загрузка...
загрузка...
На головну

Структура будівельних матеріалів

  1. III. Норми витрат мастильних матеріалів
  2. III.1. Послідовна структура управління
  3. III.2. Умовна структура управління
  4. IV. МОВА ЯК СИСТЕМА І СТРУКТУРА
  5. V. 17.3. Структура характеру та симптомокомплекси його властивостей
  6. V. 18.4. Талант, його походження і структура
  7. VII.1.2) Правова структура речі.

під структурою або будовою матеріалів як фізичних тіл розуміють просторове розташування частинок різного ступеня дисперсності і інших структурних елементів з сукупністю стійких взаємних зв'язків і порядком зчеплення їх між собою. Крім того, в поняття структури входить розташування пір, капілярів, поверхонь розділу фаз, мікротріщин та інших елементів. Залежно від рівня вивчення структури виділяють макро- і мікроструктуру, а також внутрішню будову речовини, що становить матеріал на молекулярному рівні.

макроструктура матеріалу - будова, видима неозброєним оком або при невеликому збільшенні. розрізняють такі типи макроструктури.

щільну однорідну структуру мають метали, скло тощо

конгломератное будова характерна для більшості природних і штучних кам'яних матеріалів (різних видів бетону, розчинів, силікатної цегли, деяких видів керамічних матеріалів), коли окремі зерна заповнювача міцно з'єднані між собою прошарками в'язкої речовини. При цьому в залежності від відносного вмісту цих основних елементів твердої фази матеріалу розрізняють порфіровий, контактний і законтактний типи структур. порфіровою прийнято називати структуру, в якій зерна заповнювача розділені товстими прошарками в'язкої речовини, і для них характерно «плаваюче» розташування в матеріалі. Якщо зерна або частки контактують через тонкі прошарки в'яжучого при збереженні її безперервності і суцільності, то таку структуру називають контактної. При безпосередньому контакті дискретних елементів, коли в'язкої речовини недостатньо для збереження своєї безперервності і суцільності, говорять про законтактной структурі.

Більшість будівельних матеріалів мають в своїй структурі пори. дрібнопориста структура характерна для керамічних фаянсових матеріалів, піноскла, а також деяких бетонів з порізованним цементним каменем.

комірчана структура характеризується наявністю макропор в матеріалі, властива газо- і пінобетону, ніздрюватим пластмасам.

волокнисту и шарувату структури мають матеріали, у яких волокна (шари) розташовані паралельно одне одному. Така структура властива деревині, виробам з мінеральної вати.

Рихлозерністую структуру утворюють окремі, не пов'язані одне з іншим зерна (пісок, гравій, порошкоподібні матеріали).

Мікроструктура матеріалу - будова, видиме в оптичний мікроскоп. на мікрорівні тверда фаза матеріалу може бути кристалічної и аморфною. Неоднакове будова кристалічних і аморфних речовин визначає і відмінність в їх властивості. Аморфні мають нерозтраченої внутрішньою енергією кристалізації, хімічно активніші, ніж кристалічні того ж складу (аморфні форми кремнезему - пемза, туфи, трепели, діатоміти). Теплопровідність аморфних матеріалів нижче, ніж кристалічних. Неоднакові властивості можуть спостерігатися у кристалічних матеріалів одного і того ж складу, якщо вони формуються в різних кристалічних формах, які називаються модифікаціями. Зміною властивостей матеріалу шляхом перетворення кристалічної решітки користуються при термічній обробці металів.

внутрішню будову речовин вивчають методами рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії та т. д. Під внутрішньою будовою речовини маються на увазі розташування, взаємовідношення і взаємозв'язок різних за розміром атомів, іонів і молекул, з сукупності яких складаються різні речовини в твердому, рідкому і газоподібному станах. Атомно-молекулярну будову визначає мікроскопічні особливості матеріалу.

Структура матеріалу не залишається незмінною, "застиглою". У просторі і в часі вона безперервно зазнає змін. Цьому, зокрема, сприяють постійний рух елементарних частинок, атомів, молекул, взаємодія матеріалу з навколишнім середовищем. Майже всі будівельні матеріали і їх сировинні суміші, принаймні на мікрорівні, є дисперсні системи, тобто мікрогетерогенні системи, що складаються з двох або більше фаз. Інтервал розмірів частинок дисперсної фази зазвичай становить від кількох нанометрів до ~ 100 мкм. Характер структури матеріалу як дисперсної системи багато в чому визначається характером і величиною зв'язків або сил зчеплення між структурними елементами. Залежно від характеру цих зв'язків в дисперсних системах виділяють міцні фазові контакти в конденсаційних (Зрощення за рахунок хімічних взаємодій аморфних частинок) або кристалізаційних (Зрощення за рахунок хімічних взаємодій частинок у вигляді кристалів) структурах дисперсних матеріалів, безпосередні атомні контакти в сухих порошках і порівняно слабкі сили молекулярної взаємодії (Ван-дер-ваальсово), що діють між частинками через прошарку рідкої фази, в коагуляційних структурах. Особливість структур другого і третього видів - повна їх оборотність по міцності. Конденсаційні і особливо кристалізаційні структури надають речовини підвищену міцність, крихкість. У багатьох випадках можливе співіснування всіх зазначених видів структур. Наприклад, при замішуванні цементу водою атомні (безпосередні) контакти переходять в коагуляційні, потім в фазові. Цьому переходу відповідає безперервна зміна в'язкості, модуля пружності і, головне, міцності дисперсних структур.

Крім розглянутих вище видів взаємодій і відповідних структур необхідно виділити такі важливі взаємодії, як капілярні, Які проявляються в трифазних (тверде - рідина - газ) дисперсних системах, до яких відносяться переважна більшість сировинних (бетонних, розчинних, силікатних і т.п.) сумішей для виготовлення будівельних матеріалів. На рис.1 показано викривлення рідини в зазорі між двома частинками кулястої форми, а також між кулястої часткою і площиною, що приводить до їх стягання в результаті розтягування рідини і появи в ній негативного капілярного тиску (основна складова сили капілярного зчеплення). Переважання капілярних сил над іншими складовими межчастичного взаємодії особливо помітно для частинок розміром понад 10 мкм і аж до 1-2 мм. Саме дією сил капілярного зчеплення пояснюються екстремальна залежність насипної обсягу, уплотняемость сировинних сумішей, а також міцності свежесформованной виробів. Капілярний зчеплення проявляється також у капілярно-пористих тілах, структурні елементи яких в основному з'єднані іншими зв'язками некапіллярние характеру. У цих тілах сили капілярного зчеплення створюють внутрішні напруги, що викликають усадочні деформації, а також впливають на міцність матеріалу.

Подібно до того, як утворюються конденсаційні або коагуляційні структури, під дією сил капілярного зчеплення виникають капілярні структури в сировинних сумішах (рис.2), які потім накладають свій відбиток на будову і властивості матеріалів, отриманих з цих сумішей.

У полідисперсних трифазних системах поява капілярних менісків і виникнення сил капілярного зчеплення між тонкодисперсними і грубодисперсними частинками призводить до прилипання тонкодисперсних частинок до Грубодисперсні з утворенням агрегатов-глобул. У сировинних сумішах в результаті процесів капілярного структуроутворення і найбільш важливого з них - глобулірованія, концентрація в'яжучого у поверхні наповнювачів і в контактних зонах між ними вище середньої концентрації в суміші. У цьому одна з причин збільшення міцності і щільності матеріалів в зазначених зонах. Більш повне використання гідратаціонной і сполучною активності в'яжучого в пресованих будівельних композитах (силікатна і бетонний цегла напівсухого пресування і т.п.) досягається на стадії приготування сировинних сумішей при вологості, що відповідає їх максимальному глобулірованію. В цьому випадку рідка фаза відіграє роль підсилює компонента, зміцнюючи матеріал за рахунок переведення матричного цементуючого речовини з об'ємного стану в плівкове з більш високими міцністю і структурованістю.

 а б

           
 
 
   
 
   
 Рис.2. Капілярні структури в дисперсних системах: а - трифазна гранула; б - трифазна кулька; в - ячеисто-глобулярна структура; г - двофазна гранула



 Якщо для дисперсних систем і матеріалів визначальними є контактні взаємодії, характер і величина яких обумовлюють відповідний тип структури (ефект поверхонь), то для грубозернистих заповнювачів найбільше значення мають закономірності укладання в залежності від розмірів і форми зерен (ефект мас). Заповнювачі підбирають за умови забезпечення найменшого обсягу зернових порожнеч, що дозволяє економити на витратах в'язкої речовини. З цією метою наповнювачі попередньо поділяють на фракції за розмірами з тим, щоб потім пробним підбором або розрахунком знайти зміст кожної фракції для отримання їх щільною суміші.

Властивості матеріалів пов'язані з особливостями їх будови і властивостями тих речовин, з яких даний матеріал побудований. У свою чергу будова матеріалу залежить: для природних матеріалів - від їх походження і умов освіти, для штучних - від технології виробництва і обробки матеріалу.



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   Наступна

КОРОТКИЙ КУРС МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА | Твер 2005 | Механічні властивості будівельних матеріалів | Магматичні гірські породи | Осадові гірські породи | Метаморфічні гірські породи | Техногенні вторинні ресурси | ПРИРОДНІ КАМ'ЯНІ МАТЕРІАЛИ | Класифікація природних кам'яних матеріалів | Види і властивості природних кам'яних матеріалів |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати