Министерство образования и науки Украины
НТУУ «КПИ»
Конспект лекции
по строительному материалу
Киев – 2011
Лекция № 1
Тема: Основные свойства строительных материалов
Прежде чем применить тот или другой материал в строительстве, нужно знать его физико-механические свойства, художественно-декоративные качества и учитывать те условия, в которых материал будет работать в строительной конструкции.
Основные свойства строительных материалов можно разделить на несколько групп.
К первой группе
свойств относят физические свойства
материалов: удельный вес
,
объемный вес
,
плотность
,
и пористость
.
От них в большей степени зависят другие
важные в строительном отношении свойств
строительных материалов.
Вторую группу составляют свойства, характеризующие отношение строительного материала к действию воды и мороза: водопоглащение, влажность, влагоотдачи, гигроскопичность, водопроницаемость, водо- и морозостойкость.
К третьей группе относят механические свойства материалов: прочность, твердость, хрупкость, пластичность, истираемость и др.
В четвертую группу объедены свойства, характеризующие отношение материалов к действию тепла: теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность и т.д.
Специальные группы – сопротивление к действию кислот, щелочей, солей, газов, т.е. химические или коррозийные стойкости.
Особые группы – технологические свойства, механическая обработка, формования и т.д.
1.1 Физические и химические свойства
Удельный вес Удельным весом называют вес материала в единице объема в плотном состоянии (без пор), .
где
– вес твердых частиц (без пор);
– объем твердых частиц.
Объемный вес – вес единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами).
где
– вес жидкости, заполняющие поры,
– объем пор.
Плотность. Плотностью материала называется степень заполнения его объема твердым веществом, из которого материал состоит.
Пористость. Пористостью называют отношение объема пор к общему объему материала
Коэффициент пористости:
где
– природная влажность.
Водопоглащение.
Степень заполнения объема материала
водой. Водопоглащение материала бывают:
весовые
и объемные
:
где
– вес материала в сухом состоянии;
– вес в водонасыщенном состоянии;
– Объем материала в естественном
состоянии.
Влажность материала, т.е. весовое содержание воды в материале
Влагоотдача – свойство материала отдавать воду при изменении условий в окружающей среде.
Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением, т.е. количество воды, прошедшей за 1 ч через 1 см2 поверхности материала при постоянном давлении.
Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и отталкивание без признаков разрушения. Температура замораживания минус 17 °С.
Теплопроводность – способность материала передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.
Коэффициент теплопроводности:
где
– толщина материала,
– площадь ;
и
– температура поверхностей,
– время.
Теплоемкость – свойство материала поглощать определенное количество тепла при нагревании.
где
– количество тепла,
;
– коэффициент теплоемкости (или удельная
теплоемкость);
– вес материала, кг
;
Огнестойкость – свойство материала выдерживать без разрушения действия высоких температур. По огнестойкости материалы делят на: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Несгораемые – под действием огня не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются.
Трудносгораемые – под действием огня с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются.
Сгораемые – под действием огня воспламеняются, тлеют и обугливаются, после удаления огня продолжают гореть.
Огнеупорность – свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур не расплавляясь. Огнеупорные – от 1580 °С и выше; тугоплавкие – (1350–1580) °С ; легкоплавкие – меньше 1350 °С.
Прочность – свойство материала сопротивляться действующим нагрузкам.
Прочность при сжатии:
гдe
– действующие нагрузки,
– площадь сечения.
Прочность при растяжении:
где
– растягивающие нагрузки.
Прочность при изгибе:
где
– расстояние между опорами,
– ширина,
– высота поперечного сечения,
– изгибающий момент,
– момент сопротивления поперечного
сечения.
Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела. В десятибалльной шкале: алмаз–10; корунд–9; мел–1; гипс–2 ; кварц–7 и т.д.
Истираемость – свойство материала уменьшаться в весе и объеме под действием истирающих условий.
Сопротивление удару – способность материала сопротивляться ударным воздействиям.
Упругость – свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму и объем после прекращения действия внешних сил, под влиянием которых форма материала изменяется.
Пластичность – свойство материала под влиянием действующих на него усилий изменять свои размеры и форму без образования трещин и сохранять их после снятия нагрузки.