Шпаргалка по "Строительному материалу"

1.Истинной  плотностью, называется масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. pu=m/Va

 где m — масса материала, Va — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность  каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая  не может быть изменена без изменения  его химического состава или  молекулярной структуры.

Средней плотностью, pc называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. pc=m/Ve

где m — масса материала, Ve — объем материала.

Среднюю плотность  сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью.

2. Пористость - степень заполнения объема материала порами. Пористость - величина относительная, выражается в процентах или долях объема материала.

Пористость материала  характеризуют не только с количественной стороны, но и по характеру пор: замкнутые  и открытые, мелкие и крупные. По характеру пор оценивают способность материала поглощать воду. Опытные данные показывают, что при увеличении пористости от 0 до 20 % прочность снижается почти линейно.

Величина прочности  также зависит от размеров пор. Она  возрастает с их уменьшением. Прочность  мелкопористых материалов, а также  материалов с закрытой пористостью  выше, чем прочность крупнопористых и с открытой пористостью.

Для сыпучих материалов (цемент, песок, гравий, щебень) рассчитывают насыпную плотность.

Насыпная плотность - величина, определяемая отношением массы  материала т (Kr) K занимаемому им объему в рыхлом состоянии VH (м )

По физическому  смыслу понятия пористость и пустотность аналогичны. При изготовлении бетона стремятся использовать сыпучие заполнители - песок, щебень или гравий с минимальной пустотностью. Водопоглощение материалов, зависящее от характера пористости, может изменяться в широких пределах.

Влажность - отношение  массы воды, находящейся в данный момент в материале тв, к массе (реже - к объему) материала в сухом состоянии

Влажность может  изменяться от нуля, когда материал сухой, до величины WM, соответствующей  максимальному водосодержанию. Увлажнение приводит к изменению многих свойств материала: повышается масса строительной конструкции, возрастает теплопроводность; под влиянием расклинивающего действия воды уменьшается прочность материала.

Водостойкость - свойство материала сохранять прочность  при насыщении его водой. Критерием  водостойкости строительных материалов служит коэффициент размягчения - отношение  прочности при сжатии материала, насыщенного водой, RB к прочности  при сжатии сухого материала 

Материалы, у которых  коэффициент размягчения больше 0,75, называют водостойкими.

Водонепроницаемость - свойство материала сопротивляться проникновению в него воды под  давлением. Это свойство особенно важно  для бетона, воспринимающего напор 

3. Теплоемкость, это способность накапливать тепловую энергию в материале при его нагревании. Численно удельная теплоемкость равна энергии, которую нужно ввести в единицу объема материала, чтобы нагреть его на один градус. Размерность удельной теплоемкости [Дж/(кг·К)].

Теплоемкость газов  хорошо изучена теоретически. Для  газов даже введено два типа теплоемкости: при постоянном давлении Cp и при постоянном объеме Cv. Обычно рассматривают теплоемкость, приходящуюся на одну молекулу. Тогда для одноатомного газа Cp=5/2 kT, а Cv=3/2 kT. Почему при постоянном давлении труднее нагревать молекулы? Ясно, что при этом газ расширяется, значит, нужна дополнительная энергия, чтобы нагревать газ при постоянном давлении

Теплопроводность определяет способность передать тепловую энергию через материал. Это тоже важная характеристика, она характеризуется коэффициентом теплопроводности l . Численно он равен потоку q проходящему через площадку куба единичной площади, при перепаде на его гранях температуры 1 ° С.

Для газов и жидкостей  обычная теплопроводность играет незначительную роль. В этом случае главную роль играют конвекция и излучение.

Самая высокая теплопроводность в нормальном диапазоне температур может быть достигнута путем переноса теплоты испарения. Если где-то испарить жидкость, а затем ее конденсировать в другом месте, то теплота испарения  заберет часть тепла от нагретого  участка и передаст его при  конденсации в другом месте. Это  эквивалентно теплопроводности между  этими участками.

4. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ТЕПЛА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ

Теплопроводностью называют способность материала  передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Теплопроводность  материала зависит от характера  пор и вида материала, его пористости, влажности, объемного веса и средней  температуры, при которой происходит передача тепла. Величина ее характеризуется  коэффициентом теплопроводности К.

коэффициент теплопроводности зависит \ от пористости материала. У  пористых материалов тепловой поток  проходит через их массу и через  поры, наполненные воздухом. Теплопроводность воздуха очень низка   (Я=0,02), вследствие   чего   он   оказывает большое термическое  сопротивление прохождению   теплового   потока.

Некоторое влияние  на величину теплопроводности оказывает  температура, при которой происходит передача тепла: коэффициент теплопроводности металлов с повышением температуры  уменьшается, у большинства же прочих материалов возрастает. Это особенно необходимо учитывать при выборе материалов для тепловой изоляции паропроводов, котельных установок и т. п.

ОГНЕСТОЙКОСТЬ

Под Огнестойкостью понимают способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. 

Несгораемые материалы  при воздействии огня или высокой  температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются (фибролит, войлок, пропитанный глиняным раствором, и др.). Сгораемые материалы (дерево, рубероид, толь, пластмассы и др.) под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

 ОГНЕУПОРНОСТЬ

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять, не деформируясь, длительному воздействию  высоких температур.

Для различных отопительных устройств (печей, труб, обмуровки

котлов и др.) используют строительные материалы,;которые могут не

только выдерживать  действие высоких температур, но и  нести опреде

лённую нагрузку при постоянной высокой температуре. Такие материа

лы делят на три группы: огнеупорные, выдерживающие действие темпе

ратур от 1580° С и выше (шамот, динас и др.); тугоплавкие, выдержи

вающие действие температур выше 1350 до 1580° С (гжельский кирпич);

легкоплавкие —  с огнеупорностью ниже 1350° С (обыкновенный глиня

ный кирпич).

5.  СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ  К ДЕЙСТВИЮ ВОДЫ  И РАСТВОРОВ

Водопоглощением материала называют способность его впитывать и удерживать воду.

Обычно насыщение материала водой наступает до заполнения всего объема труднодоступных пор. Кроме того, в материале имеется известное количество замкнутых пор. Поэтому объемное водопоглощение материала обычно меньше его пористости. Способы насыщения различных материалов при определении водопоглощения устанавливаются соответствующими ГОСТами.

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ называют способность материала пропускать воду под давлением. Степень водопроницаемости материалов зависит от их плотности и строения: особо плотные-материалы (например, стекло, битумы,сталь) водонепроницаемы, материалы с замкнутыми мелкими порами практически также водонепроницаемы. Величина водонепроницаемости выражается количеством воды в граммах, прошедшей за 1 ч через 1 см2 поверхности материала при постоянном давлении. Материалы испытывают на водопроницаемость на специальных аппаратах Для гидроизоляционных и кровельных материалов водопроницаемость является важнейшим показателем их качества. Образцы таких материалов (например, рубероида) испытывают под давлением небольшого столба воды (50 мм), определяют время, по истечении которого появляются первые признаки просачивания воды (пятно, капля).

Водостойкость — способность материала сопротивляться агрессивному воздействию на него воды. Результатом такого воздействия может быть снижение прочности материала, связанное с частичным разрушением структуры вследствие разрыва наиболее слабых химических связей. 

Причинами частичного разрушения структуры могут быть следующие:

- адсорбционно-активное  воздействие тонких водных пленок  на микротрещины, имеющиеся в  пористой структуре материала;

- химическое воздействие  воды на метастабильные контакты  различных фаз;

- деформация структуры  в результате процессов набухания  и усадки гидрофильных составляющих  материала.

Коэффициент размягчения - отношение прочности материала, насыщенного водой к его прочности в сухом состоянии. Показатель водостойкости материала. Если значения коэффициента от 0 до 0,7 - материал не водостойкий, если от 0,8 до 1 - водостойкий.

Гигроскопичность представляет собой способность материала к поглощению и конденсации водяных паров из воздуха. Эта способность вызывается сорбцией – физико-химическим процессом поглощения из воздуха водяных паров в результате адсорбции их на внутренней поверхности пор какого-либо материала, а также капиллярной конденсации.

6.МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

Морозостойкостью  называют способность материала  в насыщенном водой состоянии  выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без  видимых признаков разрушения и  без допустимого понижения прочности.

Плотные материалы (без  пор или с незначительно открытой пористостью), поглощающие весьма мало воды, морозостойки.; Пористые же материалы обладают удовлетворительной морозостойкостью только в случае, если вода практически заполняет до 80—85% доступных пор. Чтобы материал обладал морозостойкостью, его коэффициент размягчения должен быть не ниже 0,75, так как размокающие примеси отрицательно влияют на морозостойкость.

Материалы испытывают на морозостойкость в холодильных  камерах. Испытание заключается  в многократном (от 10 до 200 раз, в зависимости  от условий работы сооружений) замораживании  образца, насыщенного водой, с оттаиванием  в воде комнатной температуры  после каждого замораживания.'.Температура замораживания должна быть ниже минус 17° С, так как в тончайших порах (капиллярах), имеющихся в некоторых строительных материалах, вода замерзает только при указанной температуре.

Если нужно провести ускоренное испытание морозостойкости  материала, то вместо замораживания  образцы погружают в  насыщенный раствор сернокислого натрия Na2SO4 • 10Н2О и высушивают после полного  насыщения при 105° С. О полном насыщении  образца можно судить по прекращению  роста веса образца. Кристаллы сернокислого натрия, образующиеся в порах испытуемого  материала, давят на стенки пор сильнее  замерзающей воды, т. е. это испытание  является более жестким, чем описанное  выше. Если материал не выдерживает  его, надо обязательно провести испытание  на морозостойкость в холодильных  камерах при насыщении материала  водой.

7.Механические  свойства.

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки или других факторов.

Прочность строительных материалов характеризуется так  называемым пределом прочности при  сжатии или пределом прочности при  растяжении.

Пределом прочности  называют напряжение, соответствующее  нагрузке, вызывающей разрушение образца  материала.

Твёрдостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него постороннего более твёрдого тела. Это свойство материала не всегда соответствует их прочности. Материалы с разными пределами прочности при сжатии могут обладать примерно одинаковой твёрдостью.