Специальные механические свойства строительных материалов

Специальные механические свойства строительных материалов.

Истираемость материала – это его способность оказывать сопротивление истирающим воздействиям. Важен этот параметр, главным образом, для тех видов строительных материалов, которые постоянно испытывают вышеупомянутые нагрузки. Определяют чаще всего истираемость материала в том случае,  если он предназначен для укладки под ногами (линолеум,  ламинат, плитка и т. д.).

Твёрдость – способность строительного материала сопротивляться, если в него проникает более твёрдое тело.

Твёрдость каждого вида материалов оценивают различными способами. К примеру,твёрдость натуральных каменных материалов определяют по Моосу – на основе так называемой «шкалы твёрдости Мооса», состоящей их десяти эталонных материалов с различной твёрдостью. Данная таблица твёрдости содержит следующие вещества:  тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, полевой шпат, кварц, топаз, корунд, алмаз (твёрдость материала возрастает при движении от талька до алмаза).  Твёрдость по Моосу узнают следующим образом: испытываемым образцом царапают тот образец, твёрдость которого необходимо проверить, и оценивают результат в соответствии с таблицей.

Твёрдость металла, древесины и бетона определяют с помощью стального шарика или твёрдого наконечника в форме пирамиды или конуса – данные инструменты вдавливают в образцы материала.

Химические свойства строительных материалов.

Мы рассмотрим следующие химические свойства строительных материалов: адгезию, коррозию и долговечность.

Адгезия — это сцепление друг с другом различных по составу материалов. Данное свойство является очень важным в том случае, если производится сварка изделий, их склеивание, окраска и т. д.

Под коррозией подразумевают разрушение строительного материала при воздействии на него окружающей среды.

Различают следующие виды коррозии строительных материалов:

• коррозия металлов (ржавление) – разрушение металлов из-за воздействия на них коррозионной среды;
• коррозия горных пород (выветривание);
• коррозия бетона.

Долговечность строительных материалов – это их способность не терять свои свойства в неблагоприятной для них эксплуатационной среде (перепады температуры, влажности, попадание растворов солей, солнечных лучей). Если же во время эксплуатации происходит постепенное ухудшение свойств строительного материала, то речь может идти о таком процессе, как его старение.

Прочностные свойства строительных материалов.

Под прочностью строительного материала подразумевают его способность противиться разрушению от действия внутренних напряжений, вызываемых внешними нагрузками.

Во время эксплуатации практически все строительные  материалы подвергаются воздействию разных сил и испытывают при этом различные внутренние напряжения.  Чаще всего нагрузками на них являются: изгиб, сжатие, растяжение, удар. Некоторые строительные материалы прекрасно сопротивляются сжатию (речь идёт в первую очередь о природных и искусственных каменных материалах), другие же неплохо реагируют на сжатие и растяжение (например, древесина и сталь).

Прочность строительного материала оценивается с помощью предела прочности – некоего критического напряжения, при котором возникает разрушение вещества, лежащего в основе материала.

Определение предела прочности производят путём испытания стандартных образцов материала на специальных устройствах – разрывных машинах или прессах.  Образцы для данных экспериментов либо готовятся отдельно, либо вырезаются из проверяемых конструкций. Испытание и исследование на прочность материалов проводят вплоть до разрушения последних.

Правда, стоит сказать, что для получения точных результатов необходимо провести не одно испытание: дело в том, что расчёт предела прочности, сделанный лишь один раз, не сможет являться отражением полностью достоверной информации по данной характеристике, ибо строительные материалы, как правило, неоднородны по своему строению. Поэтому определение предела прочности происходит на основании нескольких опытов со стандартными образцами.

Остановимся более подробно на некоторых видах пределов прочности.

Расчёт предела прочности при сжатии происходит на основании следующей формулы:

Rсж = Pраз/S;

где Rсж – предел прочности при сжатии, МПа, а Pраз – разрушающая сила, действующая на площадь поперечного сечения испытываемого образца S (образец представляет собой обычно цилиндр, куб или призму).

Расчёт предела прочности при изгибе производится  по одной из ниже приведённых формул:

• если на образец действует одна сосредоточенная изгибающая сила:

Rизг = 3Pl/(2bh2);

где l – расстояние между опорами, h и b – соответственно высота и ширина поперечного сечения испытываемого образца.

• если на образец действует две силы:

Rизг = Pl/(bh2).

Определение предела прочности при растяжении производится в том случае, если необходимо оценить прочностные характеристики бетона, стали, волокнистых материалов. Используются же для этих целей специальные прессы, оснащённые захватывающими устройствами, которые растягивают испытываемые образцы строительного материала в разные стороны.

Марка строительного материала зависит от его предела прочности (обычно при сжатии), причём, чем выше марка, тем о более качественном и прочном продукте идёт речь.

Гидрофизические свойства строительных материалов.

Во время эксплуатации отделочных материалов на них воздействует масса всевозможных факторов, одним из которых является вода (как в виде жидкости, так и в виде водяного пара).  Следовательно, гидрофизические свойства строительных материалов должны быть хорошо  известны при отделке помещений,  в противном же случае возможны весьма неприятные последствия.

Все строительные материалы можно разделить на две большие группы: в первую относятся те, которые смачиваются водой (гидрофильные), во вторую те, которые водой не смачиваются (их называют гидрофобными). В качестве примера гидрофильных строительных материалов можно привести керамику или минеральную штукатурку, а в группу с гидрофобными входит большинство полимеров. Определяется тип материала очень просто – по капле воды: в том случае, если мы будем иметь дело с гидрофильным веществом, угол, образованный стороной капли и поверхностью материала, будет больше 90°, а если вещество гидрофобное, угол окажется меньше  90°.

Рассмотрим некоторые гидрофизические свойства строительных материалов более подробно и начнём мы с гигроскопичности – способности гидрофильных пористых материалов поглощать частицы воды из воздуха, наполненного её парами.Гигроскопичность строительных материалов можно охарактеризовать количеством влаги, поглощённой из воздуха – этот параметр называют сорбционной или гигроскопичной влажностью и его можно определить по нижеприведённой формуле:

Характеризующая гигроскопичность формула расшифровывается следующим образом:

mвл – это масса материала во влажном состоянии, г.

mсух – масса материала в сухом состоянии, г.

Сорбционная влажность становится выше, если в помещении увеличивается влажность  воздуха и понижается его температура.

Гигроскопичность строительных материалов бывает различной – к примеру, у гипса она довольно высокая: это вещество способно хорошо поглощать избыточную влагу в воздухе, а затем  при её недостатке в окружающей среде отдавать обратно, регулируя таким образом влажностной режим.  В большинстве же случаев гигроскопичность строительных материалов негативно сказывается на их свойствах (скажем, древесина разбухает, а некоторые виды обоев теряют свой внешний вид).

Если пористый материал своей поверхностью касается воды, то имеет место, так называемое капиллярное всасывание.

Способность строительного материала впитывать в себя влагу посредством капиллярного всасывания и впоследствии её в себе удерживать принято называть водопоглощением. Зависит водопоглощение от того, насколько много пор содержится в материале, а также от  их размера и вида.

Различают водопоглощение по массе и водопоглощение по объёму. Объёмное водопоглощение характеризует степень заполнения объёма исследуемого материала водой и рассчитывается с помощью нижеприведённой формулы:

которая расшифровывается следующим образом: mнас является массой насыщенного влагой образца материала (г), mсух – массой сухого образца материала (г),  Ve – объём, который имеет образец материала в естественном состоянии (см3).  Объёмное водопоглощение достигает максимум 100% и позволяет оценить лишь открытую пористость исследуемого образца материала (вода не может проникнуть в закрытые поры).

Водопоглощение по массе рассчитывается согласно следующей формуле:

Водопоглощение по массе может превышать 100%.

Гидрофизические свойства строительных материалов включают в себя также влагоотдачу –способность материала отдавать при определённых условиях влагу, заполняющую его поры, в окружающую его среду.  Чтобы определить влагоотдачу материала, необходимо узнать, сколько жидкости (в %) испарится из образца за 24 часа при относительной влажности воздуха в 60% и его температуре в 20°С.  Масса воды, которая испарилась за сутки при данных условиях, определяется вычетом из массы образца до начала опыта массы этого же образца после окончания опыта.

В том случае, если строительный  материал насыщается водой, происходит его разбухание, а если он высыхает и становится меньше в размерах, то этот процесс называется усадкой (либо усушкой). Если пористый отделочный материал долгое время периодически сначала увлажняется, потом высыхает, он разрушается, покрывается трещинами и становится непригодным для дальнейшей эксплуатации. Впрочем, существует ряд материалов, которые хорошо выдерживают постоянные изменения своей влажности – в данном случае речь идёт о воздухостойких материалах.

Некоторые строительные материалы способны пропускать через себя пары воды либо воздух (происходит это тогда, когда с двух сторон материала создаётся разное давление). Коэффициент газопроницаемости (либо паропроницаемости) характеризуется количеством воздуха (либо водяного пара), который проходит сквозь метровый слой материала с площадью 1 м2 в течение 60 минут при разности давлений равной 10 Па.

Описывая гидрофизические свойства строительных материалов, стоит сказать, что параметр паропроницаемости является очень важным при отделке жилых помещений. Дело в том, что стена должна в определённой степени «дышать» (т.е. пропускать через себя частицы пара) – за счёт такой естественной вентиляции в доме устанавливается наиболее благоприятный для человека микроклимат.

Далее поговорим о таком свойстве, как водостойкость строительных материалов.

Водостойкость строительных материалов – это их способность выполнять свои функции даже при увлажнении. Для того, чтобы определить противоположный водостойкости параметр, рассчитывают коэффициент размягчения, представляющий собой отношение предела прочности при сжатии насыщенного влагой материала к пределу прочности сухого материала.

Обязательно стоит принимать во внимание водостойкость строительных материалов, если конструкции из них планируется эксплуатировать во влажной среде, ибо пористый, хорошо набирающий в себя воду материал, всегда становится менее прочным.

Коэффициент размягчения строительных материалов может варьироваться в промежутке от 0 до 1. Высокая водостойкость строительных материаловхарактеризуется коэффициентом размягчения равным 0,8 и более. К слову, абсолютно водостойким материалом является стекло (коэффициент размягчения равен 1), а совсем неводостойкими – глины (коэффициент размягчения равен 0).

Если строительный материал не только насыщается водой, но ещё при этом и замораживается, его разрушение происходит быстрее. Способность материала во влажном состоянии выдерживать без снижения его эксплуатационных характеристик периодическое замораживание и оттаивание называется морозостойкостью. Чем больше открытых пор у материала, тем сильнее данный материал реагирует на мороз.

Методы определения морозостойкости для разных видов материалов различны, однако один из них мы всё же приведём (метод по ГОСТ 10060.0-95). Согласно этому методу сначала производится насыщение образцов материала водой (24 , 72 или 96 ч), затем происходит замораживание данных образцов на воздухе (температура (-18 ± 2)°С, минимум 4 часа) и их оттаивание в воде  (температура (18 ± 2)°С, не менее 4 часов). Насыщение материала водой является предварительной стадией, а замораживание и оттаивание представляют собой один цикл.

Марка по морозостойкости (F) – это число таких циклов, после которого материал остаётся почти таким же прочным, как и до испытаний (95% для тяжёлого бетона, 85% для большей части других материалов, 75% для строительных растворов), на нём не видно следов разрушений, а его масса не изменяется.

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)