Связь состава, структуры и свойств строительных материалов (109973)

Посмотреть архив целиком

Связь состава , структуры и свойств строительных материалов

Строительные материалыэто природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различия в назначении и условиях эксплуатации зданий и сооружений определяют разнообразные требования к строительным материалам и их обширную номенклатуру,

Физические свойства

Строительные материалы, применяемые при возведе­нии зданий и сооружений, характеризуются разнообраз­ными свойствами, которые определяют качество матери­алов и области их применения. По ряду признаков основ­ные свойства строительных материалов могут быть раз­делены на физические, механические п химические.

физические свойства материала характеризуют его строение или отношение к физическим процессам окру­жающей среды. физическим свойствам относят массу , истинную и среднюю плотность , пористость водопоглащение , водоотдачу , влажность , гигроскопичность , водопроницаемость , морозостойкость , воздухо-, паро -, газопроницаемость , теплопроводность и теплоемкость , огнестойкость и огнеупорность

Масса —совокупность материальных частиц (атомов, молекул, ионов), содержащихся в данном теле. Масса обладает определенным объемом, т. е. занимает часть пространства. Она постоянна для данного вещества и не зависит от скорости его движения и положения в прост­ранстве. Тела одинакового объема, состоящие из различ­ных веществ, имеют неодинаковую массу. Для характе­ристики различий в массе веществ, имеющих одинаковый объем, введено понятие плотности, последняя подразде­ляется на истинную и среднюю.

И
стинная
плотность отношение массы к объему материала в абсолютно плотном состоянии, т. с. без пор и пустот. Чтобы определить истинную плотность р (кг/м3, г/см3), необходимо массу материала (образца) т (кг, г) разделить на абсолютный объем Va3,см3)» занимае­мый самим материалом (без пор):

Зачастую истинную плотность материала относят к истинной плотности воды при С, которая равна 1 г/см3, тогда определяемая истинная плотность становится как бы безразмерной величиной.

Таблица 1. Истинная и средняя плотность некоторых строитель­ных материалов

Материал

Плотность, кг/м3

истинная

средняя

Стали

7850—7900

7800--7850

Гранит

2700—2800

2600—2700

Известняк (плотный)

2400—2600

1800—2400

Песок

2500—2600

1450—1700

Цемент

3000—3100

900—1300

Керамический кирпич

2600—2700

1600—1900

Бетон тяжелый

2600—2900

1800—2500

Сосна

1500—1550

450—600

Поропласты

1000—1200

20—100


Средняя плотность—физическая величина, определя­емая отношением массы образца материала ко всему за­нимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты. Среднюю плотность m(кг/м3, г/см3) вычис­ляют по формуле:


где mмасса материала в естественном состоянии, кг или г;

Vобъем материала в естественном состоянии, м3 или см3.

Средняя плотность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от пористости материала. Искусственные материалы можно получать с необходи­мой средней плотностью, например, меняя пористость, по­лучают бетон тяжелый со средней плотностью 1800— 2500 кг/м3 или легкий со средней плотностью 500— 1800 кг/м3.

На величину средней плотности влияет влажность ма­териала: чем выше влажность, тем больше средняя плот­ность. Среднюю плотность материалов необходимо знать для расчета их пористости, теплопроводности, теплоем­кости, прочности конструкций (с учетом собственной массы) и подсчета стоимости перевозок материалов.

Пористостью материала называют степень заполне­ния его объема порами. Пористость П дополняет плот­ность до 1 или до 100 % и определяется по формулам:


Пористость различных строительных материалов ко­леблется в значительных пределах и составляет для кир­пича 25—35 %, тяжелого бетона 5—10, газобетона 55— 85 пенопласта 95 %, пористость стекла и металла равна нулю. Большое влияние на свойства материала оказыва­ет не только величина пористости, но и размер, и харак­тер пор: мелкие (до 0,1 мм) или крупные (от 0,1 до 2мм), замкнутые или сообщающиеся. Мелкие замкнутые поры, равномерно распределенные по всему объему материала, придают материалу теплоизоляционные свойства.

Плотность и пористость в значительной степени опре­деляют такие свойства материалов, как водопоглощение, водопроницаемость, морозостойкость, прочность, тепло­проводность и др.

В
одопоглощение
способность материала впитывать воду и удерживать ее. Величина водопоглощения опреде­ляется разностью массы образца в насыщенном водой и абсолютно сухом состояниях. Различают объемное водо­поглощение Wv, когда указанная разность отнесена к объему образца, и массовое водопоглощение Wm, когда эта разность отнесена к массе сухого образца.

В

одопоглощение по объему и по массе выражают в процентах и вычисляют по формулам:

где т1,масса образца, насыщенного водой, г; тмасса сухого образца, г; V—объем образца в естественном состоянии, см3.

Насыщение материалов водой отрицательно влияет на их основные свойства: увеличивает среднюю плот­ность и теплопроводность, понижает прочность.

С
тепень снижения прочности материала при предель­ном его водонасыщении, т. е. состоянии полного насы­щения материала водой, называется водостойкостью и характеризуется значением коэффициента размягчения

К разм •'


где Rнас предел прочности при сжатии материала в насыщенном водой состоянии, МПа; Rсухто же, сухого материала.

Влажность материала определяется содержанием вла­ги, отнесенным к массе материала в сухом состоянии. Влажность материала зависит как от свойств самого ма­териала (пористости, гигроскопичности), так и от окру­жающей его среды (влажность воздуха, наличие контак­та с водой).

Влагоотдача свойство материала отдавать влагу окружающему воздуху, характеризуемое количеством во­ды (в процентах по массе или объему стандартного об­разца), теряемой материалом в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20'С.

Величина влагоотдачи имеет большое значение для многих материалов и изделий, например стеновых пане­лей и блоков, мокрой штукатурки стен, которые в про­цессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в обычных условиях благодаря влагоотдаче высыхают: вода испаряется до тех пор, пока не устано­вится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха, т. е. пока материал не достигнет воздушно-сухого состояния.

Гигроскопичностью называют свойство пористых ма­териалов поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха. Древесина и некоторые теплоизоляционные материалы вследствие гигроскопичности могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается проч­ность, изменяются размеры. В таких случаях для дере­вянных и ряда других конструкций приходится применять защитные покрытия.

Водопроницаемостьсвойство материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости ха­рактеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 см2 площади испытуемого материала при по­стоянном давлении. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные материалы (сталь, стекло, би­тум) и плотные материалы с замкнутыми порами (на­пример, бетон специально подобранного состава).

Морозостойкостьсвойство насыщенного водой ма­териала выдерживать многократное попеременное за­мораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Замерзание воды, заполняющей поры материала, со­провождается увеличением ее объема примерно на 9%. в результате чего возникает давление на стенки пор, при­водящее к разрушению материала. Однако во многих по­ристых материалах вода не может заполнить более 90 % объема доступных пор, поэтому образующийся при за­мерзании воды лед имеет свободное пространство для расширения. Разрушение материала наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания.

Паро- и газопроницаемость свойство материала пропускать через свою толщу под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы при наличии незамкнутых пор способны пропускать пар или газ.

Паро- и газопроницаемость материала характеризу­ется соответственно коэффициентом паро- или газопро­ницаемости, который определяется количеством пара или газа в л, проходящего через слой материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 в течение 1 ч при разности парци­альных давлений на противоположных стенках 133,3 Па.

Знать теплопроводность материала необходимо при теплотехническом расчете толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуе­мой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов, заводских печей и т. д.

Теплоемкостьсвойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении,

Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты (Дж), необходимому для нагревания 1 кг материала на 1 °С. Удельная тепло­емкость, кДж(кг-°С), искусственных каменных материа­лов 0,75—0,92, древесины — 2,4—2,7, стали — 0,48, во­ды—4.187.


Случайные файлы

Файл
138861.rtf
97982.doc
Тряпки П-3.doc
2.doc
17740-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.