Тарау. Құрылыс материалдарының топтамасы және қасиеттері Құрылыс материалдарының топтамасы

Материалдардың химиялық қасиеттері олардың қоршаған ортадағы әртүрлі заттармен өзара химиялық әсерлер ге түсу қабілетін сипаттайды.

Материалдардың химиялық түрлену нәтижесіне байланысты химиялық қасиеттерді шарты түрде төмендегі топтарға бөлуге болады.

1. Байланыстырғыш заттардың химиялық белсенділігін сипаттайтын қасиеттер. Химиялық өзара әсерлесу нәтижесінде композициялық материалдардың құрылымының және кешенді пайдалы қасиеттерінің қалыптасуын қамтамасыз ететін жаңа қосылыстар түзіледі. Минералдық байланыстырғыш заттардың қатаюы негізінен байланыстырғыш зат минералдары мен ның су арасындағы химиялық реакцияға сүйенеді.

Мысалы,

-құрылыстық гипстің қатаюы: CaSO₄·0,5H₂O + 1,5 H₂O = CaSO₄·2H₂O;

-әктің қатаюы:

а) сөну: CaO + H₂O = Ca(OH)₂;

б) карбонизация: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H2O;

–цементтің қатаюы:

а) үш кальцийлі силикаттың (алит) сумен өзара әсерлесу нәтижесінде айнымалы құрамды кальций гидросиликаттары және кальций гидроксиді түзіледі: 3CaO·SiO₂ + nH₂O = 2CaO·SiO₂(n – 1)H₂O + Ca(OH)₂;

б) гипс қатысуымен үш кальцийлі алюминат пен судың өзара әсерлесу нәтижесінде кальций гидросульфоалюминаты–эттрингит минералы түзіледі: 3CaO·Al₂O₃ + 3CaSO₄·2H₂O + (25–26)H₂O = 3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·(31–32)H₂O; бұдан басқа кальций гидроалюминаты түзіледі;

в) екі кальцийлі силикаттың (белит) сумен әсерлесуі нәтижесінде гидросиликаттар түзіледі.

Байланыстырғыш заттың химиялық белсенділігі химиялық және минералдық құрамына тәуелді.

Мысалы, ауалық әк үшін әктің сортын белгілейтін негізгі көрсеткіш әк құрамындағы белсенді CaO және MgO оксидтерінің проценттік мөлшерімен анықталатын белсенділік. 1-ші сортты әк құрамында сөндіру процесінде сумен реакцияға түсетін белсенді (CaO + MgO) мөлшері 90 %-тен кем болмауы тиіс.

Басқа байланыстырғыш заттар (цемент, гипс) үшін белсенділік белгіленген қатаю мерзімінде беріктік қасиеттерін қамтамасыз ету қабілетімен бағаланады.

Байланыстырғыш заттардың белсенділігін химиялық реакция барысында бөлінетін жылу мөлшерімен де бағалауға болады.

2. Материалда алмасу реакцияларын тудыратын және сол арқылы қирауына әкеліп соқтыратын химиялық агрессиялы орта әсеріне қарсылығын сипаттайтын қасиеттер.

Бұл қышқылға, сілтіге төзімділік, химиялық белсенді агенттердің бір мезгілдегі кешенді әсеріне т.б. әсерлерге тұрақтылық. Бұдан басқа кейбір материалдар үшін (органикалық байланыстырғыш заттар, полимерлік материалдар) химиялық қасиеттер белгілі уақыт өткеннен кейін қирамау, ыдырамау қабілеттерімен бағаланады.

Химиялық тұрақтылық материалдың химиялық және минералдық (фазалық) құрамына, микроқұрылымына, макроқұрылымына байланысты болады.

Қышқылға және сілтіге төзімділік материалдың қышқылдар мен сілтілердің судағы ерітінділерінің қиратушы әсеріне қарсыласу қабілеті. Бұл қасиеттер ұнтақталған материалды қышқылдар мен сілтілердің белгіленген ерітінділерімен өңдеу кезінде массасын жоғалтуымен ( %) сипатталады.

Материалдың химиялық тұрақтылығы жуықтап алғанда химиялық құрамы мен негіздік модулі арқылы бағаланады:

Негіздік модулінің жоғары шамасында материалдар сілті әсеріне тұрақты, бірақ қышқылдар оларды қиратады.

Мысалы, цемент тасының , цемент тасы қышқылдар мен сілтілердің басым көпшілігіне тұрақсыз. Кальциттен (СаСО₃) тұратын тау жыныстарының (әк тасы, мрамор), негіздік модулі жоғары, олар қышқылдар әсерінен оңай қирайды, бірақ сілті әсеріне тұрақты.

Сілті әсеріне тұрақты материалдарға әк тастары, мрамор, портландцемент және глиноземді цементнегізіндегі бетондар, арнайы хромникельді болаттар, никельді жез, құрамында бор оксиді бар шыны т.б. жатады.

Материалдардың қышқылдар мен сілтілердің қиратушы әсеріне төзімділік дәрежесі әртүрлі және жобаланатын қолданыс орынына байланысты нақты бағалауды талап етеді.

Битум сілтілі ортада тұрақсыз, ал ағаш қышқыл ортада да, сілтілі ортада да тұрақсыз.

Керамикалық материалдар, диабаз және базальт, шлакты ситаллдар, көптеген пластмассалар жеткілікті жоғары дәрежеде қышқылдар мен сілтілердің қиратушы әсеріне төзімділік байқатады.

Органикалық құрылыс материалдарының, бірінші ретте полимерлік материалдардың тұрақтылығын сипаттайтын маңызды қасиет олардың майлар мен бензин әсеріне төзімділігі, яғни бұл материалдардың сұйық көмірсутекті отын әсеріне қарсы тұру қабілеті. Көмірсутектер мен және майлармен жанасқан кезде көптеген полимерлер, әсіресе резина ісінеді. Резина материалдарының ісіну дәрежесі бірнеше жүз процентке жетеді. Май және бензинге тұрақтылық гараждар, техникалық қызмет көрсету, бірқатар өндірістік ғимараттар, мал қоралары т.с.с. ғимараттардың едендері үшін жабын материалын таңдағанда ескеру керек.

Хииялық тұрақты материалдарды таңдау кезінде химиялық агрессиялы орталарда материалдардың тұз ерітінділері мен газдардың және бірнеше агенттердің бір мезгілдегі әсеріне қарсыласу қабілетін де ескеру керек.

Адгезиялық қабілет материалдың физика-химиялық қасиеті болып табылады.

Адгезия (латынша adhaesio – «жабысу») - атом аралық тартылыс күштері әсерінен беттері арқылы жанасқан құрамы әркелкі денелердің өзара байланысы мен ілінісуі. Бұл қасиет материалдарды дәнекерлеу мен балқытып біріктіру, желімдеу, деоративті-әрлеу қабатын орнату, композицичлық материалдар әзірлеу кезінде маңызды орын алады.

Құрылыс практикасына синтетикалық полимерлік материалдардың кеңінен ендірілуіне байланысты құрылыс материалдары мен бұйымдары сапасын аттестаттауда маңызды көрсеткіш болып олардың санитарлық–гигиеналық сипаттамаларын, яғни улылығын, адамдар үшін зиянды биологиялық әсерін бағалау болып табылады. Кез келген дәрежеде улы материалдарды үйлер мен ғимараттарда қолдануға тиым салынады.

Коррозия (латынша сorrodo–«жегі жеу») қоршаған ортаның агрессивті әсерінен материалдың қирауы.

Металлдар корозиясы олардың коррозиялық ортамен өзара химиялық және электрхимиялық әсерлесуінен қирауы. Тау жыныстарының коррозиясы желмен үгітілу деп аталады. Бетон коррозиясы сыртқы ортамен физикалық, химиялық, физика-химиялық және биологиялық өзара әсерлесу нәтижесінде қирауы.

Коррозиялық тұрақтылық материалдың сыртқы агрессиялық ортаның әсерінен қирауға қарсыласу қабілеті.

Коррозиялық тұрақтылық материалдың тек химиялық қасиеті емес, ол сонымен қатар кешенді қасиеті.

Коррозиялық тұрақтылықты материалдың құрамы мен құрылымы, механикалық кернеулердің болуы, беттердің жағдайы, агрессивті орта әсерінің жағдайы анықтайды.

Сандық тұрғыда материалдың коррозиялық тұрақтылығы материал қалыңдығының кішіреюін (мм/жыл) сипаттайтын 10 баллдық шкаламен бағаланады

Әртүрлі агрессиялық ортада коррозиялық тұрақтылықпен сипатталатын материалдар (бағалау шкаласы бойынша 5 баллға дейін) коррозияға тұрақты деп аталады. Оларға тығыз сүйекті керамикалық материалдар, шынылар, асбест, легирленген болаттар, титан мен алюминий қорытпалары, қорытпалар, көптеген пластмасслар жатады.

Металлдардың коррозиялық тұрақтылығы аудан бірлігінен материалдың массасын (г/(м²·сағат)), механикалық беріктігін, созымдылығын жоғалтумен өрсеткіштер бойынша анықталады.

Металлдардың коррозиялық тұрақтылығы легирлеумен, тазалаумен (рафинирование), қорғау қабатын орнатумен, химия-термиялық өңдеумен және басқа әдістермен арттырылады.

Пайдалану немесе ұзақ уақыт сақтау кезінде коррозиялық процестерден бөлек әртүрлі факторлардың әсерінен материалдың қасиеттері бірте бірте өзгереді. Бұл процесс қартаю деп аталады.

Көптеген пластмассалар пайдалану қасиеттерін нашарлатып тез арада қартаяды (мысалы полиэтиден қабықшалар уақыт өткен сайын күңгірттенеді, иілімдігін жоғалтады), резина материалдарының қасиеттері нашарлайды, кейбір металл қорытпалар қартаюға бейім.

Коррозия мен қартаюға байланысты материалдар мен бұйымдардың пайдалану мерзімін болжау қажеттілігі пайда болады.