Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ответы на вопросы СтрМат экзамен.docx
Скачиваний:
28
Добавлен:
22.03.2015
Размер:
250.66 Кб
Скачать
  1. Физические свойства строительных материалов: теплофизические.

Теплопроводность – способность материала пропускать сквозь свою толщу (тепло) тепловой поток от одной поверхности к другой (при наличии разных температур на этих поверхностях). Степень теплопроводности характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м0С).

  (1.18.)

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.

Отсюда следует, что коэффициент теплопроводности однородного материала равен количеству тепла в Дж, проходящему через стену толщиной в 1 м, площадью 1 м2 за время 1 ч. при разности температур на противоположных поверхностях стены в 1 С. Чем выше теплопроводность, тем меньше материал пригоден для ограждающих конструкций. Например,

гранит λ= 2,92 Вт/(м0С), кирпич пустотелый λ=0,44 Вт/(м0С).

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

λ=0,16  2- 0,16, (1.19.)

с увеличением влажности материала λ возрастает, т.к. вода имеет теплопроводность в 25 раз выше, чем воздух [λвоздуха=0,023 Вт/(м˚С)]; λльда=2,3 Вт/(м˚С); λводы=0,57 Вт/(м˚С).

Теплопроводность некоторых строительных материалов представлена в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Теплопроводность некоторых строительных материалов.

Наименование материалов

Теплопроводность, λ, [Вт/(м˚С)].

Наименование материалов

Теплопроводность, λ, [Вт/(м˚С)]

Сталь

для сравнения

Гранит

2,9 3,3

Воздух

0,023

Бетон тяжелый

1,28 1,55

Вода

0,59

Кирпич керамический обыкновенный

0,81 0,87

Лед

2,3

Бетон легкий

0,35 0,8

 

 

Пенобетон

0,12 0,15

 

 

Фибролит

0,09 0,17

 

 

Минеральная вата

0,06 0,09

 

 

Древесноволокнистые плиты

0,08

 

 

Мипора

0,04 0,05

 

 

 

Теплоемкость – свойство материала поглощать тепло при нагревании.

Теплоемкость оценивают коэффициентом теплоемкости (удельной теплоемкостью), т.е. количеством тепла, необходимым для нагревания 1 кг материала на 1оС и измеряется в кДж/кг.оС.

Пример, удельная теплоемкость тяжелого бетона 0,8 – 0,92 кДж/кг˚С, сосны 25 кДж/кг˚С, гранита 0,75 – 0,93 кДж/кг˚С.

Чем больше удельная теплоемкость материала, тем выше при всех прочих равных условиях теплоустойчивость здания, т.е. способность ограждающих конструкций сохранять постоянство температурного режима внутри ограждаемого помещения, несмотря на колебания температуры наружного воздуха. 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.

Коэффициент линейного расширения характеризует удлинение одного метра материала при нагревании его на 1оС.

Коэффициент объемного расширения характеризует увеличение объема 1 м3 материала при нагревании его на 1оС.

Чем меньше эти коэффициенты и выше однородность материала, тем выше его термическая стойкость, т.е. большее количество циклов резких смен температуры он может выдержать.

Пример, каменные материалы из мономинеральных горных пород (мрамор) более термостойки, чем породы, сложенные из нескольких минералов (гранит, сиенит).

Огнестойкость – свойство материала противостоять действию огня (высоких температур и воды) в условиях пожара без значительной потери несущей способности.

По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

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 температуры, не деформируясь, не трескаясь и не расплавляясь.

Огнеупорность материала характеризуется температурой при которой образец стандартной формы и размеров при нагревании в печи по заданному режиму размягчается и, оседая, коснется своей вершиной подставки, на которой он стоит.

Материалы, выдерживающие температуру более 1580оС, называют огнеупорными (шамотный и динасовый кирпич и материалы, хромомагнезитовые материалы).

Материалы, выдерживающие температуры от 1350 до 1580оС, называют тугоплавкими (кжельский кирпич, фарфор).

Материалы, выдерживающие температуру ниже 1350оС, относятся к легкоплавким (обычный кирпич, керамзит и др).

  1. Механические свойства строительных материалов: деформативные свойства (хрупкость, упругость, пластичность, модуль упругости).

  2. Механические свойства строительных материалов: прочностные характеристики.

  1. Механические свойства строительных материалов: твердость истираемость.

Механические свойства характери­зуют способность материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям под влиянием силовых, тепловых, усадочных или других воздействий.

Механические свойства разделяют на деформативные (упру­гость, пластичность и другие) и прочностные (пределы прочно­сти при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании; ударная проч­ность или сопротивление удару; сопротивление истиранию).

Деформативные свойства.Упругость – свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует меру жесткости материала, т.е. его способность сопротивляться упругому изменению формы и размеров при приложении к нему внешних сил. Модуль упругости Е (МПа) вычисляется из закона Гука:

,

где s – напряжение, МПа; e – относительная деформация.

Пластичность – свойство материала при нагружении в значительных пределах изменять размеры и форму без образования трещин и разрывов и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Пластическая деформация, медленно нарастающая без увеличения напряжения, характеризует пластичность материала. Чаще всего с повышением скорости нагружения и понижением температуры материала деформации по своему характеру приближаются к упругопластическим.

Пластическая деформация, медленно нарастающая длительное время (месяцы и годы), при нагрузках, меньших тех, которые способны вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования – ползучестью.

Релаксация – свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформации зафиксирована и остается неизменной. Время, в течение которого первоначальная величина напряжения снижается в e раз (где е – основание натуральных логарифмов), называется периодом релаксации.

Хрупкость – свойство материала под действием нагрузки разрушаться без заметной пластической деформации.

Прочностные свойства – это свойства материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием нагрузки или других факторов. Знание прочностных показателей позволяет правильно выбрать максимальные нагрузки, которые может воспринимать данный элемент при заданном сечении. Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением), оп­ределенным при данном виде деформации. Для хрупких матери­алов (природных каменных материалов, бетонов, строитель­ных растворов, кирпича и др.) основной прочностной характе­ристикой является предел прочности на сжатие. редел прочности на сжатие Rсж (МПа) равен максимальному сжимающему напряжению, вызвавшему разрушение материала, т.е.

,

где Рразр – разрушающая сила, H; A – площадь сечения до испытания, мм2.

Предел прочности на сжатие определяют путем нагружения до разрушения стандартных образцов на специальных прессах (испытательных машинах).

По той же формуле определяют предел прочности на растяжение для тех материалов, которые сопротивляются растягивающим напряжениям и деформациям (древесина, металлы и т.п.).

Для многих материалов (бетон, кирпич, древесина и др.) определяют предел прочности на растяжение при изгибе Rизг (МПа) по формулам:

_ при одном сосредоточенном грузе, расположенном посереди­не образца-балочки прямоугольного сечения (рис.3а):

;

 

_ при двух одинаковых грузах, расположенных на одинаковом расстоянии от середины балочки (рис.3б):

 

,

где Рразр – разрушающая нагрузка, Н (кгс); l ─ расстоя­ние между опорами балочки, мм (см); a ─ рас­стояние между двумя грузами, мм (см); b и h ─ ширина и высота балочки в поперечном сечении, мм (см).

При последняя формула упрощается:

.

Рис. 3. Схемы испытаний на изгиб:

а – при одном сосредоточенном грузе; б – при двух одинаковых грузах

 

Твердость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого, материала. Твердость каменных материалов, стекла оценивают с помощью шкалы твердости Мооса, состоящей из 10 минералов, расположенных по степени возрастания их твердости (1 – тальк, …10 – алмаз).

Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность) – свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Она характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение стандартного образца на специальных приборах, называемых копрами, отнесенной к единице объема (Дж/см3).

Сопротивление истиранию – свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Это свойство характеризуется истираемостью – потерей массы при истирании образца на кругах истирания, отнесенной к его площади (г/см2).

Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Это свойство определяют при испытании образцов в полочных барабанах.