2. Общее представление о строительных материалах

Всё многообразие строительных материалов и изделий не являются обособленными продуктами заводского производства или природного происхождения, изолированные друг от друга,. Несмотря на большое различие в их составе, технологии изготовления, производственном назначении в исходном сырье, все строительные материалы еще в большей мере остаются сходными между собой, а при так называемой оптимальной структуре - подобными друг другу. Их качество в значительной степени обусловлено характером оптимальной структуры, оно закономерно изменяется с изменением этой структуры при одинаковом составе материалов. Знание общих научных положений позволяет более осмысленно воспринимать специфические особенности, которыми обладают различные конкретные строительные материалы. Комплекс этих знаний состава и структуры материалов позволяет на практике обеспечивать качество материалов на заданном уровне, прогнозировать надежность и долговечность материалов в конструкции, разрабатывать новые материалы оптимизировать технологию производства со снижением их стоимости и т. д.

Все большинство материалов можно рассматривать как дискретные и конгломераты.

Дискретность – разделенный, прерывистый, зернистость строения материала.

Большинство дискретных материалов (щебень, гравий, песок) используются для получения конгломератов. Кроме того, дискретные материалы применяются в качестве конструктивных слоев дорожных одежд. Основными отличительными свойствами конструктивных слоев дорожных одежд из дисперсных материалов являются отсутствие прочности на изгиб и низкая сдвигоустойчивость. Как правило, дискретные материалы относятся к гетерогенным системам.

Гетерогенная система – разнородная, состоящая из различных по физическим свойствам и химическому составу частей. Все искусственные конгломераты являются гетерогенными системами.

Искусственными строительными конгломератами называют материалы, применяемые в строительстве, в которых заполнитель (дискретный материал или система) сцементирован в общий монолит посредством вторичных дисперсных вяжущих веществ.

В земной коре имеются природные (естественные) конгломераты, которые формировались в течение длительного времени: песчаники, известняки, гипсы, битумосодержащие породы и др.

К искусственным строительным конгломератам (ИСК) относят цемент- и асфальтобетоны, растворы, полимербетоны и полимерасфальтобетоны, керамические материалы и др.

Путем изменения:

1. гранулометрического состава заполнителей;

2. минерального и химического состава вяжущего;

3. технологическими способами;

4. введением специальных добавок (ПАВ) можно изменять и активно регулировать структуру и свойства конгломератов, в значительной степени изменять свойства исходных дисперсных материалов и систем.

Ориентировочно 90% от общего количества строительных материалов приходится на долю ИСК и их компонентов (вяжущих и заполнителей). Оставшиеся 10% – металлические и деревянные материалы.

Основой классификации конгломератов является общая теория формирования их структуры, свойств и методов исследования.

Требуемый зерновой состав минеральных материалов определяется областью их применения:

Щебень

– для асфальтобетонных и цементобетонных смесей

- для железобетонных изделий

- для устройства щебеночных оснований автомобильных дорог

- для строительства фундаментов зданий и сооружений

- для устройства подпорных стенок в горных районах и т.д.

Песок

- в качестве мелкого заполнителя при приготовлении асфальтобетонных и цементобетонных смесей

- для строительных растворов

Каменные материалы определяют макроструктуру конгломератов, которая в значительной степени зависит от максимального размера фракций.

Минеральный порошок, определяет мезоструктуру, микроструктуру, асфальто- и битумоминеральных материалов. В связи с этим дисперсность его значительно выше, чем щебня и песка. Зерновой состав (дисперсия ) неактивированного минерального порошка ( фр < 1.25 мм ) должен быть таким, чтобы не менее 70 % зерен проходило через сито размером 0,071 мм ( удельная поверхность 2000 + 2500 см²/г). Именно при такой дисперсности минеральный порошок обеспечивает надлежащие качества асфальтовяжущего в частности и асфальтобетона в целом. Более высокая дисперсность минерального порошка обуславливает его слеживаемость, повышенный расход битума и осложняет подбор составов асфальтобетонных смесей. К сведению, общая удельная поверхность МП составляет до 80 % всей поверхности минеральных материалов асфальтобетона.

Цементы, обуславливающие микроструктуру цементобетона характеризуются еще более высокой дисперсностью в сравнение с минеральным порошком. Так зерновой состав цемента должен быть таким, чтобы содержание фракций размером менее 0,08 мм составляло более 85% удельная поверхность обычных цементов 2000-3000, быстротвердеющих 3500-5000 см²/г.

Дисперсность цемента в значительной степени определяет активность ( марку ) вяжущего, а также начало и конец его схватывания. Технология приготовления, укладки и уплотнения цементобетонов тесно связана с дисперсностью в частности цемента, и составляющих в целом.

В общем случае рациональный предел тонкости помола устанавливают экспериментальным путем.

Предел дисперсности минеральных материалов устанавливают с помощью предварительных исследований и с учетом предполагаемой технологии ее основных параметров.

Структурообразование ИСК происходит преимущественно на стадиях

производства с последующим их применением для получения готовых к употреблению конгломератов, завершающееся в основном после полного затвердевания. В некотором объеме оно может продолжаться в эксплуатационный период, хотя для последнего более всего характерным являются процессы старения конгломератов.