Е -материалдың серпімділік модулі - материалдың қатаңдылығын, яғни оның деформацияға қарсыласу қабілетін сипаттайтын коэффициент; өлшем бірлігі - МПа немесе нм2; ол тәжірибе жүзінде анықталынады:
Е =5 є. (2.11.)
мұндағы кернеу шамасы мына формуламен есептелінеді:
5 = Р S; (2.12.)
мұндағы Р - бұйымға түскен сыртқы күш, кгс; S - бұйымның күш түспей тұрған кезіндегі көлденең қимасының ауданы, см .
Атомдары ұзара үлкен атомдық күшпен байланысқан материалдардың (олар жоғары температурада балқиды) серпімділік модулі де үлкен (2.2-кесте). Ауыр бетонның деформациялық модулі маркаларына (М100-М500) байланысты 1900-4100 МПа, арболиттің серпімділік модулі 75-1200 МПа.
2.2-кесте
Материалдардың серпімділік модулінің (Е) балқу температурасымен (t5) байланыстылығы
Материал
Е10-4, МПа
tg, °С
Материал
Е10-4, МПа
tg, °С
Корунд
37,2
2050
Қорғасын
1,5
327
Темір
21,1
1539
Полистирол
0,3
300
Жез
11,2
1083
Каучук
0,007
300
Алюминий
7
660
Пластикалық материалда қалдық деформациясын тудыратын кернеудің ең аз шамасы - ащыштъщ шегі (5 аш) деп аталып, төмендегі формуламен анықталынады:
5а.ш.=Ра.ш. S; (2.13.)
мұндағы Раш -үлгіге түскен, онда аққыштық шегін тудыратын сыртқы күш, кгс.
Кернеу шамасы аққыштық шегіне тең болғанда, материал пластикалық (қалдық) деформацияға ұшырайды.
Беріктік деп - конструкцияньщ немесе оның жеке элементтерінің сыртқы күш, температура, су, қар, т.б. әсерінен туған ішкі кернеуге қирамай, қарсыласу қабілетін айтады. Яғни, беріктілік дегеніміз -материалдың оған түскен сыртқы қирату күштеріне кедергі көрсетуі.
Конструкциялардағы құрылыс материалдары өздеріне түскен әртүрлі күштер әсерінен пайда болған сығылу, созылу, иілу және ығысу кернеулеріне тап болады. Көбіне материалдар сығылу мен созылу күштері әсерінде болады. Табиғи тастар, бетондар, кірпіш, т.б. морт материалдар сығу күштеріне - жақсы, сығу күшіне - орташа, ал созылу күшіне - нашар кедергі көрсетеді. Бұлар созғанда, сығу мен салыстырғанда, 10-15 рет аз күшке шыдайды (қарсыласа алады). Сондықтан мұндай материалдарды сығылатын құрылыс конструкцияларында қолдану қажет. Басқа құрылыс материалдары, мысалы болат, ағаш, т.б. сығу және созу күштеріне бірдей жақсы кедергі көрсетеді.
Материалды сыққанда немесе созғанда пайда болатын кернеулер (2.12.) формула арқылы анықталады. Материалдың беріктігі (R) оған кернеу туғызған күшті үлгінің көлденең қимасы ауданына бөлу арқылы табылады, яғни:
R = Рк. S. (2.14)
Бұл көрсетілген беріктікті материалдың беріктік немесе уақытша қарсыласу шегі деп те атайды, ал Рк - беріктік шегіне сай бұйымды (үлгіні) қирататын күш (ол кернеу туғызатын күштен (Р) айыру үшін "к" индексімен белгіленеді).
Материал беріктігі, оның күштің қай түріне қарсыласуына (кедергі көрсетуіне) байланысты R^, Ясоз, Яию, Яығу деп белгілейді. Материалдың беріктік шегін табу үшін оның үлгісін престерде, үзгіш машиналарда, т.б. қиратады.
Құрылыс материалының құрылымы біркелкі болмағандықтан, оның беріктік шегін бірнеше (әдетте үштен кем емес) үлгілерді қиратқаннан соң, олардан шыққан орташа көрсеткішке теңестіреді. Үлгілердің формасы мен өлшемдеріне байланысты оларды сыннан өткізгенде, яғни қиратқанда табылған беріктік көрсеткіштері өзгереді.
Мысалы, сығу беріктігін табу үшін қабырғасы 2 (ғылыми-зерттеу үшін) ... 30 см текшелер (кубиктер) сынға салынса (қиратылса), кіші текшелердің беріктігі, сол материалдардан істелінген (дайындалған) үлкен текшелердің беріктігінен жоғары болып шығады. Призмалардың олармен көлденең қимасы бірдей кубтардың беріктігінен айтарлықтай төмен. Өйткені, үлгіні сыққанда ол көлденеңінен кеңиді. Үлгі мен престің жоғарғы және төменгі табандары арасындағы үйкеліс - үлгінің пресс плиталарына жанасқан жақын бөлшектерін көлденең кеңуден, демек қираудан қорғайды. Сыққанда үлгінің орта шені, көлденең кеңудің әсерінен, алдымен кеңиді. Сондықтан морт материалдан жасалған кубты сыққанда, ол төбелері қосылған екі пирамиданы бөліп, қирайды (2.4а-сурет). Егерде үлгі табандарын майлап (мысалы, парафинмен), үйкеліс күшін азайтсақ, онда куб көлденең бос кеңудің әсерінен вертикальді жарықшақтарға бөлініп, бірнеше кесектерге ыдырайды (2.4ә-сурет). Пресс плиталарына таянатын (орнатылатын) аудандарына май жағылған кубтың сығу беріктігінің шегі, майланбаған куб беріктігінің 50 проценті шамасында.
Үлгілердің беріктілік мөлшері, оларғы сыртқы күштердің түсу жылдамдығына да байланысты. Егер күш стандарттағы көрсетілгеннен
2.4-сурет. Морт материалдар қирауының схемасы: а - кәдімгі кубты сыққанда; ә- жозарзы және төменгі табандары майланған кубты сыққанда
гөрі тез түссе (берілсе), онда сынның қорытындысы, яғни үлгінің беріктілігі жоғары болады. Өйткені мұның салдарынан, үлгіде пайда болатын пластикалық деформациялар күш түсу жылдамдығына сәйкес тез өсе алмай қалады.
Келтірілген мысалдар - құрылыс материалдарының беріктілігін анықтау үшін олардың формасы, өлшемдері, сығылатын табан бетінің сипаттамасы мен оларға күш түсуінің жылдамдығы әртүрлі материалдарды сынауға арналған стандарттарда көрсетілген талаптарға сай болуы жайлы.
2.3 және 2.4-кестелерде құрылыс материалдарының түрлеріне сәйкес, олардың әртүрлі беріктіктерін анықтау үшін қолданылатын үлгілердің формасы, өлшемдері, есеп формулалары көрсетілген.
Жалпы алғанда сығу жоғарыда көрсетілген (2.14) формула арқылы анықталынады. Созу - болаттың, бетонның, талшықты, т.б. материалдардың беріктігін сипаттау үшін пайдаланылады. Осы көрсетілген екі беріктіктің өзара қатынасына байланысты материалдарды үш топқа бөлуге болады: бірінші созу - сығудан жоғары материалдар (талшықтағыш, т.б.), екінші созу - сығуға тең материалдар (болат), үшінші созу - сығудан төмен материалдар (морт - табиғи тастар, бетон, кірпіш).
2.3-кесте
Материалдардың сығуга беріктілігін стандарттық әдістермен анықтау схемасы
Үлгі
Эскиз
Есептеу формуласы
Материал
Стандартты үл-гінің мөлшері, см
1
2
3
4
5
Куб
R=Pa2
Бетон
15x15x15
Құрылыс ерітіндісі
7,07x7,07x7,07
Табиғи тас
5x5x5 10x10x10 15x15x15 20x20x20
Призма
R=Pa2
Бетон
а = 10; 15; 20 h = 40; 60; 80
Ағаш
а = 2; h = 3
Құрамалы үлгі
R=PS
Кірпіш
а=12; в=12,5; h=14
Цемент-қүм ерітіндісінен немесе гипстен жасалынған призма үлгінің жартысы
R=PS
Цемент
а=4
Гипс
S=25 см2
Жарықшақ немесе малта тастың цилиндрдегі үлгісі
Va= (1111-1112) mr100
Бетонның ірі толтырғыш-тары
d=15 h=15
2.4-кесте
Материалдың созу және июге беріктіктерін стандартты әдістермен анықтау схемасы
Үлгі
Сынау схемасы
Есептеу формуласы
Материал
Стандартты үлгінің мөлшері, см
1
2
3
4
5
Стержень,
сегізше,
призма
Созуға сынау
R созу=Ра2
Бетон
5х5х5 10x10x10
R созу = 4pnd2
Болат
d=1 1=10
Призма, кәдімігі кірпіш
Июге сынау;
R ию = 3Pl2bh2
Цемент
4x4x4
Кірпіш
12x6,5x25
Призма
Яию=Р1ЬҺ2
Бетон
15x15x60
Агаш
2x2x30
Беріктігіне байланысты материалдар, маркаларға бөлінеді. Беріктік арқылы белгіленген марка, материалдар қасиеттерінің ең маңыздысы. Нормативтерде марка кгссм2 өлшемінде келтіріледі. Мысалы, портланд-цементтің маркасы 400; 500; 550; 600. Маркасы жоғарылаған сайын материалдың конструкциялық сапасы жақсарады.
Беріктігі (R) жоғары, ал орташа тығыздығы фо) төмен материалдарды - ең жақсы конструкциялық материалдар дейді. Олар конструкциялық сапа коэффициенті (к.с.к) деген түсінік арқылы сипатталынады:
к.с.к. = R Do. (2.15)
Бұл коэффициенттің мөлшері жоғарылаған сайын, материалдың тиімділігі артады. Практикада (іс жүзінде) материалдың беріктігін жоғарыда көрсетілген әдістерден басқа, мысалы үлгіні қиратпай, оның бойын ультрадыбыс жіберу әдісі не басқа да тәсілдер арқылы табу қолданылады. Мұндай әдістер әсіресе құрылыста орнатылып қойылған конструкциялардың беріктігін анықтау үшін пайдаланылады.
Қаттылық деп - материалдың оған өзінен гөрі, қатты денені батырғанда туатын жергілікті пластикалық деформацияға кедергі көрсету қасиетін айтады. Тастардың, минералдардың қаттылығын, Моос шкаласы деп аталатын 10 минерал арқылы анықтайды. Мұнда әр минерал ұшқыр қырымен өткен минералды тырнағанда, онда із қалдырады. Осыған байланысты тастар мен минералдар төмендегі кестеде келтірілген 10 қаттылық көрсеткішпен сипатталынады.
Ағаштың, металдың, бетонның, т.б. бұларға ұқсас материалдардың қаттылығы - оларға болат шарикті, конус немесе пирамида түрінде істелінген қатты ұшты батыру (ендіру) арқылы
анықталады. Осындай сынаудан соң төмендегі формула арқылы материалдың қаттылық саны (НВ) табылады:
НВ = PS; (2.16)
мұндағы Р - материалға түсетін күш, кгс; S - шариктің денеде қалдырған ізінің ауданы, см2.
2.5-кесте
Қаттылық көрсеткіші
Минералдың
Қаттылық сипатамасы
Аты
химиялық формуласы
1
Тальк
3Mg04SiO2-Fi2O
Тырнақпен оңай тырналады
2
Гипс
CaSO4-2H2O
Тырнақпен тырналады
3
Кальцит
СаСОз
Болат пышақпен оңай тырналады
4
Флюорит (балқығыш шпат)
CaF2
Пышаққа аздап күш түсіргенде тырналады
5
Апатит
Ca5(PO4) 3F
Пышаққа біраз күш түсіргенде тырналады
6
Отртоглаз
K2O-AbO3-6SiO2
Шыныны тырнайды
7
Кварц
SiO2
Шыныны оңай тырнайды; түрпілі (уатқыш, қатты) Материалдар ретінде қолданылады
8
Топаз
АІ2 (SiO4)(FOH) 2
9
Корунд
AI2O3
10
Алмас
С
Материалдардың қаттылығы, олардың үйкелістен ұнталуына тәуелді: қаттылығы асқан сайын, үйкелістен ұнталуы төмендейді: Яғни, материал аз ұнталып, үйкеліске шыдамды келеді.
Үйкеліске төзімділік - материалдың алғашқы салмағының үйкелістен кемуін (Г) сынға тап болған бетінің ауданына (см2) шаққандағы мөлшермен бағаланады да, мына формуламен есептелінеді:
Ү = (mi- ПІ2) S; (2.17)
мұндағы m1, m2 - материалдың үйкелістен бұрынғы және үйкелістен кейінгі салмағы; S - үлгінің сыналған бетінің ауданы.
Материалдың үйкеліске кедергілігі стандартталған әдіспен: үйкеліс туғызатын айналып тұратын дөңгелек және түрпілі (уатқыш, қатты) заттардың (кварцті құм немесе зімпара) көмегімен анықталынады. Бұл қасиеттің материалдарды жолда, еденде, басқыштарда қолданылуы үшін маңызы зор. Осындай құрылыстарда көп пайдаланылатын материалдардың үйкеліске төзімділігі гсм2, төмендегідей: кварциттікі - 0,06-0,12; граниттікі - 0,1-0,5; еденге төсейтін керамикалық плиткалардікі (тақталанған бұйымдардікі) -0,25-0,3; мәрмәрдікі - 0,3-0,8.
Тозуга төзімділік деп - материалдардың үйкеліспен ұрудың қатар (бір мезгілде) тигізетін әсеріне кедергі көрсеткіш қасиетін айтады.
Материалдардың тозуын, болат шарлары бар немесе оларсыз айналғыш барабандарда сынайды. Тозу көрсеткіші, материалдың сынға түскеннен кейін жоғалтқан салмағымен (алғашқы салмағынан % есебінде) сипатталынады.
Осы тарауда материалдар мен бұйымдардың негізгі физика-механикалық қасиеттері қаралды. Кейбір материалдардың тек өзіне тән қасиеттері, мысалы байланыстырғыш заттардың ұнтақтылық дәрежесі, цемент, гипс және құрылыс ерітінділерінің нормалық қоюлығы, бетон араласпасының қалыпқа ыңғайлы салынғыштығы, олардың қоршаған ортада төзімділігін баяндайтын химиялық, физика-химиялық қасиеттері сол материалдарға арналған тарауларда қаралды.
Құрылыс материалдары мен бү-йьгмдарьшьщ кейбір қасиеті олардың физикалық, механикалық, химиялық қасиеттерінің материалға тигізетін әсерінің вдрытындысы ретінде қаралады. Соның бірі - ұзақ уа^птылыщ.
2.5. Ұзақ уақыттылық
¥зац уақыттылық деп - материалдардың, бұйымның, конструкцияның құрылыс орнында сапасын қажетті мөлшерде сақтап, белгіленген уақытқа дейін күрделі жөндеусіз қызмет ету қабілетін атайды. Нормалар бойынша, мысалы темірбетон конструкциялары үшін олардың физика-механикалық қасиеттері мен пайдаланылу ережесіне (режиміне) байланысты ұзақ уақыттылықтың үш дәрежесі бекітілген: 100; 50 және 25 жылдардан кем емес.
Материалдың ұзақ уа^птылыщ қасиеті, оны пайдалану жағдайына сай режимде анықтағаны жөн. Бірақта, мұндай күрделі сынауды лабораториялық жағдайда дәлме-дәл жүргізу қиын, әрі көп уақытты қажет етеді. Сондықтан материал үлгісі, оны қолдану режиміне жақын жағдайда немесе пайдалану режимінде көп уақыт сыналады. Мысалы, лак-сырлы материалдардың ұзақ уақыттылық қасиеті - жауын, ультракөк сәуле, жылы, суық температуралар алмасып, бірінен соң бірі әсерін тигізетін ауа райы (везерометр) деп аталатын сынағышта, ал жабындық және тыстаулық материалдардың ұзақ уақ^гтт^іл^гғ^і, олардың үлгілерін ғимараттардың төбесіне қойып, төбеде сынау әдісі арқылы анықталынады.
Сұрақтар
Кристалдық тор дислокациясы дегеніміз не?
Отқа төзімділік пен отқа беріктік айырмашылығы?
Құрылыс материалдарының аязға төзімділігі дегеніміз не?
1 - ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС
ТАҚЫРЫП: "Құрылыс материалдарының қасиеттері"
ЖҰМЫСТЫҢ МАҚСАТЫ: Құрылыс материалдарының негізгі қасиеттерін анықтау әдістерін оқып-үйрену
1. Материалдың физикалық қасиеттерін анықтау
Материалдың физикалық қасиеттерін, оның құрылысы немесе айнала-дағы ортаның физикалық процестерге қатысын сипаттайд^і. Жартас жыныстары мен табиғи тасты материалдары сынаған кезде мынадай физикалық қасиеттері анықталады: шынайы тығыздығы, орташа тығыздығы, беріктігі, су сіңіргіштігі, ылғалдылығы, суыққа төзімділігі.
Тыгыздъщты анықтау. Шынайы тығыздық - ол материал массасы-ның абсолют тығыздық күйіндегі көлеміне, яғни тесіксіз және қуыссыз күйіне қатысты. Материалдың шынайы тығыздығы (гсм3; кгм3; тм3).
m
р = —;
v
мұндағы m - материалдың массасы; v - материалдың көлемі.
Орташа тығыздық - ол материал массасының табиғи күйіндегі, яғни шұрықтары мен қуыстарын қоса есептегендегі тығыздығының
(гсм3; кгм3; тм3) көлеміне қатысты.
m
Р=—; v
мұндағы m - материалдың массасы, кг;
v - табиғи күйіндегі материалдың көлемі, м3.
Материалдың көпшілігі шұрықты болып келеді. Оның материал өлшеміндегі саны неғұрлым көп болса, тығыздығы да соншалық аз болады. Балқытылған массадан алынатын сұйықтар мен материалдардың (шыны, металл) орташа тығыздығы іс жүзіндегі мәні бойынша, шынайы тығыздыққа тең.
Материалдың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И. СӘТБАЕВ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
М. САДУАҚАСОВ Ғ. БАТЫРБАЕВ
ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі оқулық ретінде ұсынған
АЛМАТЫ 2007
ЖОК 666.691 ББК 38.3.я73
Садуақасов М., Батырбаев Ғ. Құрылыс материалдары. Оқу құралы. - Алматы: ҚазҰТУ, 2007. - 259 б.
ISBN 9965-843-63-5
Оқу құралында құрылыста пайдаланылатын бейорганикалъщ, органикалыц, композитті материалдардың қасиеттері мен олардың пайдаланылуы қарастырылган. Мұнда түрлі құрылыс материалдары мен бұйымдар бір ізді баяндалды: алдымен материалга жалпы түсінік беріліп, әрі қарай ол қандай шикізаттан жасалып, қалай өндірілетіні, алынган заттың, бұйымның қасиеттері мен олардың қай жерде қолданылатыны айтылады. Осы бірізділікті сақтай отырып, әр тарауда царалган құрылыс материалдарының сапасы - оның құрамы мен құрылымына байланыстылыгы және оларды өзгерту арқылы қажетті қасиеттері бар бұйым өндіруге болатындыгына көңіл аударылды.
Оқу құралы "Құрылыс материалдары" пәнінің багдарламасына сәйкес, мына құрылыс мамандықтарына арналып жазылган: 050729 "Құрылыс", 050730 "Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру", 050420 "Сәулет", 050506 "Экономика", 050507 "Менеджмент", 050732 "Стандартизация, метрология және сертификация", 050720 "Агаш өңдеу технологиясы" пәндері бойынша студенттерге құрылыс материалдар мен бұйымдар туралы білім береді.
ББК 38.3.я73
Сурет - 55. Кесте - 37.
Пікір жазғандар: Е.Нұрмаганбет, техн.ғыл. докторы, ҚазҰТУ;
З.Естемес, техн. ғыл. докторы, Орталық ғылыми-зерттеу лабораториясы; Ш.Жақыпбек, техн. ғыл. кандидаты, ҚазБСҚА.
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің 2007 жылғы жоспары бойынша басылды
ISBN 9965-843-63-5
© ҚазҰТУ, 2007
КІРІСПЕ
"Құрылыс материалдары" курсы құрылыс инженерлерін дайындауға арналған оқу жоспарында құрылыс өндірісінің технологиясы, сәулет, темірбетон конструкциялары, металл конструкциялары, ағаш пен пластмасса конструкциялары, құрылысты ұйымдастыру және үнемдеу пәндері үшін негіз болып табылады.
Оку кұралы "Құрылыс материалдары" пәнінің бағдарламасына сай, мына кұрылыс мамандыктарына арналып жазылған: 050729 "Құрылыс", 050730 "Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру", 050420 "Сәулет", 050506 "Экономика", 050507 "Менеджмент", 050732 "Стандартизация, метрология және сертификация" және 050720 "Ағаш өңдеу технологиясы" студенттеріне кұрылыс материалдары мен бұйымдары туралы материалдарды камтиды.
Кітапта түрлі кұрылыс материалдары мен бұйымдары бір ізді баяндалады: алдымен материалға жалпы түсінік беріліп, әрі карай ол кандай шикізаттан өндірілетіні, алынған заттың, бұйымның касиеттері және соңғыларға байланысты олар кай жерде колданылатыны айтылады. Осы бірізділікті сактай отырып, әр тарауда каралған кұрылыс материалдарының сапасы, оның кұрылымына байланыстылығы ескерілген. Ал оларды өзгерту аркылы кажетті бұйым өндіруге болатындығына көңіл аударылды.
Оку кұралында кұрылыс материалдары мен бұйымдарды өндіру технологиялары алғашкыларды әртүрлі сапада алу әдістері ретінде каралды. Өйткені кұрылыс материалдары мен бұйымдарын кажетті сапада шығару үшін, олардың кұрамы мен соңғыға тікелей байланысты олардың кұрылымы да, керекті бағтытта технологиялык процестер аркылы өзгертіледі.
Кітапта, колданып жүрген кұрылыс материалдарының барлык түрі карастырылған. Металл материалдар мен бұйымдар, сондай-ак асбестцемент, шыныпластик, полимербетон, т.б. материалдар бар. Ғимараттағы жылу энергиясын едәуір үнемдеуге септігін тигізетін жылу өткізбейтін және бөлмелердің акустикалык жайлылығын кастамасыз ететін материалдарға да көп көңіл бөлінген.
Кітап кұрылыс мамандыктары бойынша кадрлар дайьшдайтьш жоғары оку орындары студенттеріне арналған. Ол кұрылыс материалдары мен бұйымдар пәндерінің бағдарламасы бойынша казак тілінде жазылған алғашкы окулык болғандыктан, оны баска да кұрылыс маманд^іктарындағ^і студенттер, колледж студенттері ғылыми-зерттеу, жобалау институттары-ның мамандарының да пайдалануына болады.
І-БӨЛІМ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ
1-ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН ТОПТАСТЫРУ, СТАНДАРТТАУ ЖӘНЕ ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ҚҰРАМЫ МЕН ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ ӨЗАРА БАЙЛАНЫСЫ
1.1. Құрылыс материалдарын топтастыру
Құрылыс материалдары өздерінің қасиеттеріне байланысты әртүрлі бұйымдар, конструкциялар жасау үшін қолданылады. Ол бұйымдар құрылыста қолдану шартына сай алуан түрлі. Мысалы, көп қабатты үй салу үшін мынадай бұйымдар, конструкциялар пайдаланылады: фундамент, баған, арқалық, қабатаралық және төбелік жабындар, сыртқы және бөлмеаралық қабырғалар. Үй құрылысында бұлардан басқа, жылу-дыбыс-ылғал өткізбейтін бұйымдар да қолданылады. Пайдаланылатын орнына, атқаратын міндетіне байланысты құрылыс материалдары екі топқа бөлінеді.
Бірінші топқа: үйлерге басқа да ғимараттарға түсетін күшке төтеп бере алатын, конструкциялар деп аталатын материалдар жатады. Олар: 1) табиғи тас материалдар; 2) минералды шикізаттарды термиялық әдіспен өңдеу арқылы алынатын материалдар -керамикалық бұйымдар, шыны ситалдар, байланыстырғыш заттар, металдар; 3) минералды байланыстырғыш заттардың негізінде дайындалатын материалдар - бетондар, темірбетондар, құрылыс ерітінділері, автоклавта өндірілетін бұйымдар; 4) органикалық материалдар - ағаш материалдар, органикалық байланыстырғыш заттар, полимерлер; 5) композициялық материалдар - асбестцемент, бетонполимер, фибробетон, шыныпластик.
Екінші топқа: арнаулы міндет атқаратын конструкцияларда (бұйымдарда) пайдаланылатын "арнаулы орындарда қолданылатын" материалдар жатады. Бұлар - бұйымдардың эксплуатациялық қасиеттерін жақсарту, үйдің ішін - жайлы, ал сыртын көркемдеу мақсатымен, әрі конструкцияларды зиян келтіретін ортадын қорғау үшін қолданылады. Олар: 1) жылу өткізбейтін жылуизоляциялық материалдар (шыныдан істелінген мақта, ағаш талшықты плиткалар, арболит, т.б.); 2) дыбыс өткізбейтін материалдар (тесіктелген -перфорацияланған ағаш жоңқалы тақталар, акмигран, фибролит); 3) тыстағыш (өңдегіш) материалдар (табиғи тастардан істелінген үйдің ішін, сыртын әшекейлейтін, оларға өң беретін мәрмәр, гранит тақталар мен жасанды материалдар - керамикалық тақталар, т.б.);
4) коррозияға төзімді материалдар (сыр, лак, бояулар, металл бұйымдарының бетіне тысталатын - кондырылатын заттар); 5) төбе конструкцияларын жабатын су, ауа өткізбейтін гидроизоляция-лык және герметикалык (саңылаусыздандырғыш) материалдар (рубероид, толь, мастикалар, герметиктер); 6) отка төзімді кірпіштер (динас, шамот, т.б.); 7) радиоактивтік сәулеге төзімді материалдар (ауыр толтырғыштар - барит, металл жоңкалар, т.б. негізінде дайындалған өте ауыр бетондар).
1.2. Құрылыс материалдарының қасиеттерін стандарттау
Құрылыс материалдарының физикалык касиеттеріне: олардың тығыздык кеуектілігі, ылғалдылығы, су сіңіргіштігі, аязға төзімділігі, жылу өткізгіштігі, т.б., ал механикалык касиеттеріне - олардың деформациялык (серпімділік, пластикалык) касиеттері, беріктігі, каттылығы, үйкеліске, ұруға және тозуға төзімділігі, т.б. жатады.
Әртүрлі өнеркәсіптік, азаматтык, т.б. кұрылыстарда материалдарды белгілі орында (фундаментте, каңкада, кабырғада, т.б.) аткаратын кызметіне сай пайдалану үшін, олардың касиеттерін жаксы білу кажет. Бұл касиеттер кұрылыс материалдарының стандарттаріінда (ГОСТ, ОСТ, т.б.) келтіріліген сан көрсеткіштерімен сипатталынады да, "Құрылыс нормалары мен ережелеріне (СНШ)" сәйкес колданылады. Халыкаралык айырбас, сауда жүргізу үшін әр мемлекет кұрылыс материалдарын өндіргенде ИСО-ның (халыкаралык стандарттарды бекітетін мекеме) талаптарын да бұлжытпай орындауы керек.
Стандарттар орыс тілінде жазылатын аттарының бас әріптерімен белгіленген: ГОСТ (государственный общесоюзный стандарт) - ол кұрылыс материалдарын өндіретін кәсіпорындармен, олардың ведомстволығына байланыссыз, міндетті түрде орындалатын бүкілодактык мемлекеттік документ, шарттар. ОСТ (отраслевой стандарт) - ол салалык (ведомствалык), РСТ - республикалык, ал СТП - (стандарт предприятия) -юсіпорындык стандарттар. СНиП (строительные нормы и правила) дегеніміз - кұрылысты жобалау, оны кұру үшін колданылатын материалдарды тиімді пайдалану туралы, барлык мекемелер міндетті түрде колданылатын, бүкілодактык нормативтік документтердің жиынтығы.
Құрылыс материалдары саласында ең көп тараған стандарттардыщ бірі - ТУ (технические условия) - техникалық шарттар. Бұларда кұрылыс материалдарын таңбалау, буып-түю, тасу, сактау туралы шарттар койылады және олардың үлгілерінің немесе өздерінің сапасын сынау әдістері келтіріледі.
Техникалық талап (шарт) қойылған ережелері бар бұл стандарттар құрылыс материалдарының сапа көрсеткіштерін нормалайды (мөлшерлейді). Мысалы, ГОСТ-10178-85 кәдімгі портландцементтерінің мынадай сапа көрсеткіштерін мөлшерлейді -ұнтақтық дәрежесін, яғни майдалық мөлшерін (нөмірі, яғни тесіктерінің диаметрі 0,08 мм елеуіште (електе) өтпей қалатын цемент қалдығының проценті бойынша анықталады), нормалы қоюлығын (цементтің нормалы илемін, яғни қамырын алу үшін қажетті су мөлшері проценті бойынша), ұштасу мерзімін (цементті сумен араластырғанда пайда болған коллоид ерітіндісінің коагуляциялану салдарынан гель деп аталатын қатты денеге айналу, яғни ауысу уақыттарымен, мерзімдерімен сипатталынады), маркасын (элементтің, оған салмағынан үш есе көп) құм қосып дайындалған, ерітіндісінен жасалған үлгінің, 200С-та 28 тәулік бойы қатайғанда ие болатын, сығу күшіне, беріктілік шегіне тең. Портландцементтің осы келтірілген сапаларына стандарт мынадай шарт қояды - елеуіштегі қалдық проценттен артық болмауы, қамырының нормалы қоюлығы 23...26% аралығында болуы, ұстасу мерзімі 45 минуттан ерте басталмауы, ал ұстасудың аяқталуы 1 сағаттан кем болмауы, құм қосып жасалған үлгісінің беріктілігі 400.. .600 кг ссм2 аралығында болуы керек.
Стандарттарда бірінші цифрлар - олардың нөмірін, екінші цифрлар - бекітілген жылын көрсетеді; олар 5-10 жылда ғылым мен техника жетістіктеріне байланысты қайта қаралып, бекітіліп отырады. Стандарт шарттарын бұлжытпай, тиянақты, жауапты орындау керек.
1.3. Құрылыс материалы қасиеттерінің, оның құрамы мен құрылымына байланыстылығы
Құрылыс материалдарының касиеттері, олардың құрамы мен құрылымына байланысты. Құрамдар - химиялық, минералдық және фазалық болып бөлінеді. Материалдык химиялык, яғни химиялық элементтерден тұратын, кұрамына карай, оның отка, микроорганизмдер әсеріне төзімділігін, механикалык, т.б. техникалык касиеттерін жорамалдауға болады. Құрылыс материалдары ішінде көп тараған бейорганикалык байланыстырғыш заттар мен табиғи тас материалдардың химиялык кұрамы әдетте оксидтермен (тотыктармен) сипаттальшады.
Минералдар - негізгі және кышкыл тотыктардың өзара байланысуынан түзіледі (кұралады). Мысалы, портландцемент кұрамында үш кальцийлі силикат - минерал 3CaO- SiO2 (кыскаша C3S) көбейсе (45-60%), оны кұммен, сумен араластырғанда цемент тез катаяды да, беріктілігі өседі.
Фазалык кұрам катты каңка және ауамен, сумен толған саңылауларда түзіледі. Саңылаулар ішіндегі судың катты затка (мұзға) айналуына байланысты, материалдардың касиеттері өзгереді - аязға төзімділігі төмендеп, жылу өткізгіштігі өседі.
Көп кұрылыс материалдарының кұрылымы олардың бөлшектерінің (түйірлерінің) ірілігін, формасын өзара орналасуын, байланысуын көрсетеді. Құрылым үш дәрежеде аныкталады: 1) материалдың макрокұрылымы (кұрылымдағы саңылаулардың мөлшері 1-2 мм) жәй көзбен көру аркылы; 2) микрокұрылымы 50-ден 2000 есеге дейін оптикалык микроскопта үлкейту аркылы; 3) материал кұрайтын заттың ішкі кұрылымы ондаған мың есе үлкейтіп көрсететін электрондык микроскопта рентген сәулесімен зерттеу аркылы.
Қатты кұрылыс материалдарының макрокұрылымы конгломератты, ұялы ұсак саңлаулы, талшыкты, кабатты, т.б. болуы мүмкін. Мұнда конгломератты (латынша - жиналған, кұрылған деген сөз) кұрылым әртүрлі. Мысалы кұмнан, малта (жұмыр) немесе жарыкша (киыршык) тастардан, осыларды байланыстыратын заттардан кұралған кұрылым - көбінесе бетондардың сан алуан түрлеріне, ұялы кұрылым макросаңылаулы газ бен көбік бетондарға, ұялы пластмассаларға, ал ұсак саңылаулы кұрылым - камырға көп су косып, оны күйдіргенде жанып кететін косындылар - косу әдістерімен жасалған керамикалык материалдарға тән. Талшыкты кұрылым ағаш материалдарға - шыны мактадан жасалған бұйымдарға, кабатты кұрылым кағазпластка, текстолитке тән.
Материалдардың микрокұрылымы олардың бөлшектерінің мөлшерін, формасын, материал көлеміндегі санын (оптикалык микроскопта ауданның 1 см2 келетін бөлшек санымен сипатталады) көрсетеді.
Материал түзетін заттардың ішкі кұрылымы, кристалл немесе аморф түрлі болады. Кейбір заттардың, мысалы кварцтың ізі, кұрылымы осы екі түрде де кездеседі; ал кристалды түрі тұрактырак. Өйткені ол әкпен косылу үшін 1750С және 1 МПа кысым кажет. Ал аморфты түрде кездесетін кварцтрепел кәдімгі температурада (20оС шамасында), ешкандай кысымсыз әкпен байланысып, кристалл - түрлі сулы силикат түзеді.
Құрылыс материалдарының берік, катты, балкығыш, т.б. касиетті болуы, оларды түзетін заттардың ішкі кұрылымына - кристалл торларының түріне (текшелі, гекоагональды, т.б.) байланысты. Атомдардың кристалл ішінде орналасуы мен атомдардың аралығын рентген сәулесінің заттың атомдык жазыктыктарынан, атомдарынан кері шағылысып, экранға түсетін дактарына карап аныктауға болады. Өйткені, затты кұрайтын атомдардың ара кашыктығы рентгендік сәуле
толкынының ұзындығымен шамалас. Электрон сәулесі толкынының у.зындығы, рентген сәулелерінікінен әлдекайда кем екені акикат. Ренгенограммада майда фазалардың сызыктары өте көмескі көрінеді, сондыктан оларды жоғарғы дәлдікпен өлшеу мүмкін емес. Мұндай жағдайда электронография (электрондардың затка жұтылмай каркынды шағылысатын-дығына негізделген) заттың өте ұсак бөлшектерін зерттеуге кеңінен пайдаланылады.
2-ТАРАУ. ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫНЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ
2.1. Материал күйінің өлшемдері
Құрылыс материалдары күйінің өлшемдері дегеніміз -материалдар мен бұйымдардың физикалык касиеттерінің бір түрі. Физикалык касиеттерге күй-өлшемдерінен баска: гидрофизикалык және жылуфизикалык касиеттер жатады. Материал күйінің өлшемдері - оның тығыздык және кеуектілік касиеттерімен сипатталынады.
Кітаптың осыдан баска да тарауларында кұрылыс материалдарының негізгі касиеттері, олар аркылы маркаларды халыкаралык стандарттарда колданатын символдармен белгіленеді: Д - тығыздык, W - су өткізбейтін, Г - аязға төзімді, М - және В - сәйкесінше материалдың беріктігі бойынша аныкталынатын маркасы мен класы. Сондай-ак, материал күйінің өлшемдері де, мысалы массасы (сажагы), көлемі, т.б. техникалык әдебиеттерде калыптаскан символдар аркылы белгіленеді.
Материалдың тығыздығы мына формула аркылы аныкталады:
D =mv; (2.1)
мұндағы D - материалдың тығыздығы, гсм3 немесе кгм3; m - кұрғак материалдың салмағы, г немесе кг; v - материалдың көлемі, см3м3.
Тығыздык - шын және орташа деп бөлінеді. Шын тығыздыкты (Dm) аныктағанда v - ол материалдың саңылаусыз, яғни оның тек затпен толған көлемі; сондыктан шын тығыздыкты "заттың тығыздығы" деп те атайды. Орташа тығыздыкты (D0) аныктағанда, көлемнің есебіне материалдың ішіндегі саңылаулар да кіреді. Материалдың шын тығыздығын табу үшін оның көлемін материалды ұнтактап, ішінде саңылау калдырмай, арнаулы әдіспен пикнометр аркылы аныктайды. Орташа тығыздыкты табу үшін бұйымның үлгісін үш бағытта өлшейді де, оның көлемін саңылаулармен коса аныктайды.
Сусымалы материалдардың (кұмның, жаркышак немесе малта тастардың, т.б.) тығыздығын аныктау үшін, олардың көлемін белгілі ыдыска стандартта көрсетілген биіктікпен толтыру (кұю) аркылы табад^і.
Материалдардың шын тығыздығын негізінде бірден жоғары: табиғи және жасанды материалдікі 2-3 гсм3 немесе тм3 аралығында, қара металдардікі 7-8, ал битум, пек, олиф, лак, ағаш, пластмассалардікі - 0,9-1,6 гсм3 аралығында. Көп материалдардың орташа тығыздығы, олардың шын тығыздығынан біршама төмен. Мысалы кәдімгі (күйдірілген) кірпіштің орташа тығыздығы 1,8, ал шын тығыздығы 2,6 тм3. Тек қана абсолютті тығыз материалдардың (шыны, болат, битум, сұйықтардың) орташа және шын тығыздықтары бірдей (тең).
Заты бір материалдардың орташа тығыздығының көрсеткіштері -олардың кеуектілігіне байланысты әртүрлі болады. Мысалы, әр дәрежелі кеуектелінген керамикалық материалдардікі - 0,25-1,8; пластмассалардікі -0,015-1,2 тм3 аралықтарында.
Кеуектілік деп - материал көлемінің саңылаулармен (ұсақ тесіктермен) толған дәрежесін атайды. Демек, кеуектілік тығыздыққа қарама-қарсы түсінік. Кеуектілік бірге теңелген көлемнің үлесі не проценті арқылы анықталады:
К = VcVm; (2.2)
К = (1 - До Дш )-100; (2.3)
мұндағы К - материалдың кеуектілігі, көлемнің үлесі немесе проценті; Ус - саңылаулар көлемі, бірдің үлесі; Vm - материалдың көлемі, ол бірге тең; До, Дш - материалдың орташа және шын тығыздықтары, гсм3 немесе тм3.
Материалдың көлемі - материал затының көлемі (V3) мен оның саңылаулары көлемінің (Vc) қосындысына тең (2.1-сурет):
Vm = Vз + Vc
2.1 - сурет. Кеуекті материал көлемі құрамының схемасы:
Vm — материалдың көлемі; У3 — заттың көлемі; Ус — саңылаулардың көлемі; УСу және Vaya — сацылаулардагы су мен ауа көлемдері
Саңылаулар көлемі - сумен толуы мүмкін. Сондыктан бұл көлемді табу үшін материал алдын ала 1050С-та салмағы өзгермегенше кептіріліп, содан соң тығыз бітелінген ыдыска орналастырылады. Ыдыс ішіндегі ауа сорылып шығарылып, вакуумдалған материалға сұйык зат (су немесе керосин) сіңіріледі. Саңылауларды толык толтыруға кеткен сү-йыктың шығыны, материалдағы саңылаулар көлеміне тең болады. Саңылаулар көлемін бұдан гөрі дәлірек аныктау кажет болса, сынау уак тесіктерге де сіңгіш сү-йыгыпған гелийді колдану аркылы жүргізіледі.
Саңылаулардың көлемін тапканнан соң ол материалдың кәдімгі жағ-дайындағы көлемінен алу аркылы, материалдың көлемі аныкталынады, яғни:
Уз=Уш-Ус (2.4)
Одан әрі (2.1.) формула аркылы материалдың шын тығыздығын табуға болады.
Саңылаулар мөлшеріне карай, материалдар - уақ не ірі кеуекті деп аталынады. Уак кеуекті материалдардың саңылаулары, мм-дің жүзден мыңға, яғни (10-6м) дейінгі үлесімен, ал ірі кеуектілерінің саңылаулары -мм-дің он үлесінен 1-2 мм-ге дейінгі мөлшермен сипатталынады.
Кеуекті материалдардың саңылаулары ашык және жабык түрде болады. Ашык саңылаулар коріпаған ортамен катынасты және өзара да катынасты болуы мүмкін. Мысалы, материал үлгісін су кұйылған ыдыска салғанда, ашык саңылаулар сумен кәдімгі жағдайда-ак толады. Сондыктан материалда ашык саңылаулар көп болса, оның аязға төзімділігі төмендейді. Керісінше, материалда жабык саңылаулар көп болса, оның ұзактыіы өседі. Бірак дыбыс өткізбейтін материалдар үшін оларда ашык саңылаулар көп болғаны жөн. Өйткені өзара шектесе орналаскан осындай саңылаулар -лабиринттерде, оның дыбыс энергиясы бірте-бірте сөнеді. Саңылаулардың мөлшері сынапты саңылау өлшегіншен аныкталады (2.2-сурет).
Сынатың кысыыы, МПа
2.2-сурет. Саңылау өлшегіштегі сынап кысымының, саңылаулардың диаметріне байланыстылығы (логарифмдік масштабта)
Құрылыс материалдарының негізгі физикалық қасиеттері мен соңғылардың өзара байланыстылығын 2.1-кестеден аңғаруға болады.
2.1-кесте
Құрылыс материалдарының негізгі физикалық қасиеттері
Материалдың аты
Шын
тығыздығы, гсм3
Орташа тығыздығы, кгм3
Кеуектілігі,
%
Жылуөткіз-гіштігі
Вт(м°С)
1
2
3
4
5
Бетон:
ауыр жеңіл ұялы
2,6 2,6 2,6
2400 1000 500
10 65 81
1,16 0,35 0,2
Кірпіш:
кэдімгі қуыс денелі
2,65 2,65
1800 1300
32 51
0,8 0,55
Табиғи тас: гранит
вулкандық туф көбік шыны
2,7 2,7 2,67
2670 1400 300
1,4 52 88
2,8 0,5 0,11
Мипора (көбік полимер)
1,2
15
88
0,03
Ағаш материалдар: карағай тақтайлары ағаш талшықты тақта
1,53 1,5
500 200
67 86
0,17 0,06
2.2. Гидрофизикалық қасиеттері
Қасиеттердің бұл тобына материалдардың су жүтқыштығы, суға, аязға төзімділіктері, су өткізгіштік, т.б. қасиеттері жатады.
Су жұтцыштьщ деп - материалдың су сіңіргіш қабілетін айтады. Ол - материал үлгісінің су сіңіргеннен кейінгі салмағы мен құрғақ күйіндегі салмақ айырмашылығына байланысты. Құрғақ материалдың салмағы немесе көлемі, процент арқылы анықталынады. Үлгіні температурасы 200С суға салып, оны әбден су сіңіріп болғанша үстайды. Кеуекті (саңылаулы) материалдар суды көп сіңіреді. Әдетте суды материалдың барлық көлемі сіңірмейді, өйткені көлем ішінде материалдың заты және су сіңе алмайтын өте үсақ тесіктері бар. Сондықтан материалдың көлемдік су жүтқыштығы - оның кеуектілігінен әрдайым аз.
Материалдың салмақтық (СЖт) және көлемдік (СЖУ) су жүтқыштық-тары мына формула арқылы анықталады.
СЖт = (тс- т к) т к -100, % ; (2.5)
СЖЇ = (тс- т к) Үк.*,-100, % ; (2.6)
мұндағы V„ -материалдың кәдімгі жағдайда (саңылаулармен бірге) алатын көлемі; тс - үлгінің суды сіңіргеннен кейінгі салмағы (массасы), тк - үлгінің құрғақ күйіндегі салмағы.
Көлемдік су жұтқыштық әрдайым 100%-тен кем, өйткені материал көлемінің ішінде саңылаулардан басқа оның заты да бар. Ал салмақтық су жұтқыштық 100%-тен көп болуы да мүмкін, өйткені өте кеуекті материалдар (мысалы торфтан жасалынған жылу өткізбейтін тақталар) суды өз салмағынан көбірек сіңіреді. Кәдімгі кірпіштің салмақтық су жұтқыштығы 8-15%, жуынатын бөлме мен дәретхана еденіне төсейтін керамикалық тақталардікі 5%-тен кем, ал ауыр бетондардікі - 2-4%, граниттікі - 0,02-0,7% аралығында болады.
Су жұтқыш материалдардың, олар сіңіпген судың мөлшері көбейген сайын, беріктілігі төмендеп, ал орташа тығыздығы мен жылу өткізгіштігі өседі. Бұл жағдайда кейбір материалдардың, мысалы ағаштардың көлемі де өседі.
Суға төзімділік. Бұл қасиет материалдардың суда босау (жұмсақ) коэффициенті (Кс.б.) арқылы сипатталынады:
Кс.б. = Яс Як; (2.7)
мұндағы Яс, Як - материалдың сәйкесінше су сіңіргеннен кейінгі және құрғақ күйіндегі беріктіктері, МПа (кгссм2).
Материалдардың суда босау коэффициенттерінің көрсеткіштері 0-1 аралығында болады. Табиғи және жасанды тас материалдарды су құрылысында қолдану үшін, олардың суда босау коэффициенті 0,8-ден кем болмауы қажет.
Су өткізбегіштік. (W) материалдың (бетонның), оның цилиндр формалы үлгісін су қысымымен стандартқа сай сынағанда, белгілі бір қысымға дейін су өткізбегейтіндігімен сипатталынады.
Аязга төзімділік (Г) деп - суға қаныққан материал үлгісінің бірнеше қайтара жүргізілетін тоңазыту-жібіту цикліне төзімділік мүмкіншілігін айтады. Аязға төзімділігін анықтау үшін материал үлгісі, су сіңіргеннен кейін температурасы -5 - -200С* камерада 6 сағат тоңазытылады. Содан кейін қайтадан суға салып, оны 15-200С аралығында жібітеді (жылытады). Осындай цикл материалдың пайдаланатын орнына байланысты 25-500, одан да көп рет қайталаньілады Егер материал белгілі бір циклден өткеннен кейін біртектігінің 85%-ін сақтап, ал салмағын 5 проценттен артық
Көп материалдардың, оның ішінде құрылыс материалдарының да қасиеттері, олардың стандарттарында көрсетілгендей, құрғақ күйінде анықталынады. Өйткені материал ылғалданса, оның қасиеттері де өзгереді.
жоғалтпаса, ол аязға төзімді болып есептелінеді. Сыннан өткен материал беріктілігінің төмендеу себебі, оның саңылаулары ішіндегі су, тоңазығанда мұзға айналып көлемін 9%-ке ұлғайтып, саңылаулардың қабырғасын (қаңқасын) қирату мүмкіндгагінде. Бұл қиратылу процесі - материал беті қабыршақтануынан (түлеуінен) басталып, әрі қарай оның денесі ішіне тарайды. Тоңазыту-жылыту циклдері көбейген сайын, материал көп уақыт қайта-қайта созу күшінің әсерінде болғандай қажиды.
Материалдың пайдалану орнына сәйкес аязға төзімділігі, сыртқы қабырғада қолданылатындары (кірпіш, керамикалық тастар, жеңіл бетондар) үшін 25; 35; көпірмен жол салуды пайдаланатындары үшін 50; 100; 200; ал гидротехникалық бетондар үшін 500-ге дейін болуы қажет. Көрсетілген аяз бен жылу алмасуларын өткеннен соң, материалдар беріктігі мен салмағын белгілі мөлшерден төмендетпеуі керек.
2.3. Жылу-физикалық қасиеттері
Бұл қасиеттер тобына - материалдардың жылу өткізгіштік, отқа төзімділік, т.б. қасиеттері жатады.
Жылу өткізгіштік деп - материалдардың бір бетінен (мысалы ішкі, екінші (сыртқы) бетіне жылу өткізу қабілетін айтады. Тұрғын үйлерде, басқа да азаматтық ғимараттарда жылулықты сақтау үшін, қоршағыш конструкция ретінде қолданылатын сыртқы қабырғалардың, төменгі (бірінші) қабат еденінің, соңғы қабат төбесінің, әсіресе жылу өткізбейтін (жылуизоляциялық, жылуды аз өткізетін) материалдардың жылу өткізгіштігін білу өте қажет.
Материалдардың жылу өткізгіштігі - олардың затына, саңылауларының түріне және жылу ағымының температурасына байланысты. Кеуекті материал-дарда жылу, оның заты мен саңылаулардағы ауадан өтеді.
Ауаның жылу өткізгіштігі өте аз 0,023 Вт(м.оС), ол жылу өткізбейді десе де болады. Құрғақ кеуекті материалдардың жылуөткізгіштік мөлшері оның заты мен ауаның жылуөткізгіштік мөлшерінің аралығынан орын алады. Сондықтан материалдардың кеуектілігі өскен сайын, оның жылу өткізгіштігі төмендейді, ал тығыздығы өскен сайын, керісінше оның жылу өткізгіштігі жоғарылайды. Демек, қоршағыш конструкциялар үшін кеуекті жеңіл материалдар тиімді.
Материал дымқылданса, оның жылу өткізгіштігі тез өседі. Өйткені судың жылу өткізгіштігі ауаның жылу өткізгіштігінен 25 есе артық (0,58) Вт(м.0С). Егер су тоңазып мұзға айналса, онда материалдың жылу өткізгіштігі одан да жоғарылайды. Себебі, мұздың
жылу өткізгіштігі 2,3 Вт(м. С)-ка тең, яғни ауаның жылу өткізгіштігінен 100 есе көп.
Әдетте материалдардың жылу өткізгіштігін (1) олардың орташа тығыздығы (Д) аркылы болжауға болады. Тас материалдар үшін В.П.Некрасовтың мына формуласы колданылады:
1 = 1,16 л(0,0196+0,22До2) - 0,16, ВТ( м-°С). (2.8)
Бұл формуланы баска да материалдардың жылу өткізгіштігін шамалап табу үшін пайдалануға болады. Бірак, материалдардың жылу өткізгіштік мөлшерін дәл білу кажет болса, оны тәжірибе аркылы аныктайды. Материалдардың жылу өткізгіштігінің олардың ылғалдылығы мен тығыздығына байланысты екендігі 2.3.-суретте керсеті лді.
2.3-сурет. Бейорганикалык материалдардың жылуөткізгіштігінің олардың тығыздығына байланыстылығы
(1—цұргац, 2—3 — әр ылгалдылъщты ауада цұргац, 4— су сіңірілген)
Жылу ағымының температурасы өскен сайын (мысалы, жылу өндіретін агрегаттарды изоляцияланғанда), көп материалдардың жылу өткізгіштігі аздап өседі. Мұны осындай объектілерді изоляциялағанда ескереді (есепке алады): агрегатты оңашалайтын материалдың (бұйымның) калыңдығы өсіріледі немесе жылу өткізгіштігі төмен бұйым пайдаланылады.
Материал кұрылымы (кұрылысы) да оның жылу өткізгіштігіне әсерін тигізеді. Қабат-кабат (катпарлы) немесе талшык кұрылымды материалдың жылу өткізгіштік мөлшері, жылу ағымының талшыктардың бойына (ұзынды-ғына) параллель немесе оларға кесе-көлденең бағытталуына байланысты. Мысалға, талшыктары діннің (бағананың) ұзын осін бойлаған ағашты алайык. Егер жылу ағымы талшыктардың бойына параллель, яғни діннің көлденең кимасына перпендикуляр болып бағытталса, оның жылу өткізгіштігі, жылудың талшыктарға кесе-көлденең бағытталуымен салыстырғанда екі есе көп, сәйкесінше 0,3 және 0,15 Вт(м.оС).
Материалдың жылу өткізгіштігі - оның саңылаулары мөлшеріне байланысты: уақ кеуекті материалдың жылу өткізгіштігі ірі кеуектігімен салыстырғанда аз, ал қатынасты (ашық) саңылаулы материалдардың жылу өткізгіштігі, қатынассыз (жабық) саңылауларына қарағанда көп. Өйткені, саңылаулар ірі және өзара қатынасты болса, олардың ішіндегі ауа қозғалып, жылу таратады. Яғни, конвекция құбылысы орын алып, материалдың жылу өткізгіштігі өседі.
Отқа төзімділік деп - материалдың ұзақ уақыт жоғары температурада формасын өзгертпей сақталуын айтады. Материалдың отқа төзімділігі - оның стандартты формалы және мөлшерлі үлгісін белгілі режиммен қыздырғанда, қай температурада оның жоғарғы ұшы шөгіп, өзі тұрған тұғырыққа тигенімен сипатталынады.
15800С-тан жоғары температураға ішідайтын материалдарды - отқа төзімді материалдар дейді. Оларға динас, шамот, хроммагнезиттен жасалған материалдар мен бұйымдар жатады. Шамот материалдары мен бү-шімдарының отқа төзімділігі - 1610-17300С, династікі - 17000С, хроммагнезиттікі - 20000С-тан кем емес. Бұл материалдар мен бұйымдар өндіріс пештерінің (домна, мартен, шыны балқытқыш, клинкер күйдіргіш, т.б.) ішкі футеровкасы (астары) ретінде пайдалан^ілад^і.
Отқа төзімділік көрсеткіші 1350-15800С материалдарды қиып балқитын, көрсеткіші 13500С-тан төмен материалдар - оңай балқитын материалдардеп аталады.
2.4. Механикалық қасиеттері
Бұған деформациялық (формасын өзгерткіштік) қасиеттер (серпімділік, пластикалық (иленгіштік), морттық (омырылғыштық) және беріктілік, қаттылық, үйкеліс пен тозуға төзімділік қасиеттері жатады.
Деформациялық қасиеттері
Құрылыс материалдары сыртқы күш әсерінен өздерінің өлшемдері мен формаларын аз да болса өзгертеді, яғни деформацияланады. Бұл деформация, күш шамасына тікелей тәуелді. Егер күш белгілі бір мәннен аспаса, деформация күштің өсуіне пропорционал артады. Ал күш әсерін тоқтатсақ (яғни күшті алып тастасақ, жойсақ), дене (бұйым) бастапқы қалпына келеді (қайтады). Денелердің бұл қасиеттерін - серпімділік дейді. Шамасы айтарлықтай үлкен күш әсерінен дененің қайтымсыз, қирамай деформациялану қабілеті - пластикалық қасиет деп аталынады.
Күш әсері тоқталған кезде (яғни, денеге түскен күшті алғанда) деформацияның жойылуын (материалдың бұрынғы қалпына келуін) -серпімді немесе цаитымды деформация, ал жойылмауын (яғни
материалдың бастапқы қалпына келмеуін) - қалдық немесе пластикалық деформация дейді.
Құрылыстар мен конструкцияларда пайдаланылатын материалдарды екі топқа бөлуге болады: 1 - қалдық деформациядан кейін қирайтын пластикалық материалдар, мысалы болат, дюралюминий, ағаш; 2 - өте аз қалдық деформация кезінде қирайтын морт материалдар, мысалы шойын, бетон, кірпіш, шыны. Әдетте пластикалық материалдар созылуға, сығылуға біркелкі қарсыласады. Ал морт материалдардың сығуға беріктілігі жақсы, бірақ созуға беріктілігі нашар. Морттыққа - ірі, ал пластикалыққа - ұсақ түйір құрылым тән.
Басқа материалдар сияқты құрылыста қолданылатын конструкциялық материалдар да атомдардан тұратыны, ал атомдар өзара атомдық күшпен байланысып, тепе-теңдік күйде болатыны физика курсынан мәлім. Материалдың беріктігі, атомдардың атомдық күш шамасына байланысты. Атомдық күш неғұрлым үлкен болса, материал соғұрлым берік, кіші болса - осал. Сыртқы күш әсерінен атомдық күш қандай да бір қосымша шамаға өзгереді. Бұл қосымша шама - ішкі күш деп аталып, конструкция элементтерінің сыртқы күш әсеріне қарсыласу қабілетін сипаттайды.
Деформация - материалдың атомдарының ара қашықтықтарының өзгеруі мен атом блоктарының орын ауыстыруы салдарынан туады. Дене деформацияланғанда, ол А1 шамасына ұзарып немесе қысқарады. Оның сызықтық (бойлы) салыстырмалы деформациясы (є) келесі формуламен анықталынады:
є = А11; (2.9.)
мұндағы А1-абсолюттік деформация, 1-дененің алғашқы сызық өлшемі см, мм.
Тәжірибелердің көрсетуіне қарағанда барлық серпімді конструкциялық материалдарда пайда болатын деформация (є) кернеуге (5) тура пропорционал, яғни:
є = 5 Е. (2.10.)
Бұл заңдылықты Гук айтқандай "күш қандай болса, ұзару да сондай". Әр материал әр күште әртүрлі ұзарады. Формуладағы Е -материалдың серпімділік модулі - материалдың қатаңдылығын, яғни оның деформацияға қарсыласу қабілетін сипаттайтын коэффициент; өлшем бірлігі - МПа немесе нм2; ол тәжірибе жүзінде анықталынады:
Е =5 є. (2.11.)
мұндағы кернеу шамасы мына формуламен есептелінеді:
5 = Р S; (2.12.)
мұндағы Р - бұйымға түскен сыртқы күш, кгс; S - бұйымның күш түспей тұрған кезіндегі көлденең қимасының ауданы, см .
Атомдары ұзара үлкен атомдық күшпен байланысқан материалдардың (олар жоғары температурада балқиды) серпімділік модулі де үлкен (2.2-кесте). Ауыр бетонның деформациялық модулі маркаларына (М100-М500) байланысты 1900-4100 МПа, арболиттің серпімділік модулі 75-1200 МПа.
2.2-кесте
Материалдардың серпімділік модулінің (Е) балқу температурасымен (t5) байланыстылығы
Материал
Е10-4, МПа
tg, °С
Материал
Е10-4, МПа
tg, °С
Корунд
37,2
2050
Қорғасын
1,5
327
Темір
21,1
1539
Полистирол
0,3
300
Жез
11,2
1083
Каучук
0,007
300
Алюминий
7
660
Пластикалық материалда қалдық деформациясын тудыратын кернеудің ең аз шамасы - ащыштъщ шегі (5 аш) деп аталып, төмендегі формуламен анықталынады:
5а.ш.=Ра.ш. S; (2.13.)
мұндағы Раш -үлгіге түскен, онда аққыштық шегін тудыратын сыртқы күш, кгс.
Кернеу шамасы аққыштық шегіне тең болғанда, материал пластикалық (қалдық) деформацияға ұшырайды.
Беріктік деп - конструкцияньщ немесе оның жеке элементтерінің сыртқы күш, температура, су, қар, т.б. әсерінен туған ішкі кернеуге қирамай, қарсыласу қабілетін айтады. Яғни, беріктілік дегеніміз -материалдың оған түскен сыртқы қирату күштеріне кедергі көрсетуі.
Конструкциялардағы құрылыс материалдары өздеріне түскен әртүрлі күштер әсерінен пайда болған сығылу, созылу, иілу және ығысу кернеулеріне тап болады. Көбіне материалдар сығылу мен созылу күштері әсерінде болады. Табиғи тастар, бетондар, кірпіш, т.б. морт материалдар сығу күштеріне - жақсы, сығу күшіне - орташа, ал созылу күшіне - нашар кедергі көрсетеді. Бұлар созғанда, сығу мен салыстырғанда, 10-15 рет аз күшке шыдайды (қарсыласа алады). Сондықтан мұндай материалдарды сығылатын құрылыс конструкцияларында қолдану қажет. Басқа құрылыс материалдары, мысалы болат, ағаш, т.б. сығу және созу күштеріне бірдей жақсы кедергі көрсетеді.
Материалды сыққанда немесе созғанда пайда болатын кернеулер (2.12.) формула арқылы анықталады. Материалдың беріктігі (R) оған кернеу туғызған күшті үлгінің көлденең қимасы ауданына бөлу арқылы табылады, яғни:
R = Рк. S. (2.14)
Бұл көрсетілген беріктікті материалдың беріктік немесе уақытша қарсыласу шегі деп те атайды, ал Рк - беріктік шегіне сай бұйымды (үлгіні) қирататын күш (ол кернеу туғызатын күштен (Р) айыру үшін "к" индексімен белгіленеді).
Материал беріктігі, оның күштің қай түріне қарсыласуына (кедергі көрсетуіне) байланысты R^, Ясоз, Яию, Яығу деп белгілейді. Материалдың беріктік шегін табу үшін оның үлгісін престерде, үзгіш машиналарда, т.б. қиратады.
Құрылыс материалының құрылымы біркелкі болмағандықтан, оның беріктік шегін бірнеше (әдетте үштен кем емес) үлгілерді қиратқаннан соң, олардан шыққан орташа көрсеткішке теңестіреді. Үлгілердің формасы мен өлшемдеріне байланысты оларды сыннан өткізгенде, яғни қиратқанда табылған беріктік көрсеткіштері өзгереді.
Мысалы, сығу беріктігін табу үшін қабырғасы 2 (ғылыми-зерттеу үшін) ... 30 см текшелер (кубиктер) сынға салынса (қиратылса), кіші текшелердің беріктігі, сол материалдардан істелінген (дайындалған) үлкен текшелердің беріктігінен жоғары болып шығады. Призмалардың олармен көлденең қимасы бірдей кубтардың беріктігінен айтарлықтай төмен. Өйткені, үлгіні сыққанда ол көлденеңінен кеңиді. Үлгі мен престің жоғарғы және төменгі табандары арасындағы үйкеліс - үлгінің пресс плиталарына жанасқан жақын бөлшектерін көлденең кеңуден, демек қираудан қорғайды. Сыққанда үлгінің орта шені, көлденең кеңудің әсерінен, алдымен кеңиді. Сондықтан морт материалдан жасалған кубты сыққанда, ол төбелері қосылған екі пирамиданы бөліп, қирайды (2.4а-сурет). Егерде үлгі табандарын майлап (мысалы, парафинмен), үйкеліс күшін азайтсақ, онда куб көлденең бос кеңудің әсерінен вертикальді жарықшақтарға бөлініп, бірнеше кесектерге ыдырайды (2.4ә-сурет). Пресс плиталарына таянатын (орнатылатын) аудандарына май жағылған кубтың сығу беріктігінің шегі, майланбаған куб беріктігінің 50 проценті шамасында.
Үлгілердің беріктілік мөлшері, оларғы сыртқы күштердің түсу жылдамдығына да байланысты. Егер күш стандарттағы көрсетілгеннен
2.4-сурет. Морт материалдар қирауының схемасы: а - кәдімгі кубты сыққанда; ә- жозарзы және төменгі табандары майланған кубты сыққанда
гөрі тез түссе (берілсе), онда сынның қорытындысы, яғни үлгінің беріктілігі жоғары болады. Өйткені мұның салдарынан, үлгіде пайда болатын пластикалық деформациялар күш түсу жылдамдығына сәйкес тез өсе алмай қалады.
Келтірілген мысалдар - құрылыс материалдарының беріктілігін анықтау үшін олардың формасы, өлшемдері, сығылатын табан бетінің сипаттамасы мен оларға күш түсуінің жылдамдығы әртүрлі материалдарды сынауға арналған стандарттарда көрсетілген талаптарға сай болуы жайлы.
2.3 және 2.4-кестелерде құрылыс материалдарының түрлеріне сәйкес, олардың әртүрлі беріктіктерін анықтау үшін қолданылатын үлгілердің формасы, өлшемдері, есеп формулалары көрсетілген.
Жалпы алғанда сығу жоғарыда көрсетілген (2.14) формула арқылы анықталынады. Созу - болаттың, бетонның, талшықты, т.б. материалдардың беріктігін сипаттау үшін пайдаланылады. Осы көрсетілген екі беріктіктің өзара қатынасына байланысты материалдарды үш топқа бөлуге болады: бірінші созу - сығудан жоғары материалдар (талшықтағыш, т.б.), екінші созу - сығуға тең материалдар (болат), үшінші созу - сығудан төмен материалдар (морт - табиғи тастар, бетон, кірпіш).
2.3-кесте
Материалдардың сығуга беріктілігін стандарттық әдістермен анықтау схемасы
Үлгі
Эскиз
Есептеу формуласы
Материал
Стандартты үл-гінің мөлшері, см
1
2
3
4
5
Куб
R=Pa2
Бетон
15x15x15
Құрылыс ерітіндісі
7,07x7,07x7,07
Табиғи тас
5x5x5 10x10x10 15x15x15 20x20x20
Призма
R=Pa2
Бетон
а = 10; 15; 20 h = 40; 60; 80
Ағаш
а = 2; h = 3
Құрамалы үлгі
R=PS
Кірпіш
а=12; в=12,5; h=14
Цемент-қүм ерітіндісінен немесе гипстен жасалынған призма үлгінің жартысы
R=PS
Цемент
а=4
Гипс
S=25 см2
Жарықшақ немесе малта тастың цилиндрдегі үлгісі
Va= (1111-1112) mr100
Бетонның ірі толтырғыш-тары
d=15 h=15
2.4-кесте
Материалдың созу және июге беріктіктерін стандартты әдістермен анықтау схемасы
Үлгі
Сынау схемасы
Есептеу формуласы
Материал
Стандартты үлгінің мөлшері, см
1
2
3
4
5
Стержень,
сегізше,
призма
Созуға сынау
R созу=Ра2
Бетон
5х5х5 10x10x10
R созу = 4pnd2
Болат
d=1 1=10
Призма, кәдімігі кірпіш
Июге сынау;
R ию = 3Pl2bh2
Цемент
4x4x4
Кірпіш
12x6,5x25
Призма
Яию=Р1ЬҺ2
Бетон
15x15x60
Агаш
2x2x30
Беріктігіне байланысты материалдар, маркаларға бөлінеді. Беріктік арқылы белгіленген марка, материалдар қасиеттерінің ең маңыздысы. Нормативтерде марка кгссм2 өлшемінде келтіріледі. Мысалы, портланд-цементтің маркасы 400; 500; 550; 600. Маркасы жоғарылаған сайын материалдың конструкциялық сапасы жақсарады.
Беріктігі (R) жоғары, ал орташа тығыздығы фо) төмен материалдарды - ең жақсы конструкциялық материалдар дейді. Олар конструкциялық сапа коэффициенті (к.с.к) деген түсінік арқылы сипатталынады:
к.с.к. = R Do. (2.15)
Бұл коэффициенттің мөлшері жоғарылаған сайын, материалдың тиімділігі артады. Практикада (іс жүзінде) материалдың беріктігін жоғарыда көрсетілген әдістерден басқа, мысалы үлгіні қиратпай, оның бойын ультрадыбыс жіберу әдісі не басқа да тәсілдер арқылы табу қолданылады. Мұндай әдістер әсіресе құрылыста орнатылып қойылған конструкциялардың беріктігін анықтау үшін пайдаланылады.
Қаттылық деп - материалдың оған өзінен гөрі, қатты денені батырғанда туатын жергілікті пластикалық деформацияға кедергі көрсету қасиетін айтады. Тастардың, минералдардың қаттылығын, Моос шкаласы деп аталатын 10 минерал арқылы анықтайды. Мұнда әр минерал ұшқыр қырымен өткен минералды тырнағанда, онда із қалдырады. Осыған байланысты тастар мен минералдар төмендегі кестеде келтірілген 10 қаттылық көрсеткішпен сипатталынады.
Ағаштың, металдың, бетонның, т.б. бұларға ұқсас материалдардың қаттылығы - оларға болат шарикті, конус немесе пирамида түрінде істелінген қатты ұшты батыру (ендіру) арқылы
анықталады. Осындай сынаудан соң төмендегі формула арқылы материалдың қаттылық саны (НВ) табылады:
НВ = PS; (2.16)
мұндағы Р - материалға түсетін күш, кгс; S - шариктің денеде қалдырған ізінің ауданы, см2.
2.5-кесте
Қаттылық көрсеткіші
Минералдың
Қаттылық сипатамасы
Аты
химиялық формуласы
1
Тальк
3Mg04SiO2-Fi2O
Тырнақпен оңай тырналады
2
Гипс
CaSO4-2H2O
Тырнақпен тырналады
3
Кальцит
СаСОз
Болат пышақпен оңай тырналады
4
Флюорит (балқығыш шпат)
CaF2
Пышаққа аздап күш түсіргенде тырналады
5
Апатит
Ca5(PO4) 3F
Пышаққа біраз күш түсіргенде тырналады
6
Отртоглаз
K2O-AbO3-6SiO2
Шыныны тырнайды
7
Кварц
SiO2
Шыныны оңай тырнайды; түрпілі (уатқыш, қатты) Материалдар ретінде қолданылады
8
Топаз
АІ2 (SiO4)(FOH) 2
9
Корунд
AI2O3
10
Алмас
С
Материалдардың қаттылығы, олардың үйкелістен ұнталуына тәуелді: қаттылығы асқан сайын, үйкелістен ұнталуы төмендейді: Яғни, материал аз ұнталып, үйкеліске шыдамды келеді.
Үйкеліске төзімділік - материалдың алғашқы салмағының үйкелістен кемуін (Г) сынға тап болған бетінің ауданына (см2) шаққандағы мөлшермен бағаланады да, мына формуламен есептелінеді:
Ү = (mi- ПІ2) S; (2.17)
мұндағы m1, m2 - материалдың үйкелістен бұрынғы және үйкелістен кейінгі салмағы; S - үлгінің сыналған бетінің ауданы.
Материалдың үйкеліске кедергілігі стандартталған әдіспен: үйкеліс туғызатын айналып тұратын дөңгелек және түрпілі (уатқыш, қатты) заттардың (кварцті құм немесе зімпара) көмегімен анықталынады. Бұл қасиеттің материалдарды жолда, еденде, басқыштарда қолданылуы үшін маңызы зор. Осындай құрылыстарда көп пайдаланылатын материалдардың үйкеліске төзімділігі гсм2, төмендегідей: кварциттікі - 0,06-0,12; граниттікі - 0,1-0,5; еденге төсейтін керамикалық плиткалардікі (тақталанған бұйымдардікі) -0,25-0,3; мәрмәрдікі - 0,3-0,8.
Тозуга төзімділік деп - материалдардың үйкеліспен ұрудың қатар (бір мезгілде) тигізетін әсеріне кедергі көрсеткіш қасиетін айтады.
Материалдардың тозуын, болат шарлары бар немесе оларсыз айналғыш барабандарда сынайды. Тозу көрсеткіші, материалдың сынға түскеннен кейін жоғалтқан салмағымен (алғашқы салмағынан % есебінде) сипатталынады.
Осы тарауда материалдар мен бұйымдардың негізгі физика-механикалық қасиеттері қаралды. Кейбір материалдардың тек өзіне тән қасиеттері, мысалы байланыстырғыш заттардың ұнтақтылық дәрежесі, цемент, гипс және құрылыс ерітінділерінің нормалық қоюлығы, бетон араласпасының қалыпқа ыңғайлы салынғыштығы, олардың қоршаған ортада төзімділігін баяндайтын химиялық, физика-химиялық қасиеттері сол материалдарға арналған тарауларда қаралды.
Құрылыс материалдары мен бү-йьгмдарьшьщ кейбір қасиеті олардың физикалық, механикалық, химиялық қасиеттерінің материалға тигізетін әсерінің вдрытындысы ретінде қаралады. Соның бірі - ұзақ уа^птылыщ.
2.5. Ұзақ уақыттылық
¥зац уақыттылық деп - материалдардың, бұйымның, конструкцияның құрылыс орнында сапасын қажетті мөлшерде сақтап, белгіленген уақытқа дейін күрделі жөндеусіз қызмет ету қабілетін атайды. Нормалар бойынша, мысалы темірбетон конструкциялары үшін олардың физика-механикалық қасиеттері мен пайдаланылу ережесіне (режиміне) байланысты ұзақ уақыттылықтың үш дәрежесі бекітілген: 100; 50 және 25 жылдардан кем емес.
Материалдың ұзақ уа^птылыщ қасиеті, оны пайдалану жағдайына сай режимде анықтағаны жөн. Бірақта, мұндай күрделі сынауды лабораториялық жағдайда дәлме-дәл жүргізу қиын, әрі көп уақытты қажет етеді. Сондықтан материал үлгісі, оны қолдану режиміне жақын жағдайда немесе пайдалану режимінде көп уақыт сыналады. Мысалы, лак-сырлы материалдардың ұзақ уақыттылық қасиеті - жауын, ультракөк сәуле, жылы, суық температуралар алмасып, бірінен соң бірі әсерін тигізетін ауа райы (везерометр) деп аталатын сынағышта, ал жабындық және тыстаулық материалдардың ұзақ уақ^гтт^іл^гғ^і, олардың үлгілерін ғимараттардың төбесіне қойып, төбеде сынау әдісі арқылы анықталынады.
Сұрақтар
Кристалдық тор дислокациясы дегеніміз не?
Отқа төзімділік пен отқа беріктік айырмашылығы?
Құрылыс материалдарының аязға төзімділігі дегеніміз не?
1 - ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС
ТАҚЫРЫП: "Құрылыс материалдарының қасиеттері"
ЖҰМЫСТЫҢ МАҚСАТЫ: Құрылыс материалдарының негізгі қасиеттерін анықтау әдістерін оқып-үйрену
1. Материалдың физикалық қасиеттерін анықтау
Материалдың физикалық қасиеттерін, оның құрылысы немесе айнала-дағы ортаның физикалық процестерге қатысын сипаттайд^і. Жартас жыныстары мен табиғи тасты материалдары сынаған кезде мынадай физикалық қасиеттері анықталады: шынайы тығыздығы, орташа тығыздығы, беріктігі, су сіңіргіштігі, ылғалдылығы, суыққа төзімділігі.
Тыгыздъщты анықтау. Шынайы тығыздық - ол материал массасы-ның абсолют тығыздық күйіндегі көлеміне, яғни тесіксіз және қуыссыз күйіне қатысты. Материалдың шынайы тығыздығы (гсм3; кгм3; тм3).
m
р = —;
v
мұндағы m - материалдың массасы; v - материалдың көлемі.
Орташа тығыздық - ол материал массасының табиғи күйіндегі, яғни шұрықтары мен қуыстарын қоса есептегендегі тығыздығының
(гсм3; кгм3; тм3) көлеміне қатысты.
m
Р=—; v
мұндағы m - материалдың массасы, кг;
v - табиғи күйіндегі материалдың көлемі, м3.
Материалдың көпшілігі шұрықты болып келеді. Оның материал өлшеміндегі саны неғұрлым көп болса, тығыздығы да соншалық аз болады. Балқытылған массадан алынатын сұйықтар мен материалдардың (шыны, металл) орташа тығыздығы іс жүзіндегі мәні бойынша, шынайы тығыздыққа тең.
Материалдың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz