1 баспа 09. 2013 беттің беті

Оқу әдістемелік материалдары

5В072900 “Құрылыс”, 5В073000 «Құрылыс материалдары, бұйымдары

және конструкциялары өндірісі» мамандықтарының

студенттеріне арналған

“ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ”

Семей 2013

Мазмұны

Дәріс №1 Кіріспе. Құрылыс материалдарының құрылымы және негізгі қасиеттері.

1.Кіріспе.

2. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты жіктелуі

3.Құрылыс материалдарының қасиеттері.
"Құрылыс материалдары" пәні инженер-құрылысшыларды даярлауда негізгі пән болып табылады. Бірде-бір ғимаратты құрылыс материалдары мен олардың қасиеті туралы жан-жақты білімсіз жобалап тұрғызу мүмкін емес.

Олай болса, материалдардың қолданылуы бойынша жіктелуін, қасиеттеріне сай құрылыста қолданылуын білу, үйлердің пайдалану жағдайына байланысты көп материалдар ішінен керектісін таңдай білу немесе бар материал мен бұйымдарды түрлі тәсілдерді қолдана отырып, пайдалана білу, инженер – технолог, инженер- құрылыс мамандарына өте қажет, себебі тұрғызылған үйдің , ғимараттың сапасын төмендетпеу, тиімділігі мен мәңгілігін қамтамасыз ету мамандардың біліміне байланысты.

Қазіргі нарықтық заманда жоғары сапалы құрылыс материалдары мен бұйымдары индустриясын күшейту өзекті мақсат. Осы мақсатпен өндіріс процессін жан жақты механикалау және автоматикалау, ғылыми және техникалық жаңалықтарды кеңінен өндіріс салаларына енгізу құрылыс материалдар өнеркәсібінің тиімділігін асыруда және салынатын құрылыстың сапасын жақсартуда кепілдік әрекет екені даусыз. Мәселен, қабырға материалдары комбирнатында автоматты технологиялық жолында тек еңбек өнімін асыру ғана емес, сонымен қатар жұмысшылар санын 8-10 есе азайту мүмкіншілігін туғызады. Тіпті , кейбір жеке операцияны автоматтандырудың өзі , едәуір экономикалық нәтиже береді.

Соңғы 40-50 жылдардың ішінде көптеген академиялық ғылыми зерттеу институттарында және жоғарғы оқу орындарында жүргізілген ғылыми зерттеу жұмыстары, жыл сайынғы ғылыми техникалық конференциялар, халықаралық және ұлттық конгресстер, сонымен қатар , іс жүзіндегі өндірістік жетістіктер, басылып шығарылатын ғалым зерттеушілердің еңбектері әрбір құрылыс материалын тереңірек танып, олардың құрылыстық техникалық қасиеттерін жетілдіруге ұйытқы болды. Қазір де біздің республикамызда дағдылы және жаңа құрылыс материалдары мен бұйымдарын зерттеу және сапаларын жақсарту әрекеттері жүргізілуде. Құрылыс материалдары өндірісін дамытуда елеулі роль атқарып, көптеген құрылыс мамандарын дайындауға көп үлес қосқан Ресейдің және Украйнаның белгілі ғалымдар , мысалы, керамикалық өндірісте барлық мамандар тәнті болған В.И. Вернадскийдің, П.А.Земятченскийдің, П.П.Будниковтың еңбектері; шыны және шыны бұйым өндірісінде – И.Н.Китайгородскийдің , О.К. Ботвинкиннің, С. Луковскийдің еңбектері; минералдық байланыстырушы материалдар өндірісінде А.А.Байковтың, Д.С.Белянкиннің, Н.А.Торопов, В.А. Киндтің т.б.ғалымдардың еңбектері; қазіргі пластикалық және синтетикалық полимерлер материалдары өндірісінің іргесін қалаған - А.М.Бутлеровтың , С.В.Лебедевтің,Н.Н. Семеновтың еңбектері.

Қазіргі құрылыс материалдары мен бұйымдары саласында ғылыми зерттеу жұмысын дамытуда П.А Ребендердің, А.В.Волженскийдің, П.И.Боженовтың, Ю.М. Буттың, Қазақстанда С.Т.Сүлейменовтың, У.А.Аяповтың, Б.П. Паримбетовтың, К.К.Қуатпаевтың және т.б. ғалымдардың ,еңбектерінің ықпалы күшті болды. Құрылыс материалдры мен бұйымдар курсы өз тұрғысында құрылыс конструкциялары , архитектура, экономика, және құрылыс өндіру технологиясы курстарымен тығыз байланысты болып келеді.

2. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты жіктелуі.

Материалдарды зерттеу барысында жасалатын маңызды қорытынды: - олардың негізгі қасиеттерінің көрсеткіщтері және пайдалану жағдайларындағы тұрақтылығы, құрамындағы заттардың қасиетіне және структурасының сипатына тікелей байланысты. Себебі, материалдарды құрайтын заттардың өздеріне тән химиялық , физикалық қасиеттері , белгілі бір структурасы болады. Материалдардың структурасын зерттеу тәсіліне және талдау дәрежесіне байланысты үш түрге бөледі: макроструктура – аспапсыз, құралсыз көзге көрінетін материал құрылысы; микроструктура - оптикалық прибормен көрінетін құрылысы; материал құрамындағы заттардың молекулалық иондық дәрежеде электрондық оптикалық қайта өзгертушісі бар рентгенмен зерттелетін ішкі құрылыс.

Барлық материалдар белгілі МЕСТ-ке, сонымен қатар Құрылыс нормалары мен ережелері деп аталатын нормативті құжаттар жүйесіне сәйкес келеді ( ҚН; Е.) Олар тарауларға бөлінген төрт бөлімнен тұрады:

Бұл құрамның байланысын, материалдардың қасиеті мен құрылымын, сонымен қатар олардың физика-химиялық, физикалық, механикалық және басқа да әсерлердегі өзгеріс заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Кез келген материал құрылымда жүктемеге немесе қоршаған орта әсеріне ұшырайды. Материалдың ғимаратта қолданылуы, жұмыс шартына байланысты құрылыс материалдары төмендегідей жіктеледі:

1. әмбебап типтегі материалдар (қатаң құрылымдарға арналған)

2. арнайы бағыттағы материалдар (әсерден қорғауға арналған)

Олардың қолданылу аймағы материалдардың қасиеттеріне байланысты.
Құрылыс материалдарының қасиеттері.

Материалдардың барлық қасиеттері өзіндік ерекшеліктеріне қарай төмендегідей жіктеледі:

1. Физикалық. Оларға салмақтық сипаттамалары, тығыздығы, сұйықтар, газдар, жылу мен радиосәулелер үшін өткізгіштік, қоршаған ортаның агрессивті әсеріне кедергілік қасиеті жатады.

2. Химиялық. Материалдардың қышқыл, сілті, тұзды ерітінділерге тұрақтылық көрсеткіштерімен бағаланады.

3. Механикалық. Қысу, созу, соққылау, майыстыру және тағы да басқа күштік әсерлерге кедергілік қабілетімен сипатталады.

4. Технологиялық. Материалдың бұйым даярлау кезінде өңдеуге төзімділік қабілеттілігі.

Бұйымның құрылымы эксплуатацияға сенімді (жарамды) және төзімділікті қамтамасыз етуі қажет.

Сенімділік дегеніміз - төзімділік, бұзылмау, жөндеуге жарамдылық, сақталғыштық.

Төзімділік – бұйымның қасиеті жұмысқа жарамдылығын қажетті аралық жөндеулермен шектік деңгейге дейін сақтауы. Шектік деңгейі бұзылу, техника қауіпсіздігі немесе экономикалық мәселелермен анықталады. Төзімділік эксплуатация режимі мен нақты климаттық шарттарда эксплуатациялық сапасын жоғалтпай қызмет көрсету мерзімімен өлшенеді.

Бұзылмау – эксплуатация шарты мен белгілі режимде белгілі уақыт аралығында жөндеуге түспей бұйымның жүмысқа қабілеттілігін сақтауы.

Жөндеуге жарамдылық – техникалық сипаттамасын сақтай отырып қайта қалпына келуге қабілеттілік қасиеті. Орташа уақыт, еңбек сыйымдылығы, бір бұзылуды жөндеу бағасы көрсеткіштер болып табылады.

Сақталғыштық – техникалық құжаттамада белгіленген сақтау мерзімінде және сақтау мерзімінен кейін, тасымалдауда негізделген эксплуатациялық көрсеткіштерді сақтау қасиеті.

Негізгі қасиеттері : соның ішінде мысалы,үйлерді және ғимараттарды салуға қолданғанда , пайдалану ерекшеліктеріне байланысты материалдар конструкциялық қасиет көрсетуі қажет. Бұл конструкциялық қасиетін құрылыста орындайтын функциясына байланысты екі топқа бөлуге болады.

1 - Механикалық - егер материал құрылыс құрамында өзіне сыртқы жүк әсерін қабылдауға арналған болса ;

2. - Қоршаушылық (айырушылық ) - егер материал өзінің қалыңдығы арқылы судың, жылудың, газдың, жарықтың, дыбыстың өтулеріне тосқауыл болуы қажет болса.

Материалдардың механикалық және қоршаушылық қасиеттері оның тығыздығына , құрылысына , кеуеуктілігі мен қуыстылығына, яғни физикалық қасиетіне тікелей байланысты.

Материалдың физикалық қасиеттеріне оның салмақтық сипаттамалары( нағыз және орташа тығыздықтары)және судың, аяздың және басқа факторлардың әсерінен болатын түрлі физикалық прцесстерге қатынасы жатады.

Нағыз тығыздық (р) - абсолютті тығыз қалпындағы материалдың білік көлеміндегі масса, г\ см³:

Р = m \ Va

Мұндағы m - материалдың массасы, Va - тығыз қалпындағы материал көлемі, см³.

Берілген қатты материал түйіршігінің кеуексіз , жарықсыз шын көлемін таба отырып, оның нағыз тығыздығын анықтауға болады. Ол үшін сынауға берілген материалды алдымен ұнтақтайды, одан кейін Ле-Шателье-Кандло аспабының немесе кәдімгі көлем өлшегіш пикнометр көмегімен порошоктың белгілі массасының көлемін анықтай отырып, келтірілген формула бойынша материалдың нағыз тығыздығын табады.

Табиғи және қолдан жасалатын минералдық материалдардың көпшілігінің нағыз тығыздық шамалары бір біріне жақын - 2,4-3,1 г\см³.

Орташа тығыздық - деп табиғи қалпындағы материалдардың кеуегі , жарығы, қуысы қосылып есептелінген бір өлшем көлемдегі материалдың массасы, кг\м3 немесе г\см³.

Р= m/V

Қандай пішінде болғанда да , берілген материал үлгісінің көлемін және массасын өлшейді.Дұрыс пішінді үлгінің көлемін , қырларын өлшеу арқылы , ал кедір бұдыр бет дұрыс пішінді емес үлгінің көлемін гидростатикалық таразыда Архимед заңы бойынша немесе үлгіні парафиндеп , ал парафин жоқ болған жағдайда кеуегін сумен толық сіңіртіп барып, көлем өлшегішті сыйымдылықтың көмегімен анықтайды.

Дәріс №1.Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1. 
   Құрылыс материалдары өндірісін дамытуда елеулі роль атқарып, көптеген құрылыс мамандарын дайындауға көп үлес қосқан ғалымдарды атаңыз.
   
2. 
   Құрылыс материалдарының қолданылу аймағы мен қасиеттеріне байланысты және өзіндік ерекшеліктеріне қарай қалай жіктеледі?
   
3. 
   Құрылыс материалдарының тығыздығының ауытқып тұратындығы неге байланысты?
   

1.Табиғи тас материалдары мен бұйымдары туралы жалпы сипаттама.

2 Құрылыс саласындағы кең қолданылатын табиғи тас материалдарының жіктелуі.

3.Табиғи тау жыныстары және олардың генетикалық жіктелуі.

1. 
   Құрылыста тікелей қолданылатын материалдар мен бұйымдар: үйлерді және ғимараттарды, өзен жағаларын, көпірлерді және т.б. инженерлік құрылыстарды қаптауға, жол және гидротехникалық құрылыстарына, үйлердің қабырғаларын көтеруге, өнеркәсіптік үйлердің еденін төсеуге, құрылыс ерітінділері мен бетондарға толтырушы ретінде және т.б. көптеген мақсаттар үшін пайдаланады;
   
2. 
   Құрылыс материалдар өнеркәсібінде жасанды материалдар шығару үшін (керамика,шыны, минералдық байланыстырушылар және т.б. материалдар мен бұйымдар) шикізат ретінде қолданылатын минералдық жыныстар.
   

Тау тас материалдарын , оларды өндіру технологиясының ерекшелігіне байланысты, үш топқа біріктеруге болады:

1. 
   Жекеленген қабырға тасы - арнаулы механизмдер көмегімен тікелей тау сілемінен кесіліп алынатын геометриялық дұрыс пішінді бұйымдар.
   
2. 
   Қаптаушы немесе әсемдеуші тас бұйымдары – алдын-ала тас сілемінен кесіліп алынған тас блоктарын тіліп, сонан кейін түрлі тәсілмен фактураланатын плиталар, үйлерді және ғимараттарды өңдеуге жарамды бұйымдар;
   
3. 
   Руда емес материалдар – ұсақталған тас (щебень, қиыршық тас, құм).
   

Екінші бір жағдайда магма жер бетіне қопарыла төгіліп, тездете салқындай қатайған. Осылайша төгінді тау жыныстары құралған. Әртүрлі жағдайда суыған бір магмадан тереңдік және төгіндік деп аталатын , химиялық құрамы бірдей ,бірақ бір бірінен структурасы және қасиеті бойынша айырмашылығы бар тау тас жыныстары жаратылған. Жанартау атқылаған кезде пайда болатын жыныстар төгіндік тау жыныстарының түрлесі болып саналады.Олар үлкен қысымдықпен магма атылған кезде майда түйіршіктерге ыдырай , ауада тез суып жерге сіңіп қатып қалған түрлі мөлшердегі түйіршіктер қалпында келіп түсуден пайда болған. Сондықтан , бұл жыныстар кеуекті бос және структурасы аморфты болады.

Шөгіндік тау жыныстары құрылу сипатына және құрамына байланысты үш үлкен топқа жіктеледі ; механикалық (омыртылғандар), химиялық және органогендік шөгінділері.

1. 
   Метаморфиялық тау жыныстарға жататындар және метаморфиялық тау жыныстарынан құрылыста кеңірек қолданылатындары қандай?
   
2. 
   Шөгінді тау жыныстары дегеніміз не?
   
3. 
   Тау тас материалдары және оларды өндіру технологиясының ерекшелігіне байланысты, қандай топтарға жіктеуге болады?
   
4. 
   Минерал дегеніміз не?
   

Дәріс жоспары:

1. 
   Керамикалық материалдарға қолданылатын шикізаттар.
   
2. 
   Керамикалық бұйымдардың өндіру әдістері.
   
3. 
   Керамикалық бұйымдардың қасиеттері.
   

Керамикалық материалдарды сары топырақты (глина) пішіндеп күйдіру арқылы алады. Құрылысына қарай керамикалық материалдарды кеуекті және тығыз деп бөледі. Қолданылуына байланысты: қабырғалық – кәдімгі кірпіш, кеуекті кірпіш және тастар, ірі блоктар мен панельдер; жабынға арналған – тастардан жасалған балкалар мен панельдер, сыртқы каптама (облицовка) үшін қабырғалар мен едендерге арналған тақталар, санитарлы-техникалық бұйымдар, шатырлар, канализацияға арналған кұбырлар Керамикалық материалдарды дайындауда шикізат көзі ретінде сары топырақ, кварцты кұм, шамот, шлак, ағаш ұнтағы пайдаланылады.

Сары топырақ – сумен араласқанда пластиналы қоспа түзетін, кептіргенде белгІлі пішінде болатын, күйдіргенде тастың тығыздығына теңесетін минералды масса немесе тау тілімінің бір түрі. .

Сары топырақтың пластикалығы деп белгілі пішінде жарылмай, ақаусыз түзіп, осы пішінді кептіру және күйдіруде сактауы. Бұл пластикалық коэффициенттермен сипатталады.

мұндағы, W_Т, W_Р – ылғалдылық мәндері, %.

Пластикалығына байланысты сары топырақтар: