ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4314
Скачиваний: 9
78
Деформативные свойства строительных материалов харак-
теризуют способность материала к изменению формы и разме-
ров (без изменения массы).
Деформация – изменение формы и размеров под действием
внешних и внутренних факторов. Деформации происходят
вследствие удаления или сближения частиц, их которых состоит
материал (атомов, молекул).
В зависимости от того, исчезают или нет деформации после
снятия нагрузки (восстанавливаются размеры и форма или нет),
деформации делятся на две группы:
Обратимые деформации исчезают после снятия нагруз-
ки, форма и размеры восстанавливаются полностью.
Упругие деформации исчезают мгновенно после снятия
нагрузки.
Эластические деформации исчезают в течение более или
менее длительного периода времени.
Необратимые (остаточные), или пластические, дефор-
мации полностью или частично сохраняются после снятия на-
грузки.
Зависимость «напряжение – относительная деформация»
( – ) может быть представлена графически:
а)
б)
Материал
Деформированное
состояние
(изменение формы
и размеров)
Разрушение
(завершающая
стадия силового
воздействия)
Сила
Деформативные
свойства
Прочностные
свойства
79
в)
г)
Рис. 5.9. Диаграммы деформации:
а – стекло (упругий хрупкий материал); б – сталь (сохраняет
упругость при значительных напряжениях); в – бетон (хрупкий
материал); г – эластомер (эластичный материал)
Область упругих деформаций (линейная зависимость – )
характеризуется модулем упругости Е (модулем Юнга) – тан-
генс угла наклона прямой к оси . Модуль упругости представ-
ляет собой меру жесткости материала: чем больше энергия меж-
атомных связей, тем больше модуль упругости (и тем выше
температура плавления).
Таблица 5.3
Упругость материалов
Материал
Модуль упругости
(10
3
МПа)
Температура
плавления, °С
Железо
211
1539
Свинец
15
327
Полистирол
2
100
Каучук
0,02
300
80
В зависимости от величины деформации в момент разру-
шения материалы подразделяются на:
– хрупкие – разрушаются без заметных деформаций (бетон,
керамика, каменные материалы);
– пластичные – значительные деформации при разрушении
(сталь, древесина, пластмассы).
Характер и величина деформаций зависят также от скоро-
сти нагружения, влажности и температуры материала. Чаще все-
го с увеличением скорости нагружения и с понижением темпе-
ратуры материала деформации по своему характеру приближа-
ются к упругопластическим.
Например, у битума при понижении температуры уменьша-
ется пластичность, при отрицательных температурах он разру-
шается как хрупкий материал. То же характерно для стали.
Поэтому более правильно для большинства материалов го-
ворить о пластическом и хрупком состояниях.
Деформативные свойства
Упругость – способность материала восстанавливать после
снятия нагрузки первоначальные форму и размеры.
Количественно характеризуется пределом упругости, кото-
рый условно приравнивают напряжению, при котором материал
начинает получать остаточные деформации очень малой вели-
чины, устанавливаемой в технических условиях для данного ма-
териала. Примером упругого материала является сталь.
Эластичность – способность к значительным упругим де-
формациям под действием сравнительно небольших нагрузок
(первоначальная форма и размеры в основном восстанавливают-
ся после снятия нагрузок) – резина, эластомеры (каучуки, поро-
лон).
Пластичность – способность материала при нагружении в
значительных пределах изменять форму без образования тре-
щин и сохранять эту форму после снятия нагрузки.
Это свойство важно учитывать при выборе материалов для
несущих конструкций. Желательными для несущих конструк-
ций являются материалы с большой упругостью, которые перед
разрушением обладают высокой пластичностью. Разрушение в
81
подобных материалах не будет происходить внезапно (напри-
мер, такие характеристики наблюдаются у стали).
Пластичность сырьевых масс оказывает большое влияние
на выбор технологии изготовления некоторых изделий. Пла-
стичность многих сырьевых масс зависит как от свойств сырья и
состава масс, так и от количества воды в смеси.
Например, при изготовлении керамических изделий в зави-
симости от способности глин образовывать пластичное тесто
принимают пластический способ формования (выдавливание
пластичного теста через формующую головку пресса) или полу-
сухое прессование (из увлажненного порошка).
Пластичность бетонных смесей значительно меняется в за-
висимости от расхода воды (чем больше воды, тем выше пла-
стичность):
– для пластичных смесей способ уплотнения – вибрирова-
ние;
– для жестких смесей – вибропрессование и другие интен-
сивные методы уплотнения.
Для полимеров, битума, стекла, металлов характерна тер-
мопластичность – увеличение пластичности с повышением
температуры.
Хрупкость – способность материала под действием нагруз-
ки разрушаться без заметных деформаций.
Материал разрушается в области упругих деформаций или
при незначительных пластических деформациях (бетон, камен-
ные материалы, стекло). Так как для развития пластических де-
формаций требуется определенное время, то хрупкость особен-
но четко проявляется при ударной нагрузке.
Текучесть – способность материалов к значительным пла-
стическим деформациям, медленно нарастающим без увеличе-
ния напряжений.
Ползучесть – способность материалов к пластическим де-
формациям, медленно нарастающим в течение длительного
времени под действием нагрузки, не способной вызвать оста-
точные деформации за непродолжительный период. Ползучесть
характерна для пластмасс.
82
Прочностные свойства
Прочность материала является одной из основных харак-
теристик для большинства строительных материалов, так как
они в сооружениях всегда подвергаются тем или иным воздей-
ствиям, вызывающим напряженное состояние (сжатие, растяже-
ние, изгиб, срез, удар и др.). По заданной нагрузке можно рас-
считывать технически и экономически целесообразное сечение
конструкций из данного материала.
Прочность – способность материала сопротивляться раз-
рушению под действием внутренних напряжений, возникающих
в нем под действием внешних нагрузок.
В зависимости от вида внешних воздействий различают:
– прочность при сжатии;
– прочность при растяжении;
– прочность при изгибе и т.д.
От внешней нагрузки Р в материале возникают внутренние
напряжения , т.е. нагрузке противодействуют внутренние си-
лы, знак которых противоположен:
Р =
.
Рис. 5.10. Схема возникновения внутренних напряжений
По мере возрастания нагрузки (Р) до разрушающей (Р
раз
)
внутренние напряжения ( ) нарастают, а при разрушении стано-