К физическим свойствам строительных материалов относят: Физические свойства строительных материалов — Свойства стройматериалов

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.

Смотрите также:

Отделка (скандинавская архитектура)

Монтаж канализации в ванной комнате своими руками

Монтаж раковины в ванной

Обустройство мансарды своими руками

Производители сантехники в России

Производители сантехники

Основные физические свойства строительных материалов

При выборе стройматериалов приходится учитывать множество факторов, среди которых самое важное место обычно занимают их физические характеристики. От них во многом зависит сфера применения, долговечность, прочность и устойчивость того или иного материала к воздействиям окружающей среды.

Среди основных свойств можно выделить следующие:

• Плотность. Различают истинную плотность (теоретическая величина при условии отсутствия пор), относительную (по отношению к плотности воды) и насыпную (используется для сыпучих материалов). По плотности можно косвенно судить о прочности, теплопроводности и других свойствах того или иного материала. Кроме того, она является важным показателем при расчете прочности сооружения, определении нужного оборудования, особенностей транспортировки и хранения.

• Пористость. Колеблется в очень широких пределах – примерно от 0,2 до 90% и более. Важно при этом не только процент пористости, но и ее характеристики – размер пор, их форма, характер распределения по материалу, структура и т.д. Пористость определяет такие важные свойства стройматериала, как теплопроводность, прочность, уровень звукопоглощения, водопроницаемость.

• Гигроскопичность. Представляет собой показатель способности того или иного стройматериала поглощать воду (а именно – водяные пары) из воздуха и конденсировать ее.  Зависит от пористости, а также от температуры и влажности окружающей среды, рассчитывается отношением поглощенной влаги (массы, «впитанной» при влажности воздуха 100% и температуре +20 ⁰С) к массе сухого материала.

• Влажностные деформации. Описывают изменение объема материала и его размеров при колебаниях его влажности: при уменьшении этот процесс носит название усадка, при увеличении – набухание.

• Водопроницаемость. Этот показатель указывает на то, сколько воды под определенным давлением способна пропустить поверхность 1 кв. м за 1 секунду. В некоторых случаях гораздо более важным считается показатель водонепроницаемости, особенно для кровельных материалов, труб и т.д.

• Морозостойкость. Очень важная характеристика, особенно для регионов с суровым климатом. По ней можно определить, как поведет себя стройматериал, насыщенный водой, при попеременном замораживании и оттаивании.

Также следует отметить ряд свойств, так или иначе связанных с температурой, а именно – теплопроводность, огнестойкость, теплоемкость, термическую стойкость.

Физические свойства строительных материалов — Каменщик-инфо

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

Пористость — 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 и крупнопористые. Пористость строительных материалов колеблется в широком диапазоне. Так у стекла и металла она равна нулю а у кирпича она составляет — 25-35%.

Плотность материала бывает средней и истинной. Средняя плотность определяется отношением массы тела ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. и выражается в соотношении кг/м3.

Истинная плотность — предел отношения массы к объему без учета имеющихся в них пустот и пор. У плотных материалов (сталь и гранит) средняя плотность практически равна истинной, у пористых (кирпич…) — меньше истинной.

Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов.

Материал	Плотность, кг/м3
	истинная	средняя
Сталь	7850-7900	7800-7850
Гранит	2700-2800	2600-2700
Керамический кирпич	2600-2700	1600-1900
Тяжелый бетон	2600-2900	1800-2500

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.

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 — 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.

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 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 — 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.

Огнестойкость — 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 — 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).

Звукопоглощение — 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.

Воздухо-, газо- и паропроницаемость — характеризуют способность материалов пропускать воздух, газ или водяные пары при разности давлений на противоположных поверхностях ограждения.

К примеру, в наружных стенах лучше использовать материалы с довольно большой воздухо- и паропроницаемостью. Тем самым обеспечивается естественная вентиляция в зданиях, где нет кондиционирования воздуха. Поэтому стены жилых зданий, как правило, не отделывают плотными, непроницаемыми материалами. Напротив, в производственных цехах с влажным или мокрым режимом атмосферы устраивают с внутренней стороны стен паронепроницаемые слои, чтобы предотвратить конденсацию водяных паров в толще стенового материала.

Физические свойства строительных материалов

Строительные материалы

Лекция №2

Физические свойства строительных материалов

Физические свойства характеризуют физическое состояние материала или определяют его отношение к физическим процессам окружающей среды.

Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, пустотность.

 

1. Истинная плотность ρ — масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Например, гранит, стекло и другие силикаты практически абсолютно плотные материалы.

Определение истинной плотности: предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).

 

2. Средняя плотность ρс = m/Ve — масса единицы объёма в естественном состоянии. Средняя плотность зависит от температуры и влажности: ρс = ρв/(1+W), где W — относительная влажность, а ρв — плотность во влажном состоянии.

 

3. Насыпная плотность (для сыпучих материалов) — масса единицы объёма вещества в рыхлом сыпучем состоянии.

Например, истинная плотность известняка 2600 кг/мз, его средняя плотность -2300кг/мз, а насыпная – 1300кг/мз.

По этим данным можно вычислить пористость известняка и пустотность щебня.

Для определения насыпной плотности ρн используют стандартный сосуд определенного объема, предварительно взвешенный. В него с высоты 10см насыпают сухой сыпучий материал (щебень, гравий, песок) до образования конуса. Конус снимают вровень с краями осуда без уплотнения, после чего сосуд с материалом взвешивают и определяют насыпную плотность:

 

Ρн = (М 2 — М1) / V,

Где: М1 — масса мерного сосуда

М2 – масса мерного сосуд с сыпучим материалом

V — объем мерного сосуда.

 

4. Пористость П — степень заполнения объёма материала порами. П=Vп/Ve, где Vп — объём пор, Ve — объём материала.

П = (1 – рс/р)х100

 

Пористость бывает открытая и закрытая.

 

Открытая пористость По — поры сообщаются с окружающей средой и между собой, заполняются водой при обычных условиях насыщения (погружении в ванну с водой). Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала, снижают морозостойкость.

 

По = (М2 – М1)/ V х 100,

Где: М1 – масса сухого образца

М2 – масса водонасыщенного образца

V — объем образца.

 

Закрытая пористость Пз=П-По. Увеличение закрытой пористости повышает долговечность материала, снижает звукопоглощение.

 

Пористый материал содержит и открытые, и закрытые поры.

 

5. Пустотность – степень заполнения объем рыхлого сыпучего материала пустотами, измеряется в % или долях единиц.

Пн = (1 – рн/рс)х100 ,

Где: рн — насыпная плотность материала

рс — средняя плотность материала

 

Гидрофизические свойства стройматериалов.

1. Водопоглощением называется способность материалов поглощать воду при нормальном атмосферном давлении и температуре 20⁰С.

Водопоглощение пористых материалов определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде при температуре 20±2 °C. При этом вода не проникает в закрытые поры, то есть водопоглощение характеризует только открытую пористость. При извлечении образцов из ванны вода частично вытекает из крупных пор, поэтому водопоглощение всегда меньше пористости.

 

Водопоглощение по объёму Wo (%) — степень заполнения объёма материала водой:

Wo=(mв-mc)/Ve*100,

 

где mв — масса образца материала, насыщенного водой; mc — масса образца в сухом состоянии.

 

Водопоглощение по массе Wм (%) определяют по отношению к массе сухого материала

Wм=(mв-mc)/mc*100.

Wo=Wм*γ, γ — объемная масса сухого материала, выраженная по отношению к плотности воды (безразмерная величина).

 

2. Водопроницаемость — это свойство материала пропускать воду под давлением. Коэффициент фильтрации kф (м/ч — размерность скорости) характеризует водопроницаемость: kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст.

 

Водонепроницаемость материала характеризуется маркой W2; W4; W8; W10; W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в кгс/см², при котором бетонный образец-цилиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Чем ниже kф, тем выше марка по водонепроницаемости.

 

Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. kp меняется от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы). Если kp меньше 0,8, то такой материал не используют в строительных конструкциях, находящихся в воде.

 

Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха. Процесс поглощения влаги из воздуха называется сорбцией, он обусловлен полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. С повышением давления водяного пара (то есть увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность материала.

Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия воды в материале, количеством поглощённой воды и интенсивностью всасывания. Уменьшение этих показателей отражает улучшение структуры материала и повышение его морозостойкости.

Влажностные деформации. Пористые материалы при изменении влажности меняют свой объём и размеры. Усадка — уменьшение размеров материала при его высыхании. Набухание происходит при насыщении материала водой.

 

Теплофизические свойства стройматериалов.

 

Теплопроводность — свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Это свойство характеризуется теплопроводностью, которая показывает количество теплоты, которое проходит через стенку толщиной 1 м и площадью 1 м2 при перепаде температур на противоположных поверхностях в 1°С в течение 1 часа. При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает.

 

Теплоемкость характеризует способность материала аккумулировать теплоту при нагревании, причем с повышением теплоемкости больше может выделяться теплоты при охлаждении материала. Температура в комнате, например, может сохраняться устойчивой более длительный период при повышенной теплоемкости использованных материалов для пола, стен, перегородок и других частей помещения, поглощающих теплоту в период действия отопительной системы.

 

Теплоемкость с [ккал/(кг*С)] — то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1С. Для каменных материалов теплоемкость меняется от 0,75 до 0,92 кДж/(кг*С). С повышением влажности возрастает теплоемкость материалов.

 

Огнеупорность — свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 °C и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Тугоплавкие материалы размягчаются при температуре выше 1350 °C.

 

Огнестойкость — свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определённого времени. Она зависит от сгораемости материала, то есть от его способности воспламеняться и гореть. Несгораемые материалы — бетон, кирпич, сталь и т. д. Но при температуре выше 600 °C некоторые несгораемые материалы растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы). Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры тлеют, но после прекращения действия огня их горение и тление прекращается (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина, фибролит, некоторые пенопласты). Сгораемые материалы горят открытым пламенем, их необходимо защищать от возгорания конструктивными и другими мерами, обрабатывать антипиренами.

 

Если источник высокой температуры (выше 1580°С) действует на материал в течение длительного периода времени (соприкосновение с печами, трубами, нагревательными котлами и т. п.), а материал сохраняет необходимые технические свойства и не размягчается, то его относят к огнеупорным. Огнеупорным и являются шамот, динас, магнезитовый кирпич и другие материалы, применяемые для внутренней футеровки (облицовки) металлургических и промышленных печей. Материалы, способные длительное время выдерживать воздействие высоких температур (до 1000°С) без потери или только с частичной потерей прочности, относят к жаростойким, например жаростойкий бетон, керамический кирпич, огнеупорные материалы и др.

 

 

Линейное температурное расширение. При сезонном изменении температуры окружающей среды и материала на 50 °C относительная температурная деформация достигает 0,5-1 мм/м. Во избежание растрескивания сооружения большой протяжённости разрезают деформационными швами.

 

Морозостойкость — свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. Количественно морозостойкость оценивается маркой. За марку принимается наибольшее число циклов попеременного замораживания до −20 °C и оттаивания при температуре 12-20 °C, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15 %; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений — трещин, выкрашивания (потери массы не более 5 %).

 

Температуростойкость или термостойкость — способность выдерживать чередование (циклы) резких тепловых изменений, нередко с переходом от высоких положительных к низким отрицательным температурам. Это свойство материала зависит от степени его однородности и от способности каждого компонента к тепловым расширениям.

 

Водопоглощаемость — способность материала впитывать и удерживать воду. Процесс впитывания воды в поры называется водопоглощением и в лабораторных условиях проходит при нормальном атмосферном давлении. Образец постепенно погружают в воду и его полного водопоглощения достигают путем кипячения в воде, если температура 100°С не влияет на состав и структуру материала. Выдерживают образцы в воде в течение определенного срока или до постоянной массы.

 

Гигроскопичностью называется способность материала поглощать влагу из влажного воздуха или парогазовой смеси. Степень поглощения воды или паров, которые частично конденсируются в порах и капиллярах материала, зависит от относительной влажности и температуры воздуха, парциального давления смеси. С увеличением относительной влажности и со снижением температуры воздуха гигроскопичность повышается.

 

Влагоотдачей называют способность материала отдавать влагу в окружающую среду. Влага, находящаяся в тонких порах и капилляра, удерживается прочно, особенно адсорбционно-пленочная влага, что способствует ускоренному передвижению поглощаемой воды по сообщающимся порам в материале. Если между влажностью окружающей среды воздуха и влажностью материала устанавливается равновесие, то отсутствуют гигроскопичность и влагоотдача, а состояние принято именовать воздушно-сухим.

 

 

Водостойкость — способность материала сохранять в той или иной мере свои прочностные свойства при увлажнении. Эти материалы можно применять в сырых местах без специальных мер по защите их от увлажнения. На стабильность структуры и свойств материала заметное влияние оказывает попеременное увлажнение и просыхание. Некоторые материалы принято проверять на водостойкость путем циклического насыщения образцов водой и их высушивания.

 

В жестких условиях находится тот материал, который увлажняется при резких температурных перепадах. Вода, поглощенная материалом, особенно порами в поверхностном слое, замерзает при переходе через нулевую температуру с расширением на 8,5%. Ритмично чередующаяся кристаллизация льда в порах с последующим оттаиванием приводит к дополнительным внутренним напряжениям. Могут возникнуть микро- и макротрещины со снижением прочности, с возможным разрушением структуры. Способность материала, насыщенного водой, выдерживать многократное попеременное (циклическое) замораживание и оттаивание без значительных технических повреждений и ухудшения свойств называется морозостойкостью. Установлены нормативные пределы допустимого снижения прочности или уменьшения массы образцов после испытания материала на морозостойкость при определенном количестве циклов замораживания и оттаивания. Некоторые материалы, например бетоны, маркируются по морозостойкости в зависимости от количества циклов испытания, которые они выдерживают без видимых признаков разрушения.

 

Обычно замораживание образцов, насыщенных водой, производится в специальных морозильных камерах, а оттаивание организуется в воде, имеющей комнатную температуру. Продолжительность одного цикла составляет одни сутки. Многие материалы выдерживают 200 … 300 циклов и более. Могут применяться и ускоренные методы испытания на морозостойкость, или сохранность в солевых растворах при чередующейся кристаллизации соли в порах материала. В отношении некоторых материалов, например природного камня, о морозостойкости судят по величине коэффициента размягчения.

 

К физическим свойствам относятся также звукопоглощаемость, поглощаемость ядерных излучений и рентгеновских лучей, электропроводность, светопроницаемость и др. С помощью испытания соответствующих образцов материала определяются числовые характеристики этих свойств.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Свойства строительных материалов — Свойства стройматериалов

Свойства строительных материалов

Строительные материалы отличаются физическими и механическими свойствами.

Физические свойства

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

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 пористость 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.

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. 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

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

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.

Звукопоглощение

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

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

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 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

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.

Читать далее:
Механические свойства строительных материалов
Физические свойства строительных материалов
Характеристика строительных растворов
Характеристика некоторых вяжущих веществ
Характеристика некоторых строительных материалов

описание понятия, методы определения, суть материаловедения

У любого из материалов имеются физические, механические, теплофизические, прочностные, химические, гидрофизические и многие другие свойства. Но в этой статье мы конкретно разберем именно первые — физические свойства материала. Дадим определение, перечислим конкретно, что под ними скрывается, а также подробно охарактеризуем каждое из свойств.

Определение

Физические свойства материала — все свойства, которые присущи веществам без химического воздействия на них.

Любой материал остается неизменным (самим собой) при одном условии — до тех пор, пока неизменен его состав, а также строение его молекул. Если вещество немолекулярное — пока сохраняется одинаковым его состав и связь между атомами. А уже различия в физических свойствах и иных характеристиках материала помогают разделять смеси, состоящие из него.

Важно знать и то, что физические свойства материала могут быть различными для различных его агрегатных материалов. Скажем, тепловые, электрические, механические, физические, оптические свойства вещества зависят от избранного направления в кристалле.

Наполнение термина

Физические свойства вещества включают такие как:

• Вязкость.
• Температура плавления.
• Плотность.
• Температура кипения.
• Теплопроводность.
• Цвет.
• Консистенция.
• Проницаемость диэлектрическая.
• Абсорбция.
• Теплоемкость.
• Эмиссия.
• Радиоактивность.
• Индуктивность.
• Текучесть.
• Электропроводность.

А физические свойства материала представлены в основном следующим:

• Плотность.
• Пустотность.
• Пористость.
• Гигроскопичность.
• Водопроницаемость.
• Влагоотдача.
• Водопоглощение.
• Воздухостойкость.
• Морозостойкость.
• Термическое сопротивление.
• Теплопроводность.
• Огнестойкость.
• Огнеупорность.
• Радиационная стойкость.
• Химическая стойкость.
• Долговечность.

И физические, и химические, и технологические свойства материалов одинаково важны. Но мы разберем подробнее первую категорию. Представим характеристику самых важных физических свойств конструкционных материалов.

Плотность

Одно из важнейших свойств в материаловедении. Плотность разделяется на три категории:

• Истинная. Масса единицы объема материала, признанного абсолютно плотным.
• Средняя. Это уже масса единицы объема при естественном состоянии материала (с порами и пустотами). Таким образом, средняя плотность изделий из одного и того же материала может быть разной — в зависимости от пустотности и пористости.
• Насыпная. Используется для сыпучих материалов — это песок, щебень, цемент. Так называется отношение массы порошкообразных и зернистых материалов к ко всему занимаемому ими объему (включается в расчеты и пространство между частицами).

Плотность материала влияет на его технологические характеристики — прочность, теплопроводность. Она будет прямо зависеть от пористости и влажности. С увеличением влажности, соответственно, плотность будет повышаться. Это и характерный показатель для определения экономичности материала.

Пористость

Среди физических, технологических и механических свойств материалов не последнее место занимает и пористость. Это степень заполнения объема изделия порами.

В данном контексте поры — это мельчайшие ячейки, заполненные водой или воздухом. Они могут быть крупными и мелкими, открытыми и закрытыми. Если мелкие поры, к примеру, заполнены воздухом, это повышает теплоизоляционные свойства материала. Величина пористости помогает судить и о других важных характеристиках — долговечности, прочности, водопоглощении, плотности.

Открытые поры сообщаются как с окружающей средой, так и между собой, могут искусственно заполняться водой при погружении материала в жидкость. Обычно чередуются с закрытыми. В звукопоглощающих материалах, к примеру, искусственно создается открытая пористость и перфорация — для более интенсивного поглощения звуковой энергии.

Закрытые поры по распределению и размеру характеризуется следующим:

• Интегральная кривая распределения объема пор в единице объема по их радиусам.
• Дифференциальная кривая распределения по радиусам объема пор.

Пустотность

Продолжаем рассматривать физические свойства материалов (плотность, морозостойкость и прочие). Следующее здесь — пустотность. Так именуется количество пустот, которые образуются между отдельными зернами рыхлого, рассыпчатого материала. Это щебень, песок и проч.

Водопроницаемость

Водопроницаемостью называется способность материала отдавать жидкость при его высушивании и поглощать воду при увлажнении.

Во время исследования физических свойств материалов нужно обратить внимание на то, что насыщение водой может проходить двумя путями: при воздействии вещества в жидком состоянии или при воздействии только его пара.

Отсюда выходят и два других важных свойства — это гигроскопичность и водопоглощение.

Гигроскопичность

Как определяется данное физическое свойство материалов в материаловедении? Гигроскопичность — способность поглощать водяные пары и удерживать их внутри себя как следствие капиллярной конденсации. Напрямую зависит от относительной влажности и температуры воздуха, размера, разновидности и количества пор вещества, его природы.

Если материал активно притягивает своей поверхностью молекулы воды, то он называется гидрофильным. Если материал, напротив, отталкивает их от себя, то он носит имя гидрофобного. Помимо этого, отдельные гидрофильные материалы отлично растворяются в воде, в то время как гидрофобные стойко сопротивляются воздействию водных сред.

Водопоглощение

Если рассказывать кратко о физических свойствах строительных материалов, то нельзя не упомянуть о водопоглощении — способности удерживать и впитывать жидкость. Свойство характеризуется объемом воды, впитываемым сухим материалом при его полном погружении в воду. Выражается в процентах от массы (материала).

Водопоглощение будет меньше истинной пористости изделия, так как определенное количество пор в нем остается закрытыми. Поэтому оно будет изменяться от их количества, объема, степени открытости. На величину будет влиять и природа материала, его гидрофильность.

В результате насыщения материала водой остальные его физические свойства порой значительно изменяются: возрастает теплопроводность и плотность, увеличивается объем (характерно для глины, древесины), понижается прочность из-за нарушения связей между отдельными частицами.

Влагоотдача

Это способность материала отдавать влагу в окружающую среду. Находясь на воздухе, сырье и изделия сохраняют свою влажность только в определенных условиях — при относительной равновесной влажности воздуха. Если показатель ниже этой величины, то материал начинает отдавать влагу в атмосферу, высушиваться.

Скорость этого процесса зависит от нескольких факторов: от разности между влажностью самого материала и влажностью воздуха (чем она больше, тем интенсивнее высушивание), от свойств самого материала — его пористости, природы, гидрофобности. Так, сырье с крупными порами, гидрофобное будет легче отдать жидкость, нежели материал гидрофильный, с мелкими порами.

Воздухостойкость

Воздухостойкостью называется способность материала в течение длительного времени выдерживать многократное систематическое высушивание и увлажнение без потерь своей механической плотности, а также без значительных деформаций.

Какие-то материалы при периодическом увлажнении начинают разбухать, какие-то — дают усадку, какие-то — слишком коробятся. Древесина, например, подвергается знакопеременным деформациям. Цемент при частом увлажнении-высыхании склонен разрушаться, осыпаться.

Водопроницаемость

Это физическое свойство — способность материалов пропускать через себя жидкость под давлением. Характеризуется объемом воды ,которая за 1 час проходит через 1 кв. м материала под давлением в 1 МПа.

Важно отметить, что встречаются и полностью водонепроницаемые материалы. Это сталь, битум, стекло, основные разновидности пластмасс.

Морозостойкость

Важное физическое свойство в российских реалиях. Так зовется способность материала, насыщенного водой, выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без значительного уменьшения прочности, появления видимых признаков разрушения.

Разрушение при этом процессе нередко из-за того, что при замораживании вода увеличивается в своем объеме примерно на 9 %. При этом наибольшее ее расширение при переходе в лед наблюдается при отметке -4 °С. При заполнении пор материала водой, ее расширении и и замерзании, поровые стенки испытывают значительные повреждения, которые и ведут к разрушению материала.

Соответственно, морозостойкость будет определять степень насыщения пор водой, его плотность. Морозостойкими считаются именно плотные материалы. Из пористых в эту категорию можно отнести только те, которые отличаются большим присутствие закрытым пор. Или чьи поры вода заполняет не более чем на 90 %.

Физические свойства способны представить важные способности материалов. Некоторые из них мы уже подробно разобрали в статье. Это способность выдерживать холод, многократные наполнения водой и высушивания, удерживать, впитывать, отдавать жидкость и другие важные характеристики.

Глава 1. Основные свойства строительных материалов

§ 1. Физические свойства

Строительные материалы, применяемые при возведе­нии зданий и сооружений, характеризуются разнообраз­ными свойствами, которые определяют качество матери­алов и области их применения. По ряду признаков основ­ные свойства строительных материалов могут быть раз­делены на физические, механические и химические.

Физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окру­жающей среды. К физическим свойствам относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение, водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водо­проницаемость, морозостойкость, воздухо-, паро- и газо­проницаемость, теплопроводность и теплоемкость, огне­стойкость и огнеупорность.

Масса— совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле

Истинная плотность— отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т. е. без пор и пустот.

Однако большинство строительных материалов име­ет поры, поэтому у них средняя плотность всегда меньше истинной плотности. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и некоторых других) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них весьма мал.

Средняя плотность— физическая величина, определя­емая отношением массы образца материала ко всему за­нимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. Среднюю плотность р_т(кг/м3, г/см3) вычис­ляют по формуле:

где т — масса материала в естественном состоянии, кг или г; V — объем материала в естественном состоянии, м³ или см³.

Средняя плотность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от пористости материала. Искусственные материалы можно получать с необходи­мой средней плотностью, например меняя пористость, по­лучают бетон тяжелый со средней плотностью 1800 — 2500 кг/м3 или легкий со средней плотностью 500 — 1800 кг/м3.

На величину средней плотности влияет влажность ма­териала: чем выше влажность, тем больше средняя плот­ность. Среднюю плотность материалов необходимо знать для расчета их пористости, теплопроводности, теплоем­кости, прочности конструкций (с учетом собственной массы) и подсчета стоимости перевозок материалов.

Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гра­вий и др.) определяют насыпную плотность. В объем та­ких материалов включают не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками мате­риала.

Пористостью материаланазывают степень заполне­ния его объема порами. Пористость П дополняет плот­ность до 1 или до 100 % и определяется по формулам:

П=1- р_m/р

или П =(1 — р_m./р) 100%.

Пористость различных строительных материалов ко­леблется в значительных пределах и составляет для кир­пича 25 — 35 %, тяжелого бетона 5 — 10, газобетона 55 -85, пенопласта 95 %, пористость стекла и металла равна нулю.

Плотность и пористость в значительной степени опре­деляют такие свойства материалов, как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, тепло­проводность и др.

Водопоглощение— способность материала впитывать воду и удерживать ее. Величина водопоглощения опреде­ляется разностью массы образца в насыщенном водой и абсолютно сухом состояниях. Коэффициент размягчения для разных материалов колеблется от 0 (необожженные глиняные материалы) до 1 (стекло, сталь, битум). Материалы с коэффициен­том размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Их разрешается использовать в строительных конструк­циях, находящихся в воде и в местах с повышенной влажностью.

Влажность материала определяется содержанием вла­ги, отнесенным к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала зависит как от свойств самого ма­териала (пористости, гигроскопичности), так и от окру­жающей его среды (влажность воздуха, наличие контак­та с водой).

Влагоотдача— свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху, характеризуемое количеством во­ды (в процентах по массе или объему стандартного об­разца), теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 °С.

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

Гигроскопичностьюназывают свойство пористых ма­териалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха. Древесина и некоторые теплоизоляционные материалы вследствие гигроскопичности могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается проч­ность, изменяются размеры. В таких случаях для дере­вянных и ряда других конструкций приходится применять защитные покрытия.

Водопроницаемость— свойство материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости ха­рактеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 см²площади испытуемого материала при по­стоянном давлении. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, би­тум) и плотные материалы с замкнутыми порами (на­пример, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкость— свойство насыщенного водой ма­териала выдерживать многократное попеременное за­мораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Разрушение материала наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания.

Морозостойкость имеет большое зна­чение для стеновых материалов, систематически подвер гающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, а также для материалов, применяемых в фундаментах и кровельных покрытиях.

Паро- и газопроницаемость — свойство материала пропускать через свою толщу под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы при наличии незамкнутых пор способны пропускать пар или газ.

Воздухопроницаемость материалов следует учитывать при применении их в наружных стенах и покрытиях зданий, а газопроницаемость — при применении их в конст­рукциях специальных сооружений (например, газголь­дерах).

Теплопроводность— свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Знать теплопроводность материала необходимо при теплотехническом расчете толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуе­мой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов, заводских печей и т. д.

Теплоемкость— свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении.

Теплоемкость материалов учитывают при расчетах теплоустойчивости стен и перекрытий отапливаемых зда­ний, подогрева составляющих бетона и раствора для зим­них работ, а также при расчете печей.

Огнестойкость— способность материала противосто­ять действию высоких температур и воды в условиях пожара. По степени огнестойкости строительные матери­алы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгора­емые.

Несгораемые материалы под действием огня или вы­сокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К этим материалам относят природные каменные материалы, кирпич, бетон, сталь. Трудносгораемые материалы под действием огня с трудновоспла-меняются, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. При­мером таких материалов могут служить древесно-цементный материал фибролит и асфальтовый бетон. Сгорае­мые материалы под воздействием огня или высокой тем­пературы воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня. К этим материалам в первую очередь следует отнести дерево, войлок, толь и рубероид.

Огнеупорностьюназывают свойство материала вы­держивать длительное воздействие высокой температуры, не расплавляясь и не деформируясь. По степени огне­упорности материалы делят на огнеупорные, тугоплав­кие и легкоплавкие.

Огнеупорные материалы способны выдерживать про­должительное воздействие температуры свыше 1580°С. Их применяют для внутренней облицовки промышленных печей (шамотный кирпич). Тугоплавкие материалы вы­держивают температуру от 1350 до 1580°С (гжельский кирпич для кладки печей). Легкоплавкие материалы раз­мягчаются при температуре ниже 1350 °С (обыкновенный глиняный кирпич),

Свойства строительных материалов, используемых в строительстве, и их значение

Строительные материалы или строительные материалы являются основным требованием в этот современный век технологий. Существует множество видов строительных материалов, используемых для различных строительных работ.

Свойства строительных материалов

Чтобы материал можно было рассматривать как строительный, он должен обладать необходимыми инженерными свойствами, подходящими для строительных работ. Эти свойства строительных материалов определяют его качество и производительность, а также помогают принимать решение о применении этого материала.

Такие свойства строительных материалов подразделяются на следующие категории.

• Физические свойства
• Механические свойства
• Химические свойства
• Электрические свойства
• Магнитные свойства
• Тепловые свойства

Физические свойства строительных материалов

Это свойства, необходимые для оценки качества и состояния материала без какой-либо внешней силы. Физические свойства инженерных материалов следующие.

• Насыпная плотность
• Пористость
• Прочность
• Плотность
• Индекс плотности
• Удельный вес
• Огнестойкость
• Морозостойкость
• Атмосферостойкость
• Устойчивость к растрескиванию
• Водопоглощение
• Водопроницаемость
• Гигроскопичность
• Коэффициент размягчения
• Огнеупорность

Насыпная плотность строительных материалов

Насыпная плотность — это отношение массы к объему материала в его естественном состоянии, включая пустоты и поры.Выражается в кг / м ³ . Объемная плотность влияет на механические свойства материалов, такие как прочность, теплопроводность и т. Д. Значения объемной плотности некоторых конструкционных материалов приведены ниже.

Строительный материал	Насыпная плотность (кг / м 3 )
Кирпич	1600–1800
Песок	1450–1650
Сталь	7850
Тяжелый бетон Легкий бетон	1800 2500 500–1800
Гранит	2500 2700

Пористость строительных материалов

Пористость — это объем материала, занятого порами.Это отношение объема пор к объему материала. Пористость влияет на многие свойства, такие как теплопроводность, прочность, насыпная плотность, долговечность и т. Д.

Прочность строительных материалов

Свойство материала противостоять комбинированному воздействию атмосферных и других факторов известно как долговечность материала. Если материал более прочный, то он пригодится дольше. Стоимость обслуживания материала зависит от прочности.

Плотность строительных материалов

Плотность — это отношение массы материала к его объему в однородном состоянии.Почти все физические свойства материала зависят от его плотности. Ниже приведены значения плотности некоторых строительных материалов.

Материал	Плотность (кг / м 3 )
Сталь	7800 7900
Кирпич	2500 -2800
Гранит	2600 2900

Индекс плотности

Отношение объемной плотности материала к его плотности называется индексом плотности.Следовательно, он дает объем твердого вещества в материале. В природе полностью плотный материал недоступен, поэтому индекс плотности всегда меньше 1 для любого строительного материала.

Удельный вес строительных материалов

Удельный вес — это отношение массы данного вещества к массе воды при 4 ^o C для равных объемов. Удельный вес некоторых материалов указан ниже.

Материал	Удельный вес
Сталь	7.82
Чугун	7,20
Алюминий	2,72

Огнестойкость строительных материалов

Способность противостоять огню без изменения формы и других свойств. Огнестойкость материала проверяется совместным воздействием воды и огня. Огнестойкие материалы должны обеспечивать большую безопасность в случае пожара.

Морозостойкость

Способность материала противостоять замораживанию или оттаиванию называется морозостойкостью.Это зависит от плотности и насыпной плотности материала. Более плотные материалы будут иметь большую морозостойкость. Влажные материалы обладают низкой морозостойкостью, при замерзании они теряют прочность и становятся хрупкими.

Устойчивость к атмосферным воздействиям

Свойство материала противостоять всем атмосферным воздействиям без потери прочности и формы. Выветривание влияет на долговечность материала. Например, коррозия железа возникает из-за атмосферных воздействий. Чтобы противостоять этому красочный слой предусмотрен.

Сопротивление отслаиванию

Способность материала без сбоев выдерживать определенное количество циклов резких колебаний температуры известна как сопротивление растрескиванию. Это зависит от коэффициента линейного расширения.

Водопоглощение

Способность материала поглощать и удерживать в себе воду известна как водопоглощение. Выражается в% от веса сухого материала. Это зависит от размера, формы и количества пор материала.

Водопроницаемость

Способность материала пропускать воду через себя называется водопроницаемостью.Плотные материалы, такие как стекло, металлы и т. Д., Называются непроницаемыми материалами, которые не могут пропускать воду через них.

Гигроскопичность

Гигроскопичность — это свойство материала поглощать водяной пар из воздуха. Зависит от относительной влажности, пористости, температуры воздуха и т. Д.

Коэффициент размягчения

Коэффициент размягчения материала — это отношение прочности на сжатие насыщенного материала к его прочности на сжатие в сухом состоянии.Это влияет на прочность водопоглощающих материалов, таких как грунт.

Огнеупорность

Свойство материала, который не может плавиться или терять форму при длительных высоких температурах (1580 ^o C или более).

Пример: огнеупорная глина — это высоко огнеупорный материал.

Механические свойства строительных материалов

Механические свойства материалов выясняются путем приложения к ним внешних сил. Это очень важные свойства, которые определяют поведение материала при его работе.Механические свойства,

• Прочность
• Твердость
• Эластичность
• Пластичность
• Хрупкость
• Усталость
• Ударная вязкость
• Устойчивость к истиранию
• Ползучесть

Прочность строительных материалов

Способность материала противостоять разрушению, вызванному действующими на него нагрузками, называется прочностью. Нагрузка может быть сжимающей, растягивающей или изгибающей. Он определяется делением предельной нагрузки, воспринимаемой материалом, на площадь его поперечного сечения.Прочность — важное свойство любых строительных материалов. Итак, чтобы обеспечить максимальную безопасность по прочности, для материалов предусмотрен запас прочности, который выбирается в зависимости от характера работ, качества материала, экономических условий и т. Д.

Твердость строительных материалов

Свойство материалов сопротивляться царапинам телом пастуха. Шкала MOHS используется для определения твердости материалов. Твердость наиболее важна при выборе конкретного агрегата.Это также влияет на удобоукладываемость.

Упругость строительных материалов

Способность материала восстанавливать свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки называется эластичностью, а материал называется эластичным материалом. Идеально эластичные материалы подчиняются закону Гука, согласно которому напряжение прямо пропорционально деформации. Что дает модуль упругости как отношение единичного напряжения к единичной деформации. Чем выше значение модуля упругости, тем меньше деформации.

Пластичность

При приложении нагрузки к материалу, если он будет подвергаться остаточной деформации без растрескивания и сохранять эту форму после снятия нагрузки, то этот материал называют пластичным, и это свойство называется пластичностью.Обладают стойкостью к изгибу, ударам и т. Д.

Примеры: сталь, горячий битум и т. Д.

Хрупкость

Когда материал подвергается нагрузке, если он внезапно выходит из строя, не вызывая какой-либо деформации, то он называется хрупким материалом, и это свойство называется хрупкостью.

Примеры: бетон, чугун и т. Д.

Усталость

Если материал подвергается повторяющимся нагрузкам, то разрушение происходит в некоторой точке, которая ниже точки разрушения, вызванной постоянными нагрузками.Такое поведение называется утомляемостью.

Прочность при ударе

Если материал подвергается внезапным нагрузкам и претерпевает некоторую деформацию, не вызывая разрыва, это называется ударной вязкостью. Обозначает прочность материала.

Сопротивление истиранию

Потеря материала из-за трения частиц во время работы называется истиранием. Устойчивость материала к истиранию делает его прочным и обеспечивает долгий срок службы.

Ползучесть

Ползучесть деформация, вызванная постоянными нагрузками в течение длительного времени.Это зависит от времени и происходит очень медленно. В нормальных условиях это почти не заметно. Но в условиях высоких температур ползучесть происходит быстро.

Химические свойства строительных материалов

Свойства материалов против химического воздействия или химических комбинаций называются химическими свойствами. А их

• Химическая стойкость
• Коррозионная стойкость

Химическая стойкость строительных материалов

Способность строительных материалов противостоять воздействию химических веществ, таких как кислоты, соли и щелочи, известна как химическая стойкость.Подземные сооружения, сооружения у моря и т. Д. Следует строить с высокой химической стойкостью.

Коррозионная стойкость

Образование ржавчины (оксида железа) в металлах при воздействии атмосферы называется коррозией. Итак, металлы должны быть устойчивыми к коррозии. Для повышения коррозионной стойкости необходимо принять соответствующие меры. В противном случае это повредит всю конструкцию.

Электрические свойства строительных материалов

Свойства материала проводить или противостоять электричеству через них — это электрические свойства материала.Например, древесина имеет большое электрическое сопротивление, а нержавеющая сталь — хороший проводник электричества.

Магнитные свойства строительных материалов

Магнитные свойства материалов, такие как проницаемость, гистерезис и т. Д., Требуются в случае генераторов и т. Д. Железо является магнитным материалом, а алюминий — немагнитным материалом.

Тепловые свойства строительных материалов

• Тепловая мощность
• Теплопроводность
• Термическое сопротивление
• Удельная теплоемкость

Теплоемкость строительных материалов

Тепловая способность — это свойство материала поглощать тепло, которое необходимо для правильной вентиляции.Это влияет на термостойкость стен. Он выражается в Дж / Н ^o C и рассчитывается по формуле ниже.

Тепловая мощность, T = [H / (M (T ₂ — T ₁ ))]

Где H = количество тепла, необходимое для повышения температуры с T ₁ до T ₂

T ₁ = Начальная температура

T ₂ = Конечная температура

M = Масса материала в N.

Теплопроводность

Количество тепла, передаваемого через единицу площади образца с единицей толщины за единицу времени, называется теплопроводностью.Измеряется в кельвинах. Это зависит от структуры материала, пористости, плотности и влажности. Высокопористые материалы, влажные материалы обладают большей теплопроводностью.

Термическое сопротивление

Это способность сопротивляться теплопроводности. И это величина, обратная теплопроводности. Когда его умножают на толщину материала, получается термическое сопротивление. Термическое сопротивление грунта колеблется от 30 до 500 ⁰ Кл-см / Вт.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для нагревания 1 Н материала на 1 ^o C.Удельная теплоемкость полезна, когда мы используем материал в зонах с высокой температурой. Ниже приведены значения удельной теплоемкости некоторых конструкционных материалов.

Материал	Удельная теплоемкость Дж / Н o C
Сталь	0,046 х 10 3
Дерево	от 0,239 до 0,27 x 10 3
Камень	от 0,075 до 0,09 X 10 3

Подробнее: Типы строительных материалов, используемых в строительстве, и их свойства

,

Типы строительных материалов, используемых в строительстве, и их свойства

Строительный материал — это любой материал, используемый в строительных целях, например, материалы для строительства домов. Дерево, цемент, заполнители, металлы, кирпич, бетон, глина — самые распространенные строительные материалы, используемые в строительстве. Их выбор основан на их рентабельности для строительных проектов.

Многие природные вещества, такие как глина, песок, дерево и камни, даже ветки и листья, использовались для строительства зданий.Помимо природных материалов, используется много искусственных продуктов, некоторые из которых более синтетические, а некоторые менее.

Производство строительных материалов — это устоявшаяся отрасль во многих странах, и использование этих материалов обычно делится на отдельные специализированные профессии, такие как столярные, сантехнические, кровельные и изоляционные работы. В этом справочнике рассматриваются среды обитания и конструкции, включая дома.

Виды строительных материалов, используемых в строительстве

1.Природные строительные материалы

Строительные материалы можно разделить на две категории: натуральные и синтетические. Натуральные материалы — это необработанные или минимально обрабатываемые промышленностью материалы, например пиломатериалы или стекло.

Синтетические материалы, такие как пластмассы и краски на нефтяной основе, производятся на промышленных предприятиях после многих человеческих манипуляций. Оба имеют свое применение.

Грязь, камень и волокнистые растения являются основными материалами, кроме палаток, сделанных из гибких материалов, таких как ткань или кожа.Люди во всем мире использовали эти три материала вместе, чтобы создать дома, соответствующие их местным погодным условиям.

Как правило, камень и / или щетка используются в качестве основных конструктивных элементов в этих зданиях, в то время как грязь используется для заполнения пространства между ними, выступая в качестве типа бетона и изоляции.

Базовый пример — плетень и мазня, которые в основном использовались в качестве постоянного жилья в тропических странах или в качестве летних построек древними северными народами.

2.Ткань

Эта палатка была излюбленным местом кочевых групп во всем мире. Два хорошо известных типа включают конический вигвам и круглую юрту. Он был возрожден как основная строительная техника с развитием растяжимой архитектуры и синтетических тканей.

Современные здания могут быть сделаны из гибкого материала, такого как тканевые мембраны, и поддерживаться системой стальных тросов или внутренних (давление воздуха).

3. Грязь и глина

Количество каждого используемого материала приводит к разным стилям зданий.Решающий фактор обычно связан с качеством используемой почвы. Большее количество глины обычно означает использование глыбы / саман , в то время как слабоглинистая почва обычно ассоциируется со зданием из дерна .

Другие основные ингредиенты включают больше или меньше песка / гравия и соломы / травы. Утрамбованная земля — это как старый, так и новый подход к созданию стен, который когда-то создавался путем уплотнения глинистого грунта между досками вручную, теперь используются формы и механические пневматические компрессоры.

Грунт и особенно глина имеют хорошую тепловую массу; он очень хорошо поддерживает постоянную температуру. Дома, построенные из земли, как правило, имеют естественную прохладу в летнюю жару и теплые в холодную погоду. Глина удерживает тепло или холод, выделяя его в течение определенного периода времени, как камень.

Земляные стены изменяют температуру медленно, поэтому искусственное повышение или понижение температуры может потребовать больше ресурсов, чем, скажем, в деревянном доме, но тепло / холод остаются дольше.

Люди строили в основном из земли и глины, такой как глыба, дерн и саман, в результате появились дома, которые веками строились в Западной и Северной Европе, а также во всем остальном мире, и продолжают строиться, хотя и на меньший масштаб.Некоторые из этих построек оставались жилыми на протяжении сотен лет.

4. Камень

Скальные сооружения существуют столько, сколько помнит история. Это самый долговечный строительный материал из доступных и обычно легко доступен. В мире существует множество типов камня с разными атрибутами, которые делают их лучше или хуже для конкретных целей.

Rock — очень плотный материал, поэтому он также обеспечивает хорошую защиту, его основным недостатком как материала является его вес и неудобство.Его энергетическая плотность также считается большим недостатком, поскольку камень трудно сохранить в тепле без использования большого количества нагревательных ресурсов.

Стены из сухого камня строились с тех пор, как люди кладут один камень на другой. В конце концов, для скрепления камней стали использоваться разные формы раствора, и цемент стал самым распространенным в настоящее время.

Усыпанные гранитом возвышенности национального парка Дартмур в Соединенном Королевстве, например, давали достаточно ресурсов для первых поселенцев. Круглые хижины были построены из рыхлых гранитных пород на протяжении всего неолита и раннего бронзового века, и сегодня можно увидеть останки примерно 5000 человек.

Гранит продолжал использоваться в период Средневековья (см. Длинный дом в Дартмуре) и в наше время. Сланец — это еще один тип камня, обычно используемый в качестве кровельного материала в Соединенном Королевстве и других частях мира, где он встречается.

В основном каменные здания можно увидеть в большинстве крупных городов, некоторые цивилизации построены полностью из камня, такие как пирамиды в Египте, пирамиды ацтеков и остатки цивилизации инков.

5. Соломенная

Солома — один из старейших известных материалов; трава — хороший изолятор, и ее легко собирать.Многие африканские племена круглый год жили в домах, полностью построенных из травы. В Европе соломенные крыши домов когда-то были распространены, но этот материал потерял популярность, поскольку индустриализация и улучшение транспорта увеличили доступность других материалов.

Однако сегодня эта практика переживает возрождение. В Нидерландах, например, многие новостройки тоже имеют соломенные крыши со специальной коньковой черепицей наверху.

6. Щетка

Щеточные конструкции полностью состоят из частей растений и обычно встречаются в тропических и субтропических областях, таких как тропические леса, где в здании можно использовать очень большие листья.Коренные американцы также часто строили кустарные конструкции для отдыха и проживания.

Они построены в основном из веток, прутьев, листьев и коры, как домик бобра. Их по-разному называли фитилями, навесами и т. Д.

7. Лед

Лед использовался инуитами для иглу, но также использовался для ледяных отелей в качестве туристической достопримечательности в северных районах, которые в противном случае могли бы не увидеть много зимних туристов.

8. Дерево

Древесина — продукт деревьев, а иногда и других волокнистых растений, используемый в строительных целях при распиловке или прессовании пиломатериалов и древесины, таких как доски, доски и аналогичные материалы.Это стандартный строительный материал, который используется при строительстве практически любых конструкций в большинстве климатических условий.

Древесина может быть очень гибкой при нагрузках, сохранять прочность при изгибе и невероятно прочна при вертикальном сжатии.

У разных пород древесины много разных качеств, даже у одной и той же породы. Это означает, что определенные виды лучше подходят для различных целей, чем другие. Условия выращивания важны для определения качества.

Исторически древесина использовалась для строительства крупных сооружений в необработанном виде в виде бревен.Деревья просто обрезали до необходимой длины, иногда снимали кору, а затем нарезали или прибивали на место.

Раньше и в некоторых частях мира многие загородные дома или общины имели личные участки леса, на которых семья или община выращивали и собирали деревья для строительства. Эти участки будут похожи на сад.

С изобретением механизированных пил началось массовое производство размерных пиломатериалов. Это сделало постройки более быстрыми и однородными.Таким образом был построен современный дом в западном стиле.

9. Кирпич и блок

Кирпич — это блок, сделанный из материала, обожженного в печи, обычно глины или сланца, но также может быть из глины более низкого качества и т. Д. Глиняные кирпичи формуются в формовании (метод мягкого глиняного раствора) или в промышленном производстве чаще, выдавливание глины через матрицу с последующей нарезкой проволокой до нужного размера (процесс получения твердого раствора).

Кирпич широко использовался в качестве строительного материала в 1700, 1800 и 1900-х годах.Вероятно, это было связано с тем, что в постоянно переполненных городах он был намного более огнестойким, чем древесина, и был довольно дешевым в производстве.

Другой тип блоков заменил глиняный кирпич в конце 20 века. Это был шлакоблок. Сделано в основном из бетона.

Важным дешевым материалом в развивающихся странах является блок песчаного бетона, который слабее, но дешевле, чем обожженный глиняный кирпич.

10. Бетон

Бетон — это композитный строительный материал, состоящий из комбинации заполнителя (композита) и связующего, такого как цемент.Наиболее распространенной формой бетона является портландцементный бетон, который состоит из минерального заполнителя (обычно гравия и песка), портландцемента и воды.

После смешивания цемент гидратируется и в конечном итоге затвердевает в камнеобразный материал. В общем смысле это материал, обозначаемый термином бетон .

Для бетонных конструкций любого размера, поскольку бетон имеет довольно низкую прочность на разрыв, его обычно укрепляют с помощью стальных стержней или стержней (известных как арматура).Этот усиленный бетон в таком случае называют железобетонным.

Чтобы свести к минимуму любые пузырьки воздуха, которые могут ослабить конструкцию, используется вибратор для удаления любого воздуха, который был увлечен при заливке жидкой бетонной смеси вокруг металлических конструкций. Бетон был преобладающим материалом в современную эпоху из-за его долговечности, формуемости и простоты транспортировки.

11. Металл

Металл используется в качестве структурного каркаса для больших зданий, таких как небоскребы, или в качестве внешнего покрытия поверхности.

В строительстве используются разные металлы. Сталь — это металлический сплав, основным компонентом которого является железо, который обычно используется для изготовления металлических конструкций. Он прочный, гибкий, и если его хорошо обработать и / или обработать, он прослужит долго. Когда речь идет о долговечности, коррозия — главный враг металла.

Более низкая плотность и лучшая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов и олова иногда превосходит их более высокую стоимость. Раньше латунь была более распространена, но сегодня она обычно используется только для особых целей.

Металл фигурирует довольно заметно в сборных конструкциях, таких как хижина Квонсет, и может использоваться в большинстве космополитических городов. Для производства металла требуется много человеческого труда, особенно в больших количествах, необходимых для строительства.

Другие используемые металлы включают титан, хром, золото, серебро. Титан можно использовать в конструкционных целях, но он намного дороже стали. В качестве украшения используются хром, золото и серебро, потому что эти материалы дороги и не обладают такими структурными качествами, как прочность на разрыв или твердость.

12. Стекло

Прозрачные окна использовались с момента изобретения стекла для закрытия небольших проемов в здании. Они дали людям возможность пропускать свет в комнаты и в то же время сохранять ненастную погоду на улице. Стекло обычно изготавливается из смеси песка и силикатов и очень хрупкое.

Современные стеклянные «навесные стены» могут использоваться для покрытия всего фасада здания. Стекло также можно использовать для перекрытия широкой конструкции крыши в «космическом каркасе».

13. Керамика

Керамика — это такие вещи, как плитка, арматура и т. Д. Керамика в основном используется в качестве арматуры или покрытия в зданиях. Керамические полы, стены, столешницы, даже потолки. Многие страны используют керамическую черепицу для покрытия многих зданий.

Раньше керамика была просто специализированной формой обжига глиняной посуды в печах, но теперь она превратилась в более технические области.

14. Пластик

Пластиковые трубы, проходящие через бетонный пол в многоквартирном доме в Канаде

Термин «пластмассы» охватывает ряд синтетических или полусинтетических органических продуктов конденсации или полимеризации, которые можно формовать или экструдировать в предметы, пленки или волокна.Их название происходит от того факта, что в полужидком состоянии они пластичны или обладают свойством пластичности.

Пластмассы сильно различаются по термостойкости, твердости и упругости. В сочетании с такой адаптируемостью общая однородность состава и легкость пластмасс обеспечивают их использование почти во всех промышленных применениях сегодня

15. Пена

Лист вспененного пластика для использования в качестве основы для противопожарного раствора в банке CIBC в Торонто.

В последнее время синтетический полистирол или пенополиуретан использовались в ограниченном количестве. Это легкий, легко формируемый и отличный изолятор. Обычно он используется как часть структурной изолированной панели, где пена зажата между деревом или цементом.

16. Цементные композиты

Цементно-связанные композиты — важный класс строительных материалов. Эти продукты изготовлены из гидратированного цементного теста, который связывает древесину или подобные частицы или волокна для изготовления сборных строительных компонентов.В качестве связующих использовались различные волокнистые материалы, включая бумагу и стекловолокно.

Древесина и натуральные волокна состоят из различных растворимых органических соединений, таких как углеводы, гликозиды и фенолы. Эти составы, как известно, замедляют схватывание цемента. Поэтому перед использованием древесины для изготовления композитных материалов на цементной основе необходимо оценить ее совместимость с цементом.

Совместимость древесины и цемента — это отношение параметра, относящегося к свойствам древесно-цементного композита, к свойствам чистого цементного теста.Совместимость часто выражается в процентах.

Для определения совместимости древесины и цемента используются методы, основанные на различных свойствах, таких как характеристики гидратации, прочность, межфазная связь и морфология.

Исследователи используют различные методы, такие как измерение характеристик гидратации цементно-крошечной смеси; сравнение механических свойств цементно-крошечных смесей и визуальная оценка микроструктурных свойств древесно-цементных смесей.

Было обнаружено, что испытание на гидратацию путем измерения изменения температуры гидратации во времени является наиболее удобным методом. Недавно Karade et al. рассмотрели эти методы оценки совместимости и предложили метод, основанный на концепции зрелости, то есть с учетом времени и температуры реакции гидратации цемента.

17. Строительные материалы в современной промышленности

Современное строительство — это индустрия с оборотом в миллиарды долларов, а производство и сбор сырья для строительных целей осуществляется во всем мире.Часто является основным правительственным и торговым центром между странами.

Экологические проблемы также становятся главной мировой темой, касающейся доступности и устойчивости определенных материалов, а также добычи таких больших количеств, необходимых для среды обитания человека.

18. Виртуальные строительные материалы

Некоторые материалы, такие как фотографии, изображения, текст, могут считаться виртуальными. Хотя сами они обычно существуют на подложке из природного материала, они приобретают другое качество значимости по сравнению с натуральными материалами в процессе репрезентации.

19. Строительные изделия

Когда мы говорим о строительных изделиях, мы имеем в виду готовые частицы, которые используются в различных архитектурных деталях и деталях декоративной фурнитуры здания.

Список строительных материалов не включает исключительно материалы, которые используются для создания архитектуры здания и поддерживающих приспособлений, таких как окна, двери, шкафы и т. Д. Строительные продукты не являются частью здания, а поддерживают и заставляют их работать.

Подробнее:

Какие экологически чистые строительные материалы используются в строительстве?

Типы напольных материалов и их применение в строительстве

Строительные материалы для недорогого жилищного строительства

Проблемы со здоровьем строительных материалов во время и после строительства

,

материалов | WBDG — Руководство по проектированию всего здания

Введение

Термин «материалы» относится ко всем физическим веществам, которые собираются для создания интерьера и экстерьера здания. Сегодня большинство зданий построено из множества материалов, каждый из которых имеет особые функциональные требования и сложные требования к сборке. Например, сборка наружной стены содержит материалы, которые защищают от дождя и ветра, теплоизолируют жителей от внешних температур, конструктивно поддерживают здание и связанную систему ограждений и обеспечивают желаемую внутреннюю и внешнюю отделку.Кроме того, окна, двери, вентиляционные отверстия и другие проемы соединяются с интерьером и экстерьером здания. Список можно продолжать, но этот пример должен служить для иллюстрации сложности и важности процесса выбора материала при проектировании здания. Эти решения должны быть основаны на ряде тщательно продуманных вопросов, как описано ниже, включая символизм, соответствие, физические свойства и технику.

Описание

A. Символизм

Рисунок 1.Деревянные кавычки символизируют камень
Фото: Майкл Петрус

Определенные материалы несут определенную коннотацию в культурах и регионах. Такие термины, как естественный или искусственный, вечный или эфемерный, строгий или роскошный, описывают несколько таких ассоциаций. Мы часто говорим о стойкости камня или эфемерности стекла или бумаги. В некоторых случаях материал, связанный с желаемым символическим выражением, недоступен или слишком дорог, и для воспроизведения этого материала и достижения желаемого эффекта заменяют другой материал.Маунт-Вернон, дом Джорджа Вашингтона, иллюстрирует эту ситуацию. Символическая прочность камня была имитирована в резной и расписной деревянной конструкции экстерьера дома. См. Рисунок 1.

B. Соответствие

Есть три основные области, которые необходимо оценить при выборе подходящих материалов и сборок.

Совместимость материалов с климатическими, культурными и эстетическими условиями

Климат — один из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать при выборе материала и сборки.Слишком часто мы видим здания, которые не принимают во внимание местные условия окружающей среды, либо копируя один и тот же прототипный дизайн от Аляски до Аризоны, либо проектируя здание для определенного участка, игнорируя климатические проблемы. В результате получается здание, которое работает плохо — не в состоянии поддерживать комфорт жителей без чрезмерных затрат энергии и почти полностью полагаться на механические системы для исправления плохих строительных решений (см. High Performance HVAC). Материалы также должны быть совместимы с конкретными региональными и местными культурными и эстетическими условиями.Например, жилищное строительство на юго-западе из глинобитных плит и плоских крыш не будет хорошо экспортировать в Новую Англию, где широкое использование деревянных каркасов, вагонки и скатных крыш является климатически приемлемым, а также культурным.

Применимость материала к занимаемой площади и размеру здания, включая требования к долговечности, конструкции и противопожарной защите

Выбор материалов часто юридически ограничен типом и размером здания в целях защиты здоровья, безопасности и благополучия населения.Например, отдельно стоящий дом на одну семью имеет гораздо меньше ограничений, чем высотное офисное здание или здание федерального суда, из которых в случае возникновения чрезвычайной ситуации должны быть эвакуированы сотни жителей. В целом, здания с большой заполняемостью (особенно с аудиторией, аудиторией и ресторанами) и закрытыми квадратными метрами требуют более огнестойкой конструкции и более сложных систем противопожарной защиты. Еще одна проблема — дополнительный износ густонаселенных и интенсивно используемых зданий, таких как государственная школа или больница, где прочность материала является серьезной проблемой.

Воздействие на окружающую среду, связанное с получением сырья, обработкой и изготовлением строительных материалов, воздействием транспорта и проблемами переработки

Помимо перечисленных выше вопросов, которые легко поддаются количественной оценке, не менее важны долгосрочные экологические последствия производства материалов, которые необходимо анализировать комплексно. Например, необходимо задать ряд вопросов и ответить на них.

• Откуда взялся этот материал? В идеале материалы должны быть получены из возобновляемых источников, таких как древесина, заготовленная в устойчиво управляемых старовозрастных лесах.

• Как это было обработано или изготовлено? Необходимо учитывать энергию и ресурсы, затраченные на подготовку материала, иногда называемые «воплощенной энергией».

• Как он попал на место? Воздействие на транспортировку и расходы должны быть сведены к минимуму, поскольку материалы, доступные на месте, часто являются лучшим выбором, чем материалы, импортируемые издалека. Например, если вы строите в Вермонте, выберите камень, добытый в местных карьерах, а не импортный мрамор из Италии.

• Как долго это продлится? Как это в конечном итоге будет утилизировано? Материалы следует выбирать с учетом прочности и срока службы. По возможности следует выбирать переработанные материалы. Подумайте о проектировании легко разбираемых зданий, которые можно будет повторно использовать и перерабатывать в будущем.

• Как этот материал повлияет на окружающую среду во время эксплуатации? Например, многие краски, ковры, акустическая потолочная плитка, виниловые полы и обои, а также клеи содержат летучие органические соединения (ЛОС).Избегайте использования материалов, содержащих летучие органические соединения, и выбирайте строительные материалы с низкой токсичностью, чтобы избежать выделения газов после завершения строительства.

• Как можно уменьшить количество строительных отходов, используя тот или иной материал? Выбирайте строительные материалы, у которых мало побочных продуктов. Например, здание с многоразовой опалубкой для монолитного бетона позволяет избежать отходов фанеры и деревянной опалубки на месте.

См. Раздел «Цели устойчивого проектирования» для всестороннего обсуждения устойчивого проектирования зданий, включая фундаментальные принципы, стратегии реализации и ссылки на экологичные строительные материалы.

C. Физические свойства

При выборе материала необходимо учитывать ряд физических свойств. В то время как определенные свойства присущи материалу и неизменны, другие качества могут быть определены в процессе изготовления или отделки. В следующей схеме перечислены только основные соображения, поскольку каждый материал обладает уникальной комбинацией свойств.

Прочность

Прочность материала определяет сопротивление сжатию, растяжению и другим типам нагрузок на данный материал.Например, кладка наиболее эффективно работает как несущий или сжимающий материал, в то время как сталь является более подходящим выбором для более высоких требований к перекрытию и растяжению.

Масса и толщина

После того, как сделан первоначальный выбор материала, размерная толщина каждого материала должна быть основана на требованиях к долговечности, прочности и эстетических соображениях.

Физическая и визуальная плотность

Часто желательна определенная тактильная плотность, варьирующаяся от тяжести до легкости в степени непрозрачности, полупрозрачности или прозрачности.См. Рисунки 2 и 3.

Рисунок 2. Плотность кладки

Рисунок 3. Прозрачность стекла

Рис. 4. Гладкая стеклянная поверхность
Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

Текстура

Многие материалы могут быть обработаны с получением различной текстуры либо во время производства на месте, либо при отделке материалов на месте. От гладкой до шероховатой, от мягкой до твердой, возможны различные варианты отделки поверхности — матовая, сатинированная, полированная и т. Д. См. Рисунок 4.

Цвет

При выборе цветовой палитры здания необходимо учитывать окружающий контекст, а также качество внешнего и внутреннего освещения, при котором цвета будут рассматриваться. Холодный рассеянный свет Сиэтла будет передавать цвета совершенно иначе, чем горячий ясный свет Феникса. Цвета могут быть светопоглощающими или светоотражающими, теплыми или холодными, а палитра может быть монохромной или полихромной. См. Рисунки 5 и 6.

Рис. 5. Цветной узор и линии кирпича
Фотографии любезно предоставлены Майклом Петрусом

Рисунок 6.Рельефный кирпичный узор

Температура

Тактильные качества архитектуры имеют первостепенное значение, особенно тех поверхностей, к которым жители здания постоянно прикасаются, например, дверной фурнитуры, рабочих поверхностей и материалов пола. Металлические поверхности быстро регистрируют изменение температуры, в то время как камень медленнее поглощает температуру окружающей среды и намного дольше сохраняет температуру. Таким образом, теплопроводность материала является важным фактором комфорта пассажиров.

Узор

Шаблоны материалов должны разрабатываться в двух масштабах: сами отдельные элементы, такие как кирпичи или стеклянные панели, и состав этих элементов в более крупные сборки. Например, в масштабе отдельных элементов необходимо учитывать характерный узор текстуры древесины или мраморность камня. Создание более крупных рисунков происходит, когда материал собирается в фасады зданий. См. Рисунки 7 и 8.

Рис. 7. Штукатурный узор
Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

Рисунок 8.Узорчатое стекло

D. Техника

Методы изготовления и сборки материалов являются сложным аспектом процесса строительства. Техника включает в себя процесс изготовления, детализацию того, как материалы и системы соединяются и монтируются, а также мастерство, используемое для выполнения работы.

Производство

Изготовление относится к способу создания, обработки и сборки материала. Методы изготовления варьируются от ручного до массового и сборного.Материалы несут на себе следы их изготовления и сборки, которые можно использовать для создания модуляции и богатства поверхности. См. Рисунок 9.

Рис. 9. Сборные солнцезащитные очки
Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

Рисунок 10. Открытая стальная ферма

Деталь

Детали конструкции определяют способ соединения отдельных материальных элементов или систем. Распространенные методы столярных работ включают различные виды механического крепления (гвозди, болты, заклепки…), сварка, склеивание и т. д. Детали конструкции должны соответствовать общим архитектурным замыслам здания. Внимание к деталям очевидно в хорошо продуманном и прекрасно выполненном здании, например, в элегантной сборке деревянных и бетонных систем на Рисунке 10.

Ремесло

Качество проектирования и строительства имеет решающее значение для успеха и долговечности проекта. Наем хорошо обученных и опытных ремесленников — лучший способ обеспечить высокий уровень строительного мастерства.См. Рисунок 11.

Выветривание

Время оказывает огромное влияние на внешний вид и срок службы строительных материалов. Таким образом, при выборе материала, детализации здания и строительстве необходимо тщательно учитывать будущие погодные условия. См. Рисунок 12.

Рис. 11. Тщательное мастерство
Фотографии предоставлены Майклом Петрусом

Рис. 12. Изысканно выветренная каменная стена

Приложение

Применение конкретных строительных материалов и систем обсуждается в многочисленных разделах Руководства по проектированию всего здания.В частности, обратитесь к разделам «Цели устойчивого дизайна» для получения более подробной информации.

Строительные нормы и правила ограничивают допустимые материалы для конкретного здания в зависимости от типа помещения и соображений зонирования. Безопасность жизнедеятельности людей является основной задачей таких норм, которые ограничивают воспламеняемость материалов, степень распространения пламени и токсичность дыма. В некоторых юрисдикциях руководящие принципы исторического района или другие руководящие принципы визуального дизайна могут указывать допустимые внешние материалы, выбор цвета и другие эстетические соображения, включая стиль.

Ресурсы для сохранения исторических зданий включают:

Дополнительные ресурсы

WBDG

Задачи проектирования

Устойчивое развитие — Оптимизация площади здания и использования материалов

Ассоциации

Существует множество материалов и торговых ассоциаций, некоторые из которых перечислены ниже.

Металлы

Каменная кладка и бетон

Дерево

Экологичные материалы (см. Использование экологически чистых материалов)

Публикации

• Справочник по проектированию и строительству зданий, 6-е изд. Фредерика С. Мерритта и Джонатана Т. Рикетса. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, 2001.
• Справочник строительных материалов Д.К. Доран, изд. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн, 1992.
• Детали современной архитектуры, тома I и II Эдварда Форда. Кембридж: MIT Press, 1990 и 1996.
• Опыт архитектуры Стин Эйлер Расмуссен. Кембридж: MIT Press, 1962.
• «Форма и природа материалов» Пьера фон Мейса в книге « Элементы архитектуры: от формы к месту» .Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд, 1990: 165-198.
• Основы строительства: материалы и методы, 6-е издание Эдварда Аллена и Джозефа Яно. Нью-Йорк: Wiley, 2013.
.
• Руководство по ресурсоэффективным строительным элементам Трейси Мумма. Миссула, штат Монтана: Национальный центр соответствующих технологий, Центр ресурсоемких строительных технологий, 1997.
• О выветривании: жизнь зданий во времени Мохсен Мостафави и Дэвид Лезербэрроу.Кембридж: MIT Press, 1993.
• Исследования в области тектонической культуры: Поэтика строительства в архитектуре XIX и XX веков Кеннета Фрэмптона. Кембридж: MIT Press, 1995.
• Строительные товары и материалы от Sweets Network.
• «Деталь рассказа» Марко Фраскари в Виа 7: Здание архитектуры . Кембридж: Массачусетский технологический институт, 1984: 23-37.
• Тепловое наслаждение в архитектуре Лизы Хешонг. Кембридж: MIT Press, 1979.

.

Примеры физических свойств

Физическое свойство — это любое свойство вещества или энергии, которое можно измерить. Это свойство материи, которое можно наблюдать или воспринимать.

Поглощение электромагнитного поля — способ поглощения энергии фотона материей

Поглощение (физическое) — Поглощение между двумя формами материи

Альбедо — Отражающая способность поверхности

Угловой момент — Величина вращения объекта

Площадь — Размер двумерной поверхности на плоскости

Хрупкость — Склонность материала к разрушению под напряжением

Точка кипения — Температура, при которой жидкость образует пар

Емкость — способность объекта накапливать электрический заряд

Цвет — оттенок объекта, воспринимаемый людьми

Концентрация — количество одного вещества в смеси

Плотность — масса на единицу объем вещества

Диэлектрическая проницаемость — Накопление и рассеяние электрических и магнитных Этическая энергия

Пластичность — способность вещества вытягиваться в проволоку

Распределение — количество частиц на единицу объема в одночастичном фазовом пространстве

Эффективность — способность оказывать эффект

Эластичность — тенденция материала к возвращению к своей прежней форме

Электрический заряд — положительный или отрицательный электрический заряд материи

Электропроводность — способность материала проводить электричество

Электрический импеданс — отношение напряжения с AC

Удельное электрическое сопротивление — насколько сильно протекает электрический ток.

Электрическое поле — создается электрически заряженными частицами и изменяющимися во времени магнитными полями.

Электрический потенциал — Потенциальная энергия заряженной частицы, деленная на заряд

Эмиссия — Спектр частот испускаемого электромагнитного излучения

Гибкость — Податливость

Скорость потока — Количество проходящей жидкости поверхность в единицу времени.

Текучесть — легко течет

Точка замерзания — Температура затвердевания жидкости

Частота — Количество повторений за заданный промежуток времени

Твердость — Насколько твердое вещество устойчиво к внешней силе

Индуктивность — при изменении тока проводник создает напряжение

Собственное сопротивление — отношение электрического и магнитного полей в электромагнитной волне

Интенсивность — мощность, передаваемая на единицу площади

Энергия излучения — Мощность электромагнитного излучения излучение на единицу площади

Длина — наибольший размер объекта

Местоположение — место, где что-то существует

Яркость — количество света, которое проходит через данную область

Люминесценция — испускание света не в результате тепла

9 0002 Блеск — способ взаимодействия света с поверхностью кристалла, минерала или горной породы

Ковкость — способность образовывать тонкий лист путем удара или раскатывания материала

Магнитный момент — сила, которую магнит оказывает на электрические токи и крутящий момент, который магнитное поле оказывает на него

Масса — сопротивление объекта ускорению

Точка плавления — Температура, при которой твердое тело превращается в жидкость

Импульс — произведение массы и скорости объект

Проницаемость — Способность материала поддерживать магнитное поле

Запах — Запах или запах вещества

Растворимость — Способность вещества растворяться

Удельная теплоемкость на единицу массы материала

Температура — числовое измерение тепла и холода

Теплопроводность — Свойство материала проводить тепло

Скорость — Скорость изменения положения объекта

Вязкость — Сопротивление деформации под действием напряжения

Объем — Пространство, которое занимает вещество

Теперь вы видели много различных примеров физических свойств.Помните, что их объединяет то, что их можно измерить.

.