Строительные материалы. Логические конспекты-схемы. Часть 1. Учебное пособие

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Тепловой поток

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

805 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 72 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Плотность

Истинная

Масса единицы объема в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор

ипустот

ρ= m / Va (г/см3, кг/м3)

2.1.1. Общефизические свойства


Пористость	Пустотность	Тонкость помола

Плотность

Средняя

Масса единицы объема в естественном состоянии, т.е. с порами и пустотами

ρm = m / Ve (г/см3, кг/м3)

Насыпная

Масса единицы объема сыпучего материала в рыхлонасыпанном состоянии

ρн = m / Vн (г/см3, кг/м3,

т/м3)

Для ликвидации пор и пустот материал измельчают

На истинную плотность влияют:

ρm – 10…2500 кг/м3 и >

На среднюю плотность влияют:

ρн песка – 1600 кг/м3; ρн цемента – 1100–1300 кг/м3

В насыпной объем включаются:

химический

внутреннее

пористость

влажность

состав:

строение

↑П ® ↓ρm

↑W® ↑ρm

– органические ма-

вещества:

териалы (C, H) –

–

вода – 1 г/см3;

1–1,6 г/см3;

–

лед –

ρm определяют

– неорганические

0,92 г/см3;

у материалов

(SiO2, Al2O3

– графит (С) –

в сухом состоянии

и др.) –

2,2 г/см3;

2,2–3,2 г/см3;

–

алмаз –

– сталь (Fe) –

3,5 г/см3

поры

межзерновые

7,8–7,9 г/см3

в каждом

пустоты

зерне ма-

териала

Соотношение плотностей: ρ ³ ρm > ρн

Пористость

Степень заполнения объема материала порами

П = (1 – ρm / ρ) · 100 %;

ρm / ρ – степень заполнения объема твердым веществом

Изменяется в пределах 0–98 %

–

Π = 0 % – стекло, сталь, битум;

–

Π = 0,2–0,8 % – гранит;

–

П = 75–85 % – ячеистый бетон;

–

П = 95–98 % – ячеистые пластмассы

Поры различают по:

размеру:

характеру:

–

мелкие – r < 0,1мкм

–

закрытые;

(1 мкм = 10-6 м = 10-3 мм);

–

сообщающиеся;

–

средние –

r = 0,1–10 мкм;

–

открытые

–

крупные –

r >10 мкм

При увеличении пористости

–уменьшаются: средняя плотность, теплопроводность;

–увеличиваются: водопоглощение (при открытых порах) и водопроницаемость

Пустотность

Для изделий – степень заполнения объема специально созданными пустотами

Пу = (Vn / Ve) · 100 %,

Vn – объем пустот, см3; Ve – объем изделия, см3

> Пу → < ρm

Для сыпучих материалов – степень заполнения объема рыхлонасыпанного материала межзерновыми пустотами

Пм/з = (1 – ρн / ρm) · 100 %

Зависит от наличия зерен разного размера и соотношения между ними. Пм/з = max , если все зерна одного размера

Тонкость помола

Величина остатка на сите, % по массе


Для цемента:		Для гипса:
на сите № 008 ≤ 15 %	на сите № 02 – 2–23 % по массе

Номер сита показывает размер отверстий в свету в мм

2.1.2. Теплофизические свойства


Термостойкость					Теплопроводность
Термостойкость					Теплопроводность


Огнестойкость					Теплоемкость
Огнестойкость					Теплоемкость


Огнеупорность					Температурные
Огнеупорность					Температурные
					деформации
					деформации

Теплопроводность – способность материала проводить тепловой поток через свою толщу при наличии разности температур на противоположных поверхностях

Оценивают коэффициентом теплопроводности λ

λ – это количество тепла, проходящего через стену из материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 за 1 час при разности температур на поверхностях 1 ° С

Единица измерения λ – Вт/(м× К) или Вт/(м×° С) 1 Вт/(м× К) = 1,163 ккал/(м× ч×° С)

Теплопроводность зависит от:

пористости, характера

иразмера пор в материале:

–λвоздуха = 0,023 Вт/(м× К);

–↑ П → ↓ λ;

–↑ Ø пор → ↑ λ;

–↑ t → ↑ λ

Для теплоизоляционных материалов предпочтительны: высокая пористость, мелкопористое строение с замкнутыми порами

состава и внутреннего строе-

ния материала:

Вт/(м× К

– у кристаллических веществ λ > чем у аморфных;

– кварц – λ = 13,6 Вт/(м× К);

– кварцевое стекло –

λ = 0,7 Вт/(м× К)

У волокнистых материалов λ зависит мот направления волокон.

Сосна: λ|| = 0,35 Вт/(м× К) λ = 0,17 Вт/(м× К)

Теплоизоляционные материалы:

–λ ≤ 0,175 Вт/(м× К);

–ρm ≤ 500 кг/м3

влажности

итемпературы:

–λводы = 0,55 Вт/(м× К);

–λльда = 2,3 Вт/(м× К);

–↑ W → ↑λ

↑t → ↑ λ

Значения λ у различных материалов, Вт/(м× К):

–теплоизоляционные –

≤0,175;

–керамический кирпич –

0,8–0,9;

–бетон тяжелый –

1,3–1,6;

–гранит – 2,9–3,3

Теплопроводность учитывают при расчетах толщин:

–ограждающих конструкций;

–изоляции горячих поверхностей;

–изоляции холодильников

Теплопроводность определяют:

–физическим методом на точных приборах;

–графическим методом;

–расчетом по эмпирическим формулам (например, В.П. Некрасова)

Теплоемкость – способность материалов поглощать теплоту при нагревании

Характеризуется:

величиной удельной теплоемкости С

С – количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1 ° С или К

Единица измерения С: кДж/(кг× К)

Теплоемкость зависит от природы материала и в незначительной степени – от его пористости

Органические материалы имеют бó льшую удельную теплоемкость С, чем минеральные:

–древесина – 2,4–2,7;

–битум, асфальтобетон – 1,68;

–каменные материалы, бетоны, растворы, минвата – 0,75–0,9;

–металлы, стекло – 0,48;

–вода (теплоноситель) – 4,2

Теплоемкость материалов используют при расчетах:

–режима подогрева материалов при зимних работах;

–печных агрегатов

Температурные деформации – изменения линейных размеров или объема материала при изменении его температуры

↑ t → ↑ l, ↑ V; ↓ t → ↓ l, ↓ V

Зависят от величины коэффициента линейного температурного расширения материала αt, ° С-1

αt показывает изменение длины при увеличении температуры на 1 ° С:

–	бетон и сталь – (10–12)×10 -6;
–	гранит – (8–10)×10 -6;
–	древесина – (3–5)×10 -6;
–	полимеры – (25–120)×10	-6
–	полимеры – (25–120)×10

Значение свойства:

–при создании композиционных материалов (железобетон) необходимо, чтобы αt составляющих были близки;

–сооружения большой протяженности во избежание растрескивания разрезают деформационными швами

Термостойкость – способность материала выдерживать чередование (циклы) резких тепловых изменений без разрушения

Оценивают значением температуры, при нагревании и резком охлаждении до которой материал не растрескивается

Зависит от:

–однородности материала (↑ однородность → ↑ термостойкость);

–величины αt материала (↑ αt → ↓ термостойкость)

Огнестойкость – способность противостоять действию огня при пожаре в течение определенного времени без существенного снижения прочности и значительных деформаций

Предел огнестойкости – продолжительность сопротивления воздействию огня до потери прочности:

–	металлические конструкции – 0,5 ч;
–	железобетон – 1–2 ч;
–	бетон – 2–5 ч


		Строительные материалы подразделяют на классы τ1 – τ4


			Меры защиты горючих материалов от возгорания

Конструктивные, исключающие контакт материала с огнем при пожаре

Пропитка защитными веществами – антипиренами

Не все негорючие материалы являются огнестойкими

Гранит при t > 575 ° С растрескивается за счет увеличения в объеме минерала кварца

Металлы, стекло при t ≥ 600 ° С деформируются

Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур без разрушения и деформаций (без плавления)

По огнеупорности (° С) материалы делят:

легкоплавкие < 1350				огнеупорные 1580–2000
легкоплавкие < 1350				огнеупорные 1580–2000

тугоплавкие 1350–1580				высшей огнеупорности > 2000
тугоплавкие 1350–1580				высшей огнеупорности > 2000

Огнеупорность зависит от химического состава материала


снижают огнеупорность Fe2O3, Na2O, K2O				повышают огнеупорность Al2O3, SiO2

Огнеупорность оценивают для:

материалов, эксплуатируемых при высо-

сырьевых материалов в обжиговых

ких температурах (футеровка печей, ды-

технологиях производства

мовые трубы)

2.1.3. Гидрофизические свойства

Воздухостойкость

Степень смачиваемости водой

Водонепроницаемость

Гигроскопичность

Капиллярное всасывание воды

Паро- и газопроницаемость

Водопоглощение

Водостойкость

Влагоотдача

Морозостойкость

Влажностные деформации

Строительные материалы в зависимости от степени смачиваемости водой подраз-

деляют на:


	гидрофильные (смачиваемые водой):				гидрофобные (не смачиваемые
	бетон, керамика				водой): битум, большинство по-


					лимеров
					лимеров

Степень смачиваемости оценивают краевым углом смачивания θ

θ < 90°

θ > 90°

Чем меньше θ, тем лучше материал смачивается водой

Гигроскопичность – способность пористых гидрофильных материалов поглощать водяной пар из воздуха

Оценивается гигроскопической влажностью

Wг mвл-mс×100 %

mс

Гигроскопическая влажность зависит от:

t воздуха и его относительной влажности φ, %:

–↑ φ → ↑ Wг;

–↓ t → ↑ Wг

вида, количества и размера пор. Если П = const, для мелкопористых материалов Wг > крупнопористых

степени гидрофильности материала:

–θ < → ↑ Wг;

–θ > → ↓ Wг

Гигроскопичность приводит к:

–понижению прочности цементов;

–набуханию древесины;

–увеличению λ теплоизоляционных материалов

Равновесная влажность – гигроскопическая влажность после длительного пребывания материала на воздухе

Равновесная влажность материалов, %:

–песок – 4–9;

–кирпич керамический – 5–7;

–древесина – 12–18;

–ячеистые бетоны – 20 и >

Капиллярное всасывание воды – происходит, когда материал соприкасается с водой своей поверхностью

Характеризуется:


высотой подъема воды	количеством поглощенной	интенсивностью
	воды		всасывания
	воды		всасывания

Грунтовые воды могут увлажнять нижнюю часть стены здания

Защита: гидроизоляция, отделяющая фундаментную часть от наземной части стены

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней

Характеризует открытую пористость

Зависит от:

материала

–

объема пор, их вида и размера;

–

гидрофильности материала

Оценивается:

по объему:

по массе:

mн– mс

×100 %;

W =

mн– mс

×100 %;

е воды

mс

Wv ≤ 100 %;

Wm ≤ 100 % или Wm > 100 %

Wv ≤ П

Водопоглощение по массе Wm, %:

–гранит – 0,2–0,7;

–тяжелый бетон – 2–4;

–теплоизоляционные материалы – 100 % и >;

–керамические материалы

с пористым черепком	с плотным черепком
Wm > 5 %	Wm ≤ 5 %
(кирпич, черепица, плитка для стен)	(плитка для пола, керамический гранит)

Насыщение водой ухудшает свойства материалов:

–↑ Wm → ↑ρm;

–↑ Wm, Wv → ↑ Ve ;

–↑ Wm, Wv → ↑ λ;

–↑ Wm, Wv → ↓ R, ↓ Мрз

Влагоотдача – способность материала отдавать воду окружающей среде при благоприятных условиях: ↓ φвоздуха, ↑ tвоздуха

Вода испаряется до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала и окружающего воздуха, т.е. пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния

Гидрофильные материалы быстрее насыщаются водой, чем высыхают

Свойство особенно важно для стеновых материалов

Влажностные деформации – способность пористых материалов изменять размеры при изменении влажности

Пористые материалы


↑ Wm → ↑ l, ↑ Ve (набухание)				↓ Wm → ↓ l, ↓ Ve (усадка)

Испарение воды из крупных пор не вызывает усадку

Усадка ∆l (мм/м) у различных материалов:

–древесина (поперек волокон) – 30–100;

–ячеистый бетон – 1–3;

–тяжелый бетон – 0,3–0,7;

–кирпич керамический – 0,03–0,1;

–гранит – 0,02–0,06

Чередование высыхания и увлажнения расшатывает структуру материала → трещинообразование

Характерно для бетона в дорожных покрытиях, гидротехнических сооружениях

<<< < Предыдущая 12 / 72 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]