Свойства строительных материалов.

Основные свойства строительных материалов подразделяют на несколько групп: физико-механические свойства (плотность, пористость, прочность, твердость, износ, сопротивление удару, упругость, пластичность), свойства, характеризующие отношения строительного материала к действию воды и отрицательной температуре (влажность, водопроницаемость, влагоотдела, водопоглащение, гигроскопичность, морозостойкость), свойства, характеризующие отношение материала к воздействию тепла (теплопроводность, теплоемкость, термическая емкость, огнестойкость, огнеупорность). Отдельным видам строительных материалов присущи также специфические свойства, например химическая или коррозионная стойкость, долговечность. Материалы, используемые в животноводческих зданиях, не должны оказывать вредного воздействия на организм животных.

Физико-механические свойства.

Плотность – отношение массы материала к занимаемому им объёму, кг/ м³: p_m=m/V, где m – масса материала; V – объем материала. Чем больше в материале пор и пустот, тем меньше его средняя или насыпная плотность. Плотность различных строительных материалов колеблется в широких пределах: от 7850 кг/м³ у сталей до 40 кг/м³ у некоторых легчайших теплоизоляционных материалов.

Пористость – степень заполнения объема материала порами, %: n=(1-P₀/p)100, где Р₀ – объемная плотность материала, кг/м³; р – плотность абсолютно плотного материала, кг/м³. Поры – это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой. Мелкие поры, заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. По величине пористости можно приближенно судить о других свойствах материала: плотности, прочности, водопоглащении, долговечности и др.

Прочность – свойство материала сопротивляться под действием напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Материалы, находясь в сооружении могут испытывать различные нагрузки: сжатие, растяжение, изгиб, срез. Чаще всего материалы работают на растяжение и сжатие. Бетоны, природные камни, кирпич( обожженный) хорошо сопротивляются сжатию, значительно слабее растяжению. При растяжении они выдерживают нагрузку в 10-15 и более раз меньшую, чем при сжатии. Поэтому эти материалы используют главным образом в конструкциях, работающих на сжатия( фундамент, стены).

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость не всегда соответствует прочности материала. От твердости материала зависит его истираемость, то есть величина потери первоначальной массы к 1 м² площади истирания. Твердость материала важна при использовании его для строительства полов, покрытий.

Износ – это разрушение материала при совместном действии потирания и удара.

Прочность при износе оценивается потерей в массе, выраженной в процентах. В животноводческих помещениях износу подвергаются в первую очередь материалы для полов.

Сопротивление удару имеет большое значение для строительных материалов, применяемых в полах. Предел прочности материала при ударе (Дж/м³) характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение образца, отнесенной к единице объема материала.

Упругость – свойство материала восстанавливать после снятия нагрузки свою первоначальную форму и размеры. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторой очень малой величины.

Пластичность – свойство материала сохранять изменения формы ( без появления трещин) после снятия нагрузки. К пластичным материалам относят сталь, медь, глину, нагретый битум и др.

Свойства, характеризующие отношения строительного материала к действию воды и отрицательной температуре.

Свойства материала по отношению к действию воды характеризуются способностью материала поглощать воду при увлажнении и отдавать ее при высушивании.

Влажность – содержание воды в материале, выраженное в процентах от массы абсолютно сухого материала. Чем выше влажность, тем ниже прочность материала. Например, прочность насыщенного водой кирпича снижается почти на 25%. Примерно через год после постройки здания устанавливается равновесие между влажностью строительных конструкций и воздуха. Находящиеся в этих условиях материалы называют воздушно-сухими. Влажность воздушно- сухих материалов не одинаково, например, сосны – 15%, кирпича керамического – 0,5%.

Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1м² площади материала при давлении 1 МПа. Особо плотные материалы ( битум, сталь, пластмассы, стекло и др.), а также достаточно плотные с мелкими порами ( специальный бетон) практически водонепроницаемы, остальные – водопроницаемы. Гидроизоляционные и кровельные материалы должны иметь низкую водопроницаемость.

Водопоглощение– способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется оно количеством влаги, поглощаемой сухим материалом, погруженным в воду, и выражается в процентах от массы материала. Водопоглощение материалов изменяется главным образом в зависимости от объема пор; их вида и размеров.

В результате насыщения водой свойства материалов значительно изменяются: увеличивается плотность и теплопроводность, а в некоторых материалах (глина, древесина) увеличивается объем ( они разбухают), понижается прочность вследствие нарушения связей между частицами проникающими молекулами воды.

Гигроскопичность – свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации. Она зависит от температуры, влажности воздуха, вида, количества и размера пор, а также от природы материала. Одни строительные материалы энергично притягивают своей поверхностью молекулы воды, и их называют гидрофильными, другие отталкивают воду, и их относят к гидрофобными.

При прочих равных условиях гигроскопичность материала зависит от его природы, величины поверхности, вымачивая внутреннюю поверхность (поры и капилляры). Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые материалы.

Влагоотдача. Строительные материалы, находясь на воздухе, сохраняют свою влажность только при условии определенной, так называемой равновесной относительной влажности воздуха. Если же последняя оказывается ниже этой равновесной влажности, то материал начинает отдавать влагу в окружающую среду ( высушиваются). Скорость влагоотдачи зависит, во-первых, от разности между влажностью материала и относительной влажностью воздуха – чем она выше, тем интенсивнее происходит высушивание; во-вторых, на влагоотдачу влияют свойства самого материала, характер его пористости, природа вещества.

В естественных условиях влагоотдача строительного материала характеризуется интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60% и температуре +20°С. Древесные конструкции в условиях животноводческого помещения, где относительная влажность воздуха не более 60-65% имеет влажность8-12%, наружные стены здания 4-8%. С изменением относительной влажности воздуха изменяется и влажность строительных материалов.

Морозостойкость – способность материала, насыщенного водой, выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности (деформации).

Систематические наблюдения показали, что многие строительные материалы, находящиеся в условиях неоднократного замораживания и оттаивания, постепенно разрушаются. Это происходит в связи с тем, что вода, находящаяся в порах материала, при замерзании увеличивается в объеме примерно до 9%. Наибольшее расширение воды при переходе в лед наблюдается при температуре - 4°С; дальнейшее понижение температуры не вызывает увеличения объема льда.

Морозостойкость материала зависит от плотности и степени насыщения водой их пор. Плотные материалы морозостойки. Материал считается морозостойким если после установленного числа циклов замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии прочность его снизилась не более чем на 15-25% а потери в массе в результате выкрашивания частиц материала не превышали 5%.