ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4312
Скачиваний: 9
43
Тема 5 (лекции 6–12)
СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Классификация свойств
Свойствами называют способность материалов определен-
ным образом реагировать на воздействие отдельного или не-
скольких внешних или внутренних факторов: силовых, усадоч-
ных, тепловых и других.
Каждый материал обладает комплексом свойств.
Кроме понятия «свойство» существуют количественные
показатели, по которым оценивают «степень» его проявления
для каждого материала, сравнивают материалы между собой.
Все многообразие свойств строительных материалов приня-
то разделять на четыре группы.
1. Физические свойства характеризуют материал как физи-
ческое тело, а также его отношение к различным физическим
факторам (действию воды, различных температур, электриче-
ского тока и т.д.).
2. Механические свойства характеризуют способность ма-
териала сопротивляться действию внешних механических сил,
приводящих к сжатию, растяжению, изгибу и т.д.
3. Технологические свойства характеризуют способность
материала подвергаться обработке и переработке (шлифоваться
и полироваться, изменять форму, уплотняться и т.д.).
4. Химические свойства характеризуют способность мате-
риала к химическим превращениям под действием различных
веществ и факторов (превращениям полезным – гидратация вя-
жущих веществ и вредным – коррозия материалов).
44
5.2. Физические свойства
5.2.1. Свойства материала, характеризующие его
как физическое тело
Истинная плотность (ρ) – масса единицы объема материа-
ла в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор, трещин или
пустот, присущих материалу в его естественном состоянии.
Рассчитывается как отношение массы материала к его объ-
ему в абсолютно плотном состоянии:
ρ =
a
m
V
. (5.1)
Размерность – г/см
3
или кг/м
3
.
Истинная плотность позволяет судить о том, каким – лег-
ким или тяжелым – является вещество материала, потому что
значение истинной плотности показывает, какую массу имеет
1 см
3
или 1 м
3
вещества материала. Можно сказать, что истинная
плотность является физической константой данного материала.
На истинную плотность материала влияют:
химический состав материала, например:
– для органических материалов (С, Н) 1–1,6 г/см
3
– для неорганических материалов:
оксиды Si, Ca, Al 2,2–3,3 г/см
3
портландцементный клинкер
3,2 г/см
3
керамический черепок
2,5–2,6 г/см
3
– для стали (Fe)
7,8–7,9 г/см
3
внутреннее строение вещества, плотность упаковки
частиц (атомов, молекул), например:
Н
2
О
– вода – 1 г/см
3
,
лед – 0,92 г/см
3
;
С
– графит – 2,2 г/см
3
,
алмаз – 3,5 г/см
3
.
Основной задачей в определении истинной плотности явля-
ется измерение объема материала в абсолютно плотном состоя-
нии. Для этого материал измельчают и погружают в объемомер,
заполненный инертной для данного материала жидкостью (при-
45
бор Ле Шателье, мерные цилиндры, пикнометры). Объем опре-
деляется по методу вытеснения жидкости.
Средняя плотность (ρ
т
) – характеризует массу единицы
объема материала в естественном состоянии (вместе с порами и
пустотами). Рассчитывается путем деления массы образца на
его объем:
ρ
m
=
e
m
V
. (5.2)
Размерность – в г/см
3
или кг/м
3
.
Средняя плотность позволяет судить о том, каким – легким
или тяжелым – является материал или изделие, потому что зна-
чение средней плотности показывает, сколько весит 1 см
3
или
1 м
3
материала.
Средняя плотность строительных материалов изменяется от
10–20 до 2500 кг/м
3
и более.
На среднюю плотность влияют:
– пористость материала (при увеличении пористости
средняя плотность уменьшается);
– влажность материала (чем выше влажность, тем выше
средняя плотность).
Среднюю плотность определяют у материалов в сухом со-
стоянии.
Объем материала измеряют по-разному в зависимости от
формы образца или изделия (правильная геометрическая форма
или неправильная).
По величине ρ
т
можно косвенно судить о многих свойствах
материала (теплопроводности, прочности).
Средняя плотность – одно из самых важных свойств тепло-
изоляционных материалов, поэтому значение средней плотности
является маркой теплоизоляционных материалов.
Например, марка теплоизоляционного газобетона Д 400 оз-
начает, что средняя плотность не превышает 400 кг/м
3
.
Пористость (П) – степень заполнения объема материала
порами; ее вычисляют по формуле:
46
100 %.
пор
е
V
П
V
(5.3)
Пористость можно определить с помощью специальных
приборов – поромеров или вычислить по формуле:
100 %.
т
П
или (5.4)
1
100 %
т
П
. (5.5)
Пористость изменяется в широком диапазоне у строитель-
ных материалов:
П = 0 % – стекло, битум, сталь, полимеры;
П = 0,2–0,8 % – гранит;
П = 75–85 % – газобетон (ячеистый бетон);
П = 90–98 % – ячеистые пластмассы.
Поры различаются по размеру, форме и характеру.
Поры могут быть размером от 10
–3
до 10
–9
м:
– микрокапилляры, r 0,1 мкм (1 мкм = 10
–6
м = 10
–3
мм)
(мелкие);
– макрокапилляры, r от 0,1 до 10 мкм (средние);
– некапиллярные поры (крупные).
По форме и характеру бывают:
– изолированные, закрытые поры (рис. 5.1);
– сообщающиеся поры (рис. 5.2);
– открытые поры (рис. 5.3).
47
Рис. 5.1 Рис. 5.2 Рис. 5.3
Поры в материале могут быть заполнены воздухом или во-
дой.
При увеличении пористости:
уменьшаются
средняя плотность материала,
теплопроводность материала,
увеличиваются водопоглощение (при открытых порах),
водопроницаемость (при открытых по-
рах).
Для большинства материалов наиболее благоприятная
структура – микропористая с равномерно распределенными
замкнутыми порами.
Кроме понятия «пористость» существует еще понятие
«пустотность» для строительных изделий со специально соз-
данными в процессе изготовления правильными по форме пус-
тотами.
Пустотность – степень заполнения объема изделия пусто-
тами, %.
П = (V
п
/V
e
)100 %.
Пустоты могут быть сквозными и несквозными.
Примеры: пустотелый керамический кирпич и камень.
Пустотность снижает массу изделия и его среднюю плот-
ность и влияет на другие свойства.