Физические свойства - раздел Строительство, Строительные материалы
Истинная Плотность ...
Истинная плотность r0 (г/см3) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот) определяются по формуле:
r = m / Vа(1.1.)
где: m – масса материала, г;
Vа –объем материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот), см3.
Va = V – Vn(1.2.)
V –объем материала в естественном состоянии, см3
Vn –объем пор в материале, см3.
Средняя плотностьr (г/см3) – масса единицы объема материала в естественном состоянии (вместе с порами и пустотами), определяется по формуле:
r0 = m0/V(1.3.)
где: m0– масса материала, г;
V –объем материала в естественном состоянии, см3;
Насыпная плотностьr (кг/м3) – масса единицы объема материала, состоящего из зерен различного диаметра, находящихся в рыхлом состоянии (в насыпной объем включены межзерновые пустоты):
rн = mн/Vн (1.4.)
где: mн– насыпная масса, кг;
Vн –насыпной объем, равный объему сосуда, м3;
rн –насыпная плотность, кг/м3.
Насыпную плотность определяют как в рыхлонасыпном состоянии, так и в уплотненном.
Относительная плотность d – безмерная величина, равная отношению средней плотности материала r0 к плотности воды rв при 40С равной – 1 г/см3.
d = 
(1.5.)
где: d – относительная плотность;
r0 – средняя плотность материала, г/см3;
rв – плотность воды при 40С, г/см3.
Относительная плотность учитывается в некоторых эмпирических формулах (формула В.П. Некрасова для расчета теплопроводности, выражение для вычисления коэффициента конструктивного качества и др.).
Общая пористость или пористость материала П0 – степень (доля) заполнения объема материала порами:
П0=
, доли (1.6.)
где: По – общая пористость;
= (1- rо/r) х 100% (1.7.)
V – объем материала в естественном состоянии, см3;
Va – объем материала в абсолютно плотном состоянии, см3;
Vп – объем пор, заключенных в материале, см3;
r - истинная плотность материала, г/см3;
rо – средняя плотность, г/см3.
Пустотность Пу – доля межзерновых пустот в насыпном объеме материала:
Пу = 
,доли (1.8.)
где: Пу – пустотность, доли или % ;
; (1.9.)
Vн – насыпной объем материала, см3;
V – объем материала, см3 ;
Vпуст – объем пустот в насыпном объеме материала, см3.
Пустотность используют при определении расхода щебня (гравия) в бетонах.
Морозостойкость –свойство материала, насыщенного водой, выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. Разрушение материала при таких циклических воздействиях связано с появлением в нем напряжений, вызванных как односторонним давлением растущих кристаллов льда в порах материала, так и всесторонним давлением воды, вызванным увеличением объема при образовании льда примерно на 9 % /плотность воды равна 1, а льда – 0,917/. При этом давление на стенки пор может достигать при некоторых условиях сотен МПа. Очевидно, что при полном заполнении всех пор и капилляров пористого материала вдой разрушение может наступить даже при однократном замораживании.
Материал считают выдержившим испытание, если после заданного количества циклов замораживания и оттаивания
Кмрз=Rмрз/Rо≥0,85 (1.10.)
где Кмрз – коэффициент морозостойкости,
Rмрз, Rо – соответственно предел прочности после и до замораживания, МПа.
Водопоглощение –свойство материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение пористых материалов (кирпича, бетона, древесины и др.) определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде с температурой 20 +20С и количественно оценивают как отношение массы поглощенной воды к массе сухого материала Вм, % или к объему сухого материала ВV, %
, (1.11.)
,(1.12.)
где Вv – водопоглощение по объему; Вм – водопоглощение по массе, % ;
mс, mв – соответственно масса сухого и водонасыщенного материала, г;
V – объем воздушно-сухого материала, см3;
r - плотность воды (1 г/см3).
Соотношение между объемным и массовым водопоглощением:
d ; Bv = d х Вм (1.13.)
Водопоглощение по объему (объемное водопоглощение) численно равно открытой пористости: |Вv| = |Пот| Вычислив водопоглощение по объему можно определить закрытую пористость:
Пзак = По – Пот = По – Вv (1.14.)
Открытые поры материала сообщаются с окружающей средой и могут сообщаться между собой, поэтому они заполняются водой при обычных условиях насыщения. Они увеличивают проницаемость и водопоглощение материала и ухудшают его морозостойкость и коррозионную стойкость. Увеличение закрытой пористости за счет открытой повышает долговечность материала. Однако в звукопоглощающих материалах и изделиях умышленно создается открытая пористость и перфорация, необходимые для поглощения звуковой энергии. Водопоглощение по массе высокопористых материалов может быть больше пористости, но по объему оно никогда не может превышать пористость.
Для оценки структуры материала используют коэффициент насыщения пор водой Кн, равный отношению водопоглощения по объему к пористости
(1.15.)
Коэффициент насыщения может изменяться от 0 (все поры в материале замкнуты) до 1 (все поры открыты). Чем ниже Кн , тем выше доля закрытых (замкнутых) пор, тем выше водостойкость материала.
Коэффициент размягчения (Кр)– отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой Rв к прочности при сжатии сухого материала Rс
,(1.16.)
где Rв и Rc – предел прочности при сжатии соответственно водонасыщенного и сухого образца, МПа
Коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала, он изменяется от 0 до 1. Материалы, у которых Rр › 0,8 относятся к водостойким.
Водопроницаемость– способность материала пропускать воду под давлением, она характеризуется коэффициентом фильтрации Кф.
Кф – количество воды в м3, прошедшее в течение 1 часа через 1м2 площади испытуемого материала при постоянном заданном давлении 1Н на 1м2
(1.17.)
где, Кф = VВ – количество воды, прошедший через материал, м3;
F – площадь = 1м2;
а – толщина = 1м;
t – время = 1 ч; (р1-р2) – разность гидростатического давления на границах = 1м вод. Ст = 1 Н
Водонепроницаемость– способность материала не пропускать через себя воду. Водонепроницаемость материала определяется на специальных приборах и численно характеризуется количеством воды, прошедшим за единицу времени через единицу площади испытуемого образца определенной толщины при постоянном заданном давлении.
Влажностные деформации – свойства некоторых материалов (древесина, бетон, глины и др.) изменять свой объем и размеры при изменении влажности.
Все темы данного раздела:
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Строительство потребляет огромное количество различных материалов и изделий. Затраты на материалы в сметной стоимости строительно-монтажных работ составляют более 50%. Снижение себе
Теплофизические свойства материалов
Теплопроводность – способность материала пропускать сквозь свою толщу (тепло) тепловой поток от одной поверхности к другой (при наличии разных температур на этих поверхностях). Сте
Механические свойства материалов
Прочность – способность материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям, возникающим под действием внешних нагрузок и других (например тепло
Деформативные свойства.
Под влиянием внешних факторов материалы могут изменять свои размеры и форму, т.е. деформироваться.
При приложении к материалу /образцу/ внешних сил изменяются расстояния ме
Физико-химические свойства материалов.
Дисперсность – характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы /гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т.п. /находятся в тонкоизмельченн
Технологические свойства
Технологические свойства характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала, структуру его поверхности, придающих ну
Эксплуатационные свойства
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ – свойство материала или изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт.
Предельное состояние определяется с
ТЕМА 2. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Природные каменные материалы получают из горных пород путем их механической обработки (пилением, колкой, дроблением, помолом, просеиванием). Они широко применяются в строительстве в
Главные породообразующие минералы магматических пород
Большинство магматических пород содержат минералы, относящиеся к химическим соединениям трех типов: кремнезем, силикаты, алюмосиликаты.
Кварц – диоксид кремния (SiO
Глубинные породы
Гранит и близкие к нему переходные породы (гранитоиды) состоят из кварца, полевых шпатов, слюды, иногда роговой обманки или авгита. Это самые распространенные и
Излившиеся породы
Порфиры – излившиеся горные породы, близкие по химическому составу к гранитам (кварцевый порфир), сиенитам (бескварцевый порфир), диоритам (порфирит) и характеризующиеся п
Главные породообразующие минералы осадочных пород
Осадочные породы чаще всего содержат минералы, относящиеся к следующим химическим соединениям: кремнезем, алюмосиликаты, карбонаты, сульфаты.
Кварц (кристаллический
Обломочные породы
Рыхлые обломочные породы образуются в результате выветривания различных горных пород и сложены зернами устойчивых минералов и пород.
Гравий и песок при
Хемогенные породы
Известняки, магнезиты и доломиты относятся к карбонатным породам и состоят из минералов кальцита и магнезита.
Мергели – горные породы, приблизительно п
Органогенные породы
К осадочным органогенным породам относятся биогенные кремнистые и карбонатные породы.
Карбонатные породы:
Органогенные известняки, мел – слагаются ра
Метаморфические породы
Метаморфизм – это видоизменение горных пород в недрах земной коры под влиянием высоких температур (без плавления), давлений, химически активных растворов и газов. В результате проис
Получение и обработка природных каменных материалов.
По способу изготовления природные каменные материалы делятся на:
- пиленые (стеновые блоки, облицовочные плиты, плиты для пола)
- колотые (камни д
Применение горных пород
Области применения
Горные породы
Бутовый камень
Известняк, доломит, песчаник.
Сырьевые материалы.
1.Глинистые материалы - осадочные горные породы, продукты выветривания полевошпатовых горных пород, имеющие тонкодисперсное строение (частицы размером менее 0,01 - 0,001мм), которые
Свойства глин как сырья для керамических изделий.
ПЛАСТИЧНОСТЬ - способность глиняного теста под влиянием внешних механических воздействий принимать определенную форму без разрывов и трещин и сохранять ее после снятия этих воздейст
Свойства керамических изделий.
ПОРИСТОСТЬ керамического черепка определяет плотность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность и прочность изделий. Ее регулируют введением в сырьевую массу порообразующих
Стеновые керамические изделия.
По плотности и теплотехническим свойствам керамические изделия делятся на:
эффективные - ρ < 1400...1450 кг/м3,
условно-эффективные - ρ = 1
Облицовочные материалы и изделия.
ФАСАДНЫЕ ОБЛИЦОВОЧНЫЕ ЕЗДЕЛИЯ.
1) Кирпичи и камни керамические лицевые имеют точные форму и размеры, однородность цвета и оттенка. Часто они отделаны торкретированием сухой
Керамические изделия различного назначения.
1) Лекальный кирпич для кладки дымовых труб, отличающийся от обычного определенным радиусом кривизны по ложку.
2) Камни трапецеидальной формы для кладки подземных коллектор
Огнеупорные изделия.
В зависимости от температуры огнеупорности различают изделия: огнеупорные, с температурой огнеупорности 1580...1770˚С, высокоогнеупорные, с температурой огнеупорности 1770...20
Свойства стекла.
1. Плотность обычных стекол составляет 2,5 г/см3.
2. Оптические свойства – прозрачность, светопреломление, отражение, рассеивание и т.д. Обычные стекла пропускаю
Разновидности стекла и стеклянных изделий, применяемых в строительстве
Листовое стекло:
- оконное, толщиной 2 6 мм, светопропускание 84 90 %;
- витринное, толщиной 5 15 мм, размером 3,5 4,5 мм;
- армированное металлической се
Ситаллы и шлакоситаллы
Понятие о получении ситаллов.
Ситаллы получают путем направленной кристаллизацией стекол, или расплавов различных составов, протекающей во всем объеме отформованного издели
Материалы и изделия из каменного литья.
Сырье – магматические горные породы, обладающие пониженной вязкостью в расплавах, чаще базальты и диабазы. Полученные изделия из такого сырья имеют темный цвет. Для получения светло
Строение металлов.
Все металлы имеют кристаллическое строение. Наиболее распространенные кристаллические решетки металлов: объемно-центрированный и гранецентрированный куб,гексогональная.
Физ
Свойства металлов.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: цвет, плотность, температура плавления, электро- и теплопроводность, коэффициент температурного расширения.
Цвет большинство металлов имеют серебристо-
ЧУГУНЫ.
Производство чугуна - первичный процесс получения черных металлов из природного сырья. Сырье для производства чугуна: железные руды, флюсы и кокс. Наиболее часто используемые железн
С Т А Л Ь .
Сталь получают из передельного чугуна, содержащего до 4 % углерода, 1% марганца, до 1,3 % кремния, десятые доли процента серы и фосфора.
Сущность процесса сталеварения закл
Свойства стали
В состав сталей в силу условий их получения всегда входят так называемые нормальные примеси - Si, Mn, S, P, O2.
Содержание кремния до 0,35 % и марганца до 0,9 %
Состав и свойства железоуглеродистых сплавов
1) Аллотропные превращения чистого железа. Железо имеет четыре аллотропные формы: α -Fe, β -Fe, γ -Fe и δ -Fe. Практическое значение имеют только α -Fe и &#
Упрочение стали
Упрочение стали достигается термической обработкой, которая заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждении по определенному режи
Применение углеродистых сталей
В строительстве сталь используют для изготовления несущих конструкций, армирования железобетона, устройства кровли, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали о
Применение легированных сталей.
НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ обладают по сравнению с обычной углеродистой сталью рядом преимуществ. Их предел текучести превышает на 30% и более предел текучести обычной Ст3.Они высокопл
Цветные металлы и сплавы
АЛЮМИНИЙ - легкий серебристый металл, обладающий малой плотностью - 2700 кг/м3, малой твердостью - НВ = 20, низкой прочностью на растяжение, высокой атмосфероустойчивость
Коррозия металлов
Различают два вида коррозии - химическую и электрохимическую.
ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ возникает при действии на металл при высоких температурах сухих газов, масел, бензина, кер
Способы защиты металла от коррозии.
1) Покрытие металла различными красками, лаками, эмалями, полимерными материалами.
2) Легирование стали.
3) Воронение - получение на поверхности металла защитного
Производство металлических изделий
ПРОКАТКА - обжатие стального слитка, разогретого до температуры 900...1250˚С, до требуемой формы и размеров путем пропуска его через ряд валков с уменьшающимся зазором.
Электрическая сварка.
Электрическая сварка производится за счет тепла, выделяемого электрическим током; она подразделяется на
- электрическую сварку сопротивлением или контактную сварку (стыкову
Д Р Е В Е С И Н А.
Широкое применение древесины в строительстве объясняется рядом положительных свойств: высоким коэффициентом конструктивного качества, малой теплопроводностью, легкостью обработки, т
Строение древесины
1) Макроструктура древесины - строение ствола дерева, видимое невооруженным глазом или под лупой (рис. 6.1).
Свойства древесины
1) Физические свойства.
ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ для всех древесных пород равна 1,54 г/см3, так как их основным составляющим веществом является целлюло
Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания.
ЗАЩИТА ОТ ГНИЕНИЯ. Загнивание древесины предупреждается, прежде всего, конструктивными мерами, цель которых предохранить ее от увлажнения (изоляция от грунта, сооружение проветривающих каналов, защ
Основные древесные породы
Хвойные породы.
СОСНА - ядровая порода, ядро буровато-красного цвета, заболонь - желтовато-бурая, широкая, годичные слои хорошо видны, смоляные ходы довольн
Лесоматериалы и изделия из древесины
ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ.
а) Круглые лесоматериалы - бревна (d > 12 см), подтоварник (d=8..11 см), жерди (d = 3...7 см).
б) Пиломатериалы, получаемые продольной распиловко
Пластмассы. Составляющие пластмасс.
ПЛАСТМАССЫ - это материалы, которые в качестве необходимой составляющей содержат полимер и обладают пластичностью на определенном этапе производства, которая теряется после отвержде
Способы изготовления полимерных изделий.
КАЛАНДРИРОВАНИЕ - способ формования изделий в зазоре между двумя вращающимися валками из термопластичных композиций для получения рулонных, пленочных и листовых материалов.
Основные свойства пластмасс.
7.4.1. Физические свойства.
ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ пластмасс обычно составляет 1...2 г/см, т.е. в 1,5...2 раза меньше, чем у каменных материалов.
ПОРИС
Конструкционно-отделочные материалы.
СТЕКЛОПЛАСТИКИ - листовые материалы, содержащие в качестве наполнителя стеклоткань или стекловолокно, в качестве связующего - полиэфиры, фенолформальдегидные или эпоксидные смолы, о
Отделочные материалы.
БУМАЖНО-СЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК состоит из 15...20 слоев крафт-бумаги на фенолформальдегидном связующем и 1...3 слоев кроющей декоративной бумаги на карбамидном связующем. Он обладает высо
Материалы для пола.
Материалы для пола могут быть рулонные основные и безосновные, плиточные и мастичные.
Рулонные материалы:
ЛИНОЛЕУМ может быть безосновный и с основ
Теплоизоляционные материалы.
Теплоизоляционные пластики имеют коэффициент теплопроводности 0,03...0,055 Вт/м С. Различают ячеистые пластмассы, в которых мелкие поры расположены беспорядочно, и сотопласты, в кот
Гидроизоляционные материалы и герметики.
Гидроизоляционные материалы - это пленки на основе полиэтилена, поливинилхлорида, полиизобутилена и др. Для устройства сплошной гидроизоляции их склеивают или сваривают.
Пл
Применение полимеров в технологии бетонов.
Применение полимеров в бетонах преследует цель улучшить их качество: повысить морозостойкость, прочность на растяжение и изгиб, износоустойчивость, химическую стойкость, повысить сц
О Р Г А Н И Ч Е С К И Е В Я Ж У Щ И Е.
Органические вяжущие - это смеси высокомолекулярных нефтяных углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом.
Классифицируют органические вяжущие
Химический и групповой состав битумов.
Битумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов
метанового (СnH2n+2), нафтенового (СnН2n
СВОЙСТВА ВЯЗКИХ И ТВЕРДЫХ БИТУМОВ.
ПЛОТНОСТЬ битумов составляет 0,8...1,3 г/см3.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ лежит в пределах 0,5...0,6 Вт/м˚С.
ВЯЗКОСТЬ (твердость) зависит от температуры и опр
Материалы для асфальтового бетона.
ВЯЖУЩЕЕ - битумы дорожные вязкие и жидкие.
МИНЕРАЛЬНЫЙ ПОРОШОК - тонкомолотые известняк, доломит, мел, асбест, шлак. В минеральном порошке количество частиц мельче 0,071 мм
Производство асфальтового бетона.
Асфальтобетонную смесь готовят на заводе путем весового дозирования всех ее составляющих с последующим перемешиванием. Перед перемешиванием заполнители и битум нагревают до определе
ДЕГТЕБЕТОН.
Дегтебетон - это аналогичный асфальтобетону материал, в котором в качестве вяжущего используют каменноугольные или составленные дегти.
По свойствам дегтебетон уступает асфа
Герметики на основе битума.
МАСТИКА " ИЗОЛ Г-М" содержит в определенном соотношении:
резино-битумное вяжущее,
полиизобутилен,
канифоль,
кумароновую смолу,
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Гидроизоляционные и кровельные материалы - это материалы, обладающие водонепроницаемостью и водоустойчивостью при длительном воздействии воды, а также повышенной химической и физико
Рулонные битумные материалы.
РУБЕРОИД - кровельный картон, пропитанный легкоплавким битумом, с нанесением с обеих сторон тугоплавкого битума с наполнителем и посыпками.
Посыпки могут быть крупнозернист
Рулонные битумнорезиновые материалы.
ФОЛЬГОИЗОЛ - двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны битумнорезиновым составом, что делает его водонепроницаемым
Рулонные полимернобитумные материалы.
ЭКАРБИТ - рулонный кровельный материал, состоящий из кровельного картона, пропитанного битумом, с покровным слоем полимербитумной композиции "битеп" - смеси строительных б
МАСТИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
На основе битума приготавливают штукатурные мастики, состоящие из смеси битума с минеральными наполнителями.
Минеральные наполнители - это порошки (тонкомолотые тальк, изве
Связующие
Связующие – пленкообразующие вещества, обеспечивающие сцепление в красочном составе частиц пигмента между собой и образующие прочные пленки на окрашиваемой поверхности с выс
ОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.
Это органические синтетические красящие вещества, обладающие высокой красящей и кроющей способностью, чистым и ярким светом, свето- и атмосферостойкие, но дороги, не высокая щелочестойкость.
Вспомогательные материалы
1.Растворители - это жидкости для растворения полимерных связующих и придания малярной консистенции густотертым краскам.
Растворителями служат легко
Красочные составы.
В зависимости от вида связующего красочные составы делятся на:
1) масляные краски;
2) эмали;
3) лаки;
4) эмульсионные (латексные краски);
5) клеевые;
Новости и инфо для студентов