5883

3

УДК 691

Ханова Н.И. Основные свойства строительных материалов: учебнометодическое пособие/ Н.И. Ханова, И.В. Конкина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. 36с.: ил. – Текст : электронный.

Приведены основные сведения о физико-механических свойствах строительных материалов: определения, способы измерения и формулы для расчета численных значений этих свойств.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения лабораторной работы по направлению подготовки 08.03.01 Строительство направленность (профиль) Промышленное и гражданское строительство

© Н.И. Ханова, И.В. Конкина, 2022

© ННГАСУ, 2022

4

СОДЕРЖАНИЕ

Общие сведения……………………………………………………............ 5

1.Физические свойства строительных материалов……………………6

1.1Параметры состояния и структурные характеристики…………........ 6

1.1.1.Плотность……………………………………………………………. 6

1.1.2Пористость…………………………………………………………... 8

1.1.3Удельный вес………………………………………………………... 9

1.1.4Удельная поверхность………………………………………………. 9

1.2Гидрофизические свойства………………………………………......... 10

1.2.1Гигроскопичность…………………………………………………... 10

1.2.2Влажность…………………………………………………………… 11

1.2.3Водопоглощение……………………………………………………. 11

1.2.4Водонепроницаемость……………………………………………… 12

1.2.5Паропроницаемость и газопроницаемость……………………….. 13

1.2.6Водостойкость………………………………………………………. 13

1.2.7Морозостойкость…………………………………………………… 14

1.3Теплофизические свойства…………………………………………… 15

1.3.1Теплопроводность…………………………………………………. 15

1.3.2Теплоемкость………………………………………………………. 16

1.3.3Огнестойкость……………………………………………………… 17

1.3.4Огнеупорность……………………………………………………… 18

1.3.5Термическая стойкость……………………………………………. 18

1.4Специальные свойства………………………………………………… 18

1.4.1Акустические свойства……………………………………………. 18

1.4.2Радиационная стойкость…………………………………………… 19

1.4.3Долговечность……………………………………………………… 19

2.Механические свойства строительных материалов……………………. 20

2.1Прочностные свойства………………………………………………… 22

2.1.1Прочность…………………………………………………………… 22

2.1.2Твердость…………………………………………………………… 26

2.1.3Истираемость………………………………………………………. 27

2.1.4Ударная вязкость…………………………………………………… 28

2.1.5Износ………………………………………………………………… 28

2.2Деформативные свойства…………………………………………….. 29

2.2.1Упругость…………………………………………………………… 29

2.2.2Пластичность………………………………………………………. 29

2.2.3Хрупкость………………………………………………………….. 29

2.2.4Ползучесть…………………………………………………………. 29

5

Цель работы: ознакомиться с общими для большинства строительных материалов свойствами и стандартными методиками их определения.

1.ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1Параметры состояния и структурные характеристики материалов

Физические свойства материала характеризуют его строение или

отношение к физическим процессам окружающей среды.

1.1.1. Масса – совокупность материальных частиц (атомов, молекул,

ионов) содержащихся в данном теле. Масса обладает определенным объемом, т.е. занимает часть пространства.

1.1.2. Истинная плотность – масса единицы объема вещества материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот.

Va – абсолютный объем материала, м3, см3.

Истинная плотность жидкостей и материалов, полученных из расплавленных масс (металла, стекла, а также гранита, мрамора, базальта и других подобных горных пород), практически соответствует их плотности в естественном состоянии, так как объем внутренних пор у них весьма мал. [43]

Средняя плотность ρm – физическая величина, определяемая отношением масс m (кг) тела или вещества по всему занимаемому объему V

(м3), включая имеющиеся в них поры и пустоты

Искусственные материалы можно получать с необходимой средней плотностью. Например, меняя пористость, получают бетон тяжелый (со средней плотностью 1800 – 2500 кг/м3) или легкий (со средней плотностью

500 – 1800 кг/м3). [3]

На величину средней плотности влияет влажность материала: чем выше влажность, тем больше средняя плотность. Среднюю плотность материалов необходимо знать для расчета их пористости, теплопроводности,

теплоемкости, прочности конструкций (с учетом собственной массы) и

подсчета стоимости перевозок материалов.

Для сыпучих материалов (цемент, песок, щебень, гравий и др.)

определяют насыпную плотность. В объеме таких материалов включают не только поры в самом материале, но и пустоты между зернами или кусками материала.

Числовые показатели плотности устанавливаются путем испытаний по специальным методикам, предусмотренным государственными стандартами

[4]. Так, определение насыпной плотности щебня производят по следующей методике: берут стандартный цилиндр объемом 10 л и насыпают туда высушенный щебень до образования конуса, который снимают стандартной линейкой вровень с краями, после чего цилиндр со щебнем взвешивают.

Насыпную плотность щебня ρн вычисляют по формуле:

8

где m – масса мерного цилиндра, кг;

m1 – масса мерного цилиндра со щебнем, кг;

V– объем мерного цилиндра, м3.

1.1.3.Пористость (Vпор) – это степень заполнения объема материала

порами.

Пористость различных строительных материалов колеблется в значительных пределах и составляет для гранита 0,1-4 % керамического кирпича 25-30 %, тяжелого бетона 5-10 %, газобетона 55-85 %, пенопласта 95 %, а пористость стекла и металла равна нулю.

Большое влияние на свойства материала оказывают не только величина пористости, но и размер и характер пор: мелкие (0,1 мм) или крупные (от 0,1

до 2 мм), замкнутые или сообщающиеся. Мелкие замкнутые поры,

равномерно распределенные по всему объему материала, придают материалу теплоизоляционные свойства.

Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение и ухудшают морозостойкость материала. В звукопоглащающих материалах умышленно создается открытая пористость, необходимая для поглощения звука. Более крупные поры между зернами сыпучих материалов называют пустотами. Характеристикой таких материалов служит пустотность (Vпуст).

9

1.2.Гидрофизические свойства

1.2.1.Гигроскопичность – способность материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичность зависит от химического состава материала и характера его пористости. Одни материалы энергично притягивают своей поверхностью молекулы воды (их называют гидрофильными), другие отталкивают воду (их относят к гидрофобным). Последние стойко сопротивляются действию водной среды. Материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры и капилляры, оказываются более гигроскопичными, чем крупнопористые.

При применении пористых теплоизоляционных материалов необходимо учитывать, что в определенных эксплуатационных условиях

(повышенная влажность) за счет повышенной их гигроскопичности может увеличиться теплопроводность ограждающих конструкций зданий.

Гигроскопичная влага находится в адсорбционно-связанном состоянии и удерживается в порах материала. Однако после прекращения контакта материала с окружающей средой гигроскопическая влага частично или полностью испаряется.

Гигроскопичность материала повышается при увеличении относительной влажности и снижении температуры воздуха.