Властивості матеріалів (словник)
Ви можете зробити замовлення на необхідні вам будівельні матеріали або роботи.
Залиште заявку, а постачальники або майстра надішлють вам свої пропозиції на пошту або зателефонують.
Вам залишиться тільки вибрати серед них найкращі пропозиції.
Залишити заявку Скасувати
Матеріали це матеріальна субстанція, яка використовується для виробництва, виготовлення речей або перетворення в інші матеріальні субстанції, об'єкти і предмети, на практиці це - продукція, яку витрачають зі зміною форми, складу або стану при виготовленні виробів. Залежно від обраного матеріалу остаточне виріб буде володіти тим чи іншим властивістю.
Пружністю твердого тіла називають його властивість мимовільно відновлювати первинну форму і розміри після припинення дії зовнішньої сили. Пружна деформація повністю зникає після припинення дії зовнішньої сили, тому її прийнято називати оборотної.
Пластичністю твердого тіла називають його властивість змінювати форму і розміри під дією зовнішніх сил не руйнуючись, причому після припинення дії сили тіло не може мимовільно відновити свої розміри і форму, і в тілі залишається деяка залишкова деформація, яка називається пластичною деформацією.
Пластичну, або залишкову, деформацію, що не зниклу після зняття навантаження, називають незворотною.
Основними характеристиками деформативних властивостей будівельного матеріалу є: відносна деформація, модуль пружності Юнга і коефіцієнт Пуассона.
Зовнішні сили, прикладені до тіла, викликають зміна міжатомних відстаней, чому відбувається зміна розмірів тіла, що деформується на величину d l в напрямку дії сили.
Відносна деформація дорівнює відношенню абсолютної деформації d l до первісного лінійного розміру l тіла.
Формула розрахунку: є = d l / l,
де є - відносна деформація.
Модуль пружності (модуль Юнга) пов'язує пружну деформацію є і одновісне напруга s лінійним співвідношенням, що виражає закон Гука.
де E - модуль Юнга.
При одноосьовому розтягуванні (стисканні) напруження визначається за формулою:
де Р - діюча сила; F - площа початкового поперечного перерізу елемента.
Приклади будівельних матеріалів по даній властивості:
Модуль пружності є міру жорсткості матеріалу. Матеріали з високою енергією міжатомних зв'язків (вони плавляться при високій температурі) характеризуються і великим модулем пружності.
Залежність модуля пружності Е ряду матеріалів від температури плавлення (t пл.) Дивись в таблиці.
Модуль пружності Е пов'язаний з іншими пружними характеристиками матеріалу за допомогою коефіцієнта Пуассона. Одновісне розтягнення (стиснення) s z викличе деформацію по цій осі - є z і стиснення по бічних напрямках - є x і - є y, які у изотропного матеріалу рівні між собою.
Коефіцієнт Пуассона, або коефіцієнт поперечного стиснення μ дорівнює відношенню:
Приклади будівельних матеріалів по даній властивості:
Коефіцієнт Пуассона бетону - 0,17 - 0,2, поліетилену - 0,4.
Міцність - властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією внутрішніх напружень, викликаних зовнішніми силами або іншими факторами (обмежена усадка, нерівномірне нагрівання і т. П.).
Міцність матеріалу оцінюють межею міцності (тимчасовим опором) R. певним при даному виді деформації.
Схема діаграм деформацій.
Для крихких матеріалів (природних кам'яних матеріалів, бетонів, будівельних розчинів, цегли та ін.) Основною прочностной характеристикою є межа міцності при стисненні.
Межа міцності при осьовому стисненні дорівнює частці від ділення величини руйнівного сили на первісну площа поперечного перерізу зразка (куба, циліндра, призми).
Формула розрахунку: R сж = Р розр / F,
де R сж - межа міцності при осьовому стисненні; Р розр - руйнівна сила; F - початкова площа поперечного перерізу зразка.
Межа міцності при осьовому розтягу R р використовується в якості прочностной характеристики стали, бетону, волокнистих і інших матеріалів.
Залежно від співвідношення R р / R сж можна умовно розділити матеріали на три групи:
1) матеріали, у яких R р> R сж (волокнисті - деревина та ін.); Формула розрахунку: R р • і = М / W, де R р • і - межа міцності при вигині; М - згинальний момент; W - момент опору. Коефіцієнт конструктивної якості (к.к.к.) матеріалу дорівнює відношенню показника міцності R до відносної середньої щільності p о. Формула розрахунку: к.к.к. = R / p о. Отже, це міцність, віднесена до одиниці середньої щільності. Кращі конструкційні матеріали мають високу міцність при малій середньої щільності. Приклади значень к.к.к. для деяких будівельних матеріалів: склопластик - 225; деревина (без вад) - 200; сталь високоміцна - 127; сталь - 51; легкий конструкційний бетон - 22,2; важкий бетон - 16,6; легкий бетон - 12,5; цегла - 5,56. Твердість мінералів оцінюють шкалою Мооса. представленої десятьма мінералами, з яких кожен наступний своїм гострим кінцем дряпає всі попередні. Ця шкала включає мінерали в порядку зростання твердості від 1 до 10. 1. Тальк, Mg3 [Si4O10] [OH] 2 - легко дряпається нігтем. Твердість деревини, маталлу, бетону і деяких інших будівельних матеріалів визначають, вдавлюючи в них сталева кулька або твердий наконечник (у вигляді конуса або піраміди). В результаті випробування обчислюють число твердості де F - площа поверхні відбитка. Від твердості матеріалів залежить їх зношуваність: чим вище твердість, тим менше стираність. де m 1 і m 2 - маса зразка до і після стирання. Розмірність: (г / кв.см). Справжня щільність - маса одиниці об'єму абсолютно щільного матеріалу. Формула розрахунку: p = m / V а, де m - маса матеріалу; V а - його обсяг в щільному стані. Розмірність. (Г / куб.см, кг / куб.м). Середня щільність - маса одиниці об'єму матеріалу в природному стані. де m - маса матеріалу; V з - його обсяг разом з порами. Значення середньої щільності даного матеріалу в сухому і вологому стані пов'язані співвідношенням: де W м - кількість води в матеріалі, частки від його маси. Формула розрахунку 1: П = V п / V, де V п - об'єм пор; V - об'єм матеріалу з порами. Розмірність: у відсотках від обсягу. Формула розрахунку 2: П = [1 - (p о / p)] 100, де p про - середня щільність матеріалу; p - дійсна густина матеріалу. Розмірність: у відсотках від обсягу. Основні властивості будівельних матеріалів представлені в таблиці.
2) R р = R сж (сталь);
3) R р
Межа міцності при вигині визначають шляхом випробування зразка у вигляді балочок на двох опорах.
Твердістю називають властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого, більш твердого тіла.
2. Гіпс, CaSO4 • 2H2O - дряпається нігтем.
3. Кальцит, CaCO3 - легко дряпається сталевим ножем.
4. Флюорит (плавиковий шпат), CaF - дряпається сталевим ножем під невеликим натиском.
5. Апатит, Ca5 [PO4] 3 F - дряпається ножем під сильним натиском.
6. Ортоклаз, К2О.Al2О3.6SiO2 - дряпає скло.
7. Кварц, SiO2; топаз, Al2 [SiO4] (F, OH) 2; корунд, Al2 О3; алмаз, С - легко дряпають скло, застосовуються в якості абразивних (истирающих і шліфуються) матеріалів.
HB = P / F,
Стираність оцінюють втратою початкової маси зразка матеріалу, віднесеної до площі поверхні стирання F.
Це властивість важливо для експлуатації доріг, підлог, сходів, і т. П.
Зносом називають властивість матеріалів чинити опір одночасному впливу стирання і ударів.
Опір удару - здатність матеріалу чинити опір дії удару падаючого вантажу. Для визначення міцності матеріалів при ударі застосовуються спеціальні копри.
p о = m / V,
Розмірність. (Г / куб.см, кг / куб.м).
p = p / (1 + W м),
Насипна щільність (p н) - маса одиниці об'єму пухко насипаних зернистих або волокнистих матеріалів (цементу, піску, гравію, щебеню, гранульованої мінеральної вати і т. П.).
Справжня пористість - ступінь заповнення обсягу матеріалу порами.
Властивості, пов'язані з діями води
Гігроскопічність або сорбционная вологість - властивість капілярно-пористого матеріалу поглинати водяну пару з вологого повітря.
Поглинання вологи з повітря називається сорбції.
Приклади будівельних матеріалів по даній властивості:
Деревина, теплоізоляційні, стінові та інші пористі матеріали володіють розвиненою внутрішньою поверхнею пір і тому високою сорбційною здатністю.
Водопоглинання визначають за обсягом і масі.
Водопоглинання за обсягом - ступінь поглинання матеріалу водою.
Формула розрахунку: W про = (m в - m с) / V • 100,
де m в - маса зразка матеріалу, насиченого водою; m з - маса зразка в сухому стані; V - об'єм матеріалу.
Водопоглинання по масі - визначають по відношенню до маси сухого матеріалу.
де m в - маса зразка матеріалу, насиченого водою; m з - маса зразка в сухому стані.
Приклади будівельних матеріалів по даній властивості:
Водопоглинання різних матеріалів коливається в широких межах: граніту - 0,02- 0,7%, важкого щільного бетону - 2-4%, цегли - 8-15%, пористих теплоізоляційних матеріалів - 100% і більше.
Зв'язок між водопоглинанням по масі і водопоглинанням за обсягом визначається співвідношенням:
де p про - середня щільність.
Коефіцієнт насичення.
Водопоглинання використовують для оцінки структури матеріалу, залучаючи для цієї мети коефіцієнт насичення пір водою рівний відношенню водопоглинання за об'ємом до пористості:
де П - справжня пористість.
Коефіцієнт насичення може змінюватися від 0 (усі пори в матеріалі замкнуті) до 1 (всі пори відкриті), тоді W про = П.
Коефіцієнт розм'якшення - відношення міцності матеріалу, насиченого водою, до міцності сухого матеріалу.
Коефіцієнт розм'якшення характеризує водостійкість матеріалу, він змінюється від 0 (розмоклих глини та ін.) До 1 (метали і ін.). Природні і штучні кам'яні матеріали не застосовують в будівельних конструкціях, що знаходяться у воді, якщо їх коефіцієнт розм'якшення менше 0,8.
Формула розрахунку: kр = R в / R с,
де R в - міцність матеріалу, насиченого водою; R з - міцності сухого матеріалу.
Водопроникність - це властивість матеріалу пропускати воду під тиском.
Коефіцієнт фільтрації характеризує водопроникність матеріалу.
Формула розрахунку: k ф = V в a / [S (P 1 - P 2) t],
де k ф = V в - кількість води в куб.м, що проходить через стінку площею S = 1 кв.м, товщиною а = 1 м за час t = 1 год при різниці гідростатичного тиску на кордонах стінки (P 1 - P 2) = 1 м вод. cт.
Газо- і паропроникність.
При виникненні у поверхні огорожі різниці тиску газу відбувається його переміщення через пори і тріщини матеріалу.
Коефіцієнт газопроникності характеризує газо- і паропроникність:
Формула розрахунку: k г = aV p / (Std P),
де V p - маса газу або пари (густиною p), що пройшов через стінку площею S і товщиною а за час t при різниці тисків на гранях стінки d P.
Відносні значення паро-газопроницаемости деяких будівельних матеріалів представлені на таблиці.
Усадкою (усиханням) називають зменшення розмірів матеріалу при його висиханні. Вона викликається зменшенням товщини шарів води, що оточують частинки матеріалу, і дією внутрішніх капілярних сил, що прагнуть зблизити частинки матеріалу.
Набухання (розбухання) відбувається при насиченні матеріалу водою. Полярні молекули води, проникаючи в проміжки між частинками або волокнами, що складають матеріал, як би розклинюють їх, при цьому товщають гідратів оболонки навколо частинок, зникають внутрішні меніски, а з ними і капілярні сили.
Усадка деяких будівельних матеріалів представлена на таблиці.
Властивості, пов'язані з діями тепла
Морозостійкість (F, Мрз) - властивість насиченого водою матеріалу витримувати поперемінне заморожування і відтавання без значної втрати в масі та міцності.
Морозостійкість матеріалу кількісно оцінюється маркою по морозостійкості.
Приклади будівельних матеріалів по даній властивості:
Легкі бетони, цегла, керамічні камені для зовнішніх стін будівель зазвичай мають морозостійкість Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35. Бетон, застосовуваний у будівництві мостів і доріг, повинен мати марку Мрз 50, Мрз 100 і Мрз 200, гідротехнічний бетон - до Мрз 500 .
Теплопровідністю називають властивість матеріалу передавати тепло від однієї поверхні до іншої.
На практиці зручно судити про теплопровідність за середньою густиною матеріалу. Відома формула В.П. Некрасова, що зв'язує теплопровідність із середньою щільністю кам'яного матеріалу, вираженою по відношенню до води. Значення теплопровідності за цією формулою обчислюється таким чином:
1,16 • SQRT (0,0196 + 0,22 • p про - 0,16),
де SQRT () - операція обчислення квадратного кореня; p про - середня щільність матеріалу.
Теплоємність визначається кількістю тепла, яке необхідно повідомити 1 кг даного матеріалу, щоб підвищити його температуру на 1 ° С.
Приклади будівельних матеріалів по даній властивості:
Теплоємність неорганічних будівельних матеріалів (бетонів, цегли, природних кам'яних матеріалів) змінюється в межах від 0,75 до 0,92 кДж / (кг • ° С). Теплоємність сухих органічних матеріалів (наприклад, деревини) - близько 0,7 кДж / (кг • ° С), вода має найбільшу теплоємність - 1 кДж / (кг • ° С), тому з підвищенням вологості теплоємність зростає.
Вогнетривкість - властивість матеріалу витримувати тривалий вплив високої температури (від 1580 ° С і вище), що не розм'якшуючись і не деформуючись. Вогнетривкі матеріали застосовують для внутрішньої футеровки промислових печей.
Тугоплавкі матеріали розм'якшуються при температурі вище 1350 ° С.
Горючість - здатність матеріалу горіти.
Матеріали поділяються на горючі (органічні) і негорючі (мінеральні).