КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Конспект лекций 3 страница, (МПа) (1.21) где: R - показатель прочности материала. МПа; d – относительная прочность, отн. Следовательно , это прочность, отнесённая к единице средней плотности материала. Лучшие показатели имеют конструктивные материалы, имеющие меньшую среднюю плотность. Так, например, для стеклопластика = 450/2 = 225 МПа, древесины - 100/0.5 = 200 МПа, высокопрочной стали - 1000/7.85 = 127 МПа, стали обыкновенной - 390/7.85 = 51 МПа.
Таблица 1.3 Схемы стандартных методов определения прочности при сжатии
Таблица 1.4 Схемы стандартных методов определения прочности при растяжении и при изгибе Для каменных материалов значения составляют: для лёгкого конструкционного бетона – 40/1.8 = 22.2 МПа, тяжёлого бетона – 40/2.4 = 16.6 МПа, лёгкого конструкционно-теплоизоляционного бетона – 10/0.8 = 12.5 МПа, кирпича – 10/1.8 = 5.56 МПа. В расчете строительных материалов на прочность допускаемые напряжения должны составлять лишь часть их предела прочности. Создаваемый запас обусловлен неоднородностью строения большинства строительных материалов, недостаточной надежностью полученных результатов при определении предела прочности, отсутствием учета многократного переменного действия нагрузки, старения материалов и т.д. Запас прочности и величину допускаемого напряжения определяют и устанавливают в соответствии с нормативными требованиями в зависимости от вида и назначение материала, долговечности строящегося сооружения. Единичные результаты испытаний образцов недостаточно характеризуют прочность бетона в конструкции. Конструкционные материалы и изделия характеризуют маркой по прочности. Марка М – числовая характеристика какого-либо свойства бетона, принимаемая по его среднему значению, то есть без учёта степени его однородности. Вследствие неоднородности свойств получаемого бетона, часть бетона в конструкции может иметь значения прочности бетона выше расчётной, другая часть ниже. В таком случае конструкция может не выдержать расчётных нагрузок и обрушиться. Поэтому необходимо обеспечить повышение надёжности бетонных и железобетонных конструкций. Исключить неоднородность качества сырья, случайные изменения параметров производственного процесса не возможно. Но чем выше общая культура строительства, в том числе, чем выше уровень управления качеством продукции на производстве, тем лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкцию, тем меньше будут возможные колебания показателей прочности бетона. Статистической характеристикой однородности свойств бетона является коэффициент вариации ν, который равен отношению среднего квадратического отклонения отдельных результатов испытаний прочности к его средней прочности. Чем меньше его значение, тем более однороден по свойствам бетон. В идеальном случае ν = 0, на практике для контроля прочности тяжёлого бетона принимают следующие оценки настроенности производства: при ν < 6% однородность считается хорошей, при ν = 13% - удовлетворительной, а при значении ν > 16% недопустимой. Таким образом, для нормирования прочности материала в конструкциях необходимо использовать характеристику, которая гарантирует получение бетона с заданной прочностью с учётом возможных её колебаний. Такой характеристикой является класс бетона. Класс бетона В – это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 95%). Например, класс бетона В20 следует понимать так: при определении предела прочности при сжатии бетона на любом, произвольно взятом участке конструкции будет получен результат 20 МПа и более, и лишь в 5% случаев можно ожидать значения менее 20 МПа. Между классом бетона и его маркой с учётом настроенности производства существует следующая взаимосвязь
. (1.22)
Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в его поверхность другого более твердого тела. Для определения твердости существуют несколько методов. Твердость каменных материалов, стекла оценивают с помощью минералов шкалы твердости Мооса, состоящей из 10 минералов, расположенных по степени возрастания их твердости (1 – тальк или мел, 10 – алмаз). Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями двух соседних минералов, из которых один чертит, а другой сам чертится этим минералом.
Таблица 1.5 Шкала Мооса для определения твёрдости природных каменных материалов
Твердость металлов и пластмасс рассчитывают по диаметру отпечатка вдавливаемого стального шарика определенной массы и размера (метод Бринелля), по глубине погружения алмазного конуса под действием заданной нагрузки (метод Роквелла) или площади отпечатка алмазной пирамиды (метод Виккерса). Твердость материалов определяет возможность их использования в конструкциях, подвергающихся истиранию и износу (полы, дорожные покрытия).
Таблица 1.6 Методы определения твёрдости по Бринеллю, Виккерсу и Кнупу
1.4.3. Износостойкость материалов Истираемость характеризуется величиной потери первоначальной массы материала (г), отнесенной к единице площади (см2) истирания. Истираемость определяют на специальных кругах или посредством воздействия на поверхность материала воздушной или водной струи, несущей в себе зерна абразивных материалов (песок определенной крупности). Сопротивление истиранию определяют для материалов, предназначенных для полов, дорожных покрытий, лестничных ступеней. Некоторые материалы испытывают также на износ. Сопротивление удару имеет большое значение для материалов, применяемых для покрытия полов в цехах промышленных предприятий. Предел прочности материала при ударе характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение образца, отнесенной к единице объема. Испытание материалов проводят на специальном приборе - копре. Износ – разрушение материала при совместном действии истирающей и ударной нагрузок. Для определения износостойкости образцы материала испытывают в специальном вращающемся барабане с металлическими шарами. Прочность оценивают по потере массы образцов, выраженной в процентах. Износу подвергаются покрытия дорог, аэродромов и полов промышленных предприятий. Совокупность свойств материалов должна обеспечивать их долговременную нормативную эксплуатацию в зданиях и сооружениях – долговечность.
1.5. Технологические свойства
Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться тому или иному виду обработки. Так, например, к технологическим свойствам древесины относятся: хорошая гвоздимость, легкость обработки различными инструментами. Технологические свойства некоторых полимерных материалов включают способность обтачиваться, сверлиться, легко склеиваться, свариваться. Бетонные, растворные, глиняные, асфальтобетонные и другие смеси обладают пластичностью, вязкостью, которые обеспечивают заполнение определенного объема. Пластично-вязкие материалы по своим физическим свойствам занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми и при определенных условиях могут как бы совмещать свойства твердого тела и жидкости. Известно, что глиняное или иное тесто можно разрезать ножом, чего нельзя сделать с жидкостью, но тесто под действием внешних сил может принимать форму сосуда, т.е. ведет себя как жидкость. Пластичность – способность материала деформироваться без разрыва сплошности под влиянием внешнего механического воздействия и сохранять полученную форму, когда действие внешней силы прекращается. Пластичность – это важное свойство, влияющее на технологию производства бетонов, строительных растворов, керамических и других строительных материалов, а также на свойства готовых изделий. При высокой пластичности ускоряются и удешевляются операции смешивания и формования, повышается однородность готовых изделий, что благоприятно сказывается на их физических и механических свойствах, химической стойкости. Вязкостью или внутренним трением называют сопротивление жидкости передвижению одного ее слоя относительно другого. Когда какой-либо слой жидкости приводится в движение, то соседние с ним слои тоже вовлекаются в движение и оказывают ему сопротивление. Величина этого сопротивления зависит от вещественного состава и температуры. Для количественной характеристики вязкости служит коэффициент динамической вязкости, который измеряют в Па*с. Вязкостные свойства имеют большое значение при использовании органических вяжущих материалов, синтетических и природных полимеров, клеев, масел, красочных составов. Вязкость этих материалов снижается при нагревании и резко повышается с понижением температуры. Например, от вязкости красок готовых к употреблению зависит качество окрасочного слоя и его экономичность. При окрашивании поверхности кистью важно иметь вязкость краски, которая позволяет нанести без затруднений слой краски требуемой толщины. В случае высокой вязкости краски слой получается неоднородным, толстым и труднонаносимым. В противном случае, слой легко наносится, но получается тонким и просвечивающимся, не обеспечивает декоративное качество и защиту конструкции.
1.6. Эстетические свойства Эстетические, или архитектурно-художественные, свойства строительных материалов и изделий определяется такими его параметрами, как форма, цвет, фактура и рисунок (текстура). Эстетические свойства определяются тремя основными видами характеристик: психологическими, физиологическими и физическими. Последние могут быть количественно выражены по результатам простых измерений геометрических размеров или с помощью специальных приборов (фотометров, спектрофотометров, блескомеров и т.п.). Объективная составляющая физиологических параметров цвета также поддается количественной оценке с помощью методов колориметрии, учитывающих спектральные характеристики зрительного анализатора среднего (нетренированного) наблюдателя. 1.6.1. Форма изделий Форма строительных материалов и изделий играет существенную роль не только в их функциональной, но и в эстетической оценке. Издавна зодчие и строители заботились о том, чтобы форма применяемых материалов (каменного блока, кирпича, облицовочной плитки) была эстетически осмысленной, строгой, пропорциональной. Эстетичность формы материала и изделия определяется ее геометрией (для объемных изделий - кубическая, параллелепипедная, цилиндрическая, лекальная и т.д.; для плоских - квадратная, прямоугольная, многогранная, лекальная и т. д.) и пропорциями (соотношениями) основных размеров. Форма- важная эстетическая характеристика и для таких строительных материалов и изделий, как стеклоблоки, профильное стекло (стеклопрофилит), штучный деревянный паркет, плинтусы, наличники, поручни и другие профильно-погонажные материалы из дерева, пластмасс и алюминиевых сплавов, рельефные облицовочные материалы для фасадов и интерьеров из листового штампованного металла или вакуумформованных пластмасс и т.д.
1.6.2. Цвет материалов и изделий Цвет - одно из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Под цветом материалов (изделий) понимают определенное зрительное ощущение, вызываемое в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения в диапазоне видимой части спектра (длина волн X составляет 380-760 нм). Цвет материала (как цветовое ощущение) зависит от спектрального состава светового потока, отраженного поверхностью материала или прошедшего через него (последний характеризует цвет только светопроницаемых материалов - стекла, некоторых минералов и пластмасс). В общем случае цвет материала обусловлен следующими факторами: его окраской, свойствами поверхности, оптическими свойствами источников света (известно, например, что цвет одних и тех же обоев по разному воспринимается днем и при искусственном освещении вечером) и среды, через которую свет распространяется, индивидуальными особенностями зрительного анализатора и психофизического процесса переработки зрительных впечатлений в мозговых центрах наблюдателя. При качественном описании цвета используют три его взаимосвязанных субъективных атрибута: цветовой тон, насыщенность и светлоту. Видимый спектр можно разделить на участки различной цветности; границы этих участков обозначают длины волн излучений в нанометрах (нм): 380-430 - фиолетовый цвет, 430-470 - синий, 470-510 - голубой, 510-560 - зеленый, 560-590 - желтый, 590-620 - оранжевый, 620-760 - красный. На граничных участках воспринимаются смешанные цвета (например, около 590 нм - желто-оранжевый, около 620 нм - красно-оранжевый и т.д.). В спектре отсутствуют бело-серо-черные цвета, называемые ахроматическими (что в переводе с древнегреческого означает бесцветные). Эти отсутствующие в спектре цвета различаются только по светлоте, которую наше сознание обычно связывает с количеством белого или чёрного пигмента. Хроматические (определенные по цветности) цвета материалов отличаются друг от друга как по светлоте, так и по цветовому тону («оттенку») - качественной характеристике, в отношении которой цвет материала можно приравнять к одному из названных выше спектральных или пурпурных (переходных между крайними спектральными - красным и фиолетовым) цветов. Количественно различные цветовые тона объективно характеризуют длинами волн λ, одинаковых по оттенку спектральных цветов. Светлота хроматических поверхностей материалов определяется из сравнения их с ахроматическими - коэффициентами отражения ρ тех ахроматических цветов, которые не кажутся ни темнее, ни светлее их, т.е. равны с ними по светлоте. Приблизительное представление о светлоте ахроматических и цветных поверхностей материалов можно получить по данным, приведенным в таблице. Отделочные материалы часто бывают с полихромным (многоцветным) рисунком. Светлоту таких материалов можно приближенно определить по соотношению основных цветов в пределах раппорта (повторяющейся части) рисунка. Степень отличия хроматического цвета от ахроматического той же светлоты называют насыщенностью цвета. Насыщенность характеризует уровень, силу выраженности цветового тона; в человеческом сознании она связана с количеством (концентрацией) пигмента, краски. Число различных ступеней насыщенности для различных цветов материалов колеблется от 4 до 25. Однако метод измерения насыщенности довольно сложен, и поэтому в цветоведении принято измерять не насыщенность, непосредственно воспринимаемую глазом, а так называемую колориметрическую насыщенность, или чистоту цвета Р - соотношение (в процентах) интенсивностей монохроматического и белого цвета в смеси, т.е. долю чистого спектрального в смеси равноярких спектрального и белого. Чистота спектральных цветов принимается за 100%, чистота идеально белого равнялась бы нулю. Количественно определив светлоту (коэффициент отражения), цветовой тон (длину волны излучения, воспроизводящего в смеси с белым измеряемый цвет) и чистоту цвета, мы объективно характеризуем цвет конкретного материала. Любое изменение цвета обязательно влечет за собой изменение, по крайней мере, одной из трех определяющих его величин. Умение «читать» цвет, т.е. представлять себе определенный цвет по его численным характеристикам, требует практического навыка. Для примера приведем в таблице основные показатели λ, Р, ρ, характеризующие цвет некоторых красок.
Таблица 1.7 Коэффициенты отражения (светлота) поверхностей материалов
Придание численных значений описанным выше субъективным атрибутам цвета материала осуществляется либо компараторным методом (сравнением с эталонными цветами, приведенным в цветовых атласах, таблицах, колерных альбомах и т.д.), либо счётными методами. Для практического применения этих методов используют приборы – колориметры, компараторы, цветные фотометры и др.
Таблица 1.8 Цветовые характеристики некоторых красок
Международной осветительной комиссией (МОК) были приняты две системы измерения цветов: RGB (R — red, G — green, В — blue) и XYZ. Для первой системы за основные были приняты реальные цвета (красный, зеленый и синий), характеризующиеся определенной длиной волны. Эта система сложна в практическом применении. В системе XYZ любой цвет (F) определяется координатами цвета X, У и Z, являющимися модулями векторной суммы трех первичных реально не воспроизводимых цветов, характеризующихся единичными векторами х, у и z: Выражая количества трех первичных цветов, координаты X, Y и Z однозначио характеризуют цвет, т. е. человек не ощущает различий в двух цветах с одинаковыми координатами цвета. Однако спектральный состав таких двух цветов может быть различным. Если два образца имеют одинаковые координаты цвета, но различаются по спектральному составу, они называются метамерными. При другом источнике света эти же образцы будут различаться по цвету. Поэтому установлены три основных стандартных источника света — А, В, С — с соответствующими температурами излучения 2848, 4800 и 6500 °К. Чаще всего используют источник С, соответствующий рассеянному дневному свету. Координаты цвета могут быть определены непосредственно при помощи приборов, называемых компараторами цвета, или рассчитаны на основании спектров отражения (спектрофотометрических кривых). По координатам цветов рассчитывают координаты цветности х, у, z, представляющие собой отношения каждой координаты цвета к их сумме: , , . (1.23) Поскольку х+у+z = 1, при расчетах z обычно опускается. Характеристики цвета определяются графически на так называемом цветовом графике МОК (Рис.1,4), представляющем собой замкнутую кривую, на которой располагаются все спектральные и не спектральные пурпурные цвета. Внутри этой области находятся все реальные цвета. С помощью цветового графика определяют доминирующую длину волны λ и насыщенность (чистоту).
Рис. 1.4. Области различных цветов на цветовом графике МОК.
Цветовые характеристики особенно важны для оценки качества отделочных материалов, применяемых в наружной и во внутренней отделке зданий и сооружений. Поскольку цвет является одним из важнейших факторов производственного и бытового комфорта, при выборе отделочных материалов необходимо учитывать не только их собственные цветовые характеристики, но и определенное психологическое воздействие конкретных сочетаний цвета различных материалов (или покрасок) - цветовых гармоний. Проектируя здание и его отделку, выбирая необходимые отделочные материалы, архитектор должен принимать во внимание (кроме объективных факторов, обусловливающих цветовые ощущения - источники света, среда и т.п.) взаимосвязь цвета и фактуры поверхности, цвета и формы, роль светотени и рефлексов в восприятии цвета. Так, с помощью цвета можно зрительно «разрушить» стену, исказить объем, изменить пропорции объекта, а цветные рефлексы могут изменять оттенки поверхностей например, при покрытии пола красным ковром белые стены будут восприниматься бледно-розовыми. В интерьере отделка удаленной торцовой стены материалом насыщенного теплого цвета способствует уменьшению воспринимаемой длины помещения, а применение холодного ненасыщенного, наоборот, зрительно удлиняет его. Широко используется способ направленного изменения цвета искусственных, а при необходимости и природных строительных материалов с помощью пигментов - цветных тонкоизмельченных неорганических и органических веществ, вводимых в состав материала при его производстве или используемых для приготовления красок и пропиточных составов. Значительные изменения цвета материалов происходят и в естественных условиях эксплуатации. Способность материала в течение длительного времени сохранять в эксплуатационных условиях без изменения свой цвет характеризуется его цветоустойчивостью. Это свойство искусственных материалов в значительной степени определяется стойкостью примененных пигментов. Изменение цвета окрашенных полимерных материалов наблюдается также по мере их старения.
1.6.3. Фактура материала и изделия Фактура - видимое строение поверхности материала и изделия. Фактура характеризуется степенью неровности (рельефа) или гладкости поверхности и воспринимается благодаря зрительному восприятию светотеневых неравномерностей. По характеру поверхности материала различают две группы фактур: рельефные (различающиеся по высоте и характеру рельефа) и гладкие (от зеркально-блестящих до шероховато-ровных). Поскольку некоторая доля падающего на поверхность любого тела (материала) света отражается от нее по закону «угол падения равен углу отражения», то строение поверхности можно определить по характеру отражения света (рис.1.5). Материалы с совершенно гладкой (зеркальной) поверхностью отражают свет в одном определенном направлении, с которого эта поверхность воспринимается как блестящая. Материалы с шероховатой поверхностью отражают свет рассеянно, в разных направлениях, поскольку различные, ничтожно мелкие участки их поверхности расположены под разным углом к потоку падающего света. Такая поверхность с различных направлений воспринимается как матовая - равномерно яркая, но не блестящая, не имеющая бликов. Иногда выделяют еще одну разновидность гладкой поверхности - глянцевую, занимающую промежуточное положение между блестящей и матовой. Цвет затененной части поверхности материала отличен от цвета ее освещенной части; в каких-то точках поверхности наблюдаются блики, яркость которых зависит от яркости света и характера рельефа поверхности. Поэтому при рассеянном освещении поверхности со всех сторон и при интенсивном лобовом освещении неровности не дают теней, и фактура различается значительно хуже, а иногда и совсем не различается. Плохо различается фактура материала на большом расстоянии. Много еще нераскрытых возможностей в декоративной обработке поверхности керамических, стеклянных, гипсовых, асбестоцементных, полимерных строительных материалов и изделий. Большое значение для пластики фасадов зданий имеет фактурная обработка лицевой поверхности стеновых и облицовочных материалов. Фактура материалов для подвесных акустических потолков играет существенную роль в создании акустического и светового комфорта в интерьерах.
Рис. 1.5. Схемы отражения света от различных поверхностей материалов а – направленное от зеркальной (блестящей) поверхности (стекло), б - направленно-рассеянное от матовой поверхности (металл), в - диффузное от рельефной поверхности (штукатурка), г – смешанное от глянцевой поверхности (эмалевое покрытие)
1.6.4. Рисунок на изделии и текстура материала Рисунок на поверхности материала и изделия может быть естественным или искусственным. Видимый на поверхности материала или изделия рисунок, отражающий его характерное внутреннее строение, называют текстурой. Искусственный рисунок наносится на поверхность материала и изделия покраской, печатью или любым другим способом. Рисунок на материале и изделии может быть цветным и черно-белым. Угловая величина объекта наблюдения, его линейные размеры и дистанция наблюдения связаны определенной зависимостью. Поэтому, чтобы обеспечить четкую заметность рельефной фактуры материала с дистанции l реального обзора архитектурного объекта или его фрагмента, необходимо рассчитать приблизительную величину d наименьшего элемента рельефа, пользуясь следующей формулой: d ≥ 3 l*10-4. (1.24) Эта величина корректируется в зависимости от цвета и освещенности рельефной поверхности, характеристики и расположения источника света, положения поверхности по отношению к наблюдателю и других факторов. Различают два вида рельефных фактур: организованную (с повторяющимся равномерным, часто геометрическим рисунком рельефа) и неорганизованную (с неравномерным, хаотическим рисунком). Пример первой - регулярная рифленая фактура природного камня, второй - фактура бетона с обнажённым заполнителем или каменная фактура скалы. У природных и большинства искусственных материалов текстура образуется видимыми на их поверхностях различными по форме, размеру, характеру пространственного расположения, цвету отдельными составными элементами: у древесины - годичными слоями, сердцевинными лучами, сосудами, волокнами; у естественного камня — зернами, прожилками, порами; у бетона - цементным камнем, мелким и крупным заполнителем и т.д. Текстура и цвет служат важными диагностическими признаками для распознавания пород минералов и древесины. Опытные архитекторы, строители и специалисты-материаловеды легко по внешним признакам различают десятки пород древесины и естественных каменных материалов. Текстура древесины, отражающая ее анатомическое строение, во многом определяет ее художественно-декоративную ценность. Лиственные породы обладают, как правило, более выразительной и богатой текстурой, чем хвойные. Характер текстуры древесины резко изменяется в зависимости от направления разреза ствола (рис. 1.6): поперечного (торцового) или продольного (радиального и тангентального). Древесные породы с четко выраженными, заметными на продольном разрезе широкими сосудами имеют так называемую штриховую текстуру, причем, если эти штрихи собраны в широкие полосы (как, например, у дуба и ясеня), то текстура называется полосоштриховой, а если штрихи расположены беспорядочно (например, у грецкого ореха и эвкалипта), то - рассеянно-штриховой. Породы древесины с четко различимыми сердцевинными лучами (дуб, бук, платан и др.), которые видны на радиальных разрезах как блестящие зеркальца - прерывистые полоски или пятна, характеризуются зеркальчатой текстурой. На тангенциальных разрезах этих пород видна чешуйчатая текстура древесины. Породы древесины со слабо различимым анатомическим строением (например, береза, самшит, груша) называют слаботекстурными. По декоративности зеркальчатая текстура выше чешуйчатой, поэтому для облицовки панелей и мебели строганый радиальный шпон (тонкий срез) предпочтительнее тангенциального.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 408; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |