Теплотехнические свойства строительных материалов

Строительные материалы, используемые для ограждающих конструкций, должны быть не только прочными и долговечными, но и обладать надлежащими теплотехническими свойствами, например теплопроводностью, теплоемкостью, огнестойкостью, огнеупорностью, термической стойкостью.

Теплопроводность — способность материала передавать теплоту через свою толщу при наличии разности температур по обе стороны материала. Теплопроводность зависит от вида материала, пористости, характера пор, его влажности и плотности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты.

В строительной технике коэффициент теплопроводности являе одной из главных характеристик стеновых и теплоизоляционных материалов. Ниже приводится теплопроводность некоторых тешгоир-ляционных материалов.

Теплоемкость материалов необходимо учитывать при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций, при расчете степени подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при проектировании печей.

Огнестойкость — способность материалов выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время (в часах) от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности более чем на 140 °С в среднем или на 180 °С в любой точке по сравнению с температурой до испытания.

Огнеупорность — способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные (например, шамотные изделия) — выдерживающие действие температур от 1580 °С и выше, тугоплавкие (например, гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1360...1580 °С, легкоплавкие (обыкновенный керамический кирпич), выдерживающие температуру ниже 1350 °С.

Термическая стойкость материала'характеризуется максимальной величиной длительно действующей температуры, при которой конструкционные свойства материала сохраняются. Например, для древесины термическая стойкость равна 50 °С, обычного бетона — 2ОО...2£О, полимербетона — 140 °С.

Под механическими свойствами материалов понимается их способность сопротивляться различным силовым воздействиям.

Прочностью материала называют его свойство сопротивляться разрушению в результате воздействия внешних сил, вызывающих в материале предельное (критическое) напряженно-деформированное состояние. Строительные материалы, подвергаясь нагрузкам в конструкциях, испытывают различные напряжения — сжатие, растяжение, изгиб, кручение, срез и др. Иногда они испытывают и сложное напряженное состояние (плоское или объемное). В зависимости от того, как они работают в конструкциях, их испытывают на прочность при сжатии, растяжении, изгибе и т.д. Требования по прочности к строительным материалам изложены в соответствующих ГОСТах и ТУ.

Изучением прочности материалов занимается наука «Сопротивление материалов», поэтому здесь приведены лишь краткие сведения о прочности.

Строительные материалы обладают разной прочностью и способностью сопротивляться действию сил сжатия, растяжения и изгиба.

Для обеспечения сооружениям достаточной прочности при действии различных факторов, а также нагрузок, не учтенных в расчетах, в нормах на строительное проектирование установлены определенные значения запаса прочности для различных материалов и конструкций.

Твердость — способность материалов сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Это свойство, например, у природных каменных материалов определяют по методу нанесения черты одним материалом на другом.

Твердость каменных материалов определяют по шкале твердости, в которой 10 специально подобранных минералов расположены так, что на каждом предыдущем все последующие могут оставлять при царапании черту.

Числовое значение твердости при испытании образца может оказаться между показателями двух соседних минералов, взятых по шкале твердости. Например, если испытываемый материал чертится топазом, но сам не чертит кварц, то его твердость принимают 7,5.

Твердость металлов определяют другими методами, например

методом Бринелля.

Истираемость — свойство материала уменьшаться в объеме и массе под действием истирающих усилий. На истираемость (И, г/см) испытывают материалы, применяемые для устройства полов, лестничных ступеней, каменных тротуаров и пр.:

l/l = (m-ml)/A, (1.15)

где т и mi — масса испытуемого образца до и после истирания, г; А — площадь истирания, см.

Числовые значения истираемости (г/см) гранита 0,1...0,5; керамических плит для полов — 0,25...0,3; известняка — 0,3...0,8.

В тех случаях, когда конструкции работают в условиях влажной и агрессивной сред, учитывают такие свойства материалов, как био-, кислото-,

Вопрос № 4