ГЛАВА 10. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ

10.1. Свойства строительных материалов

Пригодность строительных материалов для конкретных условий определяют по их свойствам. Свойства материалов многообразны, что обусловлено главным образом их вещественным составом. Выделяют физические, механические, химические и другие свойства.

Физические свойства характеризуют физическое состояние материала (фазовое состояние, плотность, структуру), а также определяют его отношение к физическим процессам окружающей среды. При этом физические процессы в материале не изменяют строение его молекул. Обычно к таким свойствам относят плотность, объемную массу, теплопроводность, теплоемкость, звукопроницаемость, влажность, водопроницаемость, водопоглощение, усадку, огнеупорность, огнестойкость, светостойкость, электросопротивление.

Механические свойства – способность материала сопротивляться деформированию и разрушению под действием напряжений, возникающих в результате приложения внешних сил (прочность, упругость и вязкость, пластичность и хрупкость, релаксация, ползучесть, твердость материалов и др.).

Химические свойства материала определяют его способность вступать в химическое взаимодействие с веществами среды, в которой он находится, при этом появляются новые вещества. К химическим свойствам можно отнести растворимость и кристаллизацию, коррозионную стойкость, старение, атмосферостойкость, адгезию, горючесть, токсичность и др.

Свойства материалов не остаются стабильными, они изменяются под воздействием физических, химических, механических и физико-химических факторов, например, прочность древесины (сосны) при увлажнении до 20% снижается в 1,5 раза по сравнению с воздушно-сухим состоянием и т.п.

Показатели свойств материалов являются важнейшими критериями их качества. Они нормированы в государственных стандартах и других нормативно-технических документах.

Физические свойства. Важнейшими из физических свойств материала являются плотность и объемная масса.

Плотность – масса вещества материала в единице его объема. Плотность строительных материалов больше единицы.

Объемная масса – масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами, пустотами и т.д.). Объемная масса строительных материалов обычно меньше плотности (табл. 10.1). Чем меньше пористость материала, тем ближе значения объемной массы и плотности.

Таблица 10.1

Объемная масса и плотность строительных материалов

Пористость характеризует количество пор и микротрещин в единице объема материала

,

где γ₀– объемная масса; γ – плотность материала.

Чем больше пористость, тем меньше прочность и теплопроводность, больше водо- и газопроницаемость.

Обычно материалы имеют влагу на внутренней поверхности пор, микротрещин и других дефектов.

Влажность определяют в процентах по объему или массе:

или ,

WО= W_Тg ,

где m_Ви m_С– масса влажного и сухого образца материала, г;
V – объем материала; g – объемная масса материала.

Водопоглощение – количество воды, которое может поглотить погруженный в воду материал, а затем удержать молекулярными и капиллярными силами при атмосферном давлении.

Водонасыщение определяется количеством воды, которое может поглотить материал при вакууме или повышенном давлении. Тогда из открытых пор вытесняется воздух, вследствие чего материал насыщается водой больше, чем при атмосферном давлении. Водопоглощение и водонасыщение изменяются в пределах у гранита 0,02-0,7, асфальтобетона 2-5, кирпича 8-15, пористых теплоизоляционных материалов до 100%.

Пористые строительные материалы изменяют свой объем при изменении влажности. Усадкой называют изменение размеров материала при его высыхании; набухание – увеличение объема при насыщении материала водой. Усадка (набухание) древесины изменяется в пределах 30-100, кирпича – 0,03-0,1, гранита – 0,02-0,06 мм/м. Многократное высыхание и увлажнение материала ускоряет его разрушение.

Водонепроницаемость (газонепроницаемость) – способность материала не пропускать воду (газ) при заданных условиях. Она измеряется величиной предельного давления (МПа), при котором вода (газ) не проходит через данный слой материала.

Теплопроводность – способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Ее характеризуют коэффициентом теплопроводности, измеряемым в единицах Вт/(м·°С). Коэффициент теплопроводности колеблется от 0,06 (минеральная вата) до 58 (сталь), для кирпича он равен 0,82, бетона 1,28-1,55, гранита 2,92.

Звукопроницаемость – способность материала пропускать звуковую волну, обратное свойству звукоизоляции.