1,2
.pdf
2. Классификация свойств материалов
Свойства — это способность материала тем или иным образом реагировать на внешние или внутренние
факторы.
Технические свойства
|
Структурные |
|
Функциональные |
|
|
|
|
сойства |
|
свойства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структурно- |
|
Деформационно- |
|
|
|
|
составные |
|
механические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физические |
|
|
|
|
Структурно- |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
пространстве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нные |
|
|
|
|
|
|
|
Химические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Технологические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксплуата- |
|
|
|
|
|
|
ционные |
|
|
|
Структурные свойства — свойства, которые характеризуют материал без относительного воздействия на него из вне.
Функциональные свойства определяют отношение материала к восприятию внешних нагрузок.
Структурно-составные свойства характеризуют из каких элементов состоит материал (химический состав, групповой состав, фазовый и минералогический составы).
Структурно-пространственные свойства характеризуют внутреннее строение и расположение элементов (плотность, пористость, строение молекул, геометрия кристаллов и дефектов).
Деформационно-механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться деформированию и разрушению в результате действия внешних сил.
Физические свойства характеризуют поведение материала в результате действия физических факторов.
Химические свойства характеризуют способность матери- ала к химическим превращениям.
Технологические свойства характеризуют поведение материала при его производстве и обработке.
Эксплуатационные свойства — поведение материала в период его эксплуатации.
Деформационно-механические
Основными деформативными свойствами материала являются: упругость, пластичность, хрупкость, модуль упругости (модуль Юнга), коэффициент Пуассона, модуль сдвига, объемный модуль упругости (модуль всестороннего сжатия), предельные деформации (растяжения, сжатия) и ползучесть. Другие характеристики могут определяться для специальных условий нагружения.
Внешние силы, приложенные к телу, вызывают изменения межатомных расстояний, отчего происходит изменение размеров деформируемого тела на величину l в направлении действия силы (при сжатии укорочение, при растяжении удлинение).
Относительная деформация ε равна отношению абсолютной деформации l к первоначальному линейному размеру l тела:
ε = l / l
Деформация происходит вследствие удаления или сближения атомов, причем смещения атомов пропорциональны деформации тела.
На частицы, из которых состоит твердое тело, одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания: кулоновская сила притяжения разноименных ионов и сила отталкивания электронных оболочек
Схема сил взаимодействия между атомами
1 — сила притяжения; 2 — сила отталкивания; 3 — результирующая сила
Модуль упругости Е (модуль Юнга) связывает упругую деформацию ε и одноосное напряжение о соотношением,
выражающим закон Гука;
ε = σ/Ε.
σ=P/F,
где Р — действующая сила; F — площадь первоначального поперечного сечения элемента.
Схемы диаграмм деформаций ε от напряжения σ
а — стекла; б —стали; в — бетона; г — эластомера; А-В — площадка текучести
Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора.
Мооса шкала - набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания.
Твёрдость Минерал |
|
Абсолютная твёрдость Обрабатываемость |
||||
1 |
Тальк (Mg3Si4O10(OH)2) |
1 |
царапается ногтем |
|||
2 |
Гипс (CaSO4·2H2O) |
|
3 |
царапается ногтем |
||
3 |
Кальцит (CaCO3) |
|
9 |
царапается медной монетой |
||
4 |
Флюорит (CaF2) |
|
21 |
царапается ножом, оконным стеклом |
||
5 |
Апатит (Ca |
(PO ) (OH-,Cl-,F-)) |
48 |
царапается ножом, оконным стеклом |
||
|
5 |
|
4 3 |
|
|
|
6 |
Полевой шпат (KAlSi3O8) |
72 |
царапается напильником |
|||
7 |
Кварц (SiO ) |
|
|
100 |
поддаётся обработке алмазом, |
|
|
2 |
|
|
|
|
царапает стекло |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Топаз (Al SiO (OH-,F-) ) |
200 |
поддаётся обработке алмазом, |
|||
|
2 |
|
4 |
2 |
|
царапает стекло |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Корунд (Al O ) |
|
400 |
поддаётся обработке алмазом, |
||
|
2 |
|
3 |
|
|
царапает стекло |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Алмаз (C) |
|
|
|
1600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Сырье для строительных материалов
Источники
сырья
Горные |
|
Техногенные |
породы |
|
отходы |
|
|
|
Отходы |
Побочные |
Вторичное |
производства |
продукты |
сырье |
3.1 Горные породы
Горные породы представляют собой скопления одного или нескольких минералов.
Минералом называют тело, однородное по химическому составу и физическим свойствам, возникшее в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре.
Минералы подразделяют на породообразующие (главные) и редкие (акцессорные).
Группы минералов:
1.Группа кремнезема (кварц, опал, халцедон); 2.Группа железомагнезиальных (пироксены, амфиболы, роговая обманка); 3.Группа карбонатов (кальцит, доломит, магнезит);
4.Группа сульфатов (гипс, ангидрит);
5.Группа глинистых минералов (каолинит, гидрослюды, монтмориллонит); 6.Группа алюмосиликатов (слюда, полевые шпаты).
Кварц — диоксид кремния (SiO2) в кристаллической форме. Плотность - около 2650 кг/м3, Твердость - 7,
Прочность при сжатии - до 2000 МПа.
Кварц имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск. При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами (кроме плавиковой и горячей фосфорной) и щелочами. При повышенных температурах в среде насыщенного пара кварц взаимодействует со щелочами, например с Са(ОН)2.
При нагревании до 575 и 870 ° С он переходит в другие кристаллические формы, скачкообразно увеличиваясь в объеме. Плавится кварц при 1710° С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.