Физические свойства строительных материалов

Сегодня мы подготовили материал по теме: "физические свойства строительных материалов" с советами и комментариями.

Физические свойства строительных материалов

К физическим свойствам материала относятся плотность, пористость, водопоглощение, влагоотдача, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, звукопоглощение, огнестойкость, огнеупорность и некоторые другие.

Плотность. Плотность материала бывает средней и истинной. Средняя плотность определяется отношением массы тела (кирпича, камня и т.п.) ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. и выражается в соотношении кг/м 3 . Истинная плотность — это предел отношения массы к объему без учета имеющихся в них пустот и пор. У плотных материалов, таких как сталь и гранит, средняя плотность практически равна истинной, у пористых (кирпич и т. п.) — меньше истинной.

Таблица 1. Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов.

Материал Плотность, кг/м 3
истинная средняя
Сталь 7850-7900 7800-7850
Гранит 2700-2800 2600-2700
Известняк (плотный) 2400-2600 1800-2400
Керамический кирпич 2600-2700 1600-1900
Тяжелый бетон 2600-2900 1800-2500
Поропласты 1000-1200 20-100

Пористость. Эта характеристика определяется степенью заполнения объема материала порами, которая исчисляется в процентах. Пористость влияет на такие свойства материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и др. По величине пор материалы разделяют на мелко-пористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметра до 1—2 мм). Пористость строительных материалов колеблется в широком диапазоне. Так, например, у стекла и металла она равна нулю, у кирпича она составляет — 25-35%, у мипоры — 98%.

Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. По объему водопоглощение всегда меньше 100%, а по массе может быть более 100%, например у теплоизоляционных материалов. Насыщение материала водой ухудшает его основные свойства, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность. Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью и характеризуется коэффициентом размягчения. Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их применяют в конструкциях, находящихся в воде, и в местах с повышенной влажностью.

Влагоотдача — это свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется процентным количеством воды, которое материал теряет за сутки (при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре +20 °С). Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых панелей и блоков, которые в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря водоотдаче высыхают — вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха, т.е., пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.

Гигроскопичность — свойство пористых материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды. При этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Для некоторых материалов в условиях повышенной и даже нормальной влажности приходится применять защитные покрытия. А такие материалы, как кирпич сухого прессования можно использовать только в зданиях и помещениях с пониженной влажностью воздуха.

Водопроницаемостью называют способность материала пропускать воду под давлением. Эта характеристика определяется количеством воды, прошедшей при постоянном давлении в течение 1 часа через материал площадью 1 м 2 и толщиной 1 м. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкость — это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без снижения прочности и массы, а также без появления трещин, расслаивания, крошения. Для возведения фундаментов, стен, кровли и других частей здания, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, необходимо применять материалы повышенной морозостойкости. Плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, с водопоглощением не более 0,5%, обладают высокой морозостойкостью.

Теплопроводность — свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур снаружи и внутри строения. Эта характеристика зависит от ряда факторов: природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Кристаллические и крупнопористые материалы, как правило, более теплопроводны, чем материалы аморфного и мелкопористого строения. Материалы, имеющие замкнутые поры, обладают меньшей теплопроводностью, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности — чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот. Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие, так как теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. От теплопроводности зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий.

Звукопоглощением называется способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Звукопоглощение зависит от структуры материала: сообщающиеся открытые поры поглощают звук лучше, чем замкнутые. Лучшими звукоизолирующими показателями обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.

Огнестойкость — это свойство материалов противостоять действию высоких температур. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудно-сгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь) под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются, но могут сильно деформироваться. Трудносгораемые материалы (фибролит, асфальтовый бетон и т.д.) тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня эти процессы прекращаются. Сгораемые материалы (дерево, рубероид, пластмассы и т. д.) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника огня.

Огнеупорность — свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580 °С и выше (шамотный кирпич), тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350-1580 °С (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350 °С (керамический кирпич).

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

Специальные свойства строительных материалов

Химическая стойкость — способность материала противостоять разрушительному действию кислот, щелочей и солей. Коррозийная стойкость — свойство материала сопротивляться коррозийному действию окружающей среды.

Специальные свойства строительных материалов

Химическая стойкость — способность материала противостоять разрушительному действию кислот, щелочей и солей. Химическая стойкость представляет собой свойства материалов оказывать сопротивление воздействию солей, газов, кислот и щелочей. Строительные материалы часто подвергаются разрушительному воздействию различных газов и жидкостей.

Читайте так же:  Как правильно залить бетонный пол

К примеру, сточные воды содержат концентрированные щелочи и соли, которые оказывают разрушительное воздействие на структуру канализационных труб.

Большинство строительных материалов не обладают необходимой химической стойкостью. Цемент, известняк, мрамор не смогут выдержать воздействие кислоты и разрушаются в краткие сроки. Битум не переносит воздействие концентрированных щелочей. Поэтому для сооружения канализации используют такие химически стойкие материалы как стекло, облицовочная плитка, плитка для пола.

Коррозийная стойкость — свойство материала сопротивляться коррозийному действию окружающей среды. Бывает химической (при воздействии пресных вод) и электрохимической (при воздействии щелочей и солей).

Акустическая изоляция — способность поглощать или отражать звук и вибрацию.

Биологическая стойкость — способность материала сопротивляться влиянию процессов жизнедеятельности бактерий (пластмасса, камень).

Предельное напряжения сдвига — это показатель внутреннего напряжения, который позволяет необратимо деформироваться и превратиться в вязкое вещество. В строительной индустрии эту величину назвали структурной прочностью. Процесс преобразование структуры на начальном этапе медленный, так как внутренние связи между частицами разрушаются постепенно. Чем дольше воздействие на вязкое тело, тем быстрее протекает преобразование.

Еще одним свойством материала является тиксотропия — временная потеря вязкой структуры. Тиксотропии подвержены мастики, краски, бетонные и растворные смеси. При механическом воздействии связи внутри материала рушатся. Но если мы прекратим свои действия, то материал вернется в первоначальное состояние.

Тиксотропия нашла применение в уплотнении бетонных смесей, нанесении мастичных и красочных смесей с помощью шпатели и кисти. Благодаря этому свойству возможно окрашивание различных поверхностей.

Адгезийная стойкость — способность твердых и жидких материалов взаимодействовать друг с другом.

Экологическая чистота — отсутствие вредного биологического воздействия на людей.

Радиационная стойкость — способность противостоять ионизирующим лучам (особо тяжелый бетон).

Вязкость — это трение, которое возникает между перемещающимися слоями жидкости по отношению друг к другу. Пластично-вязкие смеси имеют свойства, находящиеся на грани между твердыми и жидкими телами. К примеру, возьмем обычное тесто из воды и муки. Мы можем разрезать его ножом, как и другое твердое тело. С жидким телом такое проделать нельзя, но его можно налить в сосуд и оно примет его форму. Тесто, помещенное в сосуд , также заполнит все его пространство. Следовательно, вязкое тело ведет себя и как жидкое, и как твердое тело. В строительстве используют такие вязкие смеси, как краски, цементное и гипсовое тесто, строительные растворы.

Физические свойства строительных материалов

Строительные материалы отличаются физическими и механическими свойствами.

Физические свойства включают в себя следующие параметры: плотность, пористость, водопоглощение, влагоотдача, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, звукопоглощение, огнестойкость, огнеупорность и некоторые другие.

Плотность материала бывает средней и истинной. Средняя плотность определяется отношением массы тела (кирпича, камня и т. п.) ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты, и выражается в соотношении кг/м2.

Истинная плотность —-это предел отношения массы к объему без учета имеющихся в них пустот и пор.

У плотных материалов, например у стали и гранита, средняя плотность практически равна истинной, у пористых (кирпич и т. п.) меньше.

Эта характеристика определяется степенью заполнения объема материала порами, которая исчисляется в процентах. Пористость влияет на такие свойства материалов, как прочность, водопоглощение, теплопроводность, морозостойкость и др.

По величине пор материалы разделяют на мелкопористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметра до 1-2 мм). Пористость строительных материалов колеблется в широком диапазоне. Так, например, у стекла и металла она равна 0%, у кирпича пористость составляет 25-35%, у мипоры — 98%.

Это свойство материала характеризует способность терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача исчисляется процентным количеством воды, которое материал теряет за сутки (при относительной влажности окружающего воздуха 60% и его температуре 20 °С).

Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых панелей и блоков, которые в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря водоотдаче высыхают. Вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха.

Водопоглощение — это способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу.

По объему водопоглощение всегда меньше 100%, а по массе может быть более 100% (например, у теплоизоляционных материалов). Насыщение материала водой ухудшает его основные свойства, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность.

Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью и характеризуется коэффициентом размягчения.

Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их применяют в конструкциях, находящихся в воде, и в местах с повышенной влажностью.

Гигроскопичность — это свойство пористых материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды. При этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Для некоторых материалов в условиях повышенной и даже нормальной влажности приходится применять защитные покрытия. А такие материалы, как кирпич сухого прессования, можно использовать только в зданиях м помещениях с пониженной влажностью воздуха.
Водопроницаемость

Водопроницаемостью называют способность материала пропускать воду под давлением. Эта характеристика определяется количеством воды, прошедшей при постоянном давлении в течение 1 ч через материал площадью 1 м2 и толщиной 1 м. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкость — это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без снижения прочности и массы, а также без появления трещин, расслаивания, крошения.

Для возведения фундаментов, стен, кровли и других частей здания, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, необходимо применять материалы, обладающие вышенной морозостойкостью. Плотные материалы, не имеющие пор материалы с незначительной открытой пористостью, с во-допоглощением не более 0,5% обладают морозостойкостью.

Теплопроводность — свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур снаружи и внутри строения. Эта характеристика зависит от ряда факторов: природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Кристаллические и крупнопористые материалы, как правило, более теплопроводны, чем материалы, имеющие аморфное и мелкопористое строение. Материалы, имеющие замкнутые поры, обладают меньшей теплопроводностью, чем материалы с сообщающимися порами.

Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности: чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность и наоборот. Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие, так как теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. От данного показателя зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий.

Читайте так же:  Где рыть колодец на участке

Звукопоглощением называется способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Звукопоглощение зависит от структуры материала: сообщающиеся открытые поры поглощают звук лучше, чем замкнутые. Лучшими звукоизолирующими показателями обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.

Огнестойкость — это свойство материалов противостоять действию высоких температур. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы (кирпич, бетон, сталь) под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются, но могут сильно деформироваться.

Трудносгораемые материалы (фибролит, асфальтовый бетон) тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня эти процессы прекращаются. Сгораемые материалы (дерево, рубероид, пластмассы) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника огня.

Огнеупорность — свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию высоких температур. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580 “С и выше (шамотный кирпич), тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350-1580 °С (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350 “С (керамический кирпич).

К механическим свойствам материала относят его прочность, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару и твердость.

Прочностью называется способность материала проти-. востоять разрушению под воздействием внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения.
Прочность материала характеризуется пределом прочно-; сти при трех видах воздействия на него — сжатии, изгибе и растяжении.

Упругость — это способность материала после деформирования под воздействием каких-либо нагрузок принимать первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, называется пределом упругости. К упругим материалам относят резину, сталь, древесину.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Это свойство материалов важно при устройстве полов и дорожных покрытий.

Хрупкость — свойство материала под действием внешних сил мгновенно разрушаться без заметной пластичной деформации.
К хрупким материалам относятся кирпич, природные камни, бетон, стекло и т. д.

Пластичность — свойство материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости.

К пластичным материалам относят битум, глиняное тесто и др.

Сопротивление удару — способность материала противостоять разрушению под действием ударных нагрузок. Плохо сопротивляются ударным нагрузкам хрупкие материалы.

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Свойства строительных материалов

Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т. е. их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. Все свойства строительных материалов по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические.

— К физическим свойствам относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному действию внешней эксплуатационной среды. Последнее характеризует стойкость материала, обусловливающую в конечном итоге сохранность строительных конструкций.

— Химические свойства оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и разрушение его.

— Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы.

— Технологические свойства — способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий. Эти свойства рассматриваются в соответствующих разделах курса применительно к конкретному материалу.

Физические свойства строительных материалов

При правильном сочетании свойств материалов, используемых для сооружения зданий, можно получить надежные и красивые объекты. Знание свойств материалов – это обязательное условие. Они обладают комплексом свойств:

  • технологических;
  • механических;
  • химических;
  • физических.

Показатель прочности материалов является основным для качественного строительства. Он определяет степень сопротивляемости агрессивному воздействию окружающей среды на них.

К физическим свойствам строительных материалов относят:

  • водостойкость;
  • водопроницаемость;
  • водоотдачу;
  • гигроскопиность;
  • водопоглощаемость;
  • термостойкость;
  • огнестойкость;
  • теплоемкость;
  • теплопроводность;
  • пористость;
  • плотность.

Если охарактеризовать физические свойства строительных материалов кратко, то становится понятно, что однозначно ответить на вопрос, что такое физические свойства строительных материалов трудно. Это понятие включает в себя целый ряд характеристик, совокупность которых и дает возможность различать их по следующим параметрам:

  • эстетическим;
  • теплофизическим;
  • по отношению к влиянию воды;
  • по плотности;
  • по структуре.

Имеются и другие физические свойства, по которым строительные материалы отличаются друг от друга.

Существуют специальные приборы и методы определения физических свойств строительных материалов. Их достаточно много. К различным материалам применяются методы, соответствующие их физическим свойствам:

  • Степень огнестойкости строительных материалов определяется в результате эксперимента с опытным образцом, который подвергают испытанию действием огня (материалы бывают сгораемые, трудносгораемые, несгораемые).
  • Для выяснения степени морозостойкости материала, опытный образец насыщают водой и подвергают в течение нескольких циклов замораживанию до-15-20 градусов в морозильной камере и оттаиванию при комнатной температуре, затем устанавливают степень его прочности.
  • Для водостойкости определяющим является коэффициент разрушения, который равен не менее 0,8. Материалы, обладающие таким коэффициентом, относят к водостойким.
  • Физические свойства пористых материалов измеряют, подвергая опытный образец увлажнению и усушке. Данный показатель является коэффициентом влажности материала.

Для определения теплоемкости материала существует такой показатель, как коэффициент теплоемкости. Его устанавливают при нагревании опытного образца в калориметре. Коэффициенты теплоемкости материалов систематизированы в таблице.

Кроме метода определения водонепроницаемости, существуют другие методы определения физических свойств:

  • Теплопроводности.
  • Несколькими методами устанавливается показатель водопоглощения (1) при помощи насыщения водой опытного образца под давлением; 2) кипячением материала; 3) методом погружения материала в воду с комнатной температурой.
  • Пористости.
  • Объемного веса.

Все показатели физических свойства материалов закреплены в ГОСТе и используются при проектировании строительных объектов с учетом их применения в различных климатических зонах.

Гидрофизические свойства строительных материалов. Физические свойства строительных материалов

Физические свойства строительных материалов

Плотность материала бывает средней и истинной.
Средняя плотность ρс — масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Среднюю плотность (в кг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле:

где m -масса материала, кг, г; Vе — объем материала, м 3 , дм 3 , см 3 .
Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.
Относительная плотность d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при

Читайте так же:  Тракторы беларусь мтз

температуре 4°С, имеющая плотность 1000 кг/м 3 . Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле:

Истинная плотность ρu — масса единицы объема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м3, кг/дм3, г/см3 по формуле:

d=ρc
где m — масса материала, кг, г; Vа — объем материала в плотном состоянии, м 3 , дм 3 , см 3 .

Видео (кликните для воспроизведения).

У неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400-3100 кг/м 3 , у органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода и водорода, она составляет 800-1400 кг/м3, у древесины — 1550 кг/м 3 . Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия — 2700 кг/м3, стали — 7850, свинца — 11300 кг/м 3 .
Пористость П — степень заполнения объема материала порами. Вычисляется в % по формуле:

где ρс, ρu — средняя и истинная плотности материала.
Для строительных материалов П колеблется от 0 до 90%.
Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость).
По величине пор материалы разделяют на мелкопористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор — от десятых долей миллиметра до 1

Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Поглощение влаги из воздуха объясняется адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Этот процесс, называемый сорбцией, обратимый. Волокнистые материалы со значительной пористостью, например теплоизоляционные и стеновые, обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокой сорбционной способностью.

Водопоглощение — способность материала поглощать и удерживать воду. Водопоглощение характеризует в основном открытую пористость, так как вода не проходит в закрытые поры.

Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью. Водостойкость численно характеризуется коэффициентом размягчения Кразм, который характеризует степень снижения прочности в результате его насыщения водой.
Влажность — это степень содержания влаги в материале. Зависит от влажности окружающей среды, свойств и структуры самого материала.
Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Она характеризуется коэффициентом фильтрации Кф, м/ч, который равен количеству воды Vв в м 3 , проходящей через материал площадью S = 1 м 2 , толщиной а = 1 м за время t = 1 ч, при разности гидростатического давления P1 — Р2 = 1 м водного столба:

Величина водопоглощаемости В определяется по массе:

М2 – масса после водопоглащения, М1 — масса до водопоглащения, υ – объём образца

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением.
Паропроницаемость — способность материалов пропускать водяной пар через свою толщину. Она характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, г/(мхчхПа), который равен количеству водяного пара V в м 3 , проходящего через материал толщиною а = 1м, площадью S = 1 м² за время t = 1 ч, при разности парциальных давлений Р1 — Р2 = 133,3 Па:

Морозостойкость — способность материала в водонасыщенном состоянии не разрушаться при многократном попеременном замораживании и оттаивании.
Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 11169 —

| 7526 — или читать все.

Механические свойства строительных материалов

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений. Предел прочности — напряжение соответствующей нагрузки, при которой происходит разрушение образца.

Основные характеристики стройматериалов

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от приложенных нагрузок. Прочность строительных материалов можно охарактеризовать пределом прочности при механическом воздействии: срезе, изгибании, растяжении, сжатии, срезе.

Предел прочности — напряжение соответствующей нагрузки, при которой происходит разрушение образца. Предел прочности — минимальная величина воздействия, при которой материал начинается разрушаться.

Прочность устанавливается в качестве маркировки. Предельную величину определяют путем проведения различных испытаний образца материала. Среди стройматериалов наименьшим пределом прочности обладают тор-фоплиты — всего 0,5 Мпа. Самый прочный материал — это высококачественная сталь — до 1000 Мпа.

Упругость — свойство материала под воздействием нагрузок деформироваться и принимать после снятия напряжения исходные форму и размеры (резина). В отличии от хрупких тел упругие под воздействием внешних сил не разрушаются, а только деформируются. При прекращении действия материал приобретает первоначальную форму. Ярким примером является резина. Если взять кусок этого материала и растянуть в разные стороны, то он удлинится, но стоит отпустить одну сторону — резина приобретет начальные размеры.

Пластичность — свойство материала под воздействием нагрузки принимать другую форму и сохранять ее после снятия нагрузки.

Хрупкость — свойство материала мгновенно разрушаться под действием сил (стекло, керамика). Под хрупкостью понимают способность вещества мгновенно разрушаться при незначительной деформации. Иными словами механическое воздействие на тело приводит к появлению трещин или раскалыванию. Примером хрупких материалов является стекло и керамика.

Сопротивление удару — способность сопротивляться воздействию ударных нагрузок.

Твердость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала (по шкале Мооса). Под твердостью понимается способность одного вещества оказывать сопротивление воздействию другого, более твердого. Для оценивания данного показатели принято использовать десятибалльную шкалу. Минимальную твердость имеет тальк-1, самый твердый материал — алмаз, с максимальным значением в 10 балов.

Износ — разрушение материала под совместным воздействием ударных и истирающих усилий. Измеряется потерей массы в %.

Стираемость. Способность материала под действием силы трения терять свою массу и объем. Зачастую эту способность учитывают при организации дорожного покрытия, а также укладке полов в общественных местах.

При строительстве и ремонте зданий очень важно учитывать все свойства используемых материалов, так как от них будет зависеть срок службы и надежность конструкций.

Основные свойства стройматериалов:

Плотность. Представляет собой отношение массы материала к его объему в стандартных условиях, то есть с учетом пустот и пор. Чем больше количество пор, тем, соответственно меньше плотность вещества.

Плотность определяет массу строительной конструкции, ее теплопроводность и прочность.

2) Прочность строительного материала. Свойство вещества оказывать сопротивление нагрузке. Конструкции здания постоянно испытывают нагрузки разного рода, под которыми они сжимаются, растягиваются или сгибаются. Строительный материал ни в коем случае не должен терять свою структуру или разрушаться.

Читайте так же:  Как правильно сушить яблоки

3) Теплопроводность. Характеризуется количеством тепла, которое проходит через толщину материала в один метр при разнице внешней и внутренней температуры в один градус по Цельсию.

Основными факторами, которые влияют на теплопроводность вещества — это показатель плотности степень влажности. Чем меньше их значение, тем меньше тепла пропускает материал.

4) Влажность. Количество влаги, которое содержится в порах материала, называют влажностью. Она рассчитывается в процентном соотношении к массе идеально сухого материала. Чем выше показатель влажности, тем меньше прочность материала и выше теплопроводность.

5) Водопроницаемость. Данный показатель показывает количество воды, которое может пройти через материал площадью один сантиметр за один час. Для расчета данного показателя используют специальные камеры, в которых создают условия приближенные к реальным. Например, чтобы рассчитать водопроницаемость наружных плит их помещают под установку, которая имитирует косой дождь. Кровельные материалы испытывают на выносливость: то есть помещают под струю воды и рассчитывают время, через которое на другой стороне вещества появятся следы влаги.

6) Морозоустойчивость. Свойство влажного материала сохранять свою структуру при неоднократной заморозке. Испытания проходят по такому алгоритму: материал напитывают влагой и помещают в морозильную камеру. Далее процесс заморозки чередуется с разморозкой. В зависимости от количества циклов, которое может выдержать вещество ем присваивается соответствующие значения при маркировке.

7) Огнестойкость. Способность материала сохранять свою структуру при воздействии высоких температур. Предел огнестойкости определяется как время, через которое конструкция уже не сможет сохранять свою прочность.

Строительные материалы классифицируют по нескольким параметрам в зависимость от их способности гореть, воспламеняться и тлеть.

  1. Трудносгораемые материалы. Вещества, которые прекращают процесс тления и горения, если убрать источник огня.
  2. Несгораемые. Материала, которые не горят и не обугливаются.
  3. Сгораемые. Все остальные материалы.

Физические свойства строительных материалов

Физические свойства материала характеризуют его поведение под воздействием физических факторов, моделирующих воздействие внешней среды и условия работы материала (действие воды, высоких и низких температур и т. п.).

Гидрофизические свойства. Строительные материалы в процессе их эксплуатации и хранения подвергаются действию воды или водяных паров, находящихся в воздухе. При этом их свойства существенно изменяются. Так, при увлажнении материала повышается его теплопроводность, изменяются средняя плотность, прочность и другие свойства. Поэтому при всех расчетах необходимо учитывать как влажность материала, так и его способность к поглощению влаги (во-допоглощение и гигроскопичность). Во всех случаях при применении и хранении пористые строительные материалы предохраняют от увлажнения.

Гидрофильность и гидрофобность — свойства поверхности материала по отношению к воде. Мерой гидрофильности служит энергия связи молекул воды с поверхностью вещества, из которого состоит материал.

Гидрофильные (от греч. phileo — люблю) материалы имеют высокую степень связи с водой. На гидрофильной поверхности капля воды растекается (рис. 2.2, а), а капиллярные поры гидрофильных веществ способны втягивать воду и поднимать ее на значительную высоту.

Гидрофобные (от греч. phobos — страх) материалы имеют низкую степень связи с водой. На их поверхности капли воды почти не растекаются (рис. 2.2, б), а в капиллярные поры вода проникает на минимальную глубину или вообще не проникает.

Для снижения смачиваемости материала и поглощения им воды можно изменять характер его поверхности. Убедительный пример этого — оперение водоплавающих птиц. Смазанное жиром, оно абсолютно не намокает в воде.

Особенно эффективны в роли гидрофобизаторов кремний-органические вещества. Так, кирпич или бетон, обработанные гидрофобизирующей кремнийорганической жидкостью (ГКЖ), перестают поглощать воду, и более того, вода скатывается с поверхности таких гидрофобизированных материалов «как с гуся вода».

Гигроскопичность — способность материала изменять свою влажность при изменении влажности воздуха. При увеличении влажности воздуха гигроскопичный материал поглощает и конденсирует водяной пар на своей поверхности, в том числе и на поверхности пор. Этот процесс называют сорбцией.

К сильно гигроскопичным материалам относятся древесина и гипс. Характерные для древесины усушка и набухание, сопровождающиеся короблением и возникающие без непосредственного контакта с водой, являются следствием ее гигроскопичности. Снизить гигроскопичность можно, защищая поверхность материала гидрофобными или паронепроницаемыми веществами. Например, древесину покрывают водостойкими лаками и красками.

Рис. 2.2. Поведение капли воды на гидрофильной (а) и гидрофобной (б) поверхностях

Капиллярное всасывание (от лат. capillaris — волосяной) — способность материала всасывать и передавать по своей толще влагу с помощью тонких капиллярных пор. Гидрофильные материалы, имеющие мелкие поры и капиллярные каналы, например кирпич, при соприкосновении с водой способны поглощать ее и поднимать по капиллярам на значительную высоту. Для защиты конструкций от увлажнения в результате капиллярного всасывания необходимо тщательно изолировать материал от источника увлажнения с помощью гидроизоляционных материалов.

Водопоглощение — интегральный показатель способности материала поглощать влагу и удерживать ее в своих порах.

Паропроницаемость — способность материала пропускать водяные пары при наличии разницы абсолютной влажности воздуха (парциального давления пара в воздухе) по обе стороны материала. Пар стремится пройти через материал в ту сторону, где его парциальное давление ниже (обычно из теплого помещения в холодное). В одних случаях нужна высокая паропроницаемость (например, материал стены должен «дышать»); в других желательно отсутствие паропрони-цаемости (теплоизоляция не должна отсыревать). Необходимая степень паропроницаемости конструкции достигается правильным выбором материалов и их взаимным расположением в конструкции. Паропроницаемость оценивается коэффициентом паропроницаемости Кп.

Влагоотдача — способность материала терять находящуюся в его порах воду. Влагоотдачу определяют количеством воды, испаряющейся из образца материала в течение суток при температуре воздуха 20 °С и относительной влажности 60 %. Влагоотдачу учитывают, например, при сушке стен зданий и уходе за твердеющим бетоном. В первом случае желательна быстрая влагоотдача, а во втором, наоборот, замедленная.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения.

Вода, находящаяся в порах материала, при замерзании увеличивается в объеме почти на 10 %. В результате стенки некоторых пор разрушаются, и при повторном увлажнении вода проникает глубже в материал. Такие циклически повторяющиеся замораживания и оттаивания с увлажнением постепенно разрушают материал.

Морозостойкость материала зависит от его пористости и во-допоглощения.

Плотные материалы (без пор), а также материалы с замкнутыми порами, т. е. с небольшим водопоглощением, обладают высокой морозостойкостью. Материалы с открытой пористостью характеризуются, как правило, невысокой морозостойкостью, и требуются обязательные лабораторные испытания для ее оценки.

Морозостойкость материала характеризуется числом циклов замораживания (при температуре не выше — 18 °С) и оттаивания (в воде), которое он выдерживает без снижения прочности, потери массы или появления внешних повреждений, указанных в ГОСТе на соответствующий материал. Так, для бетона допускается потеря прочности не более 5 %, а для растворов не более 25 % от первоначальных значений этих величин.

Читайте так же:  Как правильно ухаживать за орхидеями

По морозостойкости материалы подразделяют на марки: F15; F25; F35; F50; F100 и т. д. Например, марка по морозостойкости кирпича F15 означает, что образцы, отобранные от партии кирпича, выдерживают не менее 15 циклов «замораживания — оттаивания» без появления внешних повреждений (отколов, шелушения поверхности и т. п.).

Морозостойкость материала, находящегося в контакте с внешней средой, для условий климата России является важнейшим показателем его долговечности.
Теплофизические свойства.

Теплопроводность — способность материала передавать теплоту сквозь свою толщу от одной своей поверхности к другой в случае, если температура этих поверхностей разная. Теплопроводность материала характеризуется количеством теплоты (в джоулях), которое способен передать материал через 1 м поверхности при толщине 1 м и разности температур на поверхностях 1 К в течение 1 с.

Теплопроводность твердого вещества зависит от его химического состава и молекулярного строения, но во всех случаях она во много Раз превышает теплопроводность воздуха — 0,024 Вт/(м * К). Поэтому, чем больше в материале пор (т. е. чем больше в нем воздуха), тем ниже будет его теплопроводность:

Так как средняя плотность материала, так же как и теплопроводность, обратно пропорциональна пористости, то она может служить косвенной характеристикой теплопроводности материала и использоваться в качестве марки материала по теплопроводности.

Если материал влажный, т. е. воздух в порах частично замещен водой, то теплопроводность материала резко возрастает. Причина этого в том, что теплопроводность воды в 25 раз выше, чем воздуха.

При замерзании воды в порах материала его теплопроводность повышается еще в большей степени, так как теплопроводность льда в 4 раза выше теплопроводности воды.

Теплоемкость — способность материала поглощать при нагревании теплоту. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты, необходимой для нагревания единицы массы материала на 1 К. Удельная теплоемкость большинства природных и искусственных каменных материалов находится в пределах (0,7…1) * 10 Дж/(кг * К). Теплоемкость древесины — 1,8…2,2Дж/(кг * К). Количество теплоты, нужное для нагрева той или иной строительной конструкции до одной и той же температуры, зависит не столько от вида материала, сколько от массы конструкции.

Температуропроводность — свойство материала, характеризующее скорость распространения температуры под действием теплового потока в нестационарных температурных условиях, например при пожаре. В этом случае важно, чтобы распространение высокой температуры через ограждающую конструкцию шло с минимальной скоростью.

Тепловое расширение — свойство материала расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении — характеризуется температурными коэффициентами объемного и линейного расширения. В строительстве чаще используют коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР), показывающий, на какую долю первоначальной длины увеличится размер материала в рассматриваемом направлении при повышении температуры на 1 К.

Коэффициенты линейного температурного расширения (КЛТР) у разных материалов значительно отличаются.

Например, КЛТР пластмасс в 5…10 раз выше, чем бетона. Поэтому в конструкциях, объединяющих несколько материалов, необходимо учитывать тепловое расширение каждого. При жестком соединении материалов с разными КЛТР в конструкциях могут возникнуть большие напряжения и, как результат, — коробление и растрескивание материала.

Эффект теплового расширения материалов проявляется, например, в изменении размеров шва между железобетонными панелями. Так, при изменении температуры от — 20 до + 30 °С размер железобетонной панели длиной 6 м увеличивается на 3 мм, при этом на столько же уменьшается ширина шва между панелями.

Огнестойкость — способность материала выдерживать без разрушения воздействие огня и воды в условиях пожара. Разрушение материала в таких условиях может произойти из-за того, что он сгорит, растрескается, потеряет прочность. По степени огнестойкости различают несгораемые, трудносгораемые и сгораемые материалы.

Несгораемые материале под действием огня или высокой температуры не горят и не обугливаются. К таким материалам относятся бетон, кирпич и др. Однако некоторые несгораемые материалы (стекло, асбестоцемент, мрамор) при резком нагревании разрушаются, а остальные конструкции при сильном нагревании теряют прочность и деформируются.

Трудносгораемые материалы под действием огня медленно воспламеняются и после удаления огня их горение и тление прекращаются. К этим материалам относятся фибролит, пропитанная антипиренами древесина, асфальтобетон.

Сгораемые материалы под действием огня или высокой температуры горят и продолжают гореть после удаления источника огня.

Для повышения огнестойкости горючих материалов используют антипирены — вещества, которыми пропитывают или покрывают материал. Антипирены выделяют газы, не поддерживающие горения, или под действием высокой температуры образуют пористый защитный слой на материале, чем замедляют его нагрев.

Огнеупорность — способность материала длительно работать в условиях высоких температур без деформаций и размягчения.

Примером огнеупорных материалов может служить огнеупорный кирпич, используемый для кладки внутренних объемов доменных и сталеплавильных печей, топок ТЭС и т. п. Деление материалов по степени огнеупорности дано в п. 5.2.

Акустические свойства материалов — это свойства, связанные с взаимодействием материала и звука. Звук, или звуковые волны,— это механические колебания, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах.

Строителя интересуют две стороны взаимодействия звука и материала: в какой степени материал проводит сквозь свою толщу звук — звукопроводность и в какой мере материал поглощает и отражает падающий на него звук —звукопоглощение.

Звукопроводность зависит от массы материала и его строения. Материал тем меньше проводит звук, чем больше его масса; если масса материала велика, то энергии звуковых волн не хватает, чтобы пройти сквозь него, так как для этого надо заставить материал колебаться. Плохо проводят звук пористые и волокнистые материалы, так как звуковая энергия поглощается и рассеивается развитой поверхностью материала, переходя при этом в тепловую энергию.

Звукопоглощение зависит от характера поверхности материала. Материалы с гладкой поверхностью отражают большую часть падающего на них звука (эффект зеркала), поэтому в помещении с гладкими стенами звук, многократно отражаясь от них, создает постоянный шум. Если же поверхность материала имеет открытую пористость, то звуковые колебания, входя в поры, поглощаются материалом, а не отражаются. Так, мягкая мебель, ковры заглушают звук.

Видео (кликните для воспроизведения).

Почему после такой обширной статьи не дать стольже обширную справочную таблицу рассмотренных свойств материалов?

Источники

Физические свойства строительных материалов
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here