6.4. Питання самоконтролю

1. Дати визначення теплопровідності та чим вона зумовлена для різних видів будівельних матеріалів і від яких факторів залежить.

2. Записати і пояснити закон Ж.Фур'є для теплопровідності твердих тіл.

3. Який фізичний зміст коефіцієнта теплопровідності та його розмірність?

4. Пояснити суть методу відносного горизонтального шару при вимірюванні залежності коефіцієнта теплопровідності твердих тіл від температури.

5. Описати послідовність проведення вимірювання коефіцієнта теплопровідності за допомогою установки та на які особливості експерименту потрібно звернути увагу.

6. Дати визначення питомої теплоємності та чим вона зумовлена і яка її розмірність.

7. Що означає водяний еквівалент будь-якого тіла і яке значення він має для ртутного термометра?

8. Суть визначення питомої теплоємності твердих тіл калориметричним методом змішування.

9. Пояснити експериментальну частину визначення питомої теплоємності твердих тіл за допомогою установки Реньо.

10. Яке значення мають розглянуті теплофізичні властивості речовин в технології будівельних матеріалів?

11. Дати визначення поняття калориметрія.

12. Які області використання калориметричних методів?

13. Теплота гідратації цементу.

14. Види калориметрії та їх суть.

Література

1. Дворкін Л.Й. Теоретичні основи будівельного матеріалознавства.-К.: НМК ВО, 1992.-156 с.

2. Гапчин Б.М., Дутчак Я.Й., Френчко В.С. Молекулярна фізика. Лабораторний практикум. -Львів: Світ, 1990-240 с.

3. Прохоренко В.Я., Паздрій І.П., Фізичні властивості металів. -Львів: Вища школа, ЛДУ, 1976.-93 с.

4. Большаков В.И., Дворкин Л.И. Строительное материаловедение.– Дніпропетровськ: РВА "Дніпро–VAL", 2004.– 677 с.

5. Дворкин Л.И. Строительные материалы гидротехнических сооружений.– К.: Вища шк., 1977.– 108 с.

6. Ушеров–Маршак А.В. Калориметрия цемента и бетона.– Х.: Факт, 2002.– 183 с.

7. Мчедлов–Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов.– М.: Стройиздат, 1988.– 304 с.

8. Бутт Ю.М., Тимошев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов.– м.: Высшая шк., 1973.– 504 с.

7. Ультразвукові методи дослідження властивостей матеріалів

7.1. Основні положення

Ультразвукові методи використовують для досліджень кінетики процесів структуроутворення будівельних матеріалів на основі в'яжучих речовин, для контролю їх міцності та однорідності, для дефектоскопї, наприклад, цементного каменю і бетону безпосередньо в залізобетонних виробах, для досліджень гірських порід, кераміки, асфальту, силікатних та інших будівельних матеріалів. Метод дозволяє визначати їх динамічні характеристики, тобто модуль Юнга Е, модуль зсуву G коефіцієнт Пуассона  , а також встановлювати залежність між властивістю матеріалу, наприклад, міцність на стиск, морозостійкістю тощо і параметром неруйнівного контролю якості, наприклад, швидкістю поширення хвилі в середовищі.

Метод заснований на використанні ультразвукових хвиль, що одержується за допомогою п'єзоелектричного ефекту, який полягає в тому, що при прикладанні до граней деяких кристалів, наприклад, сегнетової солі, механічних зусиль в них з'являються електричні заряди, крім того цей, ефект є зворотнім.

Ультразвукові хвилі - це поширення механічних коливань в середовищі із частотами, які переважають границю чутності, а саме понад 20000 Гц і дуже малої довжини хвилі. Частота коливань f, їх період Т, довжина хвилі , і швидкість поширення пов'язані між собою залежностями:

T = 1/f (7.1)

та (7.2)

При поширенні коливань в твердому тілі виникають невеликі пружні деформації. Хвильовий рух являє собою коливний процес, при якому енергія коливань передається в напрямку поширення хвилі.

При випробовуваннях будівельних матеріалів в залежності від властивості середовища та умов передачі коливань використовують наступні види хвильового руху в твердому тілі: поздовжні хвилі (хвилі розтягу або стиску), при яких напрямок коливань частинок середовища відбувається вздовж напрямку поширення хвилі; поперечні хвилі (хвилі зсуву), при яких коливання частинок середовища відбувається в напрямку перпендикулярному до поширення хвилі; поздовжні поверхневі хвилі (хвилі Релея), при яких частинки середовища здійснюють коловий або еліптичний рух, площина якого нормальна по поверхні і співпадає із напрямком руху хвилі; поперечні поверхневі хвилі (хвилі Лява), при яких частинки середовища здійснюють коловий або еліптичний рух, площина якого паралельна до поверхні і співпадає із напрямком руху хвилі.

Залежність між швидкостями поширення хвиль і характеристиками середовища, в яких вони поширюються, виражаються наступними формулами:

для повздовжніх хвиль (7.3)

для поперечних хвиль = (7.4)

для поверхневих хвиль (7.5),

де Е - динамічний модуль пружності (модуль Юнга), Н/м²; G - динамічний модуль зсуву, Н/м²;  - коефіцієнт Пуассона;  - густина матеріалу, кг/м³; К – поправочний коефіцієнт, який для повздовжніх хвиль вздовж вузького стержня К₁ = 1, в плиті К₂ = 1 – ², в масиві:

К₃ =

Як видно із приведених співвідношень швидкість поширення пружних хвиль залежить від пружності і густини матеріалу, які в свою чергу пов'язані із його міцністю. Тому на характер залежності R = f( ) впливають різні фактори в тому числі співвідношення компонентів, наприклад, у бетоні, зерновий склад дрібного і крупного заповнювачів, його вік, вологість, наявність добавок тощо. Надійну кореляційну залежність "міцність бетону - швидкість ультразвуку" можна встановити тільки для конкретного складу бетону, виготовленого на певних матеріалах.