Полная версия

Главная arrow БЖД

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Вещественной основой строительства являются строительные материалы. Использование материалов для возведения построек известно человечеству с древнейших времен. Сама природа непрестанно вынуждала человека заботиться о строительстве жилищ для защиты от холода, дождя и ветров. На начальных этапах цивилизации применяли материалы, которые не требовали значительных усилий для придания им заданной формы: древесину и природные камни, необожженную глину, или просто находили подходящую пещеру (рис. 2.1, а). Материалы для построек выбирались из того, что было под рукой, например возводили постройки из песчаника (рис. 2.1 ,б), вырывали яму в земле (рис. 2.1, в) на глубину до метра и более, прикрытую крышей из прутьев, листьев, камыша, дерна и глины, или устраивали шалаши (рис. 2.1, г), закрывая их вываренной корой деревьев. Со временем человечество познало самородные (самородки меди, золота, серебра, платины, железа, свинца), а затем и рудные металлы (металлы, добываемые из под земли, в рудниках), прочностные параметры которых были известны уже в VIII веке до н.э. Холоднокованая самородная медь была вытеснена медью, выплавленной из руд, которые встречались в природе чаще и в бо лыпих количествах. В дальнейшем к меди стали добавлять другие металлы, и таким образом в III веке до н.э. научились изготовлять сплав меди с оловом (бронза), а также обрабатывать благородные металлы.

Постепенно возрастала необходимость в более глубоком понимании свойств материалов, особенно прочности и ковкости, а также способах их изменения. Производство материалов строилось в основном на догадках, интуиции, собственном опыте, хотя были и удивительные решения, например в III веке до н.э. люди уже умели придавать строительным растворам гидравлические свойства, т.е. способность к твердению в водной среде с помощью природных добавок.

Древнегреческий ученый Аристотель (384—322 гг. до н.э.) установил 18 качеств у материалов: плавкость — неплавкость, вязкость — хрупкость, горючесть — негорючесть и т.д. Три известных состояния вещества (твердое, жидкое и газообразное) и их отношение к энергии

выражались Аристотелем четырьмя элементами — землей, водой, воздухом и огнем, что было определенным достижением с точки зрения физики.

Древние жилища

Рис. 2.1. Древние жилища:

а — пещерный город Хасанкейф в восточной Турции, 6 — жилища из песчаника в Краснодарском крае, в — полуземлянки древних славян, г — шалаши Сибири

и Дальнего Востока

В Средние века Парацельс (1493—1541) заменяет четыре элемента Аристотеля тремя своими — солью, серой и ртутью, что можно расценить как предсказание роли межатомных связей в формировании свойств веществ, основанное на собственном опыте и интуиции. Учение Декарта (1596—1650) о том, что природа представляет собой непрерывную совокупность вечно движущихся материальных частиц, локальное взаимодействие которых и производит все природные явления, относится к этому же периоду. Перемещение атомов («корпускул» у Декарта) составляло основу корпускулярной теории строения вещества, что было значительным достижением в области познания составов, внутренних взаимодействий и свойств веществ. Менее изученной оставалась зависимость свойств материалов от их структуры, хотя в 1665 году английский ученый Роберт Гук выявил типичную кристаллическую структуру металлов, т.е. за 200 лет до открытия микроструктуры стали Генри Сорби [14].

Большой вклад в развитие науки о материалах (материаловедении[1]) внесли великие русские ученые М.В. Ломоносов (1711 — 1765) и Д.И. Менделеев (1834—1907). М.В. Ломоносов заложил основы передовой русской философии и науки, особенно в областях химии, физики и геологии. Он явился основоположником курса физической химии и химической атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение вещества. Д.И. Менделеев открыл важнейшую закономерность природы — периодический закон, в соответствии с которым свойства элементов находятся в зависимости от величины их атомной массы (значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы — в настоящее время атомная единица массы принята равной У12 массы нейтрального атома наиболее распространенного изотопа[2] углерода 12С).

Становление науки о материалах вообще, о составе веществ, внутренних взаимодействиях мельчайших частиц и их свойствах, можно назвать первым этапом строительного материаловедения.

Второй этап в развитии строительных материалов начался с изобретения во второй половине XIX в. гидравлического вяжущего (портландцемента[3]) и закончился в первой половине XX века. Появилась возможность получать водостойкие бетоны[4] и строительные растворы, что существенно расширило технические возможности строительства. Важнейшим показателем этого этапа явилось массовое производство различных строительных материалов и изделий, непосредственно связанное с интенсификацией строительства промышленных и жилых зданий, а также изучение составов и качества производимых материалов, поиск методов оценки свойств строительных материалов со стандартизацией необходимых критериев совершенствования практики изготовления продукции на всех стадиях технологии.

В конце XIX века формируется технология изготовления железобетона[5] и получает развитие наука о железобетоне. В это же время в строительстве внедряется предварительно напряженный железобетон. Массовое производство преднапряженных конструкций началось несколько позже, а в нашей стране — на третьем этапе развития строительного материаловедения. К этому периоду относится внедрение и сборного железобетона.

Третий этап охватывает период со второй половины XX века до настоящего времени. Он характеризуется, во-первых, процессом дальнейшего расширения производства строительных материалов и углублением знаний соответствующих им специализированных наук и, во-вторых, интеграцией научных знаний о строительных материалах и изделиях в их сложной совокупности.

Индустриализация строительного производства привела к расширению номенклатуры и совершенствованию способов производства штучных теплоизоляционных[6], гидроизоляционных[7] и герметизирующих[8] [9] материалов, в особенности материалов на полимерной[7] основе или с их применением.

Наше время характеризуется бурным развитием промышленности строительных материалов. Механические способы переработки

сырья все более вытесняются физико-химическими методами, при которых свойства строительных материалов формируются скрытой энергией вещества.

Современный этап характеризуется быстрым развитием производства и дальнейшей дифференциацией наук в различных отраслях промышленности строительных материалов. Науки обогащаются новыми практическими данными и переводят их в теоретические категории, раскрываются новые специфические закономерности технологических процессов, что оказывает помощь производству. Производство и наука обогащают друг друга, что особенно характерно для стадии современного развития строительного материаловедения. В результате появляются стыковые, пограничные области знаний о строительных материалах, например полимерцементных, силикатполимерных, шлакокерамических и др. [14].

  • [1] Материаловедение — наука, изучающая строение и свойства материалов иустанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды. Воздействие бывает тепловым, электрическим, магнитным и т.д.
  • [2] Изотопы (отдр.-гр. шос; — равный, одинаковый, и толос; — место) — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеютодинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовыечисла. Название связано с тем, что все изотопы одного атома помещаются водно и то же место (в одну клетку) таблицы Менделеева. Все изотопы одногоэлемента имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов.Обычно изотоп обозначается символом химического элемента, к которомуон относится, с добавлением верхнеголевого индекса, означающего массовоечисло (например, |2С, 222Rn).
  • [3] Портландцемент (англ. Portland cement) — гидравлическое вяжущее вещество,в составе которого преобладают силикаты кальция (70—80%). Вид цемента,наиболее широко применяемый во всех странах. Название получил по имениострова Портленд (Portland) в Англии, так как по цвету похож на добываемыйтам природный камень. Открыт Е.Г. Челиевым в 1812 году.
  • [4] Бетон (фр. boton) — искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемент илидр.), крупных и мелких заполнителей, воды.
  • [5] Железобетон — строительный композиционный материал, чья несущая способность достигается совместной работой стали и бетона. Запатентован в1867 году Жозефом Монье, как материал изготовления кадок для растений.
  • [6] Теплоизоляционные материалы — строительные материалы, предназначенныедля тепловой защиты зданий, изоляции инженерного оборудования, защитыот нагревания (холодильные камеры).
  • [7] Гидроизоляционные материалы — строительные материалы, предназначенныедля защиты сооружений от проникновения воды.
  • [8] Герметизирующие материалы — строительные материалы, предназначенныедля обеспечения непроницаемости для газов и жидкостей поверхностейстроительных конструкций и мест соединения деталей.
  • [9] Материалы на полимерной основе, иначе пластмассы, композиты, пластики —это композиции определенного состава, полученные на основе полимеровприродного или искусственного происхождения — материалы и изделия дляпокрытия полов, материалы и изделия для внутренней отделки и облицовкистен и потолков, изделия для наружной облицовки. Полимеры (гр. ло^б —много и pspoc; — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», напримерполивинилхлорид (—СН2—СНС1—) , соединенных в длинные макромолекулыхимическими или координационными связями.
  • [10] Гидроизоляционные материалы — строительные материалы, предназначенныедля защиты сооружений от проникновения воды.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>