7.1. Властивості будівельних матеріалів

Придатність будівельних матеріалів для конкретних умов визначають за їхніми властивостями, які є матеріалв різноманітними, що обумовлено головним чином їхнім речовинним складом. Виділяють фізичні, механічні, хімічні й інші властивості.

Фізичні властивості. Найважливішими з фізичних властивостей матеріалу є щільність і об’ємна маса.

Щільність – маса речовини матеріалу в одиниці його обсягу. Щільність будівельних матеріалів більше одиниці.

Об’ємна маса – маса одиниці об’єму матеріалу в природному стані (із порами і пустотами і т. ін.). Об’ємна маса будівельних матеріалів зазвичай менше щільності.

Пористість характеризує кількість пор і мікротріщин в одиниці об’єму матеріалу

Чим більша пористість, тим менша міцність і теплопровідність, більші водо- і газопроникність.

Звичайно матеріали мають вологу на внутрішній поверхні пор, мікротріщин та інших дефектів.

Водопоглинання – кількість води, що може поглинути занурений у воду матеріал, а потім утримати молекулярними і капілярними силами при атмосферному тиску.

Водонасичення визначається кількістю води, що може поглинути матеріал при вакуумі або підвищеному тиску. Тоді з відкритих пор витісняється повітря, внаслідок чого матеріал насичується водою більше, ніж при атмосферному тиску. Водопоглинання і водонасичення граніту змінюються в межах 0.02-0.7, асфальтобетону 2-5, цегли 8-15, пористих теплоізоляційних матеріалів – до 100%.

Пористі будівельні матеріали змінюють свій об’єм при зміні вологості. Усадкою називають зміну розмірів матеріалу при його висиханні; набрякання – збільшення обсягу при насиченні матеріалу водою. Усадка (набрякання) деревини змінюється в межах 30-100, цегли – 0.03-0.1, граніту – 0,02-0,06 мм/м. Багатократне висихання і зволоження матеріалу прискорює його руйнацію.

Водонепроникність (газонепроникність) – спроможність матеріалу не пропускати воду (газ) при заданих умовах. Вона вимірюється розміром граничного тиску (МПа), при якому вода (газ) не проходить через даний прошарок матеріалу.

Теплопровідність – спроможність матеріалу передавати через свою товщу тепловий потік, що виникає внаслідок різниці температур на поверхнях, що обмежують матеріал.

Механічні властивості. Міцність – найважливіша властивість матеріалу, у більшості випадків визначає можливість його використання в будівельній конструкції. Зараз міцність матеріалів вимірюється мегапаскалями (МПа).

Пругкість – властивість матеріалу зворотньо поглинати енергію, передану зовнішніми впливами, що виражається у відновленні початкової форми й об’єму зразка після припинення дії зовнішніх сил, під впливом яких форма матеріалу в тій або іншій мірі змінилася.

В’язкість – властивість твердих тіл під впливом зовнішніх сил незворотньо поглинати механічну енергію при пластичній деформації.

З в’язкістю і пругкістю матеріалів відомою мірою пов’язані пластичність і крихкість.

Пластичність – спроможність матеріалу незворотньо деформуватися під впливом діючих на нього зусиль без розірвання суцільності (утворення тріщин).

Крихкість – властивість матеріалів під впливом зовнішніх сил руйнуватися, не даючи залишкових пластичних деформацій. Крихкість протилежна пластичності.

Повзучість – спроможність матеріалів довгостроково деформуватися під дією постійного навантаження.

Хімічні властивості враховують при оцінці придатності матеріалу для тих або інших цілей у будівництві.

Розчинність – спроможність утворювати справжні розчини в результаті взаємодії матеріалу з водою або іншими розчинниками.

Корозійна стійкість – властивість матеріалу не руйнуватися в агресивних середовищах (лужне, кислотне середовище, проточна вода й ін.).

Атмосферостійкість – властивість матеріалу не руйнуватися під впливом кліматичних умов (температури повітря, опадів, сонячної радіації та ін.).

Твердіння – властивість матеріалу затвердівати (переходити з пластичного стану в твердий) у результаті хімічних і фізико-хімічних процесів і набувати ряду нових властивостей – опірність різноманітним за видами і характером навантаженням, агресивним впливам зовнішнього середовища.

Адгезія – властивість одного матеріалу прилипати до поверхні другого.

Горючість – властивість матеріалів брати участь у швидкоплинних хімічних реакціях, що супроводжуються виділенням тепла і світла.

Токсичність – властивість деяких матеріалів спричиняти отруєння і захворювання у людей.

Конструкційні властивості обумовлюють можливість створення з матеріалу конструкції з заданими механічними властивостями. Тому поряд із механічними властивостями до цієї групи відносять твердість, стиранність, зношуваність матеріалів, коефіцієнт конструктивної якості та ін.

Ізоляційні властивості включають: тепло-, електро-, світло-, звукопроводність, газо-, водо-, паропроникність та ін. Ці властивості сприяють створенню оптимальних умов у помешканнях для роботи, життя людини, експлуатації машин, устаткування за рахунок ізоляції помешкання від навколишнього середовища.

Технологічні властивості характеризують поводження матеріалу при технологічних процесах, його обробці й переробці (наприклад, буримість, дробимість скельних гірських порід, формованість, злежуваність, нерозшарування бетонних сумішей, в’язкість рідиноподібних матеріалів і сумішей, твердіння, адгезія й ін.).

Експлуатаційні властивості. Довговічність матеріалу характеризує тривалість його роботи (термін служби) у конструктивних елементах споруджень і в умовах експлуатації до гранично припустимої зміни властивостей.

Часто довговічність матеріалу характеризують морозостійкістю – його спроможністю при поперемінному заморожуванні й відтаюванні не виявляти помітних ознак руйнації.

Морозостійкість кам’яних матеріалів залежить від крупності складових, об’ємної маси і пористості.

Декоративні властивості забезпечують естетичні вимоги до спорудження. До них відносять колір, яскравість, малюнок і особливості поверхні матеріалів (шорсткість та ін.). Нині цим властивостям усе більше і більше приділяють уваги.