5. Теплофизические свойства:

Теплопроводность – это способность материала проводить тепло в Джоулях, проходящих через материал площадью 1 м за 1с при разностях температур на противоположных поверхностях 1°С.

Коэффициент теплопроводности:

λ [В /(м °k)]

для стали λ = 58

для льда λ = 2,3

тяжелый бетон λ = 1,3 – 1,6

керамический сплошной кирпич λ = 0,9

вода λ = 0,59

воздух λ = 0,023

При увлажнении и замерзании материала его тепло проводимость увеличивается ≈ в 100 раз.

Теплопроводность зависит от строения и структуры материала.

Теплопроводность материалов кристаллического строения выше, чем материалов аморфного строения. Теплопроводность зависит от характера и размеров пор.

Термическое сопротивление:

R = б/ λ м ° [k/Вт]

б – толщина слоя материала

Теплоемкость – свойство материала поглощать при нагревании тепло.

Удельная теплоемкость – это количество тепла, которое необходимо для нагревания 1 кг материала на 1°С.

с = Q/[m(t - t )] [Дж/(кг°k)]

у воды с = 4,2

у древесины с = 2,7

у камня с = 0,7 – 0,9

у стали с = 0,48

Термическая стойкость- это способность материала выдерживать циклы тепловых изменений ( нагревания и остывания).

Термическая стойкость зависит от коэффициента линейного температурного расширения (кл тр) Он характеризует уменьшение 1м материала при его нагревании на 1°С, чем меньше Кл тр, чем более однороден материал, тем выше его термическая стойкость. При таком соединении материалами с разными кл тр в конструкциях могут возникать большие внутренние напряжения, что приводит к разрушению конструкций. Для того чтобы этого избежать сооружается большой протяженности, искусственно разрезают температурными швами.

К термически нестойким относится стекло, гранит и большинство каменных материалов.

Огнестойкость – это свойство материала сопротивляться действию высоких температур в условиях пожара без значительной потери несущей способности.

По степени огнестойкости делят на:

- несгораемые – это те, которые в условиях пожара неподвержены горению, плавлению и тлению.

- трудно сгораемые – под воздействием огня воспламеняются и обугливаются, при удалении огня процесс горения и тления прекращается (фабролин).

- сгораемые – при воздействии огня воспламеняются, при удалении процесс горения продолжается.

Предел огнестойкости листовой стали 15 минут, а деревянных конструкций массивного поперечного сечения 45 минут. Поэтому несущие стальные конструкции д. б. защищены огнестойкими материалами (базальтовой минеральной ватой).

Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высоких температур, не размягчаясь и не деформируясь.

Огнеупорные – выдерживают t более 1580°С (каолиновые глины)

Тугоплавкие от 1350 до 1580°С

Легкоплавкие до1350°С

Жаростойкие они могут выдерживать температуру до 1000°С (керамические кирпичи).

6. Механические свойства

Отражают способность материала сопротивляться силовым, тепловым, усадочным и др. внутренним напряжением без нарушения установившейся структуры.

1 Упругость – свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размер.

Модуль упругости характеризует меру жесткости материала, т. е. его способность сопротивляться упругому изменению формы и размеров при приложении к нему внешних сил.

3акон Гука:

ε =

2 Пластичность – свойство материала изменить свою форму под нагрузкой и сохранить форму после снятия нагрузки.

3 Хрупкость – свойство материала под действием нагрузки резко изменять свою форму.

Для хрупких материалов характерна большая разница (10-15 раз) между прочностью на сжатие и прочность на растяжение.

4 Прочность – это свойство материала сопротивляться, не разрушаясь внутри напряжения и деформацией, возникающим под действием нагрузки и других факторов.

Предел прочности (Па) – напряжение, при котором происходит разрушение.

R =

R при изгибе (Па) при одном грузе посередине балки определяется по формуле:

R =

L – Пролет

b и h – ширина и высота поперечного сечения образующаяся в месте приложения нагрузки.

Рассмотренные характеристики являются усл – ми по двум причинам:

1 Они не учитывают факторы времени, т.е продолжительности действия напряжения

2 Размеры, форма, характер поверхности образцов и скорость нагревания приняты условно.

3 Прочность материала характеризует его марку. Марка может изменяться от 100 кПа до 1000 мПа.

4 Напряжение, действующее в постоянстве должно быть меньше прочности материала.

5 Ударная вязкость (динамическая прочность) – свойство материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках.

6 Твердость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала.

Для каменных материалов шкала Мосса.

Для металлов: а) по Бринеллю б) по Роквелу в) по Викереу

7 Истераемость – свойство изменения в объеме и массе при действии истирающих усилий. Оценивают как потерю объема и массы материала, отнесенных к 1см площади материала.

Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала.

8 Долговечность – свойство сохранять свою работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт.

Оценивают периодом эксплуатации без потери эксплуатационных качеств в текущих климатических условиях и с заданным режимом эксплуатации.