4. Эксплуатационно-технические свойства стройматериалов (определение, принципиальные схемы и единицы измерения, сравнительные показатели для различных материалов).

Показатели всех свойств материала.

1. Пористость (П) – количество и характер пор (промежутков, полостей, ячеек) в стройматериале. Единицы измерения: %.

П=(1-p/pcр)*100

Низкопористые (П<30%) – стекло, сталь (0%), гранит (2%).

Среднепористые (30%<П<50%) – керамический кирпич (35%).

Высокопористые (П>50%) – пенопласт (95%), древесина (65%).

Методы определения: оптические измерения, фотометрические оптические измерения, ртутная порометрия, десорбция, молекулярных щупов, просасывания воздуха, механический.

Высокая пористость – низкая теплопроводность, при открытых порах - высокое звукопоглощение, водопоглощение, низкая морозостойкость

2. Средняя плотность – отношение массы материала к его объему в естественном состоянии (т.е. с учетом пор, полостей и пр.). Единицы измерения: кг/м³.

p_ср=m/v_(кг/м3)

Высокая (>2000) – тяжелый материал – бетон тяж. (2200 кг/м³), стекло (2600 кг/м³)

Низкая (<1000) – легкий материал – пенопласт (50 кг/м³), древесина (575 кг/м³).

Истинная плотность - отношение массы материала к его объему в абсолютно плотном состоянии (т.е. без учета пор, полостей и пустот).

3. Влажность (W) – отношение содержащейся в материале влаги к массе материала в сухом состоянии. Единицы измерения: %.

Высокая (>20%).

Низкая (<5%).

Методы измерения: высушивание образца и определение разности масс до и после сушки, кондуктометрический, с помощью электронного емкостного влагометра.

4. Гигроскопичность (Г; W_г) – способность материала поглощать водяные пары из воздуха (при повышенной влажности) и удерживать их. Единицы измерения: %. Более высокая у мелкопористых материалов.

Методы определения: помещение образца в эксикатор с определенной влажностью воздуха.

5. Водопоглощение (В_m; В_v) – способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Обычно используется водопоглощение по массе (В_m). Единицы измерения: %.

Bm=((м-м1)/м)*100(%)

Высокое (>20%) – древесина (150%).

Низкое (<5%) – гранит (0,5%).

Метод измерения: насыщение образцов водой и последующее измерение прироста массы/объема.

Водостойкость – характеризуется коэффициентом размягчения (К_р) Коэффициент размягчения – отношением предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии материала в сухом состоянии.

К_р = R_{насыщен водой}/R_{в сухом состоянии}

У металла и стекла К_р=1, материалы с К_р< 0,8 не применяются в конструкциях, постоянно подверженных действию воды.

6. Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением.

Единицы измерения: кгс/см² , МПа

Методы измерения: измеряется время, в течение которого образец не пропускает воду при постоянном давлении воды или гидростатическое давление, которое выдерживает материал.

7. Морозостойкость (Мрз) – способность насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительных потерь массы и прочности. Единицы измерения: цикл. Допускается потеря массы – не более 5%, прочности – не более 25%, внешний вид - без трещин и расслаиваний.

Высокая (>100 циклов).

Нормальная (десятки циклов).

Низкая (<10 циклов).

Методы измерения: попеременное замораживание и оттаивание образцов, интенсификация напряжения осуществляется вакуумированием, принудительным высоким насыщением материала, замораживание образцов в различных жидкостях, резкими режимами замораживания и оттаивания.

8. Теплопроводность – способность материала проводить тепло при разности температур на ограничивающих материал поверхностях. Оценивается коэффициентом теплопроводности (λ) отношением количества вещества теплоты , прошедшей в течение 1ч через материал толщиной 1м.. Единицы измерения: Вт/м°С.

Сталь – 58. Гранит – 3. Пенопласты – 0,04.

Материалы с λ<0,17 – теплоизоляционные (пенопласт, резина, стекло).

Методы измерения: измерение стационарного и нестационарного потока теплоты, метод цилиндрического зонда.

9. Огнестойкость (О) – способность материала сохранять физико-механические свойства при воздействии огня и высоких температур в условиях пожара. Единицы измерения: часы.

Несгораемые материалы (не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются) – бетон, металл, стекло, кирпич.

Трудносгораемые (обугливаются, тлеют, с трудом воспламеняются; при удалении источника огня горение прекращается) – асфальтобетон, цементный фибролит.

Сгораемые (горят, тлеют, при удалении источника огня горение продолжается) – древесина, пластмасса.

Методы измерения: огневой трубы, калориметрии.

10. Звукопоглощение – способность материалов поглощать звуковые волны. Характеризуется коэффициентом звукопоглощения (α). Единиц измерения не имеет (безразмерная величина).

Звукопоглощающие материалы (α>0,2) – материалы с пористо-волокнистой структурой, открытыми порами, шероховатой поверхностью.

Методы измерения: испытание материала в реверберационой камере.

11. Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться действию агрессивных веществ.

Коррозия: физическая, химическая, физико-химическакя, электрохимическая.

Метод измерения : определение разности масс образцов до и после воздействия, изменения прочностных и упругих характеристик, акустический способ, при водонасыщении под вакуумом, фотометрический метод.

12. Прочность – способность материала сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами. Оценивается пределом прочности – максимальным напряжением, при котором фиксируется начало разрушения (R). Единицы измерения: МПа, кгс/см².

Rи= M/W

R_сж, R_растяж, R_изгиб, R_удар.

Высокая (>100МПа) – сталь.

Нормальная (10-100МПа) – тяжелый бетон.

Низкая (<10МПа) – гипс.

Методы измерения: разрушающие( с помощью гидравлических прессов, разрывных машин, штампов) и неразрушающие ( ультразвуковые и радиометрические)

13. Твердость (Т) – способность материала оказывать сопротивление местному внедрению более плотного материала путем внутреннего напряжения. Единицы измерения: МПа или баллы по шкале МООС (для природного камня).

Методы измерения: вдавливание в материал малодеформирующихся тел, последовательное царапание минералами, входящими в шкалу Мооса.

14. Истираемость (И) – способность материала уменьшаться в объеме и массе при разрушении поверхностного слоя под действием истирающих усилий. Единицы измерения: г/см².

Высокая (>0,5).Низкая (<0,5).

Методы измерения: с помощью кругов истирания.

15. Деформативные свойства:

а) Упругость – способность материала деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения воздействия.

б) Пластичность - способность материала изменять форму и размеры под действием внешних сил без разрушения.

в) Хрупкость – способность твердого материала разрушаться при механических воздействиях без пластической деформации.

Методы измерения: с помощью оптических длиннометров, индикаторов, тензометров, дилатометров.

16. Структура

Микроструктура: кристаллическая и аморфная

Макроструктура: конгломератная, ячеистая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая.

Методы определения: рентгеноструктурный, термический, хроматографический, люминесцентный, спектральный анализ