Композитные материалы: предел прочности на сжатие строительных материалов



На каком бы этапе строительства не находилось здание, его основная конструкция постоянно подвергается физико-механическим и технологическим воздействиям. Таким образом, от инженера, составляющего проект, требуется уверенное знание свойств того или иного стройматериала.

таблица прочности строительных материалов

Ондулин — тоже композитный материал

Согласитесь сами, ведь перед тем как, например вы собираетесь готовить борщ, сначала приходиться рассчитать, сколько будет вариться мясо, сколько картошка, сколько капуста. А, уже исходи из знаний, мы засекаем время и поочередно закидываем компоненты супа.

Также и при строительстве здания определяется: каков будет фундамент, из чего будут возведены стены, из чего крыша. Необходимо четко и ясно выбрать материал, из которого будет воссоздана надежная и долговечная конструкция.

Свойства строительных материалов

По сути, стройматериалы можно разделить на две основные категории: природного происхождения и искусственного. К первым можно отнести такие продукты как:

  • Кирпич;
  • Песок;
  • Бетон;
  • Дерево.

Классификация вторых значительно разнообразнее, так как сюда входят теплоизоляционные, гидроизоляционные, минеральные, полимерные, акустические и другие изделия. Проще говоря, искусственно созданные стройматериалы, в зависимости от нужды, приобретают наибольшую прочность, упругость, либо теплопроводность.

Ориентируясь на то, какое строится сооружение, мы подбираем соответствующий материал и начинаем строить. Для различной окружающей среды, необходимо подобрать свой определенный, обладающий защитными свойствами, строительный материал. Не отходя от темы, приведем пример: из простой тонкой фанеры или только из гипсокартона, строить дом не имеет никакого смысла. Для возведения прочного, надежного, противостоящего неблагоприятным климатическим условиям здания, инженерам-строителям необходимо учитывать еще одну очень важную особенность стройматериалов это:

  • Физические свойства;
  • Механические свойства;
  • Химические свойства и др.

Попробуем кратко определить каждые из вышеперечисленных видов свойств. Химические свойства это нечто иное как: способность стройматериала к сопротивлению химическим воздействиям окружающей среды. Например, очень часто при использовании того или иного стройматериала, учитывается то как он переносит коррозию, или же насколько противостоит гниению, или же способность выдерживать воздействие влажности. Физические свойства материала это его плотность, пористость, теплопроводность.

Что касается механических свойств, то тут мы отметим: упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость, прочность, пределы прочности при сжатии, сдвиге, изгибе. Ну и последняя категория — технологические свойства: теплоустойчивость, скорость затвердевания и высыхания, плавление. Так как механические свойства стройматериалов наиболее важны при строительстве зданий, то соответственно их мы и рассмотрим поближе.

Механические свойства строительных материалов

Упругость материала – это свойство самопроизвольного восстановления первоначальной формы твердого тела после прекращения воздействия внешней нагрузки. Проще говоря: сколько не дави пальцем на резину, она все равно приобретает свой прежний вид, однако стоит зажать её тисками, на поверхности появляются вмятины, которые в зависимости от состава резины, могут даже остаться навсегда. Таким образом, если упругая деформация полностью исчезает после снятия внешнего давления (давление пальцем), то она называется обратимой, если же не исчезает (давление тисками) – необратимой.

Прочность материала

расчет прочности строительных материалов на изгиб формулы

Вата для утепления стен

Прочность – это свойство материалов воспринимать те, или иные воздействия, не разрушаясь. Еще раз объясним «по-русски»: ударив стеклом по бетонной стене — сломается стекло, ударив кувалдой по стене — в стене образуется дырка. Естественно, нетрудно определить у какого же из этих материалов прочности больше.

Однако существует множество «подводных камней» при расчете прочности у изделий. У опытных инженеров под рукой всегда находится таблица прочности строительных материалов, но порою приходится оценивать прочность изделия по его пределу прочности. В физике различают три вида предела прочности:

  • Предел прочности при сжатии;
  • Предел прочности при изгибе;
  • Предел прочности при растяжении.

Рассмотрим поближе первый и второй варианты. Предел прочности на сжатие строительных материалов колеблется в районе от 0,5 до 1000 МПа. Взять, к примеру, гранит: передел прочности при сжатии этого стройматериала равен 120…250 МПа, а для бетона этот показатель равен 80 МПа. Стоит отметить, что для хрупких стройматериалов, таких как кирпич, бетон, зачастую основным показателем является – предел прочности при сжатии. Что касается металла и стали – то их предел прочности при сжатии, такой же как и при растяжении и изгибе.

Предел прочности на изгиб материала характеризуется пределом прочности породы при изгибе в сухом состоянии. Данная характеристика материала определяется по требованию пользователя и считается не обязательной мерой испытания. Однако если вы все же решили провести расчет прочности строительных материалов на изгиб формулы, то важно знать, что исследование проводится на самих образцах стройматериалов при помощи специальных машин.

Твердость материала

Не помешает также узнать о еще одном механическом свойстве материалов это – твердость. Твердость – это свойство материалов сопротивляться проникновению в него другого, более плотного материала. Не учитывать это свойство будет считаться одной из грубейших ошибок, так как по твердости можно определить другие механические свойства изделия.

На практике показатель твердости используют для оценки прочности бетона неразрушающими ударными методами. Также оно играет большую роль при выборе материалов для покрытия дорог и полов.

Истираемость материала

Истираемость определяется характеристикой свойства строительного материала уменьшаться в объеме и в массе, под действием истирающих усилий. В основном на показатель истираемости испытывают материалы, применяемые для устройства лестничных ступеней, полов и тротуаров.

После того как мы ознакомились с некоторыми механическими свойствами стройматериалов, хотелось бы определиться и разобраться в вопросе: «Для чего это нам необходимо знать?» Детальное изучение механических свойств того или иного стройматериала позволяют разобраться в самой природе этого продукта. Определение свойств продукта в дальнейшем поможет вам узнать его внутреннюю структуру, что в свою очередь облегчит вам использование этого стройматериала на практике.

Теперь перейдем к таким стройматериалам, которые содержат в себе большое количество компонентов, а также поближе ознакомимся с их свойствами.

Композитные материалы

Как можно точно дать определение композитным материалам, чтобы простой обыватель смог сразу представить их?

композитные материалы

Композитное покрытие стены

Композитный материал состоит из нескольких компонентов. Один из них выполняет роль основы, его называют матрицей, а второй является наполнителем, который обладает высокими показателями прочности и жесткости.

Самый простой пример, который пришел к нам из далекого прошлого – это саманный кирпич. Скорее всего, это самый первый композитный материал, который человечество изобрело для увеличения эксплуатационных характеристик данного строительного материала.

Разновидности композитного материала

Разделить композитные материалы можно на несколько категорий, где все будет зависеть от способа использования наполнителя:

  • Волокнистые, к которым относится все тот же саманный кирпич;
  • Слоистые материалы, к примеру, бронированное стекло или склеенная фанера;
  • Дисперсноупрочненные материалы, здесь можно отметить различные виды стали, в которые добавлены упрочнители;
  • И новейшие разработки, к которым относятся нанокомпозиты.

В настоящее время композитные материалы повсеместно и широко используются в сфере строительства. И здесь главную роль играют их высокие показатели.

Во-первых, такой материал намного прочнее, чем каждый из компонентов в отдельности, которые входят в состав композитного материала.

композитный материал

Композитные материалы

Во-вторых, он легче и надежнее. Часто проектировщики заменяют традиционные строительные материалы на композитные, тем самым облегчая конструкцию дома или его части. Но при этом оставляя прекрасные технические и эксплуатационные качества самой конструкции.

Приведем несколько примеров использования композитных материалов при строительстве загородного дома.

Одним из самых популярных композитных материалов, используемых при строительстве, является композитная доска.

Среди строителей она носит название «жидкое дерево». В состав такой доски входят древесная мука, процентное содержание которой зависит от компании-производителя и находится в диапазоне 60%-80%, и полипропилена. Этот вид композитного материала считается самым современным. Размеры такой доски стандартные для всех производителей, она имеет полую структуру, обе стороны доски имеют одинаковый рисунок, который повторяет оттенки и текстуру самых распространенных пород дерева.

Обычно композитные доски используют при облицовке различных площадок, расположенных на территории загородного дома. Это могут быть

  • Дорожки;
  • Террасы;
  • Площадки возле бассейнов, кстати, композитная доска не скользит, даже если на ее поверхность попала вода;
  • Беседки;
  • Пирсы.

Одним из важных свойств этого композитного материала является то, что под воздействием прямых солнечных лучей, перепада температур и влажности он не изменяется как, к примеру, пластик или древесина.

Компании-производители гарантируют, что срок эксплуатации композитной доски будет от 10 до 50 лет. Кстати, этот композитный материал не требует специального ухода, чистить его можно любыми моющими средствами.

Все больше композитных материалов стало использоваться при отделочных работах. Особенно строители часто используют при установке пластиковых окон подоконники, откосы, отливы и козырьки, выполненные из композитных материалов.

К примеру, пластиковые изделия, выполненные из вспененного полиуретана, который заключен между двумя слоями пластика. Этот вид материала достаточно прочен, не боится изменений погодных условий и прекрасно смотрится. Сегодня откосы из композитного материала используются не только как элемент дизайна интерьера помещения, но и как хороший теплоизолятор.

Как создаются композитные материалы

Как уже говорилось, композитные материалы состоят из двух или более компонентов, процесс производства, или же более точное определение, формирования заключается в том, что армирующее вещество и сама матрица объединяются, а после этому изделию придается форма.

Современные технологии отмечают несколько методов формирования материалов. Первый из них это – вакуумный. Так как «скрещение» двух компонентов происходит при абсолютном вакууме, то данный метод позволяет полностью контролировать давление и температуру воздуха. Следующий метод формирования это инжекция в закрытую форму. При этом процессе связующий компонент, поступает в закрытую форму, содержащую второй армирующий элемент в сухом виде. Таким образом, использование данного метода прекрасно подходит в том случае, когда необходимо воссоздать точно выдержанную форму и размер.

Использование композитных материалов

Очень часто композитные материалы используются в тех случаях, когда необходимы легкие и в то же время прочные материалы. И не смотря на высокую стоимость данной продукции, очень часто композитные материалы используют при строительстве авиационных и космических корпусов, а также при изготовлении автомобильных кузовов.

Что касается отделки помещений, то вы наверняка встречались с такими материалами как: ламинат, ондулин или стеклопластик. Все они как раз таки занимают популярное место в списке композитных материалов.

Ваш комментарий