- •11. Определение адгезии органических вяжущих к каменным материалам. Активные и пассивные методы.
- •12. Осадочные горные породы. Происхождения, основные св-ва, применение в дор. Строительстве.
- •13. Вязкость жидких битумов и ее определение.
- •14. Температура хрупкости нефтяных битумов и ее определение.
- •15. Искусственные каменные материалы. Керамические изделия. Особенности их технологии. Стекло и ситаллы.
- •16. Определение пенетрации нефтяных битумов.
- •17. Портландцемент. Сырье для производства портландцемента. Особенности технологии его получения. Понятие о клинкере.
- •18. Определение сроков схватывания цемента.
- •19. Физические св-ва строительных материалов. Теплотехнические св-ва строительных материалов.
- •20. Определение растяжимости вязких битумов.
19. Физические св-ва строительных материалов. Теплотехнические св-ва строительных материалов.
Физические:
Объемная масса (средняя плотность)—масса единицы объема в естественном состоянии вместе с порами и пустотами (в г/см3 или кг/м3). Для строительных материалов она колеблется пределах (до 300 — для гранитов, до 8000 — для сталей и до 20 — для теплоизоляционных материалов). По объемной массе можно судить о пористости материала, прочности, теплопроводности и других свойствах. Чем она выше, тем выше прочность материала, чем" ниже—. тем ниже теплопроводность и т. д. Объемная масса используется при расчете потребности в транспорте для перевозки строительных материалов, при проектировании составов бетонов, вычислении пористости и т. д.
термин «объемная масса» заменен на термин «средняя плотность». Выражается р, как отношение массы к объему: p = m/V. Иногда говорят об относительной плотности материала — соотношении плотностей материала с порами и пустотами и без них. У плотных материалов она равна единице. Для пористых материалов она меньше единицы. Среднюю плотность рыхлых материалов (песка, щебня, гравия) называют насыпной массой (вместе с порами и пустотами), а характеристикой их является пустотность — объем пустот между зернами (в %).
Пористость – степень заполнения объема материала порами. Она характеризует количество пор, капилляров и микротрещин в единице объема материала:
П= (р-ро)*100\р
Где П – пористость, р – истинная плотность, ро – средняя плотность материала.
Величина р, как правило, больше ро (средней плотности), так как большинство материалов содержат замкнутые поры, капилляры, микротрещины.
Величина пористости, а также вид и размер пор в значительной мере влияют на прочность, теплопроводность, морозостойкость, водопроницаемость. Чем больше пористость, тем ниже прочность, теплопроводность, морозостойкость, водонепроницаемость. Отрицательное влияние на свойства строительных материалов оказывают капиллярные поры. Следовательно, величина пористости влияет на долговечность. Существуют поры двух типов: капиллярные и некапиллярные. По величине радиуса поры делятся на микрокапилляры, с радиусом меньше 5-10—9 м (менее 5 А), переходные — 5х10...10-7 м (5... 1000 А), макрокапилляры — более 1х10-7 м (более 1000 А).
Некапиллярные поры (закрытые) имеют размеры более 10... 20 мкм. Распределение пор по размерам выражается дифференциальной кривой распределения пор по радиусам.
Водопоглощение — способность материала поглощать и удерживать воду при обычном давлении. Характеризуется отношением поглощенной материалом воды к массе сухого материала и выражается в процентах. Отношение объема поглощенной материалом воды к его объему называется объемным водопоглощением. Оно характеризует интегральную пористость материала и всегда меньше пористости. Так как не все поры заполняются водой и удерживают ее, водопоглощение разных материалов различно и колеблется от долей процента до десятков процентов.
Водонасыщение — способность материала поглощать и удерживать воду при уменьшенном давлении (вакууме), когда большое количество пор заполняется водой. Таким образом, водонасыщение всегда больше водопоглощения.
Отношение водопоглощения к водонасыщению называют коэффициентом водонасыщения. Степень снижения прочности материала при предельном водонасыщении называется водостойкостью, которая характеризуется коэффициентом размягчения: Kразм= Rнас \ Rсух
где Кразм — коэффициент размягчения; Rнас,Rсух — прочность образцов в насыщенном и сухом состоянии, кг/см2 (МПа).
Коэффициент размягчения для различных материалов лежит в пределах 0...1. К водостойким относят материалы, Краям которых не больше 0,8 (бетоны, граниты).
Набухание и усадка. Объем пористых строительных материалов при изменении влажности окружающей среды изменяется. При высыхании материала объем его уменьшается, происходит егd усадка. При насыщении материала водой его объем увеличивается, происходит набухание. В результате набухания и усадки в материале (например, в цементном бетоне) возникают усадочные напряжения, линейные и объемные деформации. Механизм набухания и усадки разных материалов различен. Например, для цементного бетона различают капиллярную усадку, ведущую к появлению и развитию микротрещнн, и усадку, обусловленную наличием адсорбционно-связанной воды в бетоне, хотя механизм этих явлений, не выяснен. Усадка — набухание (в мм/м) изменяется в больших пределах: для гранита — 0,02...0,06, древесины— 30... 100, кирпича — 0,03...0,1.
Многократный процесс усадки — высыхания ускоряет разрешение материала.
Водонепроницаемость — способность материала пропускать воду, характеризуемая количеством воды, прошедшим через единицу площади в единицу времени при определенном давлении (определенной толщине образца). Водонепроницаемость тем ниже, чем меньше пористость (выше плотность). Материалы с относительной плотностью, равной единице, практически водонепроницаемы (металлы, стекло, некоторые пластмассы).
Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать определенное количёство циклов попеременного замораживания и оттаивания без заметного разрушения и потери прочности. Она характеризуется коэффициентом морозостойкости, вычисляемым как отношение прочности, определенной при п циклах замораживания— оттаивания, к прочности образцов в водонасыщенном состоянии без замораживания.
Чем выше пористость, тем ниже морозостойкость материала. Разрушение материала происходит благодаря расклинивающему действию замороженной воды, увеличивающейся в объеме до 10%, и увеличению давления до 200 МПа.
Морозостойкость пористых материалов определяется характером пор и структурой пористости. например в процессе нагрузки макропоры являются резервом для приема отжимаемой воды.
Материалы относятся к морозостойким при коэффициенте морозостойкости не менее 0,75. По числу циклов замораживания — оттаивания определяют марки бетонов по морозостойкости.
Теплостойкость — способность материала сохранять физико-механические свойства при повышенной температуре в условиях эксплуатации (выражается в °С). Например, вязкие нефтяные дорожные битумы (и другие органические .вяжущие) характеризуются температурой размягчения, являющейся условной характеристикой перехода битума, из вязко- упругого ('полутвердого) в текучее состояние.
Огнестойкость характеризует способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур, например, выхлопных газов самолетов на покрытие аэродромов. По этому признаку материалы делят на несгораемые (керамические, металлические материалы, горные породы), которые под действием высоких температур не деформируются или сильно деформируются, трудносгораемые (асфальтобетоны, гидроизол, фибролит л др.), сгораемые (битумы, смолы, древесина и другие материалы органического происхождения).
Теплопроводность — способность материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Она характеризуется коэффициентом теплопроводности (Вт/м•°С). Материалы, применяемые для защиты от теплообмена (о дорожных конструкциях — теплоизоляционные материалы), должны иметь низкую теплопроводность. Она уменьшается с появлением пористости и возрастает с увеличением влажности. Так, теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха, а замерзшей воды — в 4 раза выше, чем воды в жидком состоянии (коэффициенты теплопроводности воздуха, воды и льда (Вт/м•°С) соответственно 0,023; 0,58; 2,3).
Теплопроводность пористых материалов тем меньше, чем меньше диаметр пор (в крупных порах возможно движение воздуха и передача тепла конвекцией).
Теплоемкость — количество тепла, поглощаемое материалом при его нагревании на I X. Она характеризуется коэффициентом теплоемкости. Чем он меньше, тем больше возможность сохранения постоянного температурного режима внутри конструкции при температурных колебаниях внешней среды.
Коэффициент теплоемкости (Дж/кг•°С) для различных материалов варьирует в больших пределах: каменные материалы — 0,75•103…0,94•103, материалы из древесины — 2,42•103... 2,75•103; сталь — 0,5•103.
С увлажнением материала коэффициент теплоемкости возрастает. Дорожные теплоизоляционные материалы характеризуются коэффициентом теплоусвоения.
Дисперсность — характеристика размеров частиц, технологический показатель для порошкообразных и сыпучих продуктов, характеризуется степенью дисперсности — отношением обшей поверхности сыпучего материала (мм2) к объему (массе) и выражается в см2/г (см2/см3).
К технологическим относятся св-ва, характерезующие поведение материала в технологических процессам. Каждый вид материала характеризуется комплексом технологических св-в с конкретными (часто приближенными) показателями, необходимыми для расчета технологических переделов: режимов дробления, перемешивания, формирования, уплотнения и др. Например, для каменных материалов важным показателем является дробимость — свойство при ударе делиться (размельчаться) на части различной формы. По дробимости оценивают способность материала к измельчению (дроблению) при получении дисперсных каменных материалов, назначают марки щебня и гравия. Для строительных смесей (цементо-, асфальто-, полимербетонных) важными характеристиками являются удобоукладываемость и формируе- мость.
Удобоукладываемость смесей есть скорость формования материалов. Формуемоеть — свойство смесей приобретать заданную форму при минимальных экономических затратах. Она определяет плотность и прочность композиционных материалов.
Нерасслаиваемость — свойство смесей (эмульсий, цементобетонных растворов) сохранять однородность при формовании и транспортировке.
Свариваемость и ковкость определяют свойства металлов- в процессе сварки, ковки. Укрывистость — способность красок и лаков равномерно покрывать поверхность. Слеживаемость — комкование мелкозернистых материалов (цемента, минеральных порошков) в условиях повышенной влажности воздуха. Ее можно снизить путем обработки материалов ПАВ (гидрофобизацией).
Для керамических материалов технологическим свойством является спекаемость. Она характеризуется температурой спекания и плотностью получаемого материала. Плавкость— св-во материалов размягчаться до приобретения текучести при определенной температуре, выбор которой необходим для достижения конкретных условий и приемов переработки материалов (битумов, полимерных добавок, глин I т. д.). Многие технологические св-ва не унифицированы нормативными документами как по терминологии, так и по показателям и могут различаться не только в разных государствах, но и в пределах одной страны и даже отрасли.