Физични свойства на материалите, Безплатни курсови работи, резюмета и дипломни работи

Специфични и структурни характеристики са истинската, средната и обемната плътност на материала, както и различни видове порьозност.

Истинска плътностr (g/cm 3 ) – масаtединица обемVна материала в абсолютно плътно състояние без пори и кухини:

Средна плътностrо (kg/m 3 ) – масаtединица обемVо на материала в естествено състояние заедно с порите и кухините:

Истинската плътност, за разлика от средната плътност, е сравнително постоянна характеристика, която не може да бъде ... променена, като средната плътност на материал, преди да се промени неговия химичен състав или молекулна структура. Повечето строителни материали имат пори, така че истинската им плътност винаги е над средната. Само при плътни материали (стомана, стъкло, битум) истинската и средната плътност са равни, тъй като обемът на порите е много малък.

Често средната плътност на материала се отнася до плътността на водата, при 4 ° C, равна на 1 g / cm 3, и тогава определената плътност става безразмерна величина, която се нарича относителна плътност.

Насипна плътностrn (kg/m 3 ) – отношението на масата на материала в насипно състояние към неговия обем. Насипната плътност се определя за насипни материали (пясък, трошен камък, цимент и др.). Стойността му отразява влиянието не само на порите във всяко зърно, но и на междузърнестите кухини в рехаво изсипания обем на материала.

Стойностите на средната и насипната плътност на материалите са необходими характеристики при изчисляване на якостта на конструкцията, като се вземе предвид нейната собствена маса, за определяне на обемите, метода и разходите за транспортиране на материали и др.

В много отношения свойствата на материала определят броя, размера и естеството на порите.Порьозносттае относителна стойност (обикновено в проценти), показваща каква част от обема на материала е заета от вътрешни пори или кухини (празнини). Порите са клетки, които не са запълнени с твърдо вещество (с размер до няколко милиметра). По-големите пори, например между зърната на насипни материали или кухините, присъстващи в някои продукти (кухи тухли, стоманобетонни панели), се наричат празнини.

Има обща, отворена и затворена порьозност.Общата порьозностсе изчислява по формулата

Отворена порьозностОпределя се от абсорбцията на вода (вижте по-долу).Затворена порьозностPz е равно на разликата между P и Po.

Общата порьозност варира в широки граници: от 0,2-0,8% за гранит и мрамор, до 75-85% за топлоизолационни тухли и клетъчен бетон и над 90% за пенопласт и минерална вата.

Хидрофизични свойства - това са свойствата на строителните материали във връзка с действието на водата (хигроскопичност, влажност, водопоглъщаемост, деформация на влага, водопропускливост, водоустойчивост и устойчивост на замръзване - при едновременно действие на вода и замръзване).

Хигроскопичносттасе отнася до свойството на порест материал да абсорбира водни пари от въздуха.

Водопоглъщаемост- способността на материала да абсорбира и задържа вода в пряк контакт с него. Степента на водопоглъщане зависи от структурата на материала и главно от отворената (капилярна) порьозност. Разграничете абсорбцията на вода по маса Vm (%),

и водопоглъщане по обем Bo (%),

къдетоmus е масата на пробата, наситена с вода, g;mdry – тегло на суха проба, g;Vo – обем на пробата, cm3; rw е плътността на водата, 1 g/cm3.

Водопоглъщане по тегловарира в широки граници, например за гранит е 0,02-0,7%, тежък бетон - 2-4%, тухла - 8-15%, за топлоизолационен материал може да бъде повече от 100%. Водопоглъщането по обем характеризира главно отворената порьозност на материала. Познавайки водопоглъщането по маса Vm и плътността ρо, е възможно да се изчисли водопоглъщането по обем:

Деформациите от влагаса свиване и подуване.Свиване(свиване) - намаляване на обема и размера на материала при съхнене. Причинява се от намаляване на дебелината на водните слоеве, заобикалящи частиците на материала, и от действието на капилярни сили, стремящи се да ги сближат.Подуване(подуване) - увеличаване на обема и размера на материала при навлажняване. Това се дължи на заклиняващото действие на водата и намаляване на капилярните сили.

Водопропускливост- способността на материала да пропуска вода през дебелината си. Характеризира се със стойността на коефициента на филтрация Kf (m 2 / h), който се определя от количеството вода, преминало през 1 m 2 площ за 1 час при постоянно налягане.

Хидроизолациятае способността на материала да задържа вода и е обратно пропорционална на коефициента на филтрация. За бетона водоустойчивостта се характеризира с степениW2,W4, ...W20, показващи свръхналягане (0,2; 0,4; ...2,0 MPa), при което пробата не пропуска вода по време на стандартен тест (метод на „мокро място“). Водоустойчивостта се увеличава с уплътняването на материала и намаляването на капилярните пори.

Водоустойчивосттасе характеризира с коефициента на омекване Kp, който се изчислява по формулата

къдетоRus е крайната якост на натиск в състояние, наситено с вода, MPa;Rdry – якост на сух натиск, MPa.

Материалите с Kp по-малко от 0,6 се класифицират като неводоустойчиви материали, материалите с Kp не по-ниско от 0,6 са ограничено водоустойчиви, а материалите с Kp не по-ниско от 0,7 (0,8 за хидравлични конструкции и основи) се класифицират като водоустойчиви материали.

Устойчивост на замръзване- способността на материала да издържа на многократно и редуващо се замръзване и размразяване в състояние, наситено с вода. Разрушаването на материала по време на замразяването му в наситено с вода състояние е свързано с образуването на лед в порите, чийто обем е приблизително 9% по-голям от обема на водата. Устойчивостта на замръзване се определя количествено от марката за устойчивост на замръзване. Степента на устойчивост на замръзване се приема като най-големият брой цикли на редуване на замразяване и размразяване, които материалните проби могат да издържат без видими признаци на разрушаване и известно намаляване на якостта и загуба на тегло. Установени са степени на мразоустойчивост: тежък бетон -F25-F1000, керамични и силикатни тухли -F15-F50 и др.

Топлофизичните свойства характеризират отношението на материала към действието на топлината.

Топлопроводимост- способността на материала да пренася топлина от тяло с по-висока температура към по-малко топло. Характеризира се с коефициент на топлопроводимост l (W / (m × °С), който е равен на

къдетоQе количеството топлина, J; d е дебелината на материала, m;А– площ на напречното сечение, m 2 ; (t1 _t2) – температурна разлика, °C;Т– продължителност на топлопреминаване, s.

Топлопроводимостта зависи от структурата на материала, неговата влажност и температура. Съществува емпирична формула на Некрасов за определяне на топлопроводимостта на материала по неговата средна плътност

къдетоdе относителната плътност на материала (плътността на материала по отношение на плътността на водата е 1g/cm 3 ), безразмерна величина.

Топлопроводимостта зависи от съдържанието на влага в материала, тъй като водата има по-висока топлопроводимост (25 пъти) в сравнение с топлопроводимостта на въздуха.

Термично съпротивление R, (m 2 × °C) / W, конструктивна дебелина d е

Топлинният капацитетсе определя от количеството топлина, което трябва да се предаде на 1 kg от даден материал, за да се повиши температурата му с 1 °C. С увеличаване на съдържанието на влага в материалите, техният топлинен капацитет се увеличава, тъй като водата има топлинен капацитет 4,19 kJ/(kg × °C).

Огнеупорност- способността на материала да издържа на продължително излагане на високи температури при натоварване.

Огнеустойчивост- способността на материала да издържа на краткотрайно излагане на открит пламък. Има материали:огнеупорни, т.е. които не горят и не поддържат горене (бетон, метал, керамика);запалим, т.е. които, когато са изложени на огън, горят (тлеят), а когато огънят се отстрани, спират да горят (асфалтобетон, дърво, импрегнирано със забавители на горенето);горими(дърво, полимерни материали).