Физические свойства материалов

Плотность— величина, измеряемая отношением массы вещества к занимаемому объему:

где т — масса вещества, кг; V — объем вещества, м³.

Полагая в формуле V=l, получим р=т. Следовательно, плотность вещества равна массе, содержащейся в единице объема. Единицей измерения плотности является килограмм на кубический метр (кг/м³).

Удельный объем — величина, измеряемая отношением объема вещества к его массе:

U = V/m,

где V — объем вещества, м³; т — масса вещества, кг.

Следовательно, величина удельного объема вещества является величиной, обратной плотности. Единицей измерения удельного объема является кубический метр на килограмм (м³/кг).

Удельный вес — величина, измеряемая отношением силы тяжести (веса тела) к его объему:

У = P/V,

где Р — сила тяжести, Н; V — объем, м³.

Единицей измерения удельного веса является Ньютон на кубический метр (Н/м³).

Влажность— весовое содержание воды в материале, выраженное в процентах:

С_в-С_с

W=

С_с

где G_B — масса влажного материала; С_с — масса сухого материала.

Для определения влажности образец взвешивают сначала во влажном, а затем в абсолютно сухом состоянии. Высушивают материал до полного удаления влаги в лабораторных условиях (в сушильном шкафу) при температуре 110°. (Здесь и далее температура дана в градусах Цельсия.)

Материал, влажность которого равна 0, называется абсолютно сухим. Материал, между влажностью которого и влажностью окружающего его воздуха устанавливается равновесие, называется воздушно-сухим.

Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Величина водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей через 1 см² поверхности материала в течение 1 ч при постоянном давлении.

Особо плотные материалы (битум, стекло, сталь и др.), а также достаточно плотные материалы с мелкими порами (например, специальный бетон) практически водонепроницаемы, остальные — водопроницаемы.

Это свойство материалов вызывает дополнительные работы при строительстве гидротехнических сооружений, резервуаров, возведении стен подвалов и т. п.

Морозостойкость— способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное и попеременное замораживание и оттаивание.

Морозостойкость выражается числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое образец материала может выдержать, не разрушаясь и не снижая значительно своей прочности. Допустимая потеря прочности после испытания на морозостойкость на каждый материал устанавливается ГОСТом.

Для определения морозостойкости образец материала насыщают водой и замораживают в морозильной камере при температуре —15—17°, а затем оттаивают при комнатной температуре. После заданного числа циклов попеременного замораживания и оттаивания определяют прочность и морозостойкость материала.

По числу выдерживаемых циклов замораживания и оттаивания различают следующую морозостойкость материалов: Мрз 10, Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35, Мрз 50, Мрз 100, Мрз 150, Мрз 200.

Материалы считаются морозостойкими, если они после испытания не имеют выкрашиваний, трещин, расслаивания, потери массы более 5% и прочности более 25%.

Теплопроводность — способность материала передавать тепло через свою толщу от одной поверхности к другой. За единицу количества теплоты принят 1 Джоуль (Дж).

Теплоемкость— количество теплоты, которое требуется для нагревания какого-либо тела на 1 К (Кельвин).

Согласно определению теплоемкость тела выражается в Дж/К.

Для характеристики тепловых свойств вещества необходимо знать теплоемкость единичной массы вещества, из которого состоит тело, т. е. удельную теплоемкость.

Удельная теплоемкость — величина, численно равная количеству теплоты, необходимой для нагревания единицы массы вещества на 1 К.

За единицу удельной теплоемкости принимается такая удельная теплоёмкость, при которой для нагревания 1 кг вещества затрачивается 1 Дж. энергии.

Единица удельной теплоемкости выражается формулой

С=1 Дж/кг*К.

Огнестойкость— способность материала выдерживать без разрушения действия высоких температур и воды (при пожарах).

По огнестойкости материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

К несгораемым относят минеральные материалы, которые при воздействии на них огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (сталь, бетон, кирпич).

Трудносгораемыми называются материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются с трудом, тлеют и обугливаются. К ним относят органические материалы в соединении с минеральными (фибролит, асфальтовый бетон, древесина, пропитанная несгораемыми составами).

К сгораемым относятся органические материалы, которые горят открытым пламенем (дерево, пластмасса, рубероид).

Огнеупорность — способность материала сохранять форму и размеры при воздействии высоких температур.