Основные конструкционные свойства строительных материалов. Свойства строительных материалов
Плотностью называется величина равная отношению массы вещества к занимаемому им объему; выражается в килограммах на кубический метр (кг/м3).
Истинная плотность - предел отношения массы к объему тела или вещества без учета имеющихся в них пустот и пор.
Насыпная плотность - отношение массы зернистых материалов, материалов в виде порошка ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами.
Средняя плотность - физическая величина, определяемая отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому ими объему, включая имеющиеся в них пустоты и поры.
Относительная плотность - отношение плотности тела или вещества к плотности стандартного вещества при определенных физических условиях.
Пористость -отношение объема пор к внешнему объему
(габариту) материала. Ее выражают в процентах.
Пористость определяет основные свойства материалов: прочность,
морозостойкость, газопроницаемость, водопроницаемость и т.д.
Водопоглощение - способность материала впитывать
и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности массы
образца материала в насыщенном водой и абсолютно сухом состоя-
нии и выражают в процентах массы сухого материала.
Водопоглощение по объему В0 равно массе воды, поглощенной
образцом при его насыщении, отнесенной к объему образца.
Водопоглощение материала по объему меньше 100 %, а водопо-
глощение по массе у очень пористых материалов - больше 100%,
Отношение прочности материала, насыщенного водой, к его проч-
ности в сухом состоянии называется коэффициентом раз-
мягчения. Численное значение этого коэффициента колеблется от 0 до 1.
При коэффициенте размягчения более 0,8 строительный материал
считается водостойким, при коэффициенте менее 0,7 - неводостой-
и сооружениях с большой влажностью.
Влагоотдача -способность материала отдавать влагу при
изменении окружающей среды. Влагоотдача характеризуется ско-
ростью высыхания материала в сутки при относительной влажности
окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.
Влажность материала в процентах определяют содержанием влаги, отнесенной к массе материала в сухом состоянии.
Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей за 1 ч через 1 см2 поверхности материала при постоянном давлении. Степень водопроницаемости материала зависит от его плотности и строения.
Адгезия - способность материала слипаться с поверхностью другого тела. Количественно она характеризуется удельной работой, затрачиваемой на разделение тел. Адгезия - важное свойство лакокрасочных полимерных покрытий, антикоррозионных составов, гидроизоляционных и кровельных эмульсий и суспензий и т. д.
Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и понижения прочности.
Морозостойкость характеризуется количеством выдержанных циклов замораживания, определяемых по снижению прочности материала не более чем на 25 % и потере массы не более чем на 5 %.
Морозостойкость материала проверяют многократным замораживанием образцов при температуре -15...-20 °С и последующим оттаиванием в воде при температуре 20...25 °С.
Теплопроводность -способность материала передавать тепло через свою толщу от одной поверхности к противоположной вследствие разности температур.
Теплоемкость - свойство материала поглощать теплоту при нагревании и отдавать ее при охлаждении; характеризуется коэффициентом теплоемкости, равным количеству тепла в джоулях, необходимого для нагрева 1 кг материала на 1 °С.
Теплоемкость, отнесенная к единице массы, называется удельной теплоемкостью. Теплоемкость материала позволяет сохранить теплоустойчивость зданий.
Газопроницаемость-способность материала пропускать через толщу газ или воздух. Объем газа, проходящего через слой материала, прямо пропорционален площади стены, времени протекания газа, разности давлений и обратно пропорционален толщине стены.
Звукопроницаемость -свойство материала пропускать воздушные и ударные звуки. Ограждающие конструкции зданий оцениваются по звукоизолирующей способности: количественная мера - децибел. Звукоизоляция стен характеризуется показателем проницаемости от воздушного звука, а междуэтажных перекрытий - показателем звукоизоляции от воздушного и ударного звуков. Для жилых зданий показатель звукоизоляции от воздушного звука межквартирных стен и междуэтажных перекрытий должен быть не менее 1 децибеллы, а показатель звукоизоляции от ударного шума междуэтажных перекрытий - 0 (ноль) децибел.
Огнестойкость -способность материала противостоять
действию огня без потери необходимых прочностных конструкцион-
ных и эксплуатационных качеств. Предел огнестойкости-время
в часах, в течение которого конструкция выполняет свои функции
в условиях пожара. Предел огнестойкости зависит от возгораемости
материалов, а также от наличия и надежности их защиты против
действия огня. По степени огнестойкости материалы различают на
несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы
не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Трудносгораемые
материалы с трудом возгораются, тлеют или обугливаются. Сгорае-
мые материалы воспламеняются или тлеют.
Прочность - способность твердого тела воспринимать в оп-
ределенных пределах воздействие внешних сил без признаков раз-
рушения. Прочность материала характеризуется пределом прочности
на сжатие, изгиб и растяжение.
Упругость -свойство материала деформироваться под вли-
янием физических воздействий, связанных с возникновением внут-
ренних сил, и полностью восстанавливать первоначальное состояние
после устранения этих воздействий.
Пластичность - способность материала под влиянием дей-
ствующих на него усилий изменять свои размеры и форму без обра-
зования трещин и сохранять их после снятия нагрузки. Пластич-
ность одного и того же материала может быть различной в зависи-
мости от температуры. К пластичным материалам относят битум,
глиняное и цементное тесто, полимерные пасты и мастики и т. д. -
Хрупкость - способность материала мгновенно разрушаться
под действием внешних сил без заметной пластичной деформации.
Для хрупких материалов характерна значительная разница между
пределами прочности при сжатии и растяжении. Хрупкие материалы
плохо сопротивляются удару. Хрупкость материала изменяется в за-
висимости от влажности, температуры, скорости нарастания, действующей нагрузки.
Твердость - способность материала сопротивляться прони-
канию в него другого брлее твердого тела.
Твердость хрупких материалов определяют методом царапания
по минералогической шкале Мооса, где в качестве эталонов принята
твердость следующих материалов; 1-тальк, 2 -гипс, 3 -кальцит,
4 - флюорит, 5 - апатит, 6 - ортоклаз, 7 - кварц, 8 - топаз, 9 -
корунд, 10-алмаз.
Истираемость - способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий.
Сопротивление материала истиранию определяют на кругах истирания или пескоструйным аппаратом. Как правило, таким испытаниям подвергают материалы для устройства полов, лестниц, покрытий дорог, аэродромов и т. д.
Коррозионная стойкость - способность материала не вступать в реакции с другими веществами, изменяя при этом свои первоначальные свойства; наиболее важным показателем является способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, солей, газов.
|| Кирпичная кладка || Бутовая и бутобетонная кладка || Лицевая кладка и облицовка стен || Гидроизоляция каменных конструкций || Проведение работ в зимних условиях || Печная кладкаК 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.
© 2000 - 2002 Oleg V. сайт™Строительные материалы. Лекции. 31
Общие сведения о строительных материалах.
В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-гидротехника требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.
Лекция №1 Общие сведения о строительных материалах и их основные свойства.
Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории - специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.
Основными видами строительных материалов и изделий являются: каменные природные строительные материалы из них; вяжущие материалы неорганические и органические; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения – водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.
Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами икачествами .
Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.
Качество – совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.
Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на три основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.
К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.
Физические свойства : средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.
Механические свойства : пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.
Технологические свойства : удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.
Физические и химические свойства материалов.
Средняя плотность ρ 0 массыmединицы объёмаV 1 абсолютно сухого материала в естественном состоянии; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .
Насыпная плотность сыпучих материалов ρ н массыmединицы объёмаV н просушенного свободно насыпанного материала; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .
Истинная плотность ρ массыmединицы объёмаV материала в абсолютно плотном состоянии; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .
Относительная
плотность
ρ(%)
– степень заполнения объёма материала
твёрдым веществом; она характеризуется
отношением общего объёма твёрдого
вещества V
в материале ко всему объёму материала
V
1
или отношением средней плотности
материала ρ
0
к её истинной
плотности ρ:
,
или
.
Пористость П - степень заполнения объёма материала порами, пустотами, газо-воздушными включениями:
для
твёрдых материалов:
,
для сыпучих:
Гигроскопичность - способность материала поглощать влагу из окружающей среды и сгущать её в массе материала.
Влажность
W
(%)
– отношение массы воды в материале
m
в
=
m
1
-
m
к массе его
в абсолютно сухом состоянии m
:
Водопоглащение В – характеризует способность материала при соприкосновении с водой впитывать и удерживать её в своей массе. Различают массовое В м и объёмное В о водопоглащение.
Массовое
водопоглащение
(%)
– отношение массы поглощённой материалом
воды m
в
к массе материала в абсолютно сухом
состоянии m
:
Объёмное
водопоглащение
(%)
– отношение объёма поглощённой материалом
воды m
в
/
ρ
в
к его объёму
в водонасыщенном состоянии V
2
:
Влагоотдача – способность материала отдавать влагу.
К атегория: Выбор стройматериалов
Свойства строительных материалов
Физические свойства включают в себя следующие параметры: 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/м2.
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 ее.
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 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 она составляет - 25-35%, у мипоры - 98%.
Влагоотдача
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, то есть пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.
Водопоглощение
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
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.
Огнестойкость
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 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
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).
Механические свойства
К механическим свойствам материала относят его прочность, упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару и твердость.
Прочность
Прочностью называется способность материала противостоять разрушению под воздействием внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения. Прочность материала характеризуется пределом прочности при трех видах воздействия на него - сжатии, изщбе и растяжении.
Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушениям под действием напряжений, возникающих от действия внешних сил (нагрузок).
В конструкциях строительные материалы, подвергаясь различным нагрузкам, испытывают напряжения сжатия, растяжения, изгиба, среза, удара. Чаще всего они работают на сжатие или растяжение.
Различные материалы по-разному сопротивляются различным видам напряжений. Так, природные камни, бетон, кирпич хорошо сопротивляются сжатию и значительно хуже растяжению. Сталь и древесина хорошо работают как на сжатие, так и на растяжение.
По величине напряжение центрального сжатия или растяжения равно силе, приходящейся на 1 см2 поперечного сечения материала. Напряжение центрального сжатия или растяжения вычисляют делением нагрузки на первоначальную площадь поперечного сечения:
Прочность строительных материалов характеризуется так называемым пределом прочности при сжатии или пределом прочности при растяжении, т. е. напряжением, соответствующим нагрузке, вызывающей разрушение образца материала.
К глубинным первичным породам относятся: гранит, диорит, сеинит. Они имеют высокую плотность, обладают высокой прочностью и большой объемной массой.
К изверженным породам относятся: базальт, диабаз, являющиеся плотными породами, а также пемза и туфы, которые имеют малую объемную массу вследствие большой пористости.
Вторичные породы образовались в результате разрушения изверженных и других пород под влиянием температурных колебаний, действия воды и ветра. Перемещаемые водными потоками на значительные расстояния продукты разрушения осаждались в местах менее интенсивного течения воды и в водоемах в виде пластов.
Растворимые в воде минералы и продукты их разрушений впоследствии осаждались из водного раствора. Так образовался, например, гипс. В состав осадочных пород входят также минеральные вещества и продукты жизнедеятельности организмов, населяющих водные бассейны. К таким породам относятся: известняки, мел, ракушечник и т. п.
Видоизмененные породы образовались в результате глубоких изменений изверженных и осадочных пород под воздействием высоких температур или больших давлений, поэтому эти породы существенно отличаются от первоначальных. К таким породам относятся: мрамор, гнейсы, сланцы.
Упругость
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
Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Это свойство материалов важно при устройстве полов и дорожных покрытий.
Хрупкость
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
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
Сопротивление удару - способность материала противостоять разрушению под действием ударных нагрузок. Плохо сопротивляются ударным нагрузкам хрупкие материалы.
Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних сил (нагрузок).
Под действием внешних сил материал деформируется. Деформации могут быть упругими, если они исчезают после снятия нагрузки, и остаточными, если после снятия нагрузки они остаются.
Упругостью называется свойство материала восстанавливать свою форму (твердые тела) и объем (жидкости и газы) после прекращения действия сил, вызвавших их деформацию. При достаточно больших нагрузках твердые тела теряют упругость и деформируются пластично. Малые деформации твердого упругого тела пропорциональны приложенной нагрузке.
Деформация при достаточном се развитии приводит к разрушению материала. При этом для материала, находящегося в хрупком состоянии, разрушение наступает при достижении предельного значения упругой деформации, а для пластичного материала - при достижении им двух предельных состояний: перехода упругой деформации в пластическую и перехода от пластической деформации к разрушению материала.
Напряжение материала - это внутренняя сила взаимодействия, приходящаяся на единицу площади. Величина напряжения в каждой точке сечения является мерой внутренних сил, возникающих в материале как результат деформации, вызванной внешними силами.
Напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение материала, называется пределом прочности материала (табл. 2). В зависимости от вида деформации под нагрузкой различают предел прочности при сжатии, изгибе, растяжении и т. д.
Предел прочности при сжатии Rvm, изгибе Rmr, растяжении Яряст определяют отношением разрушающей силы к площади поперечного сечения образца.
В строительных конструкциях и их элементах допускаемое напряжение составляет лишь часть прочности материала.
Коэффициент запаса прочности при статической нагрузке равен: для пластичных материалов 2,4-2,6; для хрупких 3-9.
При ударной нагрузке пластичный материал имеет коэффициент запаса прочности 2,8-5. (Тпшх^а 1(Ш, где (Тшмх - наибольшие напряжения, возникающие в материале при действии внешних сил.
Коэффициентом конструктивного качества Ки (прочностно-массовый коэффициент) называется отношен не предела прочности при сжатии (МГ1а) к величине плотности материала в естественном состоянии (кг/м3). Например, для бетона Ск = 0,006, для кирпичной кладки - 0,003, для пластмасс -0,1-0,2, для высококачественной стали -0,13, для гранита - 0,04-0,09.
Хрупкость - это свойство материала под действием внешних сил разрушаться сразу, не обнаруживая сколько-нибудь значительных деформаций. Хрупкие материалы (чугун, бетон, стекло, граниты, мраморы, керамические плитки и др.) плохо сопротивляются удару.
Пластичностью называется способность материала под действием нагрузки изменять свою форму и без признаков разрушения полностью сохранять ее после снятия нагрузки.
В отличие от хрупких пластичные материалы разрушаются лишь после значительной остаточной деформации (например, малоуглеродистая сталь, медь, битумы).
Твердость - это свойство материала сопротивляться проникновению в него более твердых тел.
Химические свойства
Химические свойства материала характеризуют его способность вступать в реакцию с различными веществами. Например, способность вяжущих материалов реагировать с водой, противостоять воздействию агрессивных веществ, находящихся в окружающей среде.
Растворимость - это способность материала растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости материала при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора.
Если материал под действием растворителя ухудшает- свои свойства пли разрушается, то растворимость является отрицательным фактором. Если же растворимость используется как составная часть технологии при изготовлении мастик, то растворимость становится положи- тельным фактором.
Коррозионной стойкостью называется способность материала сохранять свои свойства в условиях агрессивной среды. К агрессивным средам относятся вода (пресная и морская), газы, растворы кислот, щелочей и солей, а также органические растворители.
Кислотостойкость - способность материала сопротивляться действию кислот, не изменяя своих свойств. Кислотостойкостыо обладают соли сильных кислот (азотной, соляной, кремнефтористой), некоторые полимерные материалы, а также специальные керамические плитки.
Щелочестойкость характеризуется способностью материала противостоять действию щелочей, сохраняя свои свойства. Щслочестопкими считаются пигменты, применяемые при устройство мозаичных и ксилолитовых покрытий полов, а также полов типа брекчия (охра, умбра и др.).
Газостойкость – способность материала не вступать в реакцию с газами окружающей среды. Материалы, применяемые в облицовочных работах, должны быть стойкими В основном к углекислому газу п сероводороду.
Если в составе материала преобладает двуокись кремния (кремнезем), то материал считается стойким но отношению к кислотам, по взаимодействует с основными окислами, например с окисью кальция. Когда в составе неорганического материала преобладают основные окислы, то он обычно нестоек к кислотам, по щелочами не разрушается.
Химические свойства материала характеризуют его способность к химическим превращениям под влиянием веществ, с которыми он находится в соприкосновении, а также некоторых физических (например, нагревание, облучение, электрический ток) и биологических (микроорганизмы, грибки и др.) воздействий. Из химических свойств материалов для строителя главные - коррозионная стойкость материалов в строительных конструкциях и их химическая активность. Последнее свойство важно, например, для материалов, используемых как связующее (например, цемент, синтетические смолы).
Коррозия - разрушение твердых тел, которое вызывается химическими и электрохимическими процессами, протекающими в них при взаимодействии с внешней средой. Коррозионному разрушению подвергаются не только металлы, но и каменные материалы, бетон, пластмассы, древесина.
Основными агрессивными агентами, вызывающими коррозию строительных материалов, являются: пресная и соленая вода, минерализованные почвенные воды, растворенные в дождевой воде газы (SO2, SO3, N02) от промышленных предприятий и автомашин. На промышленных предприятиях коррозию строительных материалов часто вызывают более сильные агенты: растворы кислот и щелочей, расплавленные материалы и горячие газы.
Особый вид коррозии - биокоррозия - разрушение материала под действием живых организмов (например, грибков, микробов). Биокоррозия - это не только гниение органических материалов (древесины, битума и др.), но и разрушение бетона и металла продуктами жизнедеятельности поселившихся на них микроорганизмов.
Изменение структуры и химического состава пластмасс под влиянием внешней среды носит название «старение». Наиболее вредные воздействия на пластмассы оказывают солнечное облучение, кислород воздуха и повышенные температуры.
Коррозия строительных материалов опасна не столько химическими изменениями в материале, сколько связанными с ними изменениями физико-механических характеристик материалов.
Химическая активность таких строительных материалов, как вяжущие вещёства или минеральные добавки, зависит не только от их состава и строения (т. е. от активности составляющих их молекул), но и от тонкости измельчения. Причина этого в том, что химические процессы протекают либо при непосредственном контакте этих веществ друг с другом (т.е. на их поверхности), либо при растворении веществ (растворение происходит также с поверхности). Таким образом, чем больше поверхность вещества, тем активнее оно в химическом отношении. Поверхность увеличивается при увеличении степени измельчения его частиц.
Степень измельчения вещества характеризуют величиной, называемой удельной поверхностью. Удельная поверхность - суммарная поверхность всех частиц единицы массы вещества (см2/г). Удельная поверхность тонкомолотых материалов достигает больших значений (см2/г): обычного портландцемента - 2000…2500, а тонкомолотого быстротвердеющего - 3000…4000. Чем больше удельная поверхность, тем быстрее частицы цемента взаимодействуют с водой и соответственно быстрее твердеет цемент.
Свойства строительных материалов