Файл: Т.В. Хмеленко Строительные материалы и изделия.pdf

6

2.1.1.3 Теплофизические свойства

Теплофизические свойства материала характеризуют отношение материала к воздействию высоких температур.

Теплопроводность – способность материала передавать тепло от одной своей поверхности к другой. Теплопроводность материала тем больше, чем меньше пор в материале. Известна формула В.П. Некрасова, связывающая коэффициент теплопроводности (λ , вт/м оС ) с относительной плотностью материала ( d ):

Влага, попадающая в поры материала, увеличивает его теплопроводность, так как теплопроводность воды в 25 раз больше теплопроводности воздуха.

Теплоемкость материала определяют количеством тепла, которое необходимо сообщить одному килограмму данного материала, чтобы повысить его температуру на 1оС. Теплопроводность неорганических строительных материалов (бетонов, кирпича, природных каменных материалов) изменяется в пределах от 0,75 до 0,92 кДж/кг ºС. Теплоемкость древесины составляет около 0,7 кДж/кг оС, наибольшая теплоемкость у воды – 1 кДЖ/кг оС. С повышением влажности его теплоемкость возрастает.

Огнеупорность – способность материала выдерживать длительное воздействие высоких температур, не расплавляясь и не деформируясь. Все материалы, в зависимости от огнеупорности, подразделяют на огнеупорные с температурой огнеупорности более 1580оС, тугоплавкие –

с температурой от 1580 до 1350оС, легкоплавкие – с температурой менее 1350оС.

Огнестойкость – способность материала сопротивляться действию огня и воды при пожаре в течение определенного времени. В зависимости от огнестойкости все материалы подразделяются на три группы.

Несгораемые материалы – это материалы, которые при поднесении открытого огня не горят, не тлеют и не обугливаются, например: бетон, кирпич, сталь и другие.

Трудносгораемые материалы - это такие, которые при поднесении огня загораются, но при удалении источника огня горение, тление и обугливание прекращаются. К таким трудносгораемым материалам можно отнести асфальтовый бетон, фибролит, пропитанную антипиренами древесину и другие.

7

Сгораемые материалы – это такие материалы, которые при поднесении к ним источника огня горят, тлеют и обугливаются, при удалении источника горение и тление продолжаются. К сгораемым материалам относятся все органические материалы: древесина, пластмассы, рубероид, пергамин и др.

2.1.2. Механические свойства материалов

Все механические свойства материалов подразделяются на три группы: деформативные свойства, прочностные и склерометрические.

2.1.2.1. Деформативные свойства материалов

Упругостью называется способность материалов самопроизвольно восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. При воздействии на упругий материал внешних сил в материале возникают упругие деформации, которые полностью исчезают после снятия нагрузки, поэтому упругие деформации называют обратимыми. Резина является характерным примером упругих материалов.

Пластичностью называется способность материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причем после прекращения действия силы материал не может самопроизвольно восстановить свои размеры и форму. Деформации, возникающие в пластичных материалах под нагрузкой, называются пластическими, они не исчезают после снятия нагрузок, и поэтому их называют остаточными. Примерами пластичных материалов могут быть сталь, битум, асфальтовый бетон.

Хрупкостью называется способность материала при воздействии внешних нагрузок разрушаться без видимых значительных пластических деформаций. К хрупким материалам можно отнести чугун, кирпич, бетон.

Модуль упругости E (модуль Юнга) связывает упругую деформацию (ε ) и одноосное напряжение (σ ) линейным соотношением, выражающим закон Гука:

8

Модуль упругости представляет собой меру жесткости материала. Чем прочнее связи между отдельными частицами в материале, тем выше модуль упругости и выше температура плавления материала.

Количественные характеристики деформаций подробно изучаются в курсах “Сопротивление материалов” и “Строительная механика”.

2.1.2.2. Прочностные свойства материалов

Прочность – способность материала не разрушаться от возникающих внутренних напряжений при воздействии внешних нагрузок. Прочность материала характеризуется пределом прочности ( R), определенным при данном виде деформации. Для хрупких материалов (кирпича, стекла, бетона и других) основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии, МПа, Па, н/м2, кг/см2. Предел прочности при сжатии определяют по формуле

Предел прочности при изгибе Rизг.. МПа, Па, н/м2, кг/см2, определяют по формуле

b – ширина образца, м, см; h - высота образца, м, см.

Коэффициент конструктивного качества (ККК ) материала характеризует конструкционные свойства материала, измеряют в МПа и оп-

сительная плотность материала; d – относительная средняя плотность материала.

Релаксация напряжений – постепенное уменьшение напряжений в материале при постоянной деформации.

Скорость релаксации характеризуется временем релаксации (t ) – отрезком времени, в течение которого напряжения уменьшаются в е раз (е = 2,2) по сравнению с первоначальным напряжением.

Уравнение релаксации напряжений выражается формулой

времени релаксации.

2.1.2.3. Склерометрические свойства материалов

Склеро - в переводе с греческого означает “твердый”.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость многих строительных материалов оценивают по шкале Мооса, представленной десятью минералами, из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие. Эта шкала включает минералы в порядке возрастания твердости от 1 до 10.

1 – тальк – легко царапается ногтем.

2 – гипс – царапается ногтем.

3 – кальцит – легко царапается стальным ножом.

4 – флюорит (плавиковый шпат) – царапается стальным ножом под небольшим нажимом.

5 – апатит – царапается стальным ножом при сильном нажиме.

6– ортоклаз – царапает стекло.

7– кварц.

8– топаз –легко царапает стекло.

9– корунд.

10 – алмаз – самый твердый материал.

Твердость древесины, металлов, пластмасс и некоторых других строительных материалов определяют, вдавливая в них стальной шарик или пирамиду. В результате испытаний определяют число твердости по Бринелю, кг/мм2, по формуле

отпечатка, мм.