3.Прочность и предел прочности материалов

Механические свойства материалов характеризуют способность материала сопротивляться действию внешних сил или иных факторов (например, температурных), вызывающих в нем внутренние напряжения сжатия, растяжения или сдвига.

Основные механические свойства строительных материалов: прочность, твердость, износостойкость, деформативность (упругость и пластичность).

Прочность – свойство материала в определенных условиях и пределах воспринимать нагрузки или иные воздействия, вызывающие в нем внутренние напряжения, без разрушения.

Частицы, из которых состоит твердый материал, удерживаются в равновесии силами взаимного сцепления. Если к какому-либо образцу материала приложить внешнюю силу F, то ее действие равномерно распределится на все частицы материала: материал окажется в напряженном состоянии. Напряжение вызовет изменение расстояния между частицами – материал начнет деформироваться. Чтобы частицы остались в равновесии, внешней силе должна противодействовать равная ей внутренняя сила.

Внутренние силы, приходящиеся на единицу площади поперечного сечения материала характеризуют напряжение, возникающее в материале в момент приложения нагрузки.

σ. = F/A . где

σ – напряжение, возникающее в образце (МПа)

А – площадь поперечного сечения образца, (м²)

А – внешняя сила (кН)

При увеличении действующей силы напряжения в материале возрастают и могут превысить силу сцепления частиц и материал разрушится.

Материала характеризуется значением предела прочности R – напряжением в испытуемом образце материала в момент его разрушения.

Предел прочности определяют на образцах, форму и размеры которых устанавливают стандарты на этот материал. Например, для оценки прочности бетона приняты образцы-кубы размером 150*150*150 мм.

4.Коррозия и химическая активность материалов

Коррозия – разрушение твердых тел, которое вызывается химическими и электрохимическими процессами, протекающими в них при взаимодействии с внешней средой. Основные химические агенты, вызывающие коррозию материалов, являются вода, минерализованные почвенные воды, растворенные в дождевой воде газы от автомобилей и предприятий.

Химическая активность материалов, таких как вяжущие вещества или минеральные добавки, зависит от их состава и строения (т.е. от активности составляющих их молекул), а также от тонкости измельчения. Причина в том, что химические процессы протекают либо на поверхности веществ, либо при растворении вещества тоже с поверхности. Таким образом, чем больше поверхность вещества, тем оно активнее в химическом отношении. Поверхность сильно возрастает при увеличении степени измельчения его частиц.

Степень измельчения вещества характеризуется величиной, называемой удельной поверхностью. Удельная поверхность – суммарная поверхность всех частиц единицы массы вещества (см²/г).

5.Твердость, истираемость и износ материалов

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого материала. От твердости, например, зависит истираемость поверхности дорожных покрытий. Твердость каменных материалов определяют по шкале твердости Мооса, (от 1 до 10)

Истираемость - способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий. Истираемость определяют на стандартных машинах основной элемент которых – истирающий диск из серого чугуна, оценивается потерей массы образца материала, отнесенной к единице его площади (г/см²).

Износ – свойства материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов. Износ определяют на образцах, которые испытывают во вращающихся барабанах со стальными шарами. Показатель износа – потеря массы образца (%) в процессе испытания