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.
chudoogorod.ru
Физические свойства строительных материалов | Новости в строительстве
Физические свойства строительных материалов изучают с целью решения практического вопроса, где и как их применить, чтобы получить наибольший технико-экономический эффект.
Читай далее на http://stroivagon.ru основные свойства строительных материалов
Под истинной плотностью (кг/м³) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала: ρ= m1/V1, где m1-масса материала, кг; V1-объем материала в плотном состоянии, м³ .
Значения истинной плотности некоторых строительных материалов приведены в таблицу-1.
Таблица-1. Истинная плотность некоторых строительных материалов
Под средней плотностью (среднюю плотность также во многих источниках называют просто плотностью) ρ0=m1/V1,где m1-масса материала,кг; V1-объем материала,м³. Средняя плотность одного и того же вида материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности.
Сыпучие материалы ( песок, щебень, цемент и другие) характеризуются насыпной плотностью -отношением массы зернистых и порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами.От плотности материала в значительной мере зависят его технические свойства, например прочность, теплопроводность. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств, подъемно-транспортного оборудования и др.
Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах( смотри таблицу-2).
Таблица-2. Средняя плотность некоторых строительных материалов
Плотность зависит от пористости и влажности материала. С увеличением влажности плотность материала увеличивается. Показатель плотности является характерным и для оценки экономичности.
Пористостью (%) материала называют степень заполнения его объема порами: П=(1-ρ0/ρ)100,
где ρ0-объемная плотность материала, кг/м³; ρ-плотность абсолютно плотного материала, кг/м³. Поры -это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой. Поры бывают открытые или закрытые, крупные или мелкие.Мелкие поры заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. По величине пористости можно приближенно судить о других важных свойствах материала: плотности, прочности,водопоглощении, долговечности и др.
Для конструкций от которых требуется высокая прочность или водонепроницаемость применяют плотные материалы а для стен зданий -материалы со значительной пористостью, обладающие хорошими теплоизоляционными свойствами. Открытая пористость равна отношению суммарного объема всех пор, насыщающихся водой, к общему объему материала:
где m1, m2-масса образца в сухом и насыщенном водой состоянии. Открытые поры сообщаются с окружающей средой и могут сообщаться между собой, они заполняются водой при погружении в ванну с водой.В материале имеются обычно открытые и закрытые поры. В звукопоглощающих материалах специально создаются открытая пористость и перфорация для большего поглощения звуковой энергии.
Закрытая пористость по размерам и распределению пор характеризуется :а) интегральной кривой распределения объема пор по их радиусам в единице объема( смотри рисунок-1) и б) дифференциальной кривой распределения объема пор по их радиусам ( смотри рисунок-2,а).Пористость , полученная с помощью ртутного порометра, позволяет определить размер и объем пор каждой величины и оценить их форму.Ртуть не смачивает поры большинства строительных материалов и проникает в них при повышенном давлении, что следует из уравнения : Pd=-4σcosθ, где Р-прилагаемое давление,d-диаметр пор ; σ-поверхностное натяжение ртути; θ-краевой угол смачивания ртути и испытуемого материала.
Рисунок-1. Интегральные кривые распределения пор по радиусам ( пунктиром показана кривая гистерезиса)
Из уравнения видно, что при нулевом давлении несмачивающая жидкость не будет проникать в поры. На рисунке-2, б приведено соотношение между давлением и диаметром пор. На рисунке -1 показаны интегральные кривые распределения пор по их размерам для четырех различных материалов.По оси х отложены радиусы пор, а по оси y-объем пор данного размера ( он равен объему ртути проникшей в образец).
Кривая- 1 характерна для материалов с большим объемом крупных пустот ( более 10 мкм). Пунктиром показана кривая гистерезиса. Кривая- 2 получена для порошка с большим объемом пустот( 4…6 мкм) между зернами. Кривая -3 характерна для материала с мелкой пористостью, а кривая 4-для материала с однородной структурой и порами 0,02…0,04 мкм. Дифференциальная кривая распределения объема пор V по их размерам ( смотри рисунок-2,а)
Рисунок-2. а) Дифференциальная кривая распределения пор по радиусам. б) График зависимости между давлением ртути ( в поромере) и размером пор.
dV/dr=fV(r), где dV/dr-тангенс угла наклона касательной к интегральной кривой. Площадь под дифференциальной кривой ( заштрихована на рисунке-2,а) равна суммарному объему пор в единице объема материала.Удельную поверхность порового пространства определяют используя средний условный радиус пор или адсорбционными методами ( по адсорбции водяного пара, азота или другого инертного газа).
Удельная поверхность ( см²/г) пропорциональна массе адсорбированного водяного пара ( газа), необходимой для покрытия мономолекулярным слоем всей внутренней поверхности пор ( в 1 г на 1 г сухого материала):
а= а1· Na ·m1/m2, где а1-поверхность, покрываемая одной адсорбированной молекулой, для молекулы воды а1=10,6·10 -16 см²;Na-число Авогадро, Na= 6,06·10 23 ;m1-масса и m2-молекулярная масса адсорбированного водяного пара ( газа). Свойства строительного материала определяются его составом, структурой и прежде всего значением и характером пористости.
Пустотность-количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпанного материала( песка. щебня и так далее) или имеющихся в некоторых изделиях, например в пустотелом кирпиче, панелях из железобетона. Пустотность песка и щебня составляет 35…45 %, пустотелого кирпича 15…50 %.
Гидрофизические свойства строительных материалов
Гигроскопичностью называют свойство капилярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха.Поглощение влаги из воздуха обусловлено полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Этот физико-химический процесс называется сорбцией и является обратимым. Древесина, теплоизоляционные, стеновые и другие пористые материалы обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокой сорбционной способностью.
Рисунок-3. Изотерма адсорбции ( при p>pa, круто поднимается вверх вследствие капилярной конденсации)
С повышением давления водяного пара (т. е. с увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность данного материала (рис. 3). Согласно эмпирическому уравнению Фрейндлиха количество адсорбированного газа a=ℜp 1/n ,где р-давление газа при достижении равновесия; ℜ и n-эмпирические параметры, постоянные для данных адсорбента и газа при определенной температуре.В логарифмических координатах это уравнение выражается отрезком прямой lga= lgℜ+ (1/n) lgp.
Кривая, выражающая зависимость количества адсорбируемого газа от давления, после насыщения внутренней поверхности пор стремится к прямой, параллельной оси абсцисс (точка а на рис. 3).
Дальнейшее увеличение гигроскопической влажности материала происходит вследствие капиллярной конденсации. В узких капиллярах материала, который хорошо смачивается водой (древесина, кирпич, бетон и т. п.), мениск всегда будет вогнутым и давление насыщенного пара под ним будет ниже, чем над плоской поверхностью. В результате пар, не достигший давления насыщения по отношению к плоской поверхности, может быть пересыщенным по отношению к жидкой фазе в тонких капиллярах и будет конденсироваться в них.
Вследствие процессов адсорбции и капиллярной конденсации водяного пара из атмосферы влажность пористых строительных материалов даже после их длительной выдержки в воздухе достаточно велика. Так, равновесная влажность воздушно-сухой древесины составляет 12 — 18%, стеновых материалов 5 — 7% но массе. Увлажнение сильно увеличивает теплопроводность теплоизоляции, поэтому стремятся предотвратить увлажнение, покрывая плиты утеплителя гидроизоляционной пленкой.
Капиллярное всасывание воды пористым материалом происходит, когда часть конструкции находится в воде. Так, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять нижнюю часть стены здания. Чтобы не было сырости в помещении, устраивают гидроизоляционный слой, отделяющий фундаментную часть конструкции стены от ее надземной части.
Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия воды в материале, количеством поглощенной воды и интенсивностью всасывания.
Высоту h поднятия жидкости в капилляре определяют по формуле Жюрена: h=2σ cosθ/(rρg), где σ-поверхностное натяжение; θ-краевой угол смачивания; r-радиус капиляра; ρ-плотность жидкости ; g-ускорение свободного падения.Поры в бетоне и друг
stroivagon.ru
Физические свойства строительных материалов
Поиск ЛекцийСтроительные 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.
Рекомендуемые страницы:
poisk-ru.ru
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:
Характеристика строительных растворов
Характеристика некоторых вяжущих веществ
Характеристика некоторых строительных материалов
Механические свойства строительных материалов
Физические свойства строительных материалов
stroy-server.ru
Основные физические свойства строительных материалов
Современное производство предлагает большой выбор для строительства. Рынки пестрят огромным количеством продукции как зарубежных, так и отечественных производителей.
По своим свойствам строительные материалы значительно различаются
Чтобы сделать правильный выбор в этой области, нужно иметь представление не только о том, какие именно материалы используются, скажем, при строительстве бани, но и о том, что входит в состав выбранных материалов, а также о свойствах, которыми они обладают.
Применяя любой из существующих материалов в частном строительстве необходимо учитывать все физические и механические свойства. Это позволит выбрать максимально подходящий строительный материал, качество которого будет соответствовать необходимым требованиям. Основные свойства материалов строительного типа можно классифицировать на несколько основных типов.
Первым типом свойств являются физические свойства, к которым можно отнести: полный объёмный вес, фактический удельный вес, плотность и его возможная пористость. Именно от этих свойств зависит соотношение того или иного строительного материала и его принадлежность к отдельным типам строительства.
Ко второму типу свойств относятся те свойства, которые определяют воздействие влаги на сам материал и возможные последствия при замерзании данной влаги. К таким свойствам относятся: поглощение влаги, изначальная влажность, а также отдача этой влажности в окружающую среду, стойкость к поглощению влаги и сопротивление промерзанию.
Третьим типом свойств считаются механические свойства, такие, как износ, прочность и плотность. К четвёртому типу свойств можно отнести все те свойства строительного материала, которые связанны с тепловым воздействием.
Поризованный кирпич
Более детально их можно охарактеризовать, как общая проводимость тепла, изначальная тепловая ёмкость и огнестойкость, а также огнеупорность. Кроме того, существуют некоторые тепловые свойства, которые присущи только определённому типу.
Некоторые строительные материалы имеют довольно редкую способность сопротивляться разрушению, которое может причинить воздействие различных кислот, газов, солей и щелочей. Такие свойства относятся к коррозийным или, как их принято называть, химическим свойствам.
К отдельному типу свойств относятся свойства технологического типа. К таким свойствам относится способность, которая способствует обработке механического типа отдельного строительного материала.
К примеру, пиломатериалы можно легко поддавать механической обработке ручным или автоматическим инструментом. Все перечисленные свойства необходимо принимать во внимание перед тем, как выбирать тот или иной строительный материал для частного строительства любого типа.
Основные характеристики физических и химических свойств материалов для строительства
Удельный вес – это общий вес отдельного строительного материала, который обозначается в объёмной единице. При этом состояние самого материала должно быть максимально плотным, исключая любые поры. Соответственно объёмный вес – это общий вес материала в данном его состоянии, учитывая любой уровень зернистости и пор.
Объёмный вес имеет ещё один довольно распространённый тип – насыпной вес. Таким весом считается общий вес наполнителей (песка или щебня), при котором не вычитывается вес пустот, которые образовываются между крупными частицами сыпучего строительного материала.
Плотность – это общая степень заполняемости объёма отдельного материала теми твёрдыми частицами, из которых сам материал состоит. Пористость – это соотношение общего объёма пористых частей материала с его общим объёмом.
Благодаря различной величине пор воздушного его можно разделить на крупнопористые и мелкопористые. Такие поры исчисляются в сотых и десятых миллиметра. Если в строительных материалах есть поры более крупного размера, по большей части это относится сыпучим вариантам, то такие поры принято называть пустотами.
Как правило, пористость обозначают в процентном соотношении. К примеру, металл имеет 0 процентов пористости, тогда как плита из минеральной ваты обладает 90 процентами пористости. Как правило, строительные материалы с максимальной пористостью играют роль хорошего теплоизолирующего материала, который используется как в наружном, так и во внутреннем строительстве.
Палитра строительных материалов
Водопоглощение – это максимальная степень заполняемости свободного объёма влагой. Разница в надёжности и прочности отдельного строительного материала в своём сухом состоянии и напитанном влагой можно назвать коэффициентом смягчения материала.
Знание этого коэффициента необходимо для того, чтобы рассчитать прочность в условиях повышенной влажности. В противном случае надёжность сооружённой конструкции будет сомнительна. Данный коэффициент может варьировать от 0 до 1 у разных строительных материалов. Как правило, использование камня в условиях повышенной влажности недопустимо в том случае, если его размягчение равно 0.8.
Все строительные материалы, которые имеют коэффициент размягчения выше, чем 0.8, могут использоваться в условиях повышенной влажности. Такие называются влагостойкими.
Отдача влаги строительным материалом – это редкая способность материала, при которой в условиях изменения климата в окружающую среду отдаётся определённый процент влаги, которая содержалась в самом строительном материале.
Определить такую способность можно по тому, как быстро сохнет материал при повышенной температуре воздуха, а также веса отдаваемой влаги, которую можно узнать от общего веса строительного материала. Влажностью строительного материала называется количество жидкости, которая содержится в строительном материале в стандартной его форме.
Проницаемостью влаги называют отдельную способность, при которой под воздействием искусственного давления жидкость проходит сквозь строительный материал.
Морозостойкость – это отдельная способность материала в намокшем состоянии выдерживать резкие перепады температуры. При этом структура не должна разрушаться. Те строительные материалы, которые не отличаются высокой насыщаемостью влагой можно смело считать морозостойкими.
Для того, чтобы строительный материал обладал хорошей морозостойкостью его коэффициент размягчения не должен быть ниже 0.9. Довольно важным свойством строительного материала, который используется для строительства несущих стен является газопроницаемость. Данное свойство строительного материала отвечает за способность пропускания газа или воздуха через свою структуру.
Для того, чтобы снизить газопроницаемую способность, изделия из такого материала необходимо облицевать красками масляного типа, битумной или простой цементной штукатуркой.
Проводимость тепла – это способность материала пропускать через свою структуру тепловую энергию. Такое случается в тех случаях, когда температура воздуха с обеих сторон конструкции, которая построена из данного строительного материала, имеет разные показатели.
Знать такие свойства строительных материалов просто необходимо для того, чтобы обеспечить качественную поверхность несущих стен, междуэтажных перекрытий или изолирующих конструкций. В противном случае дом, который построен из строительных материалов с высокой проводимостью тепла в зимнее время будет довольно сложно обогреть.
А в летнее время года в помещении дома будет довольно жарко, что негативно отразится на микроклимате жилого пространства. Для максимально качественного строительства необходимо знать коэффициент проводимости тепла строительным материалом, который равен общему количеству тепловой энергии, обозначенной в килокалориях, которая проходит через конструкцию, толщина которой составляет 1 метр и общей площадью в 1 метр квадратный за период времени в 1 час. При этом температура воздуха с обеих сторон конструкции должна различаться всего в 1 градус по Цельсию.
Строительство сруба
Определить степень тепловой проводимости можно при учёте уровня пористости материала, его типа и веса, а также минимальной температуры нагревания, при которой происходит отдача или проводимость тепловой энергии. Максимальную проводимость тепловой энергии имеют те строительные материалы, которые имеют минимальное количество воздушных пор.
Дело в том, что сам воздух имеет довольно низкую тепловую проводимость. По этой причине, строительные материалы, которые имеют повышенную пористость, обладают минимальным процентом тепловой проводимости. Довольно большое значение имеет и сам тип пор в строительном материале.
К примеру, мелкопористый материал имеет меньший процент проводимости тепловой энергии, чем крупнопористый. Кроме того, материал, у которого поры изолированы друг от друга, тоже не считаются высоко проводимыми строительными материалами, в отличие от тех материалов, поры которого пересекаются. Объяснить это можно тем, что в порах большого размера происходит транспортировка воздуха, при которой осуществляется незначительная проводимость тепловой энергии.
Тепловая ёмкость – это способность отдельного материала поглощать некоторое количество тепловой энергии при воздействии на материал источника нагревания. Для того, чтобы определить коэффициент тепловой ёмкости строительного материала необходимо рассчитать общее количество тепла, определённого в килокалориях, которое потребуется для того, чтобы нагреть отдельный строительный материал до 1 градуса.
Такой коэффициент варьирует от 0 до 1. Каменные строительные материалы обладают коэффициентом тепловой ёмкости равным 0.20. пиломатериалы имеют в 3 раза большее значение данного коэффициента. Металлические строительные материалы не могут похвастаться высоким значением этого коэффициента. К примеру, у стали такой коэффициент равен 0.11.
Довольно важной особенностью считается тепловая устойчивость. Это способность сохранять приданную ему температуру максимально долгое время. Особенно важно это при строительстве несущих стен, перегородок или междуэтажных перекрытий. Чем дольше эти строительные элементы будут сохранять тепло на своей поверхности, тем проще будет отопить жилое пространство в зимнее время года.
Огнеупорность – это способность строительного материала максимально долгое время сопротивляться воздействию повышенной температуры, которая оказывает непосредственное воздействие на сам строительный материал.
Такие свойства довольно полезны при строительстве конструкций, которые долгое время находятся в условиях повышенной температуры. К таким конструкциям можно отнести печи, тепловые трубы или камины. Для всех этих строительных конструкций требуется строительный материал с повышенной огнеупорностью.
Коррозийная или химическая стойкость считается одним из самых редких качеств строительных материалов. Одним из типов, который успешно сопротивляется химическому воздействию считается керамика. Такой строительный материал может сопротивляться подобному воздействию достаточно долгое время, чего не могут сделать большинство. Таким образом, становится понятным, что знание различных особенностей строительного материала довольно важно при строительстве жилого дома или хозяйственных построек.
Например, основные физические свойства, на какие необходимо обратить свое внимание, — огнестойкость, теплоемкость, воздухопроницаемость, водопоглощение, пористость, устойчивость к радиации, звукопоглощение и другие.
Подробнее о некоторых из них.
Огнестойкость
Это способность сохранять свои основные характеристики (твердость, прочность и т.д.) даже при воздействии на него высоких температур. В зависимости от степени огнестойкости материалы делятся на:
- Сгораемые;
- Трудносгораемые;
- Несгораемые.
Например, сталь, бетон и кирпич относятся к несгораемым стройматериалам, так как они не тлеют и не воспламеняются при воздействии на них открытого огня. Все, что может произойти с данными материалами в таких случаях, — это их деформация.
Асфальтовый бетон и фибролит имеют отношение к трудносгораемым. При непосредственном воздействии на них пламени они тлеют и обугливаются, однако их тление прекращается после удаления источника высокой температуры. Самыми неустойчивыми к воздействию огня являются пластмассы, дерево и рубероид. Эти продолжают гореть и после того, как источник возгорания удалён.
Теплопроводность
Устройство насыпки
Данная особенность подразумевает собой передачу тепла снаружи или внутри здания при разности температур. Структура, пористость и влажность – это основные свойства стройматериалов, от которых зависит теплопроводность.
Чем больше плотность, тем лучше он будет передавать тепло. Наличие в строительном материале влаги также позволяет увеличить его теплопроводность.
Воздухостойкость
Благодаря этому свойству строительный материал может выдержать неоднократное увлажнение и высыхание без потери формы и снижения прочности в течение долгого времени. Для того чтобы повысить воздухостойкость, в стройматериалы вводят водоотталкивающие добавки.
При строительстве дома следует обращать внимание не только на физические, но и на экологические особенности, который вы решили выбрать для работы. Для внутренней отделки лучше выбрать материал, который не только обладает устойчивостью к всевозможным неблагоприятным воздействиям, но и является экологически чистым. В доме будут жить люди, поэтому стоит задуматься, какое влияние на здоровье он будет оказывать.
Вариант для внутренней отделки
Многие люди не уделяют должного внимания материалу, предназначенному для отделочных работ внутри дома. Дело в том, что стены занимают большую часть площади жилого помещения, поэтому взгляд при входе в квартиру или дом сразу останавливается на них. Независимо от характера и положения в обществе люди хотят одного: чтобы стены в их доме были красивыми и надежными.
Стекломагнезит — материал, который не боится огня
В отделке жилых помещений лучше всего выбирать штукатурку, древесину или текстильные материалы. Сейчас их называют “дышащими”. В помещениях небольшого размера очень выразительно будет смотреться отделка стен керамикой, камнем и древесиной. Такая отделка придаст не только эффект натуральности, но и сделает стены в помещении яркими и броскими. Если вам не по душе такая перспектива, то лучше использовать такие материалы в отделке дополнительных помещений (например, балкона или лоджии).
При для отделки стен нельзя исключать и тот факт, что отделка натуральными материалами может надоесть вам. Жаль будет менять декорации, в установку которых вложены не только немалые деньги, но и собственный труд. Поэтому окрашенные поверхности и обои обладают преимуществом перед натуральными “продуктами”.
Внутренняя отделка играет немалую роль в оформлении жилья. Но какой материал выбрать при строительстве? Практика показывает, что зачастую много вопросов возникает во время возведения стен. Ведь каждый знает, что стены должны быть прочными, обеспечивать защиту от различных атмосферных воздействий, а также обладать хорошей теплоизоляцией. Материалов, которые используются именно с этой целью, представлено много. Конечно, при выборе пригодятся знание о том, какие же есть основные свойства строительных материалов?
Кирпич: преимущества и недостатки
В первую очередь, такой материал обладает прочностью и устойчивостью к воздействию высоких температур. Хорошему по качеству кирпичу не страшны ни гниль, ни вода, ни огонь. Недостатком является его высокая теплопроводность, поэтому все кирпичные дома – холодные. Благодаря современным технологиям появляются варианты пористого кирпича, но даже он не сравнится с древесиной. Существует два типа: силикатный и керамический кирпич.
Силикатный кирпич изготавливают из воды, извести и песка, поэтому он имеет серовато-белый цвет. Он тяжелее и плотнее, чем глиняный кирпич, но легко впитывает воду, из-за его нельзя применять при строительстве фундамента.
Разнообразие камня для отделки
В производстве керамического кирпича используются обожженные глиносодержащие смеси. Такой делится на строительный и облицовочный кирпич. При строительстве внутренних и внешних стен используется строительный кирпич, поскольку он обладает высокой устойчивостью к морозам, а также хорошо держит нагрузку. Для отделки фасадов берут облицовочный, который не только выполняет декоративную функцию, но и улучшает теплоизоляцию стен.
При выборе для строительства нужно обратить внимание на его цвет, прочностные качества, морозостойкость. Например, бледно-розовый цвет кирпича говорит о его недожоге. Соответственно, при возведении стен из такого материала ваш дом впитает всю воду, как губка. Не стоит приобретать и кирпич темно-бурого цвета, так как он абсолютно водонепроницаем, а значит, при строительстве не будет скрепляться раствором. Такой хорошо использовать для строительства дорожек – ходить по ним будет приятно и сухо.
Использование бетона при возведении домов
Бетон представляет собой каменный материал, который отличается огнестойкостью, долговечностью, низкой гигроскопичностью и высокой прочностью. В современном строительстве лидером является ячеистый бетон, обладающий хорошей теплоизоляцией. Благодаря этому качеству такой материал позволяет строить коттеджи и дома с достаточно тонкими стенами, вес которых получается небольшим. К разновидностям ячеистого бетона относятся пенобетон, газобетон и газосиликат, которые отличаются между собой способом образования ячеек и составом.
Основным минусом является его высокая гигроскопичность, поэтому при создании цоколя во время строительства нужна хорошая гидроизоляция. По поводу остальных характеристик, ячеистый бетон является экологичным материалом, обладающим низкой теплопроводностью, огнеупорностью, а также устойчивостью к морозам. Кроме этого он имеет сравнительно небольшой вес, что и делает его таким популярным.
Древесина в строительстве
Если кирпич или бетон используют, в основном, при возведении промышленных зданий и многоэтажных домов, то для строительства собственного дома нет ничего качественнее и лучше, чем древесина. Она удобна в обработке и является одним из самых прочных, но при этом легких материалов, сохраняющих тепло и приятный запах в течение длительного периода времени. Древесина не уступает в пластичности пластилину и глине, так как в сыром виде принимает необходимую форму. Цвет, текстура, запах и блеск – основные свойства строительных материалов из древесины.
Древесина в строительстве
Цвет древесины зависит от состава почвы, возраста дерева и климата. В древесине находятся различные дубильные вещества, которые и придают ей определенную окраску. Под текстурой подразумевается естественный рисунок, который имеют древесные волокна. Очень красивую текстуру имеют деревья, относящиеся к декоративным породам: дуб, красное дерево, орех. Среди всех разновидностей наибольший блеск имеет плотная и светлая древесина.
Наиболее часто в строительстве используется сосна. Благодаря высокому содержанию смолы она устойчива к гниению и различным атмосферным воздействиям. Сосна обладает мягкой структурой, что позволяет ей легко впитывать различные лаковые покрытия и красители. При усушке такой материал почти не коробится.
Ель во многом уступает сосне. Она хуже поддается обработке, содержание смолы в ее древесине небольшое, поэтому устойчивость к воздействию на атмосферных явлений низкая.
Материалы, используемые в дорожном строительстве
Такие мподвергаются различным воздействиям окружающей среды гораздо чаще, чем материалы, которые используются при отделке помещений. К механическим воздействиям относятся различные нагрузки со стороны транспортных средств, а также воздействие ветра и воды. Атмосферные осадки и колебания температуры относятся к физико-химическим факторам. С течением времени дорожные конструкции постепенно разрушаются, поэтому пригодность для каких-либо условий определяется по их свойствам.
Физические свойства определяют отношение к процессам, происходящим в окружающей среде. Удельный вес, объемная масса, влажность, усадка, свето- и огнестойкость – все это основные физические свойства дорожно строительных материалов.
Для дорожного строительства используются, в основном, природные каменные материалы. Их свойства зависят от состава горной породы, а также от ее состояния. Самой высокой прочностью обладают скальные породы, находящиеся в земной коре в виде массивов. Валунный камень, песок и гравий относятся к обломочным горным породам. Такие можно использовать в строительстве без специальной обработки. К примеру, песок применяется для приготовления различных растворов, а также в устройстве подстилающих слоев.
Кирпичи
Свойства, характеризующие работу материала в различных элементах дорожной конструкции, называются эксплуатационными. Они определяют долговечность дорожной конструкции, т.е. ее работоспособность. Без знания этих свойств невозможно строить и эксплуатировать дороги. В некоторых случаях приходится обращать внимание на биохимические, теплоизоляционные и декоративные свойства.
Правильный выбор материалов для строительства и отделки позволит получить только положительный результат от работы.
yegorka.com
|
Строительные материалы обладают комплексом физических свойств, числовые показатели которых определяют в лаборатории с помощью специальных приборов и стандартных методов. К физическим относятся свойства, выражающие способность материалов реагировать на воздействия физических факторов — гравитации, теплоты, воды, звука, электрического тока, излучения и др. Строительные материалы бывают твердые и жидкие. Каждый материал имеет объем и обладает определенной массой. Важнейшими параметрами физического состояния материалов являются плотность и пористость, а для дисперсных, например порошкообразных материалов, — удельная
поверхность, т. е. поверхность, отнесенная к единице объема или массы материала. Плотность. Истинная плотность каждого вещества—постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или
молекулярной структуры. В основном истинная плотность вещества зависит от его химического состава. Так, у неорганических материалов (природных и искусственных камней), состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2,4…3,1 г/см3; у органических материалов, состоящих в основном из углерода кислорода и водорода, составляет 0,8…1,4 г/см3, у древесины — 1,55 г/см3. Средняя плотность (дальше мы будем называть ее просто плотностью) — важная физическая характеристика материала, меняющаяся в зависимости от его структуры и
влажности. Для сыпучих материалов определяют насыпную плотность. Пористость — степень заполнения объема материала порами. Различают открытую и закрытую пористость. Изменяя соотношение объемов открытых и закрытых пор, их размеров, в технологии материалов достигают получения материалов с заданными свойствами. Например, при уменьшении пористости достигается повышение прочности материалов. При получении теплоизоляционных материалов стремятся увеличить пористость и создать им мелкопористую структуру. Если в общем объеме увеличить долю закрытых пор, то это благоприятно скажется на морозостойкости материалов. Для улучшения звукопоглощающих свойств стремятся создать в материале систему разветвленных и сообщающихся пор. Следовательно, от пористости материалов зависят их средняя плотность, прочность, водонасыщаемость, теплопроводность, морозостойкость, звукопоглощаемость и другие свойства. Сыпучие и рыхлые материалы (песок, молотый мел, пигменты, цемент, шлак) кроме пор имеют пустоты — воздушные полости между отдельными частицами материала. При транспортировании, хранении и в конструкциях материалы могут подвергаться действию воды. Влажные материалы менее прочны, более тяжелы и теплопроводны,
чем сухие. Смотрите также: Гидрофизические свойства строительных материалов Теплофизические свойства строительных материалов Акустические свойства строительных материалов |
stanislav-lemeshev.narod.ru
Классификация основных свойств строительных материалов.
Слайд «Классификация свойств строительных материалов».
Классификация основных свойств строительных материалов:
Первая группа – физические свойства: объемная масса, плотность, пористость, гигроскопичность, водопоглащение |
Вторая группа – механические свойства: прочность, твердость, пластичность, упругость |
Третья группа – свойства, характеризующие отношение материалов к действию тепла: теплопроводность, теплоемкость, огнеупорность, морозостойкость |
Четвертая группа – свойства, характеризующие поведение материалов в условиях пожара: критическая температура, горючесть, воспламеняемость и т.д. |
Физические свойства.
К физическим свойствам относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному действию внешней эксплуатационной среды.
Под истинной плотностью понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала:
где,
m
— масса материала, кг; V
— объем материала в плотном состоянии,
м3.
Под средней плотностью понимают массу единицы объема материала в естественном состоянии (с пустотами и порами):
Средняя плотность одного и того же вида материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности.
Сыпучие материалы (песок, щебень, цемент и др.) характеризуются насыпной плотностью — отношением массы зернистых и порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами. От плотности материала зависят его технические свойства, например, прочность, теплопроводность. Плотность зависит от пористости и влажности материала. С увеличением влажности плотность материала увеличивается.
Плотность некоторых строительных материалов
Материал | Средняя плотность 0, кг/м3 | Истинная плотность , кг/м3 | Пористость П, % |
Пенополистирол | 15-20 | 1050 | 86…81 |
Древесина: | — | 1550 | — |
Сосна | 400-600 | — | 74-61 |
Дуб | 700-900 | — | 55-42 |
Бетоны: | не более 3000 | ||
Ячеистые | 500-1200 | 84-60 | |
Легкие | 500-1800 | 84-40 | |
Тяжелые | 1800-2500 | 40-17 | |
Асбестоцемент | 1400-2200 | 2750 | 25-40 |
Красный кирпич | 1600-1900 | 2500 | 36-24 |
Стекло оконное | 2500 | до 2500 | 0 |
Металлы: | |||
Сталь Ст3 | 7800 | 7800 | 0 |
Алюминиевые сплавы | не более 2850 | не более 2850 | 0 |
Пористотью (%) материала называют степень заполнения его объема порами:
Поры – мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой. Поры бывают открытые и закрытые, мелкие и крупные. По величине пористости можно судить приближенно, судить о других важных свойствах материала: плотности, прочности, водопоглощении, долговечности и др.
Пустотность — количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпанного материала (песка, щебня и т.п.) или имеющихся в некоторых изделиях.
Некоторые материалы способны поглощать воду при увлажнении и отдавать ее при высушивании. Насыщение материала водой может происходить при на него воды в жидком состоянии или в виде пара. В связи с этим соответственно различают два свойства материала: гигроскопичность и водопоглощение.
Гигроскопичность — свойство материала поглощать водяные пары и воздуха и удерживать их. Она зависит от температуры воздуха, его относительной влажности, вида, количества и размера пор, а также от природы вещества.
Водопоглащение — способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется оно количеством воды, поглощаемой сухим материалом, погруженным полностью в воду, и выражается в процентах от массы.
Отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой (R нас.) к пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии (R сух.) называется коэффициентом размягчения:
Этот коэффициент характеризует водостойкость материала. Для легкоразмокаемых материалов (глина) k =0, для материалов (металл, стекло), которые полностью сохраняют свою прочность при действии воды, k =1. Материалы с k > 0,8 относят к водостойким; материалы с k < 0,8 в местах, подверженных систематическому увлажнению, применять не разрешается.
Влагоотдача — способность материала отдавать влагу.
Воздухостойкость — способность материала длительно выдерживать многократное систематическое увлажнение и высушивание без значительных деформаций и потери механической прочности.
Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течении 1ч через 1 м2 площади испытуемого материала при давлении 1 МПа. Плотные материалы (сталь, стекло) водонепроницаемы.
Механические свойства.
Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы.
Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки. Материалы, находясь в сооружении, могут испытывать различные нагрузки — сжатие, растяжение, изгиб, удар.
Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности. Пределом прочности (Па) называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала:
R=N/A,
где N – разрушающая сила, H; A – площадь поперечного сечения образца до испытания, м2.
Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Это свойство важно при обработке, а также при использовании его для полов, дорожных покрытий.
Деформация– изменение размеров и формы материалов под нагрузкой.
Упругость – свойство материала восстанавливать после снятия нагрузки свою первоначальную форму и размеры.
Пластичность – свойство материала изменять свою форму под нагрузкой без появления трещин и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Все материалы делятся на пластичные и хрупкие. Хрупкие материалы разрушаются внезапно без значительной деформации. Хрупкие материалы хорошо сопротивляются только сжатию и плохо – растяжению, изгибу, удару.
studfiles.net