Требования, предъявляемые к материалам

Тема 1.3 Технологические, эксплуатационные, гигиенические и эстетические

Морозостойкость – способность насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и соответственно без значительных потерь массы и прочности. Морозостойкими считают материалы, которые после заданного числа циклов замораживания и оттаивания не имеют выкрошиваний, трещин, расслаивания и теряют не более допускаемых значений прочности и массы по сравнению с аналогичными образцами, не подвергавшимися испытанию.

Огнестойкость – способность материалов сохранять физико-механические свойства при воздействии огня и высоких температур, развивающихся в условиях пожара. Она определяется по степени возгораемости с помощью метода огневой трубы и калориметрии.

Метод огневой трубы основывается на оценке возгораемости в течение определенного времени образца материала, расположенного вертикально в металлической трубе. По более точному, но более трудоемкому методу калориметрии образец материала испытывают в герметически закрытой огневой камере, окруженной водяной рубашкой.

По степени горючести материалы делят на три группы: несгораемые (не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются), трудносгораемые (обугливаются, тлеют или с трудом воспламеняются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращается) и сгораемые (горят или тлеют и продолжают гореть после устранения огня). К сгораемым относятся материалы, состоящие из органических веществ (например, древесина, пластмасса).

Звукопоглощение – способность материалов поглощать звуковые волны.

Звукопоглощение материала характеризуется коэффициентом звукопоглощения, показывающим, какое количество звуко в ой энергии поглотил материал в единицу времени по сравнению с общим количеством падающей звуковой энергии. Коэффициент поглощения a определяется после испытания материала в реверберационной камере, где образец помещают на жесткой стенке (без воздушной прослойки). Звукоизолирующая поверхность материала прямо пропорциональна логарифму его массы. Следовательно, с увеличением массы материала повышается его звукоизолирующая способность.

Свойства материалов при действии статических и динамических сил. Прочность – способность материалов сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами. Прочность материала оценивается пределом прочности – напряжением, соответствующим нагрузке, при которой фиксируется начало разрушения. Наиболее распространенные нагрузки – сжатие, растяжение, изгиб и удар. Среди методов определения прочностных характеристик выделяются разрушающие и неразрушающие.

Твердость – способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим при местном внедрении другого, более твердого тела. Твердость материала в большей степени зависит от его плотности. Определенными показателями твердости должны обладать материалы, которые часто подвергаются действию значительных сосредоточенных нагрузок.

Истираемость – способность материала уменьшаться в объеме и массе вследствие разрушения поверхностного слоя под действием истирающих усилий. Ее оценивают по потере массы после истирания, отнесенной к единице площади истирания, - г/см²

Упругость – способность материала деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней среды. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия нагрузки, поэтому ее принято называть обратимой. Модуль упругости Е (модуль Юнга) связывает упругую деформацию e и одноосное напряжение s соотношением, выражающим закон Гука:

e = s / Е. (6)

Пластичность – способность материала изменять форму, размеры под действием внешних сил, не разрушаясь. После прекращения действия силы материал не может самопроизвольно восстановить форму и размеры. Остаточная деформация называется пластической.

Хрупкость – способность твердого материала разрушаться при механических воздействиях без сколько-нибудь значительной пластической деформации.

По характеру деформаций материалы условно разделяют на пластичные и хрупкие. К пластичным относятся, например металлические материалы (кроме чугунных). Способность материала пластически деформироваться используют при его обработке. Хрупкие материалы – природный камень, бетон, стекло оконное – плохо сопротивляются растяжению, изгибу, удару.

К эстетическим характеристикам относятся форма, цвет, фактура, рисунок (природный – текстура).

Форма материалов, лицевая поверхность (или поверхности) которых воспринимается визуально в процессе эксплуатации, непосредственно влияет на своеобразие фасада или интерьера здания.

Цвет материала – зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на сетчатку глаза человека электромагнитных колебаний, отраженных от лицевой поверхности в результате действия света. Все цвета материалов можно разделить на две группы – ахроматические (белый, черный и серые всех оттенков) и хроматические (красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие, фиолетовые со всеми промежуточными оттенками). Человеческий глаз способен различать до трехсот оттенков ахроматических и десятки тысяч хроматических цветов. Цвет определяют инструментальным (количественный) и визуальным (качественный) методами. Характеристика цвета может быть представлена графически – на соответствующем графике положение любого цвета определяют координаторы цветности. Координаты цвета получают расчетным путем, используя данные замеров с помощью специальных приборов: спектрофотометров (измерение спектральных коэффициентов отражения образца материала в видимой области спектра (400 – 750 мм) относительно стандартного образца белой поверхности и определить координаты цвета расчетным путем), компараторов (измеряют отношение координат цвета образца цвета материала и образца с известными значениями упомянутых координат при стандартном источнике света), колориметров (указанные приборы обеспечивают измерения в автоматизированной форме). Основные характеристики цвета – цветовая тональность (показывает, к какому участку видимого спектра относится цвет материала; количественно цветовые тона измеряются длинами волн), светлота (характеризуется относительной яркостью поверхности материала, определяемой коэффициентом отражения, который представляет соответственно отношение отраженного светового потока к падающему)и насыщенность (степень отличия хроматического цвета от ахроматического той же светлоты).

Фактура – видимое строение лицевой поверхности материала, характеризуемое степенью рельефа и блеска. По степени рельефа выделяют гладкие, шероховатые (высота рельефа до 0,5 см) и рельефные (высота рельефа более 0,5 см) фактуры. По степени блеска различают блестящие и матовые фактуры. Как и цвет, фактуру определяют инструментальным и визуальным методами. Первый, представляющий количественную оценку, предполагает использование измерительных инструментов и приборов: металлических линеек, рулеток, угломеров, поверочных угольников, наборов щупов, индикаторных толщиномеров, микрометров, блескомеров. Принцип действия фотоэлектрического блескомера основан на измерении фототока, возникающего под действием света, падающего на поверхность материала под углом 45^о и отраженного от нее.

Рисунок – различные по форме, размерам, расположению, сочетанию, цвету линии, полосы, пятна и другие элементы на лицевой поверхности материала. Если упомянутые элементы создала природа, рисунок называют текстурой (например, текстура древесины, природного камня).

Стандартизацией называется процесс установления и применения стандартов – комплекса нормативно-технических требований, норм и правил на продукцию массового применения, утвержденных в качестве обязательных для предприятий и организаций-изготовителей и потребителей указанной продукции. В государственных стандартах (ГОСТах) приведены требования к свойствам материалов, методам их испытаний, правилам приемки, транспортирования и хранения. ГОСТы обязательны для применения на всей территории России, имеют соответствующие номера с указанием года утверждения (две цифры после тире), например, ГОСТ 862.1 – 85 «Штучный паркет». Технические условия (ТУ) или временные технические условия (ВТУ) содержат комплекс требований к показателям качества, методам испытаний, правилам приемки, к определенным видам материалов, которые не стандартизированы или ограниченно применяются. ТУ действуют в пределах ведомства, министерства. Кроме стандартов, в строительстве и производстве материалов действует система нормативных документов – строительные нормы и правила (СНиП) – свод нормативных документов по проектированию, строительству и материалам, обязательных для всех организаций и предприятий. Требования, нормы и правила, содержащиеся в СНиПах, основаны на передовом опыте и в основном соответствуют современному уровню архитектурно-строительной науки и техники. ГОСТы и СНиПы имеют ряд общих положений и различий. ГОСТы разрабатываются преимущественно на материалы и изделия массового изготовления, СНиПы устанавливают требования ко всей строительной продукции. В СНиПах отсутствуют методы определения показателей свойств материалов, для этого имеются соответствующие ссылки на действующие стандарты. В СНиПах содержатся почти все нормы строительного проектирования, между тем как стандартов на такие нормы нет. Оба комплекса нормативных документов взаимно дополняют друг друга.

К методам стандартизации относятся унификация и типизация материалов.

Под унификацией следует понимать приведение различных видов материалов к технически и экономически рациональному минимуму типоразмеров, марок, форм, свойств и т.п. При этом объединяются технические требования к нескольким материалам одинакового функционального назначения таким образом, чтобы была возможна замена одного материала другим без ухудшения качества строительного объекта. Типизация предполагает разработку типовых материалов или конструкций на основе общих технических характеристик. Эти требования определяют выпуск материалов, размеры которых связываются с модулем – условной единицей измерения. Модуль применяется для координации размеров не только материалов, но и частей зданий, элементов оборудования. Единая модульная система в нашей стране была создана на базе основного модуля 100 мм. Установлен ряд произвольных укрупненных (3М, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М) и дробных (¹/₂М, ¹/₅М, ¹/₁₀М, ¹/₂₀М, ¹/₅₀М, ¹/₁₀₀М) модулей. Укрупненные и дробные модули (¹/₂М и ¹/₅М) определяют, в основном, размеры элементов и материалов для несущих и ограждающих конструкций, а более мелкие дробные модули – толщину плитных и листовых материалов. Типизация и унификация при массовом индустриальном строительстве регламентируют строительные параметры зданий. Стандартизация непосредственно связана с процессом управления качеством материалов, а ее методы (унификация и типизация) не являются тормозом на творческом пути современного зодчего.

Для удобства изучения и применения материалы целесообразно разделить на определенные группы по единому классификационному признаку. Если считать единым классификационным признаком основное сырье для получения или производства материалов, можно выделить следующие основные группы: древесные, из природного камня, керамические (на основе глин), из стеклянных и других минеральных (неметаллических) расплавов, из металлов и их сплавов, на основе минеральных вяжущих (например, на основе строительного гипса, цементов), на основе искусственных полимеров.

При применении строительные материалы разделяют на группы в зависимости от назначения: конструкционные, конструкционно-отделочные и отделочные. Конструкционные материалы обеспечивают защиту от различных физических воздействий (климатических факторов, шума и др.), а также прочность и долговечность зданий, сооружений. Эти материалы скрыты в «теле» конструкции (например, кирпич керамический обыкновенный, теплоизоляционные материалы). Конструкционно-отделочные материалы также обеспечивают определенные защиту, прочность, но одна или несколько поверхностей, которые называют лицевыми, воспринимаются визуально в процессе эксплуатации, например, кирпич керамический лицевой, линолеум. Отделочные материалы, как и материалы предыдущей группы, влияют на восприятие среды жизнедеятельности человека. Функция защиты им также присуща, но их основная функция – визуальное восприятие и непосредственное влияние на эстетический облик фасада, интерьера здания, сооружения. К таким материалам относятся, например, плитки керамические для фасада или внутренней облицовки стен, те же обои и др.

Литература: [1], с. 39-44; [2], с. 223-237; [7], с. 60-71

Дата добавления: 2014-12-08