Механические свойства строительных материалов и изделий
Сегодня очень важное значение имеют механические свойства строительных материалов. Они определяют, насколько тот или иной элемент способен сопротивляться деформирующему или разрушающему воздействию внешних сил.
Всего выделяют несколько таких свойств. Основными являются: прочность, упругость, пластичность и твердость. О них и стоит поговорить подробнее. Начать лучше всего с такого важного показателя, как прочность. Она характеризует способность материала выдерживать определенную нагрузку, которая действует на него.
Это показатель предела прочности. Он показывает, какую нагрузку необходимо приложить при испытании опытного образца, чтобы тот полностью разрушился.
Каждый стройматериал оптом характеризуется своим значением. Он может варьироваться в различных пределах. Чаще всего такой показатель, как предел прочности, указывают сами производители на упаковке продукции. Этот показатель очень важен для любого материала.
Упругость. Она характеризует способность материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузки. Эта нагрузка изначально приводит к его деформации. Упругими считаются те материалы, которые полностью восстанавливают свою форму после снятия нагрузки. Таковых не так много в нашем мире. Примером может служить резина. Некоторые современные материалы не способны восстанавливать свою форму. Некоторые виды металла, к примеру, могут относиться к этой группе.
Пластичность для некоторых современных материалов имеет очень важное значение. Она характеризует способность вещества изменять свои формы и размеры после снятия нагрузки.
При этом материал остается в таком же положении, в которое его привело действующее усилие. При этом взаимодействии с внешними факторами не должно образовываться никаких разрывов и трещин.
Примером таких веществ могут служить глина и раскаленный асфальт. Этот параметр зачастую не указывается на упаковке. Он изучается экспериментально. Это приводит к тому, что в результате некоторых доработок даже из не совсем качественного материала получается весьма неплохой результат.
Твердость также относится к основным механическим свойствам материалов строительного типа. Она показывает, насколько существующее вещество способно препятствовать проникновению в него другого материала. Из строительных материалов самую низкую твердость имеет тальк. Самый высокий параметр принадлежит алмазу.
Сегодня существует много методов проверки веществ на твердость. Чаще всего применяется метод вдавливания шарика или алмазного наконечника в вещество. Оба варианта широко используются при разработке новых материалов или при испытании уже существующих.
Надежность строительных материалов
Надежность строительных материалов характеризуется постоянством эксплуатационных свойств материалов в процессе их жизненного цикла. Надежность складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности, а также сохранности. Как правило эти свойства связаны между собой.
Долговечность – это свойство материалов и изделий находиться в работоспособном состоянии до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Предельное состояние определяется моментом разрушения изделия, требованиями к его безопасности или экономическими соображениями. Долговечность строительных материалов измеряется сроком службы без потери эксплуатационных качеств в конкретных климатических условиях. Например, для железобетонных конструкций нормами предусмотрены три степени долговечности. Одна соответствует сроку службы, как правило это не менее 100 лет, вторая, не менее 50 лет и третья, не менее 20 лет. Она определяется совокупностью физических, механических и химических свойств материалов. Также необходимо оценивать долговечность применительно к конкретным условиям эксплуатации.
Безотказность — это свойство изделия сохранять работоспособность в определенных условиях эксплуатации в течение определенного времени без вынужденных перерывов на ремонт.
Ремонтопригодность – это свойство изделия, характеризующее его способность к восстановлению исправного состояния с сохранением заданных технических характеристик в результате предупреждения, выявления и устранения поломок.
Сохранность – это свойство изделия сохранять заложенные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования. Сохранность оценивается временем хранения и транспортирования.
По каким критериям выбирают материалы
С выбора стройматериалов начинается подготовка проекта. Только с готовыми данными по техническим характеристикам можно составить грамотный план и смету для строительных работ.
На что нужно обратить внимание, рассматривая возможные варианты:
- прочностные характеристики материала;
- сроки его службы;
- тепло и шумоизоляционные свойства;
- требования к фундаменту и растворам;
- сложности в монтаже;
- стоимость.
Причём прочность – это один из решающих факторов. От неё зависит безопасность и долговечность жилища
Традиционным выбором считаются: кирпич, бетонные блоки, древесина и панели. На сегодняшний день именно эти виды стеновых материалов наиболее востребованы.
Сравнение строительных материалов
Сравнение материалов для стен по основным показателям
| Газобетон | Керамический блок | Дерево | Кирпич | |
|---|---|---|---|---|
| Теплопроводность | 0,12 | 0,16 | 0,18 | 0,56 |
| Прочность | 25 | 100 | 50 | 150 |
| Огнестойкость | 1200 | 1500 | 300 | 1500 |
| Коэффициент усадки | 2 | 0,01 | 10 | 0,01 |
Прочность газобетона и дерева минимальна по сравнению с другими видами. Это говорит о том, что строить дома более 2 этажей из этих материалов не следует. Прочность керамического блока и кирпича позволяет возводить здания практически любой высоты.
Коэффициент усадки выражается в процентах. Самый большой он у дерева. Это значит, что через год после завершения строительства высота стены станет меньше на 10%. Сравнительно небольшой коэффициент усадки у газобетона. Его незначительная прочность может вызвать образование трещин. Остальные материалы по этому показателю можно не учитывать.
Газобетон – самый дешевый строительный материал. Он широко используется в индивидуальном строительстве.
Выбор в пользу того или иного стенового материала складывается на основе индивидуальных оценочных выводов и анализа особенностей окружающей среды.
Свойства бетонных блоков
Газо- и пенобетон
Для изготовления газобетонных блоков используется смесь цемента и песка со специальными реагентами, обеспечивающими образование пузырьков газа. В состав смеси вводятся дополнительные связующие вещества (например, гипс или известь). Введение воды в сухую смесь приводит к протеканию химических реакций с образованием пузырьков газа, формирующих в теле блока многочисленные поры. Готовые изделия сушатся в автоклавах (под воздействием струй горячего пара) или при естественных условиях.
Преимущества:
- пористая структура обеспечивает теплоизоляцию;
- паропроницаемость газобетона соответствует древесине;
- повышенная прочность изделий на сжатие;
- газобетон не воспламеняется и не покрывается плесенью.
Современный дом, возведенный из газобетона, не лишен и недостатков:
- из-за повышенного поглощения влаги требуется обустройство вентиляции и сточных каналов для воды;
- вспененный бетон отличается низкой прочностью на изгиб, что приводит к трещинам на стенах при неравномерном оседании дома в грунт;
- из-за пониженной прочности возникают проблемы с навеской предметов интерьера.
Одной из разновидностей газобетона является пенобетон, в котором для образования пористой структуры используется специальный реагент на основе поверхностно-активных веществ. Стройматериал отличается пониженной стоимостью, устойчив к воздействию грызунов и пламени, не разрушается при повышенных сжимающих нагрузках. Изготовленные блоки необходимо выдержать на протяжении месяца в помещении, после кристаллизации присадок повышается прочность на изгиб.
Шлакоблок
Используемые для строительства частного дома шлакоблоки изготовлены из смеси связующего вещества, пластификаторов и наполнителя (например, битого кирпича, щебня или шлака). Изделия отличаются пониженным весом, устойчивы к воздействию высоких температур. К недостаткам относят гигроскопичность и низкую экологичность стройматериала. Стены требуют установки дополнительной теплоизоляции, отмечаются сложности при креплении оконных блоков и навеске на поверхности предметов интерьера (крепления выдергиваются из просверленных каналов).
Легкий арболит
Для создания арболитовых блоков используется цементный раствор и древесные опилки, для повышения прочности в состав добавляются связующие присадки. Полученные панели отличаются пониженной массой и удерживают тепло в помещении. Производители выпускают блоки разной конфигурации, застройщик может выбрать нужный типоразмер по каталогам изготовителя.
К основным минусам арболитовых блоков относят:
- Повышенную гигроскопичность вещества, которое впитывает дождевую воду и влагу из воздуха. Внешняя поверхность здания нуждается в защите изоляционными или водоотталкивающими материалами.
- Поверхность блока имеет вмятины и рытвины, для крепления деталей требуется увеличенное количество цементного раствора.
- Поскольку выпуск блоков не требует использования специального оборудования, то на рынке имеются арболитовые элементы кустарного производства. Введение некачественных химических добавок и нарушение пропорций смеси приводят к падению прочности панелей.
Полистиролбетон
Строительный материал полистиролбетон создан на основе смеси цемента, песка и мелких гранул пенополистирола. Блоки не получили широкого распространения из-за ограничений по температуре эксплуатации. Изделия плохо выдерживают циклы нагрева и охлаждения, низкая механическая прочность затрудняет установку оконных блоков и дверных коробок. Рекомендуется выбрать блоки для утепления стен дома, построенных из кирпича.
Преимущества стройматериала:
- пониженная стоимость;
- легкость установки и подгонки блоков по месту;
- повышенная звукоизоляция;
- небольшой вес дома позволяет упростить фундамент.
Строительство деревянных домов
Для постройки деревянного дома, как правило, используют брёвна и брус. Выбор в сторону этого материала имеет как положительные стороны, так и отрицательные факторы. При хорошем уходе, дом из дерева простоит хоть сто лет. Поговорим подробнее об этом стройматериале.
Дом из бруса
Загородный дом из деревянного бруса. Не такое уж и дешёвое удовольствие, как хотелось бы. Брус сам по себе дорогостоящий материал, стены дома из него будут и прочными и красивыми на вид. Можно заказать несколько видов бруса:
- Строганый;
- Нестроганый;
- Профилированный;
- Клееный;
- Утеплённый.
Размеры могут быть разными, в зависимости от желания застройщика. При постройке стен из бруса, дом не нуждается во внутренней обработке штукатуркой, что может значительно сэкономить средства на постройку.
Дом из бревна
Бревно – натуральный материал с высоким спросом. Дома из него экологически чистые, эстетичны и долговечны. Существует два вида бревна:
- Оцилиндрованное – получается в следствии производственной обработки материала;
- Рубленое бревно – продукт, полученный в следствии ручной работы.
Оба вида не нуждаются в дополнительной отделке. Рубленое бревно стоит дороже и обладает большей прочностью.
Основные характеристики дерева
Дерево, как и все остальные стройматериалы имеет свои индивидуальные свойства и особенности. В основном эти показатели зависят от породы выбранного дерева. Ни один строительный материал не обладает такими же высокими технологическими свойствами как дерево.
Качество древесины определяют по таким критериям:
- Текстура;
- Цвет;
- Запах;
- Твёрдость;
- Прочность.
Достоинства и недостатки дерева
При выборе дерева, чтобы построить дом, следует учесть, что у него, как и у других материалов есть свои достоинства и недостатки.
Плюсы дерева, как стройматериала:
Минусы дерева для строительства дома:
- Высокая воспламеняемость;
- Нуждается в дополнительной обработке от паразитов;
- Подвергается усадке;
- Некоторые виды бруса склонны к появлению трещин.
