1403

Хладостойкость определяется путем испытаний на ударный изгиб об­ разцов с надрезом, с определением работы деформации и разрушения об­ разца. Хладостойкость характеризуется критической температурой хруп­ кости, при которой происходит переход из пластического состояния в хрупкое состояние.

Хладноломкость - способность материала переходить в хрупкое со­ стояние при низкой температуре. Она зависит от химического состава и структуры материала, изменений его свойств при эксплуатации, старении, характере напряженно-деформированного состояния. Хладноломкость - свойство, противоположное хладостойкости. Оба эта свойства материалов особенно важны, когда изделия (сооружения) из них эксплуатируются в условиях низких температур (например, в северных районах).

3.4. Гидрофизнческие свойства материалов

Взаимодействие материала с влагой (водой) и ее паром является важ­ ной характеристикой. В той или иной мере влага практически всегда при­ сутствует в окружающей среде (воздухе), и степень взаимодействия мате­ риала с ней ведет к изменением физических, эксплутационных и других свойства материала. Для оценки влияния влаги на свойств материала рас­ сматривается несколько показателей.

Влажность W определяется содержанием в материале влаги, отне­ сенной к массе материала в сухом состоянии: W = [( т\ - т) / т{\ 100 %, где т - масса сухого образца; т\ - масса влажного образца.

Гигроскопичность (от греч. vypov - влага, о^олесо - наблюдаю) - свойство материала поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичность зави­ сит от количества и размеров пор материала, то есть насколько у него раз­ вита активная поверхность адсорбции.

Адсорбция (от лат. ad - на, при; sorbeo - поглощаю) - это поглощение газообразных или парообразных веществ-адсорбатов веществамиадсорбентами из газообразной или жидкой среды. Адсорбция пропорцио­ нальна удельной поверхности адсорбента и давлению. При повышении температуры адсорбция понижается. Она может быть избирательной, то есть адсорбироваться может только одно вещество-адсорбат из смеси ве­ ществ. Этот процесс используется для выделения веществ, для очистки га­ зообразной или жидкой среды.

Водопоглощение - свойство материала, характеризующее его способ­ ность впитывать и удерживать в себе воду. Оно зависит от пористости и гидрофилъности - способности материала смачиваться водой (не смачи­ ваются водой гидрофобные материалы), претерпевать набухание. Набухаемость - свойство некоторых материалов (древесины, глинистых гор­ ных пород) увеличивать свой объем вследствие впитываемости воды. По-

ммрт. ст., Е\ - давление насыщенного водяного пара при температуре t,

ммрт. ст. Относ, вл. выражается в процентах (%) и для комнатного возду­ ха обычно равна 50-60 %.

Влагоотдача - свойство материала отдавать влагу окружающей среде.

Выделение воды из материала происходит при соответствующих услови­ ях - пониженной влажности и движении воздуха, нагреве и др. Влагоотда­ ча зависит также от строения материала. Установлено, что чем меньше размеры частиц пористого материала, тем меньше его способность отда­ вать влагу.

Влагоотдача характеризуется скоростью выделения влаги (высыха­ ния), то есть количеством воды (в процентах от массы или объема стан­ дартного образца), теряемым материалом в течение 1 суток при относи­ тельной влажности 60 % и при температуре 293 К (20 °С). В естественных условиях влагоотдача происходит медленно, в течение продолжительного времени с постепенным уменьшением интенсивности выделения влаги до установления равновесного состояния между влажностью материала и ок­ ружающей среды (воздуха). Такое равновесие, называемое воздушно-сухим состоянием, устанавливается между материалами и элементами конструк­ ций зданий и влажностью среды (воздуха). В экстерьере и в интерьере вследствие влагоотдачи воздушно-сухое состояние устанавливается при­ мерно через год-полтора после завершения строительства здания. Влаго­ отдача - важная характеристика многих конструкционных и отделочных материалов и изделий (стеновых панелей и блоков, плит перекрытий, шту­ катурки стен и др.). При повышении температуры влагоотдача интенсифи­ цируется. Влагоотдачу следует обязательно учитывать при назначении и юблюдении режимов сушки и обжига материалов (древесины, кирпича, черепицы и др.).

Влагостойкость WR (воздухостойкость) - свойство материала длигельно сопротивляться разрушающему действию влаги при периодическом (Увлажнении и высыхании. Влагостойкость WR количественно оценивают сак отношение предела прочности при сжатии образца Лсж, подвергнутого увлажнению и высыханию, к прочности в первоначальном естественно­ бухом состоянии R ^ (Па): WR= Я'сж/

По влагостойкости материалы делят на влагостойкие (WR = 0,8-1,0), с юниженной влагостойкостью (0,8 >WR > 0,65), невлагостойкие (WR <0,65).

Понижение влагостойкости WR ряда материалов обусловлено разными фичинами: вымыванием растворимых веществ (соединении), нарушаюцим монолитность материала; поглощением внешними и внутренними лоями материала значительного количества влаги, приводящего к его раз­ буханию, возникновению в нем напряжений и др. Возрастает влагостой­

ели при их насыщении и охлаждении вода заполняет не более 85 % объеia пор. Хорошей морозостойкостью обладают плотные материалы, матеиалы с закрытыми порами, гидрофобные материалы и материалы, золированные с поверхности от попадания в них влаги.

Количественно морозостойкость характеризуют числом циклов попееменного замораживания и оттаивания, которое может выдержать насы- *енный водой образец. Допустимо снижение прочности образца при сжаии не более чем на 25 %. После заданного числа циклов испытывают обазцы, не имеющие видимых следов разрушения, на сжатие и вычисляют

оэффициент морозостойкости £м рз: ^м Рз = Я"сж / R 'Сж> гДе R сж и Л"сж - ределы прочности при сжатии образцов материала, водонасыщенных до амораживания, и после испытания на морозостойкость соответственно, 1а. У морозостойких материалов Хмрз = 0,75. По степени морозостойкоти (по числу выдержанных циклов при норме снижения прочности на жатие не более чем на 25 %) материалы подразделяют на марки (Мрз): 10, 5, 25, 35, 50, 100, 150, 200, 300 и выше.

3.5. Другие физические свойства материалов

Ряд свойств материалов на входит в перечисленные выше группы. Сним относятся свойства по отношению к воздействию на материал физи- [еских полей - электромагнитного (от светового излучения до электриче­ ского поля), аккустического и т.п. Некоторые свойства материалы прояв- [яют, пребывая только в жидком (расплавленном, растворенном) состоя-

[И И.

Светопроницаемостью называют способность материала пропускать сквозь свою толщу видимую, ультрафиолетовую и инфракрасную части лектромагнитного спектра.

Светопроницаемым (или просвечиваемым) материал называют тогда, :огда свет проходит через него (стекло, ряд природных минералов, некоорые пластмассы и др.). Это свойство количественно оценивается отнопением полного светового потока (прямого или рассеянного), выходящего в слоя материала I, к световому потоку /0, падающему на материал, назы- 1аемым коэффициентом светопроницаемости (т| = / / / „ ) . Светопроницае­ мость зависит не только от природы материала, но и существенно от шеюховатости его поверхности.

Прозрачность - свойство материала пропускать свет, не изменяя нащавление его распространения, количественно определяемое как отношеше количества света, прошедшего выходную поверхность /', к интенсив­ ности падающего света /0, падающего на противоположную поверхность материала. Коэффициент прозрачности т = /7 / 0

шдкости (солевые растворы, шлаковые расплавы и т.д.) и некоторые не- 1еталлы (например, графит, уголь и др.).

Свойства материалов и изделий, характеризующие их способность ос- [аблять энергию слышимых звуковых волн (колебательных движений часиц упругой среды), называют акустическими свойствами. Звукоизоли- (ующая способность характеризует снижения уровня звуковых волн при [Xпроникновении через ограждающие конструкции и измеряется в деци­ белах (дБ). Материалы, предназначенные для изоляции помещения от про- [икающего в него извне звука, называются звукоизоляционными, к кото- 1ым относят минераловатные и стекловолокнистые плиты, пенопласты и р. Звукопоглощающая способность - свойство материала поглощать зву- :овые волны. Эта способность часто обусловлена пористой структурой маериала (изделия) и наличием большого числа сообщающихся между со­ бой пор (открытой пористости). Хорошей звукопоглощающей способно- :тью обладают материалы, если общая пористость не менее 75 %, а макси­ мальные поры в основном не превышают 2 мм. При этом создающаяся юлыпая удельная поверхность стенками пор является поверхностью трегия, способствующая активному преобразованию звуковой энергии в тепювую.

Количественно это свойство оценивается коэффициентом звукопо- 'лощения а, равным отношению поглощенной материалом энергии звуко- )ых волн к общему количеству падающей на него звуковой энергии. Матешалы с высоким коэффициентом а называются звукопоглощающими. На федних частотах (250-1000 Гц) эти материалы поглощают более 60 % зву­ ковой энергии (а > 0 ,6 ).

Вязкость г] для жидкостей и газов заключается в мере сопротивления, жазываемым жидкостью или газом приложенной силе сдвига. Это сопро­ тивление, похожее на трение, обусловлено переносом импульса от одного слоя движущейся жидкости (или газа) к другому ее (его) слою. Если подзижные плоскости двигаются в направлении у, а расстояния между плос­ костями z, то можно утверждать, что в направлении z имеется градиент dvy/dz, где vy - скорость жидкости, находящейся на границе контактирую­ щих плоскостей слоев, в направлении у. Напряжение х, которое необходи­ мо приложить, чтобы сдвинуть одну плоскость относительно другой, отне­ сенное к единице поверхности/ прямо пропорционально градиенту скоро­ сти: dz/df= р( dvy/dz), где т| - константа пропорциональности, называемая коэффициентом динамической вязкости (или просто вязкостью), которая имеет размерность Па • с или г • с- 1 • см- 1 (пуаз). Имеется понятие кинема­ тической вязкости, равной v = т|/р, где р - истинная плотность материала, и измеряемой в Па-с-м3/кг или см2 ■с—1 (стоке). Свойство, обратное вязко­ сти, называется текучестью. Вязкость и текучесть зависят от структуры

Прочность материалов определяют путем соответствующего вида исытаний образцов из них. Эта прочность зависит от приложения и харак- ;ра нагрузки (кратковременной, длительной, ударной, комбинированной п.), вида напряженного состояния (растяжение, изгиб, сжатие и т.д. или эвместного влияния нескольких воздействий), температуры среды и друах факторов.

Пластичность - это свойства твердых материалов изменять без разушения их форму и размеры под влиянием внешних сил или внутренних апряжений, устойчиво сохраняя образовавшуюся форму и размеры после рекращения этого влияния. Пластичность определяет способность матеиалов противостоять эксплутационньш воздействиям.

Свойство твердых материалов изменять форму (размеры) под дейстнем внешней нагрузки, а также собственной массы, температуры и других «акторов называется деформируемостью. При этом форма материала изеняется вследствие взаимного смещения материальных элементов без наушения сплошности материала.

Изменения линейных размеров происходят в направлении действия илы на величину абсолютной деформации ±А7: при растяжении - удлинеие (+), при сжатии - укорочение (-). При заданных внешних воздействиях юрой деформации является отношение абсолютной деформации А/ к пер­ оначальному размеру / образца материала, называемое относительной деюрмацией е, то есть б = fA//7);100. По характеру деформаций их различа­ ет наупругие - исчезающие после снятия нагрузки и на пластические (ос­ таточные), не исчезающие после снятия нагрузки.

Хрупкость —это свойство твердых материалов разрушаться под воз- [ействием возникающих в них напряжений без заметной пластической деюрмации.

Хрупкость характеризует неспособность материала к релаксации (осаблению) напряжений, вследствие чего при достижении напряжений, явных пределу' прочности материала, в нем появляются трещины, и он «ыстроразрушается.

Понятия «пластичность» и «хрупкость» характерны для заданных усювий испытаний. При изменении этих условий хрупкий материл может тать пластичным, а пластичный может стать хрупким. Например, чугун, Фупкий при одноосном растяжении, пластичен при всестороннем сжатии, «алоуглеродистая сталь, пластичная при комнатной температуре, стано­ вится хрупкой при сильном охлаждении, глины хрупки в сухом состоянии I весьма пластичны во влажном состоянии.

Необходимость проведения испытаний при различных видах нагрузки зпределяется условиями работы деталей машин, инструмента и других изтелий. В зависимости от способа приложения нагрузки методы испытаний механических свойств металлов делят на три группы: