Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»
Н.С. КОВАЛЕВ, В.В. ГЛАДНЕВ
ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
(СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ)
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области природообустройства и водопользования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 280300, 280400 по специальностям: 280311 – «Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения», 280402 – «Природоохранное обустройство территорий»
Воронеж
2011
УДК 65.32 – 5ц я7 ББК 38.3 К 56
Рецензенты:
В.И. Грозав, д.т.н., зав. кафедрой сельскохозяйственного строительства и архитектуры (Московский государственный университет природообустройства)
В.К. Курьянов, д.т.н., профессор, зав. кафедрой транспорта леса и инженерной геодезии (Воронежская государственная лесотехническая академия)
Вл.П. Подольский, д.т.н., профессор, зав. кафедрой строительства автомобильных дорог (Воронежский государственный архитектурно-строительный университет)
Ковалев Н.С. Основы материаловедения. Технология конструкционных материалов : учебное пособие / Н.С. Ковалев, В.В. Гладнев. – Воронеж : ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2011. – 274 с.
Учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки дипломированного специалиста по специальностям: 280311 – «Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения»; 280402 – «Природоохранное обустройство территорий». Рассматриваются вопросы строительного материаловедения, методы оценки и контроля качества конструкционных строительных материалов и технология их производства.
Ил. 48, табл. 30. Библиогр.: 7 назв.
ISBN 978-5-7267-0538-5
©Ковалев Н.С., Гладнев В.В., 2011
©Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени
К.Д. Глинки», 2011
2
Введение
Целью изучения дисциплины является приобретение студентами основных сведений и знаний по технологии изготовления и об основных технических свойствах конструкционных строительных материалов, изделий, а также решение задач о принципах их эффективного использования в области водохозяйственного строительства.
Изучение дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» базируется на знаниях и навыках, полученных при изучении общеобразовательных дисциплин: химии, физики, математики. Она является основой для изучения курсов сопротивления материалов, строительных конструкций, технологии и организации работ по водохозяйственному строительству.
Изучение курса «Материаловедение и технология конструкционных материалов» при общей подготовке специалистов строительного профиля важно потому, что ни одно сооружение нельзя правильно спроектировать, построить и эксплуатировать без наличия соответствующих материалов и всестороннего знания их свойств.
Средства, потраченные на приобретение материалов, составляют не менее половины от общих затрат на строительство. Промышленность строительных материалов является наиболее емкой, ежегодно в стране перерабатывается для этих целей более млрд. т различных компонентов. Железнодорожный транспорт примерно на четверть загружен перевозкой строительных материалов, речной – более чем на половину. Стоимость строительных материалов существенно зависит от затрат на их перевозку. При транспортировании материалов на большие расстояния, учитывая размеры России, стоимость может возрасти в несколько раз. Для снижения стоимости строительства следует максимально использовать местные строительные материалы, производимые вблизи строящегося объекта. Целесообразно и промышленность строительных материалов организовать как можно ближе к сырьевой базе. Стоимость строительных материалов зависит от различных факторов, но должна отвечать требованиям рентабельности и конкурентоспособности. Сюда можно отнести качество изделий, долговечность их работы, теплоэнергетические затраты на
3
производство, возможность переработки отходов и даже экологические аспекты, которые в конечном итоге сказываются на экономике страны в целом. Если все не предусматривать, то первоначально небольшая стоимость материала может со временем обернуться значительными расходами на ремонт и реконструкцию зданий, восстановление окружающей среды и т.д.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
–основы строительного материаловедения;
–технологии производства конструкционных строительных материалов, изделий и конструкций;
–методы оценки и контроля качества конструкционных строительных материалов, изделий и конструкций;
–основные свойства строительных материалов;
–принципы выбора и рационального использования конструкционных строительных материалов, изделий и конструкций для объектов водохозяйственного строительства;
уметь:
–правильно оценивать качество конструкционных строительных материалов, изделий и конструкций;
–грамотно назначить требования к конструкционным строительным материалам, изделиям и конструкциям и опреде-
лять области их применения с учетом характера действующих нагрузок и условий внешней среды;
–решать задачи повышения качества конструкционных строительных материалов, их долговечности;
–обеспечивать надлежащие условия транспортирования, хранения и приёмки конструкционных строительных материалов, изделий и конструкций;
иметь навыки:
– по определению свойств строительных материалов; - по определению вида строительных материалов в конст-
рукциях;
–по использованию нормативно-инструктивной документации: ГОСТы, ТУ, СНиПы.
–по рациональному использованию материалов в строительстве.
4
1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Свойства строительных материалов
Диалектическое положение о взаимной связи и обусловленности явлений, их зависимости от окружающей среды имеет исключительно важное значение и целей технологии строительных материалов. Нельзя решить вопрос о стойкой работе конструкций в отрыве от качества материала и условий, в которых они должны работать.
Материаловедением называют науку, изучающую связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, физических, механических и других воздействиях.
Свойствами материалов называют его особенности, проявляющиеся при взаимосвязи с какими-либо явлениями или при процессах взаимодействия с другими материалами.
Знание свойств материала неотделимо от всестороннего глубокого изучения свойств химических элементов, различных химических соединений на основе знания физики и химии.
Без глубокого знания всего многообразия свойств нельзя выбрать материал, соответствующий проекту конструкций, а следовательно, и производить работы высокого качества при минимальной стоимости.
Исходя из условий работы материала в конструкциях сооружений строительные материалы по назначению можно разделить на две группы.
Первую группу составляют материалы универсального типа, пригодные для несущих конструкций: природные каменные материалы; искусственные каменные материалы: получаемые на основе вяжущих веществ без обжига (бетоны, растворы), получаемые в результате термической обработки минерального сырья (керамика, стекло, ситаллы, металлы); конструкционные пластмассы; лесные материалы и др.
Вторая группа объединяет строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты строительных конструкций от вредных влияний среды, а также для повышения эксплуатационных свойств зданий и создания комфорта: тепло-
5