12. Свойства материала по отношению к действию тепла.

12-13.Теплопроводность- способность материала пропускать сквозь свою толщу тепловой поток от одной поверхности к другой при наличии разных t на этих поверхностях. где Q – количество тепла, Дж; F – площадь сечения, перпендикулярная направлению теплового потока, м²; - продолжительность прохождения тепла, сек; (t₁ – t₂) – разность температур, ⁰С; - толщина материала, м.

Теплопроводность выражается в тепловом перемещении мельчайших частиц тел. Явление теплопроводности можно наблюдать как в твердых телах, так и в неподвижных газах, и в жидкостях при условии, что в них не возникают конвективные токи. При возведении разного рода конструкций, включая жилые дома, необходимы знания о теплопроводности строительных материалов, в том числе таких, как минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан и др.

Коэффициент теплопроводности- является физическим параметром вещества и в общем случае зависит от температуры, давления и рода вещества.

Формула В.П.Некрасова, связывает теплопроводность λ [Вт/(м˚С)] с относительной плотностью каменного материала d:

λ=1,16 ²- 0,16,

с увеличением влажности материала λ возрастает, т.к. вода имеет теплопроводность в 25 раз выше, чем воздух [λ_{воздуха}=0,023 Вт/(м˚С)]; λ_льда=2,3 Вт/(м˚С); λ_воды=0,57 Вт/(м˚С).

Q-тепловой поток(дж) -толщина конструкции(м) -время(ч) F-площадь поверхности(м²)

Теплопроводность связана с термическим сопротивлением слоя материала R (м^2оС/Вт), кот. Опр-ся по формуле

, – толщина материала; лямбда – коэф теплопроводности

Теплоёмкость-свойство материала поглащать определённое количество теплоты при нагревание и отдавать его при охлаждении.(кДж/кг^оС)

, где O – количество тепла,t1,t2- темп до и после нагревания,m- масса материала

Огнестойкость-свойства материала противостоять действию огня в условиях пожара без значительной потери несущей способности:

-Несгораемые материалы – в условиях высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. При этом некоторые материалы почти не деформируются (кирпич, черепица) другие могут сильно деформироваться (сталь) или растрескиваться (гранит). Поэтому стальные конструкции часто требуется защищать другими, более огнестойкими материалами (глиняные обмазки и др.).

-Трудносгораемые под воздействием высоких температур с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но только в присутствии огня. При удалении огня процессы тления, горения и обугливания прекращаются. К таким материалам относятся фибролит, асфальтовый бетон.

-Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и горят и тлеют и после удаления источника огня (древесина, войлок, битумы, смолы).

Огнеупорность- свойство материала выдерживать длительное воздействие

высокой t ,не деформируясь, не трескаясь, не расплавляясь.

-огнеупорными (выдерживающие >1580C)

-тугоплавкими (от 1350-1580)

-легкоплавкие (ниже 1350)

Термическая стойкость – свойство материала выдерживать резкие и многократные изменения температуры, не растрескиваясь и не деформируясь (циклы).

Это свойство зависит от однородности материала и от коэффициента теплового расширения составляющих его веществ. Коэффициент теплового расширения зависит от коэффициента линейного расширения и коэффициента объемного теплового расширения.

15-16. Прочность-свойство материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, которые возникают под действием внешних факторов, не разрушаясь. Для прямоугольного сечения момент сопротивления равен:

Предел прочности при сжатии Rсж = N/F, где: N – разрушающая нагрузка, Н; F – рабочая площадь образца, перпендикулярная действию нагрузки, м2

1. при одной сосредоточенной симметричной относительно опор нагрузке:

, ,тогда

2. при двух сосредоточенных симметричных относительно опор нагрузках:

, ,где N – разрушающая нагрузка, Н; L – длина балочки, м; l – расстояние между опорами, м; b и h – соответственно ширина и высота балочки.

Коэффициент конструктивного качества-условный коэффициент эффективности материала равный отношению показателя прочности к относительной плотности материала. Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (к.к.к.), который определяют по формуле: ,где R – предел прочности при сжатии, МПа; d – относительная плотность.

Твердость-способность материала сопротивляться проникновению в него более твёрдых тел. Способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого тела; ее определяют различными методами. При определении твердости по методу Бринелля в поверхность испытуемого образца вдавливают при заданной нагрузке шарик определенного диаметра из закаленной хромистой стали. По диаметру отпечатка вычисляют число твердости НВ

НВ=Р/F=

Где Р – нагрузка на шарик, кгс, Н; F – площадь поверхности отпечатка, мм²; D – диаметр шарика, мм; d – диаметр отпечатка, мм. Твердость хрупких материалов, например природных каменных материалов, определяют по шкале твердости /шкала Мооса/, состоящей из 10 специально подобранных материалов /расположенных по возрастающей твердости:

1 - тальк; 2 - гипс; 3 - кальцит; 4 - флюорит; 5- апатит; 6- ортоклаз; 7- кварц; 8- топаз; 9- корунд; 10 – алмаз./

Истираемость-способность материала уменьшаться в массе и объёме под действием истирающих усилий. (г/см²)

U=(m₀-m_U)/F₀;m₀-macca испытания ми-масса после испытания F₀-площадь образца до испытания.

Механический износ – способность уменьшаться в массе и объёме под действием ударных и истирающих усилий

Uи_з=[(m_o-m_из)/м_о]*100%

Упругость-способность материала самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размер после прекращения действия внешних сил.

Модуль упругости- характеризующая жёсткость материала чем выше модуль упругости тем менее пластичен материал.

Хрупкость-свойство материала разрушаться под действием нагрузки без заметной пластичной деформации.

Пластичность-способность изменять форму и размер под действие внешних сил не разрушаясь и сохранить их после снятия нагрузки

17. Пустотность- это доля межзерновых пустот в насыпном объёме материала ,где - пустотность, доли или %; V_пуст – объем пустот в насыпном объеме материала, см³; V – объем материала, см³.

Пустотность можно выразить и в %: