Зис Вопрос №1.Основные свойства строительных материалов

Свойствами называют способность материалов реагировать на воздействие внешних и внутренних факторов: силовых, влажностных, температурных и др.

1. Физические свойства. К ним относятся свойства, выражающие способность мат-ов реагировать на воздействие физических факторов: гравитационных, влажностных и др.

Свойства: объемная масса, плотность,пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водопроницаемость, паро-газо-проницаемость.

1. Плотность 1) Истинная плотность ρ — масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Например, гранит, стекло и другие силикаты практически абсолютно плотные материалы.

2) Средняя плотность ρm=m/Ve — масса единицы объёма в естественном состоянии. Средняя плотность зависит от температуры и влажности: ρm=ρв/(1+W), где W — относительная влажность, а ρв — плотность во влажном состоянии.

3) Насыпная плотность (для сыпучих материалов) — масса единицы объёма рыхло насыпанных зернистых или волокнистых материалов.

4. Пористость П — степень заполнения объёма материала порами. П=Vп/Ve, где Vп — объём пор, Ve — объём материала. Пористость бывает открытая и закрытая.

5. Водопоглощение по массе Wм (%) определяют по отношению к массе сухого материала Wм=(mв-mc)/mc*100. Wo=Wм*γ, γ — объемная масса сухого материала, выраженная по отношению к плотности воды (безразмерная величина). Водопоглощение используют для оценки структуры материала с помощью коэффициента насыщения: kн = Wo/П. Он может меняться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые). Уменьшение kн говорит о повышении морозостойкости.

Водопоглощение по объёму Wo (%) — степень заполнения объёма материала водой: Wo=(mв-mc)/Ve*100, где mв — масса образца материала, насыщенного водой; mc — масса образца в сухом состоянии.

6.Водопроницаемость — это свойство материала пропускать воду под давлением.

7. Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха. Процесс поглощения влаги из воздуха называется сорбцией, он обусловлен полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. С повышением давления водяного пара (то есть увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность материала.

2. Механические (деформационно –прочностные) свойства отражают способность материалов (изделий) сопротивляться действию нагрузок(усилий), возникающих от силовых, тепловых, усадочных и др.факторов.

1. Упругость — самопроизвольное восстановление первоначальной формы и размера после прекращения действия внешней силы.

2. Пластичность — свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причём после прекращения действия внешних сил тело не может самопроизвольно восстанавливать форму и размер.

3. Относительная деформация — отношение абсолютной деформации к начальному линейному размеру(ε=Δl/l).

4. Модуль упругости — отношения напряжения к отн. деформации (Е=σ/ε).

5. Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или др. Прочность оценивают пределом прочности — временным сопротивлением R, определённом при данном виде деформации. Для хрупких (кирпич, бетон) основная прочностная характеристика — предел прочности при сжатии. Для металлов, стали — прочность при сжатии такая же, как и при растяжении и изгибе. В зависимости от прочности материалы делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы - в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность. Класс по прочности В называется временным сопротивлением сжатию стандартных образцов (бетонных кубов с размером ребра 150 мм), испытанных в возрасте 28 суток хранения при температуре 20±2 °C с учётом статической изменчивости прочности.

6. Коэффициент конструктивного качества: ККК=R/γ(прочность на относит. плотность), для 3-й стали ККК=51 МПа, для высокопрочной стали ККК=127 МПа, тяжелого бетона ККК=12,6 МПа, древесины ККК=200 МПа.

7. Твердость — показатель, характеризующий свойство материалов сопротивляться проникновению в него другого, более плотного материала. Показатель твердости: НВ=Р/F (F — площадь отпечатка, P — это сила), [НВ]=МПа. Шкала Мооса: тальк, гипс, известь…алмаз.

8. Истирание — потеря первоначальной массы образца при прохождении этим образцом определённого пути абразивной поверхности. Истирание: И=(m1-m2)/F, где F — площадь истираемой поверхности.

Износ — свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют в барабане со стальными шарами или без них.

3. Теплофизические свойства характеризуют поведение материалов при воздействии на них тепла.

1. Теплопроводность — свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Формула Некрасова связывает теплопроводность λ [Вт/(м*С)] с объемной массой материала, выраженной по отношению к воде: λ=1,16√(0,0196 + 0,22γ2)-0,16. При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает. R — термическое сопротивление, R = 1/λ.

2. Теплоемкость с [ккал/(кг*С)] — то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1С. Для каменных материалов теплоемкость меняется от 0,75 до 0,92 кДж/(кг*С). С повышением влажности возрастает теплоемкость материалов.

3. Удельная теплоемкость- количества тепла,которое необходимо сообщить, либо отобрать у 1 кг материала, чтобы изменить его темпер. на 1 °С.

4. Коэффициент теплопроводности- количество тепла, проходящего через плиту толщиной 1м, при площади ее поверхности 1м², за время 1 с, при разности температур на противоположных поверхностях 1К.

5. Тепловое расширение твердых материалов характеризуется коэффицентами линейного и объемного теплового расширения.

6. Коэфф.линейного теплового (температурного) расширения- относительное изменение длины испытуемого материала при изменении его темпер.на 1К.

α=∆ᶩ/ᶩ˳∆t

∆ᶩ - разность длин образца матер-ла до и после нагрева,м;

ᶩ˳- начальна длина образца, м;

∆t- разность темпер-р, К.

3. Свойства, характеризующие пожарную опасность материалов: горючесть, тепловыделение, дымообразование, выделение токсичности прод.горения.

1. Горючесть – способность вещества или материала к горению. По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы.

2. Горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы.

3. Температура вспышки – самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для устойчивого горения.

4. Температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их за-жигания возникает устойчивое пламенное горение.

5. Температура самовоспламенения – самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

6. Кислородный индекс - минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний.

7. Распространение пламени- способность образца материала распр.-ть пламя по поверхности в процессе его горения.

8. Дымовыделение- способность мат-ла выделять дым при горении.

9. Коэффициент дымообразования — величина, характеризующая оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании вещества (материала) с заданной насыщенностью в объеме помещения.

10. ПОКАЗАТЕЛЬ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ (полимерных материалов) — отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты горения вызывают гибель 50% подопытных животных. Количественно характеризует такой опасный фактор пожара, как токсичность дыма.

11. СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ — расстояние, пройденное фронтом пламени в единицу времени по горючей газопаровоздушной смеси в данном направлении.

12. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ (теплота горения) - количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы материала.