Физико-механические свойства

• Физико-механические свойства являются очень важными для строительных материалов, также как и гидро- и теплофизические. Они определяются для конструкций, которые являются либо несущими, либо основанием для какого-то покрытия и т.д. К ним относятся прочность при сжатии, при чистом изгибе, при трехточечном изгибе, растяжении.

Прочность.

• способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами. Ее оценивают пределом прочности – максимальным напряжением в испытуемом образце материала в момент его разрушения. Единица измерений – кгс/см², МПа.

• Предел прочности материала определяют на образцах, форму и размеры которых устанавливают стандарты на этот материал (для бетона кубы 150*150*150мм; цемент (раствор) 40*40*160мм; горные породы – образцы цилиндры).

• сжатие

Прочность при сжатии равна отношению разрушающей нагрузки P_разр. к площади ее приложения - F. Единица измерений прочности – кгс/см², МПа:

R_сж. = P_разр. / F

• растяжение

Прочность на растяжение при трехточечном изгибе определяется по формуле:

R _изг. = 3 · Pразр · l

P_разр. –разрушающая нагрузка, кН;

l – расстояние между опорами, м;

b и h – ширина и высота образца, м. (для кирпича: 120 (в)*65(h) *250(l)).

Прочность.

Для оценки эффективности материала используется показатель называемый удельной прочностью R_уд. или коэффициентом конструктивного качества К_к.к. – отношение показателя прочности R (Мпа)к относительной плотности (безразмерная величина)

R_уд. = К_к.к. = R / d

Единица измерений удельной прочности – кгс/см², МПа.

К наиболее используемым физико-механическим свойствам можно отнести твердость материалов.

Твёрдость

Твёрдостью называют свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Твердость природных каменных материалов оценивают шкалой Мооса, представленной 10 минералами (возрастающая твердость от 1 до 10), из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие.

Шкала Мооса:

• Тальк Mg3[Si4 O10].[OH2] – легко царапается ногтем

• Гипс CaSO4 .2H2O – царапается ногтем

• Кальцит CaCO3 – легко царапается стальным ножом

• Флюорит (плавиковый шпат) CaF2 – царапается стальным ножом под небольшим нажимом

• Апатит Ca5 [PO4]3 F – царапается ножом под сильным нажимом, стекло не царапает

• Ортоклаз K[AlSi3O8] – стальным ножом не царапается, при сильном нажиме царапает стекло

• Кварц SiO2 – легко царапает стекло

• Топаз Al2 [SiO4].[ F,OH]2

• Корунд Al2O3 } – применяются в качестве абразивных материалов

• Алмаз C

Твердость

Твёрдость древесины, металлов, керамики, бетона и других материалов определяют, вдавливая в них стальной шарик (метод Бринелля), алмазную пирамиду (методы Роквелла и Виккерса). Твёрдость определяется нагрузкой, отнесенной к площади отпечатка. Единица измерения – МПа.

Чем выше твердость, тем ниже истираемость строительных материалов.

Истираемость – И оценивается потерейпервоначальной массы образца материала, отнесенной к площади поверхности истиранияF и вычисляется по формуле, г/см²:

И = (m₁ – m₂) / F, где

m₁ иm₂ – до и после истирания, г.