Физико-механические свойства строй. Материалов

1. Удельный вес материала Yy — это вес материала в единице объема в плотном состоянии (без пор). Удельный вес Yу материала определяется по формуле:

где G — вес материала, высушенного до постоянного веса, в кг; Va — объем, занимаемый материалом (без пор и пустот — абсолютный объем), в м.куб.

Порами называются мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой и незаметные для невооруженного глаза.
Пустотами называются более крупные ячейки, а также полости между частицами или кусками насыпного материала.

 

2. Объемный вес материала vo — вес единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами)

Насыпной объемный вес материала Yн — это объемный вес рыхлых (насыпных) материалов (песка, гравия, щебня), определяемый без вычета пустот по формуле:

где G1 — вес мерного сосуда в кг; G2 — вес мерного сосуда с материалом в кг; V — объем мерного сосуда в м.куб.

 

3. Плотность материала П — степень заполнения объема материала твердым веществом, из которого состоит данный материал. Плотность выражается отношением объема материала в плотном состоянии (без пор) Va к его внешнему объему V1 или отношением объемного веса уо к удельному весу Yy:

Плотность материала может быть выражена в процентах

 

4. Пористость материала По — это степень заполнения объема материала порами. Пористость и плотность дополняют друг друга до полного объема материала

5. Водопроницаемость материала — способность материалов пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшим через 1 см.кв. образца материала в течение 1ч. при постоянном давлении. Особо плотные материалы (битум, стекло, сталь) или материалы с замкнутыми мелкими порами (толстый слой бетона специального состава) практически водонепроницаемы.

 

6. Морозостойкость материала — способность насыщенного водой материала или изделия выдерживать многократное (по ГОСТу) попеременное эамораживание в воздушной среде и оттаивание в воде без заметных признаков разрушения и значительного снижения прочности (не более 20—25%). От морозостойкости зависит долговечность строительных материалов и сооружений из них.

 

7. Теплопроводность материала — свойство материала передавать через свою толщу от одной поверхности к другой тепловой поток при наличии разности температур на ограничивающих его поверхностях.

Показателем теплопроводности материала является коэффициент теплопроводности К — величина, равная количеству тепла в ккал, которое цроходит в течение 1ч. через слой материала толщиной 1м. и площадью 1 м.кв., ограниченного параллельными плоскостями, при разности температур противоположных плоскостей 1°С.

Если на поверхностях плоской стенки толщиной а(м) и площадью F(м.кв.) будут различные, но постоянные температуры tв и tн, причем tв > tн то через стенку будет проходить постоянный поток тепла. Количество тепла Q, измеряемое в (ккал), проходящее через стенку за z(ч), выражается формулой

откуда коэффициенты теплопроводности

Принимая F = 1 м.кв., а — 1 м, tв — tн = 1°С, г = 1ч, получим значение коэффициента теплопроводности равным Q ккал/м*град*ч.

Коэффициент теплопроводности данного материала зависит от его физических свойств — пористости, влажности, удельного веса и др.

При замерзании влажных материалов коэффициент их теплопроводности повышается, потому что коэффициент теплопроводности льда в 4 раза больше, чем воды.

 

9. Огнеупорность материала — способность материалов противостоять длительному воздействию высоких температур (от 1580° С и выше), не раз-0мягчаясь и не деформируясь. К таким материалам относятся специальные огне-упорные материалы, применяемые для внутренней футеровки (облицовки) домен-ных, сталеплавильных, цементообжигательных, стекловаренных печей и т. п.

Материалы, размягчающиеся при температуре 1350—1580° С, называются тугоплавкими (печной кирпич). Материалы, размягчающиеся при температуре 1350° С, называются легкоплавкими.

 

8. Теплоемкость материала — свойство материала поглощать тепло при нагревании и отдавать его при охлаждении. Материал выделяет тепла при охлаждении тем больше, чем выше его теплоемкость.

Коэффициент теплоемкости С представляет собой количество тепла в ккал, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1Ф С.
Наибольший коэффициент теплоемкости имеет вода: С = 1 ккал/кг-град. Теплоемкость металлов С = 0,115; дерева С = 0,6.

 

Огнестойкость материала — способность материала выдерживать без разрушения действие высоких температур и воды в условиях пожара. По степени огнестойкости строительные материалы делятся на три категории:

а) несгораемые материалы (гранит, бетон, кирпич, сталь) — под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и необугливаются, однако некоторые несгораемые материалы при пожаре растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (стальные конструкции);

б) трудносгораемые материалы — под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются с трудом, тлеют или обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются (фибролит, асфальтовый бетон);

в) сгораемые материалы — органические материалы, которые под действием огня воспламеняются, горят открытым пламенем и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

10. Химическая стойкость материала против коррозии — сопротивление материалов воздействию кислот, щелочей, растворенных в воде газов и солей. Большинство строительных материалов не обладают стойкостью к действию кислот и щелочей. Высокой химической стойкостью против коррозии обладают керамические материалы.

Прочность материала — сопротивление материала механическим разрушениям под действием внутренних напряжений, возникающих в нем от воздействия нагрузки или других факторов. Материалы в сооружениях под воздействием нагрузок испытывают различные внутренние напряжения: сжатие, растяжение, изгиб, срез, кручение. Вопросы прочности рассматриваются в курсе «Сопротивление материалов».

Строительные материалы, такие, как чугун, кирпич, бетон, камни и т.п., хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже — срезу и плохо — растяжению; древесина, сталь хорошо выдерживают и сжимающие и растягивающие напряжения.

Прочность материалов характеризуется пределом прочности (временным сопротивлением) при сжатии, растяжении, изгибе, срезе.

Пределом прочности материала называют напряжение в кгс/см.кв., соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала.

Прочность материала при сжатии или растяжении оценивают величиной предела прочности а, определяемой по формуле:

где Рр — разрушающая нагрузка в кгс; F — площадь сечения образца в см.кв.

Многие строительные материалы характеризуются марками, совпадающими по величине с пределами прочности (обычно при сжатии).

Прочность материала зависит от его плотности: с повышением плотности прочность материала значительно увеличивается.

 

11. Пластичность материала — свойство материала в значительных пределах изменять под нагрузкой размеры и форму, без образования трещин, и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Пластичными материалами являются мягкая сталь, свинец, глина, нагретый битум.