6

Лекція №2

Тема. Основні властивості будівельних матеріалів.

Мета. Вивчення загальних відомостей про структурно-фізичні, гідрофізичні і теплофізичні властивості будівельних матеріалів.

План заняття.

1. Структурно-фізичні властивості будівельних матеріалів

2. Гідрофізичні властивості будівельних матеріалів

3. Теплофізичні властивості будівельних матеріалів.

1. Структурно-фізичні властивості будівельних матеріалів

Будівельні матеріали використовують для будівництва будівель і споруд.

Усі вони характеризуються різними властивостями, які визначають якість матеріалів і галузь їхнього застосування.

Властивості будівельних матеріалів за сукупністю ознак поділяють на фі­зичні, механічні, хімічні та технологічні.

Фізичні властивості характеризують особливості фізичного стану матеріалу, а також його здатність реагувати на зовнішні фактори, що не впливають на хіміч­ний склад матеріалу.

Маса – сукупність матеріальних часток (атомів, молекул, іонів), з яких складається дане тіло. Маса володіє певним об’ємом , тобто займає частину простору. Вона постійна для даної речовини і не залежить від швидкості її руху і положення в просторі. Тіла, які мають однаковий об’єм і складаються з різних речовин, мають неоднакову масу. Для характеристики розрізнення в масі речовин, які мають однаковий об’єм, вжито поняття густини, яка поділяється на істинну, середню і насипну.

Істинна густина р — це маса одиниці об'єму матеріалу в «абсолютно» щільному стані (без пор, пустот), найчастіше її визначають у г/см³.

Часто істинну густину матеріалу відносять к істинної густині води при t = 4⁰С, яка дорівнює 1 г/см³ тому істинна густина, яку визначають становиться якби безрозмірною.

Однак ж всі будівельні матеріали мають пористу будову, за винятком скла, кварцу, ситалу, сталі та деяких інших, які можна вважати «абсолютно» щільни­ми. Тому, щоб визначити «абсолютний» об'єм випробовуваного твердого матері­алу, його висушують до сталої маси m_с й тонко подрібнюють, щоб кожна частин­ка не мала в собі пор.

Одержаний порошок засипають у спеціальний прилад (пік­нометр або об'ємомір), заповнений інертною рідиною по відношенню до речови­ни, що випробовується (водою, бензином, гасом тощо), і за об'ємом витісненої ним рідини встановлюють «абсолютний» об'єм матеріалу V_а.

Щоб визначити істинну густину р (кг/м³, г/см³), необхідно масу матеріалу m(кг, г)поділити на абсолютний об’єм V_а (м^3, см³), який займає сам матеріал (без пор)

Для рідких та в'язких будівельних матеріалів (рідинне скло, розчини хіміч­них добавок тощо) р визначають за допомогою ареометра, занурюючи його в рі­дину й фіксуючи рівень рідини за шкалою як показник істинної густини.

Для більшості неорганічних природних і штучних будівельних матеріалів істин­на густина становить 2,4-3,3 г/см³, за винятком металів (для сталі р=7,85 г/см³), а для органічних матеріалів — 0,8...1,6 г/см³.

Показник р - довідкова величина, яка застосовується для виконання дея­ких розрахунків, наприклад, визначення показника пористості.

Істинна густина одного й того самого матеріалу в звичайних умовах лишається

сталою.

У природі абсолютно щільних матеріалів дуже мало, переважна більшість - пористі матеріали, об'єм яких у природному стані V складається з об'єму твердого тіла V_а і об'єму пор V_п, які можуть бути заповнені повітрям V_пов і водою V_вод:

V= V_а + V_п;

V_п = V_пов + V_вод

Середня густина р_m - це маса одиниці об'єму матеріалу в природному стані (разом з порами і пустотами):

Середня густина найчастіше вимірюється у кг/м³, проте можна також вико­шувати одиниці г/см³ і т/м³.

Середня густина завжди менша за істинну густину.

Середня густина не може бути сталою величиною, тому що вона змінюється в залежності від пористості матеріалу. Наприклад, штучні матеріали з необхідною густиною, можна отримувати змінив їхню пористість (бетон важкий з середнею густиною 1800-2500 кг/м³ або легкий бетон з середнею густиною 500-1800кг/м³).

У разі потреби середню густину встановлюють для матеріалів, що перебувають будь-якому стані: зволоженому, повітряно-сухому або сухому (тобто висушеному до сталої маси). Для визначення середньої густини масу випробовуваного матеріалу знаходять зважуванням, а об'єм для зразків правильної геометричної форми - звичайним вимірюванням, неправильної форми (для пористих матеріа­лам покриття тонким шаром парафіну або повного насичення водою) - в об’ємомірі за об'ємом витісненої інертної рідини.

Середню густину сипких матеріалів (цементу, вапна, піску, щебеню, гравію тощо) називають насипною густиною.

Насипна густина р_н - це відношення маси сипкого матеріалу до його об’єму, включаючи простір між частинками. Її визначають для зернистих і порошкоподібних матеріалів.

Середня густина залежить від хімічного та мінералогічного складів матеріалів, більшою мірою - від розміру та кількості пор і пустот. Чим їх більше, тим легший матеріал. На величину середньої густини впливає вологість матеріалу: чим вище вологість, тім більша середня густина.

Середня густина має велике практичне значення для виконання різних розрахунків (обсягів транспортування, складування матеріалів, міцності конструкцій). Вона тісно пов'язана з іншими властивостями будівельних матеріалів (пористістю, міцністю, теплопровідністю, водонепроникністю), що дає змогу, орієнтуючись на показник р_m, визначати доцільні галузі їхнього використання у будів­ництві.

У таблиці наведено числові значення істинної та середньої густини деяких будівельних матеріалів.

За середньою густиною іноді матеріали поділяють на марки (позначають літерою D), при цьому марка - це середня густина матеріалу в інтервалі, визначеному стандартом.

Таблиця