Композитні матеріали: межа міцності на стиск будівельних матеріалів

На якому б етапі будівництва не знаходилася будівля, його основна конструкція постійно піддається фізико-механічних і технологічних впливів. Таким чином, від інженера, що становить проект, потрібно впевнене знання властивостей того чи іншого будматеріалу.

Погодьтеся самі, адже перед тим як, наприклад ви збираєтеся готувати борщ, спочатку доводиться розрахувати, скільки буде варитися мясо, скільки картопля, скільки капуста. А, вже виходи з знань, ми засікаємо час і по черзі закидаємо компоненти супу.

Також і при будівництві будівлі визначається: яким буде фундамент, з чого будуть зведені стіни, з чого дах. Необхідно чітко і ясно вибрати матеріал, з якого буде відтворена надійна і довговічна конструкція.

Властивості будівельних матеріалів

По суті, будматеріали можна розділити на дві основні категорії: природного походження і штучного. До перших можна віднести такі продукти як:

• цегла;
• пісок;
• бетон;
• Дерево.

Класифікація друге значно різноманітніші, так як сюди входять теплоізоляційні, гідроізоляційні, мінеральні, полімерні, акустичні та інші вироби. Простіше кажучи, штучно створені будматеріали, в залежності від потреби, набувають найбільшу міцність, пружність, або теплопровідність.

Орієнтуючись на те, яке будується споруда, ми підбираємо відповідний матеріал і починаємо будувати. Для різної навколишнього середовища, необхідно підібрати свій певний, що володіє захисними властивостями, будівельний матеріал. Не відходячи від теми, наведемо приклад: з простої тонкої фанери або тільки з гіпсокартону, будувати будинок не має ніякого сенсу. Для зведення міцного, надійного, протистоїть несприятливих кліматичних умов будівлі, інженерам-будівельникам необхідно враховувати ще одну дуже важливу особливість будматеріалів це:

• Фізичні властивості;
• Механічні властивості;
• Хімічні властивості та ін.

Спробуємо коротко визначити кожні з перерахованих вище видів властивостей. Хімічні властивості це щось інше, як: здатність будматеріалу до опору хімічних впливів навколишнього середовища. Наприклад, дуже часто при використанні того чи іншого будматеріалу, враховується те як він переносить корозію, або ж наскільки протистоїть гниттю, або ж здатність витримувати вплив вологості. Фізичні властивості матеріалу це його щільність, пористість, теплопровідність.

Що стосується механічних властивостей, то тут ми відзначимо: пружність, пластичність, жорсткість, твердість, міцність, межі міцності при стисненні, зсуві, вигині. Ну і остання категорія - технологічні властивості: теплостійкість, швидкість затвердіння і висихання, плавлення. Так як механічні властивості будматеріалів найбільш важливі при будівництві будівель, то відповідно їх ми і розглянемо ближче.

Механічні властивості будівельних матеріалів

Пружність матеріалу - це властивість самовільного відновлення первісної форми твердого тіла після припинення дії зовнішнього навантаження. Простіше кажучи: скільки не дави пальцем на гуму, вона все одно набуває свій колишній вигляд, проте варто затиснути її лещатами, на поверхні зявляються вмятини, які в залежності від складу гуми, можуть навіть залишитися назавжди. Таким чином, якщо пружна деформація повністю зникає після зняття зовнішнього тиску (тиск пальцем), то вона називається оборотною, якщо ж жевріє (тиск лещатами) - незворотною.

міцність матеріалу

Міцність - це властивість матеріалів сприймати ті, чи інші дії, не руйнуючись. Ще раз пояснюємо «по-російськи»: вдаривши склом по бетонній стіні - зламається скло, вдаривши кувалдою по стіні - в стіні утворюється дірка. Природно, неважко визначити у якого ж з цих матеріалів міцності більше.

Однак існує безліч «підводних каменів» при розрахунку міцності у виробів. У досвідчених інженерів під рукою завжди знаходиться таблиця міцності будівельних матеріалів, але часом доводиться оцінювати міцність виробу по його межі міцності. У фізиці розрізняють три види межі міцності:

• Межа міцності при стисненні;
• Межа міцності при згині;
• Межа міцності при розтягуванні.

Розглянемо ближче перший і другий варіанти. Межа міцності на стиск будівельних матеріалів коливається в районі від 0,5 до 1000 МПа. Взяти, приміром, граніт: переділ міцності при стисненні цього будматеріалу дорівнює 120 ... 250 МПа, а для бетону цей показник дорівнює 80 МПа. Варто зазначити, що для тендітних будматеріалів, таких як цегла, бетон, часто основним показником є - межа міцності при стисненні. Що стосується металу і стали - то їхня межа міцності при стисненні, такий же як і при розтягуванні і вигині.

Межа міцності на вигин матеріалу характеризується межею міцності породи при вигині в сухому стані. Дана характеристика матеріалу визначається на вимогу користувача і вважається не обовязковою мірою випробування. Однак якщо ви все ж вирішили провести розрахунок міцності будівельних матеріалів на вигин формули, то важливо знати, що дослідження проводиться на самих зразках будматеріалів за допомогою спеціальних машин.

твердість матеріалу

Не завадить також дізнатися про ще одному механічному властивості матеріалів це - твердість. Твердість - це властивість матеріалів чинити опір проникненню в нього іншого, більш щільного матеріалу. Не зважати на це властивість буде вважатися однією з найгрубіших помилок, так як за твердістю можна визначити інші механічні властивості виробу.

На практиці показник твердості використовують для оцінки міцності бетону неруйнівними ударними методами. Також воно відіграє велику роль при виборі матеріалів для покриття доріг і підлог.

Стираність матеріалу

Стираність визначається характеристикою властивості будівельного матеріалу зменшуватися в обсязі і в масі, під дією зусиль стирання. В основному на показник стирання відчувають матеріали, що використовуються для влаштування сходових ступенів, підлог і тротуарів.

Після того як ми ознайомилися з деякими механічними властивостями будматеріалів, хотілося б визначитися і розібратися в питанні: «Для чого це нам необхідно знати?» Детальне вивчення механічних властивостей того чи іншого будматеріалу дозволяють розібратися в самій природі цього продукту. Визначення властивостей продукту в подальшому допоможе вам дізнатися його внутрішню структуру, що в свою чергу полегшить вам використання цього будматеріалу на практиці.

Тепер перейдемо до таких будматеріалів, які містять в собі велику кількість компонентів, а також ближче ознайомимося з їх властивостями.

композитні матеріали

Як можна точно дати визначення композитних матеріалів, щоб простий обиватель зміг відразу уявити їх?

Композитний матеріал складається з декількох компонентів. Один з них виконує роль основи, його називають матрицею, а другий є наповнювачем, який має високі показники міцності і жорсткості.

Найпростіший приклад, який прийшов до нас з далекого минулого - це саманна цегла. Швидше за все, це найперший композитний матеріал, який людство винайшло для збільшення експлуатаційних характеристик даного будівельного матеріалу.

Різновиди композитного матеріалу

Розділити композитні матеріали можна на кілька категорій, де все буде залежати від способу використання наповнювача:

• Волокнисті, до яких відноситься все той же саманна цегла;
• Шаруваті матеріали, наприклад, броньоване скло або склеєна фанера;
• Дісперсноупрочненние матеріали, тут можна відзначити різні види сталі, в які додані упрочнители;
• І новітні розробки, до яких відносяться нанокомпозити.

В даний час композитні матеріали повсюдно і широко використовуються в сфері будівництва. І тут головну роль відіграють їх високі показники.

По-перше, такий матеріал набагато міцніше, ніж кожний з компонентів окремо, які входять до складу композитного матеріалу.

По-друге, він легше і надійніше. Часто проектувальники замінюють традиційні будівельні матеріали на композитні, тим самим полегшуючи конструкцію будинку або його частини. Але при цьому залишаючи прекрасні технічні та експлуатаційні якості самої конструкції.

Наведемо кілька прикладів використання композитних матеріалів при будівництві заміського будинку.

Одним з найпопулярніших композитних матеріалів, використовуваних при будівництві, є композитна дошка.

Серед будівельників вона носить назву «рідке дерево». До складу такої дошки входять деревне борошно, процентний вміст якої залежить від компанії-виробника і знаходиться в діапазоні 60% -80%, і поліпропілену. Цей вид композитного матеріалу вважається найсучаснішим. Розміри такої дошки стандартні для всіх виробників, вона має порожнисту структуру, обидві сторони дошки мають однаковий малюнок, який повторює відтінки і текстуру найпоширеніших порід дерева.

Зазвичай композитні дошки використовують при облицюванні різних майданчиків, розташованих на території заміського будинку. Це можуть бути

• доріжки;
• тераси;
• Майданчики біля басейнів, до речі, композитна дошка не ковзає, навіть якщо на її поверхню потрапила вода;
• альтанки;
• Пірси.

Одним з важливих властивостей цього композитного матеріалу є те, що під впливом прямих сонячних променів, перепаду температур і вологості він не змінюється як, наприклад, пластик або деревина.

Компанії-виробники гарантують, що термін експлуатації композитної дошки буде від 10 до 50 років. До речі, цей композитний матеріал не вимагає спеціального догляду, чистити його можна будь-якими миючими засобами.

Все більше композитних матеріалів стало використовуватися при оздоблювальних роботах. Особливо будівельники часто використовують при установці пластикових вікон підвіконня, відкоси, відливи і козирки, виконані з композитних матеріалів.

Наприклад, пластикові вироби, виконані зі спіненого поліуретану, який укладено між двома шарами пластику. Цей вид матеріалу досить міцний, не боїться змін погодних умов і чудово виглядає. Сьогодні укоси з композитного матеріалу використовуються не тільки як елемент дизайну інтерєру приміщення, а й як хороший теплоізолятор.

Як створюються композитні матеріали

Як вже говорилося, композитні матеріали складаються з двох або більше компонентів, процес виробництва, або ж більш точне визначення, формування полягає в тому, що армирующее речовина і сама матриця обєднуються, а після цього виробу надається форма.

Сучасні технології відзначають кілька методів формування матеріалів. Перший з них це - вакуумний. Так як «схрещення» двох компонентів відбувається при абсолютному вакуумі, то даний метод дозволяє повністю контролювати тиск і температуру повітря. Наступний метод формування це інжекція в закриту форму. При цьому процесі сполучний компонент, надходить в закриту форму, яка містить другий армуючий елемент в сухому вигляді. Таким чином, використання даного методу прекрасно підходить в тому випадку, коли необхідно відтворити точно витриману форму і розмір.

Використання композитних матеріалів

Дуже часто композитні матеріали використовуються в тих випадках, коли необхідні легкі і в той же час міцні матеріали. І не дивлячись на високу вартість даної продукції, дуже часто композитні матеріали використовують при будівництві авіаційних і космічних корпусів, а також при виготовленні автомобільних кузовів.

Що стосується обробки приміщень, то ви напевно зустрічалися з такими матеріалами як: ламінат, ондулін або склопластик. Всі вони як раз таки займають популярне місце в списку композитних матеріалів.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!