‘јћј– ≈“
“орговл€ строительными материалами

‘изические свойства строительных материалов

‘изические свойства определ€ютс€ параметрами физического состо€ни€ материалов под воздействием внешней среды и условий их работы (действие воды, высоких и низких температур и т. п.).

»стинна€ плотность - величина, определ€ема€ отношением массы однородного материала т (кг) к занимаемому им объему в абсолютно плотном состо€нии, т. е. без пор и пустот

–азмерность истинной плотности - кг/м3 или г/см3. »стинна€ плотность каждого материала - посто€нна€ физическа€ характеристика, котора€ не может быть изменена без изменени€ его химического состава или молекул€рной структуры.

“ак, истинна€ плотность неорганических материалов, природных и искусственных камней, состо€щих в основном из оксидов кремни€, алюмини€ и кальци€, составл€ет 2400...3100 кг/м3, органических материалов, состо€щих в основном из углерода, кислорода и водорода, - 800... 1400, древесины, состо€щей в основном из целлюлозы, - 1550 кг/м3. »стинна€ плотность металлов колеблетс€ в широком диапазоне: алюмини€ - 2700 кг/м3, стали - 7850, свинца - 11300 кг/м3.

¬ строительных конструкци€х материал находитс€ в естественном состо€нии, т. е. занимаемый им объем об€зательно включает в себ€ и поры. ¬ этом случае дл€ характеристики физического состо€ни€ материала используетс€ пон€тие средней плотности.

—редн€€ плотность - величина, определ€ема€ отношением массы однородного материала т (кг) к занимаемому им объему в естественном состо€нии Fe (м3)

—редн€€ плотность - важна€ физическа€ характеристика материала, измен€юща€с€ в зависимости от его структуры и влажности в широких пределах: от 5 (пориста€ пластмасса) до 7850 кг/м3 (сталь). —редн€€ плотность оказывает существенное вли€ние на механическую прочность, водопоглощение, теплопроводность и другие свойства материалов.

ѕористость - степень заполнени€ объема материала порами. ѕористость - величина относительна€, выражаетс€ в процентах или дол€х объема материала.

ѕористость строительных материалов колеблетс€ в пределах от 0 (сталь, стекло) до 90...98 % (пенопласт)

ѕористость материала характеризуют не только с количественной стороны, но и по характеру пор: замкнутые и открытые, мелкие (размером в сотые и тыс€чные доли миллиметра) и крупные (от дес€тых долей миллиметра до 2...5 мм). ѕо характеру пор оценивают способность материала поглощать воду. “ак, полистирольный пенопласт, пористость которого достигает 95 %, имеет замкнутые поры и практически не поглощает воду. ¬ то же врем€ керамический кирпич, имеющий пористость в три раза меньшую (т. е. около 30 %), благодар€ открытому характеру пор (большинство пор представл€ют собой сообщающиес€ капилл€ры) активно поглощает воду.

¬еличина прочности также зависит от размеров пор. ќна возрастает с их уменьшением. ѕрочность мелкопористых материалов, а также материалов с закрытой пористостью выше, чем прочность крупнопористых и с открытой пористостью.

ƒл€ сыпучих материалов (цемент, песок, гравий, щебень) рассчитывают насыпную плотность.

Ќасыпна€ плотность - величина, определ€ема€ отношением массы материала т (Kr) K занимаемому им объему в рыхлом состо€нии VH (м )

¬еличина Va включает в себ€ объем всех частиц сыпучего материала и объем пространств между частицами, называемых пустотами. ≈сли дл€ зернистого материала известны насыпна€ плотность рн и средн€€ плотность зерен рс, то можно рассчитать его пустотность а - относительную характеристику, выражаемую в дол€х единицы или в процентах

ѕо физическому смыслу пон€ти€ пористость и пустотность аналогичны. ѕри изготовлении бетона стрем€тс€ использовать сыпучие заполнители - песок, щебень или гравий с минимальной пустотностью. ¬ этом случае дл€ заполнени€ пустот потребуетс€ меньше цемента и бетон будет дешевле.

ќчень часто в процессе эксплуатации строительные материалы и конструкции подвергаютс€ воздействию воды, и свойства материалов измен€ютс€.  оличественно оценить свойства материала в этом случае позвол€ют следующие пон€ти€.

¬одопоглощение материалов, завис€щее от характера пористости, может измен€тьс€ в широких пределах. «начени€ WM составл€ют дл€ гранита 0,02...0,7 %, т€желого бетона - 2...4, кирпича 8...20, легких теплоизол€ционных материалов с открытой пористостью - 100 % и более. ¬одопоглощение по объему WQ не превышает пористости, так как объем впитанной материалом воды не может быть больше объема пор.

¬еличины W0 и WM характеризуют предельный случай, когда материал более не в состо€нии впитывать влагу. ¬ реальных конструкци€х материал может содержать некоторое количество влаги, полученной при кратковременном увлажнении капельножидкой водой либо в результате конденсации в порах вод€ных паров из воздуха. ¬ этом случае состо€ние материала характеризуют влажностью.

¬лажность - отношение массы воды, наход€щейс€ в данный момент в материале тв, к массе (реже - к объему) материала в сухом состо€нии

¬лажность может измен€тьс€ от нул€, когда материал сухой, до величины WM, соответствующей максимальному водосодержанию. ”влажнение приводит к изменению многих свойств материала: повышаетс€ масса строительной конструкции, возрастает теплопроводность; под вли€нием расклинивающего действи€ воды уменьшаетс€ прочность материала.

ƒл€ многих строительных материалов влажность нормирована. “ак, влажность молотого мела - 2 %, стеновых материалов -5...7, воздушно-сухой древесины- 12...18 %.

¬одостойкость - свойство материала сохран€ть прочность при насыщении его водой.  ритерием водостойкости строительных материалов служит коэффициент разм€гчени€ - отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой, RB к прочности при сжатии сухого материала

ћатериалы, у которых коэффициент разм€гчени€ больше 0,75, называют водостойкими.

¬одонепроницаемость - свойство материала сопротивл€тьс€ проникновению в него воды под давлением. Ёто свойство особенно важно дл€ бетона, воспринимающего напор воды (трубы, резервуары, плотины). ¬одонепроницаемость бетона оценивают маркой по W (W-2...W-8), обозначающей максимальное одностороннее гидростатическое давление, при котором стандартный образец не пропускает воду. ƒл€ гидроизол€ционных материалов водонепроницаемость характеризуетс€ временем, по истечении которого по€вл€етс€ просачивание воды под определенным давлением через образец материала (мастика, гидроизол).

√игроскопичность - свойство капилл€рно-пористого материала поглощать влагу из воздуха. — увеличением относительной влажности воздуха и снижением температуры гигроскопичность повышаетс€.

√игроскопичность отрицательно сказываетс€ на свойствах строительных материалов. “ак, цемент при хранении под вли€нием влаги воздуха гидратируетс€ и комкуетс€, при этом снижаетс€ его марка. ¬есьма гигроскопична древесина, от влаги она разбухает, коробитс€ и трескаетс€.

«а характеристику гигроскопичности прин€та величина отношени€ массы поглощенной влаги при относительной влажности воздуха 100 % и температуре +20 ∞— к массе сухого материала.

ћорозостойкость - свойство материала в насыщенном водой состо€нии выдерживать многократное число циклов попеременного замораживани€ и оттаивани€ без видимых признаков разрушени€ и значительного снижени€ прочности и массы. ћорозостойкость - одно из основных свойств, характеризующих долговечность строительных материалов в конструкци€х и сооружени€х.  ак известно, вода, наход€ща€с€ в порах материала, при переходе в лед увеличиваетс€ в объеме примерно на 9... 10 % и вызывает раст€гивающие напр€жени€. –итмично чередующа€с€ кристаллизаци€ льда в порах с последующим оттаиванием приводит к дополнительным внутренним напр€жени€м. ћогут возникнуть микро- и макротрещины с возможным разрушением структуры и снижением прочности.

ƒл€ испытани€ на морозостойкость стандартные образцы материалов или целые мелкоштучные издели€ (например, кирпич) вначале насыщают водой, а затем замораживают при температуре минус 15...20 ∞—. «атем образцы извлекают из морозильной камеры и оттаивают в воде комнатной температуры. “акое замораживание и оттаивание составл€ет один цикл. ћарка по морозостойкости (F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300 дл€ каменных материалов) характеризуетс€ числом циклов замораживани€ и оттаивани€, которое выдержал материал, при допустимом снижении прочности или уменьшении массы образцов.

¬ысокой морозостойкостью обладают плотные материалы, которые имеют малую пористость и закрытые поры. ћатериалы пористые с открытыми порами и соответственно большим во до-поглощением часто оказываютс€ неморозостойкими.

ѕри воздействии статических или циклических тепловых факторов материал характеризуетс€ теплофизическими свойствами. ќни важны дл€ теплоизол€ционных и жаростойких материалов, материалов ограждающих конструкций и изделий, твердеющих при тепловой обработке.   ним относ€тс€ теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, огнестойкость и огнеупорность.

“еплоемкость - свойство материала поглощать при нагревании и отдавать при охлаждении определенное количество теплоты. “еплоемкость - мера энергии, необходимой дл€ повышени€ температуры материала.

“еплоемкость, отнесенную к единице массы, называют удельной теплоемкостью — и измер€ют в ƒж/(кг ∞—). ”дельна€ теплоемкость - это количество теплоты, необходимой дл€ нагревани€ 1 кг материала на 1 ∞—. ” органических материалов теплоемкость обычно выше, чем у неорганических, ƒж/(кг ∞—): древесины - 2,38.. .2,72; стали - 0,46; воды - 4,187. Ќаибольшую теплоемкость имеет вода, поэтому с повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает. „исленные характеристики теплоемкости используют при расчете теплоустойчивости ограждающих конструкций.  роме того, значени€ — надо знать дл€ расчета затрат на топливо и энергию на обогрев материалов и конструкций при зимних работах

“еплопроводность - свойство материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхност€х Ёто свойство имеет важное значение дл€ строительных материалов, примен€емых при устройстве ограждающих конструкций (стен, покрытий и перекрытий), и материалов, предназначенных дл€ тепловой изол€ции. “еплопроводность материала зависит от его строени€, химического состава, пористости и характера пор, а также влажности и температуры, при которой происходит передача теплоты.

“еплопроводность характеризуют коэффициентом теплопроводности, указывающим, какое количество теплоты в ƒж способен пропустить материал через 1 м2 поверхности при толщине материала 1 м и разности температур на противоположных поверхност€х 1 ∞— в течение 1 ч.  оэффициент теплопроводности, ¬т/(м *∞—), равен: дл€ воздуха - 0,023; дл€ воды - 0,59; дл€ льда - 2,3; дл€ керамического кирпича - 0,82. ¬оздушные поры в материале резко снижают его теплопроводность, а увлажнение водой сильно повышает ее, так как коэффициент теплопроводности воды в 25 раз выше, чем у воздуха.

— ростом температуры теплопроводность большинства строительных материалов увеличиваетс€, что объ€сн€етс€ повышением кинетической энергии молекул, слагающих вещество материала

“епловое расширение - свойство материала измен€ть размеры при нагреве и охлаждении. ƒл€ численной характеристики такого €влени€ используют температурный коэффициент линейного расширени€ (“ Ћ–), который показывает, на какую долю первоначальной длины расшир€етс€ материал при повышении температуры на 1 ∞—.

«начени€ “ Ћ– составл€ют, ∞—~1: дл€ бетона (10... 12) - 10 6, стали 10 10~6, древесины вдоль волокон - (3...5) 10 6. “ Ћ– полимерных строительных материалов в 10...20 раз больше.

¬следствие термических и усадочных деформаций в сооружени€х большой прот€женности могут образоватьс€ недопустимые по услови€м эксплуатации перекосы, трещины или разрывы. „тобы этого не произошло, устраивают температурно-усадочные (деформационные) швы, которые как бы разрезают сооружение. –ассто€ние между швами назначают с учетом термического расширени€ материалов.

ќгнестойкость - свойство материала выдерживать без разрушени€ воздействие высоких температур, пламени и воды в услови€х пожара. ћатериал в таких услови€х либо сгорает, либо растрескиваетс€, сильно деформируетс€, разрушаетс€ от потери прочности. ѕо огнестойкости различают материалы несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Ќесгораемые материалы в услови€х высоких температур не подвержены воспламенению, тлению или обугливанию Ёто кирпич, бетон и др. ќднако некоторые несгораемые материалы -мрамор, стекло, асбестоцемент - при резком нагревании разрушаютс€, а стальные конструкции сильно деформируютс€ и тер€ют прочность.

“рудносгораемые материалы под воздействием огн€ или высокой температуры медленно воспламен€ютс€, но после удалени€ источника огн€ их тление или горение прекращаетс€.   таким материалам относ€тс€ фибролит, асфальтобетон, пропитанна€ антипиренами древесина.

—гораемые материалы под воздействием огн€ или высокой температуры гор€т и продолжают гореть после удалени€ источника огн€. Ёто - древесина, обои, битуминозные кровельные и полимерные материалы и др.

ѕредел огнестойкости - это промежуток времени (минуты или часы) от начала возгорани€ до возникновени€ в конструкции предельного состо€ни€. ѕредельным состо€нием считают потерю несущей способности, т. е. обрушение конструкции; возникновение в ней сквозных трещин, через которые на противоположную поверхность могут проникать продукты горени€ и плам€; недопустимый нагрев поверхности, противоположной действию огн€, который может вызвать самопроизвольное возгорание других частей сооружени€.

ќгнеупорность - свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 ∞— и выше), не деформиру€сь и не разм€гча€сь. ќгнеупорные материалы (динас, шамот, хромомагнезит, корунд), примен€емые дл€ внутренней футеровки промышленных печей, не деформируютс€ и не разм€гчаютс€ при температуре 1580 ∞— и выше. “угоплавкие материалы (тугоплавкий печной кирпич) выдерживают без оплавлени€ и деформации температуру 1350.. J580 ∞—, легкоплавкие (кирпич керамический строительный) - до 1350 ∞—.

јкустические свойства материалов - это свойства, св€занные с взаимодействием материала и звука. «вук, или звуковые волны - это механические колебани€, распростран€ющиес€ в твердых, жидких и газообразных средах. —троител€ интересуют две стороны взаимодействи€ звука и материала: в какой степени материал проводит сквозь свою толщу звук - звукопроводность и в какой мере материал поглощает и отражает падающий на него звук - звукопоглощение.

ѕри падении звуковой волны на ограждающую поверхность звукова€ энерги€ отражаетс€, поглощаетс€ и проводитс€ твердым телом.

 оэффициент звукопоглощени€ зависит от р€да факторов: уровн€ и характеристик звука (шума), свойств поглощающего материала, способов его расположени€ по отношению к жесткой поверхности (потолку, стене) и методов измерени€.

«вукопоглощение зависит от характера поверхности и пористости материала. ћатериалы с гладкой поверхностью отражают большую часть падающего на них звука, поэтому в помещении с гладкими стенами звук, многократно отража€сь от них, создает посто€нный шум. ≈сли же поверхность материала имеет открытую пористость, то звуковые колебани€, вход€ в поры, поглощаютс€ материалом, а не отражаютс€.

—ущность физического €влени€, происход€щего при гашении звука пористым телом, заключаетс€ в следующем. «вуковые волны, пада€ на поверхность такого материала и проника€ далее в его поры, возбуждают колебани€ воздуха, наход€щегос€ в узких порах. ѕри этом значительна€ часть звуковой энергии расходуетс€. ¬ысока€ степень сжати€ воздуха и его трение о стенки пор вызывают разогрев. «а счет этого кинетическа€ энерги€ звуковых колебаний преобразуетс€ в тепловую, котора€ рассеиваетс€ в среде.

√ашению звука способствует деформирование гибкого скелета звукопоглощающего материала, на что также тратитс€ звукова€ энерги€; этот вклад особенно заметен в пористо-волокнистых материалах с открытой сообщающейс€ пористостью при ее общем объеме не менее 75 %.

«вукопроводность зависит от массы материала и его строени€. ћатериал тем меньше проводит звук, чем больше его масса: если масса материала велика, то энергии звуковых волн не хватает, чтобы пройти сквозь него, так как дл€ этого надо привести материал в колебание.

ѕридание звукоизолирующих свойств ограждению базируетс€ на трех основных физических €влени€х: отражении воздушных звуковых волн от поверхности ограждени€, поглощении звуковых волн материалом ограждени€, гашении ударного или воздушного шума за счет деформации элементов конструкции и материалов, из которых она изготовлена.

—пособность отражать звуковые волны важна дл€ наружных ограждений зданий. ¬ этом случае дл€ повышени€ отражени€ воздушных звуковых волн примен€ют массивные конструкции с гладкой наружной поверхностью.

ƒл€ внутренних помещений высока€ отражающа€ способность ограждени€ (перегородок) недостаточна, так как отраженные звуковые волны будут усиливать шум в наиболее шумном помещении. ¬ данном случае примен€ют многослойные конструкции, в состав которых вход€т элементы из звукоизол€ционных материалов, эффективность которых оцениваетс€ динамическим модулем упругости. ¬ качестве звукоизол€ционных прокладок примен€ют пористо-волокнистые материалы из минеральной или стекл€нной ваты, древесных волокон (древесноволокнистые плиты), засыпки из пористых зерен (керамзита, шлака и др.).



Ќаверх
—оздание »нтернет-магазина Famarket.ru - PHPShop. ¬се права защищены © 2004-2019.