Строительные материалы. Основные понятия

В статье упоминается оборудование:

ВП — 5 «ИЛЬЯ МУРОМЕЦ»Электромеханический вибропресс

от 209 400 Р.

Оборудование относится к разделу:

Другое оборудование

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.

Механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).

Истинной плотностью, p_uназывается масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

p

_u=m/V_a

где m — масса материала, V_a — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см³, стали — 7,85 г/см³, древесины — в среднем 1,6 г/см³. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой — средней плотностью.

Средней плотностью, p_c называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило,  меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м³ до 1200 кг/м³ (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м³ до 600 кг/м³ (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).

p

_c=m/V_e

где m — масса материала, V_e — объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4^оС, имеющая плотность 1000 кг/м³.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 — p

_c/p_u)*100

где p_c, p_u — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Наименование	Плотность, кг/м3		Пористость, %	Теплопроводность, Вт / (м * оС)
	истинная	средняя
Гранит	2700	2500	7,4	2,8
Вулканический туф	2700	1400	52	0,5
Керамический кирпич
— обыкновенный	2650	1800	32	0,8
— пустотелый	2650	1300	51	0,55
Тяжелый бетон	2600	2400	10	1,16
Пенобетон	2600	700	85	0,18
Полистиролбетон	2100	400	91	0,1
Сосна	1530	500	67	0,17
Пенополистирол	1050	40	96	0,03

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.

W

_M=(m_в— m_c)/m_c   и   W_o=(m_в— m_c)/V

где m_в — масса образца, насыщенного водой, m_c — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

W

_o=W_M*p_c

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(m

_вл— m_c)/m_c*100 

где, m_вл

, m_с— масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.

Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*^оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*^оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580

оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580^оС, легкоплавкие — менее 1350^оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.

Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м³ соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м³ соответствует классу В2,5.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: B_b1 — B_b60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см² (МПа*10).

При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Класс	Bb, МПа	Марка	Класс	Bb, МПа	Марка
Bb3,5	4,5	Mb50	Bb30	39,2	Mb400
Bb5	6,5	Mb75	Bb35	45,7	Mb450
Bb7,5	9,8	Mb100	Bb40	52,4	Mb500
Bb10	13	Mb150	Bb45	58,9	Mb600
Bb12,5	16,5	Mb150	Bb50	65,4	Mb700
Bb15	19,6	Mb200	Bb55	72	Mb700
Bb20	26,2	Mb250	Bb60	78,6	Mb800
Bb25	32,7	Mb300

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий.  Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

перейти к второй части

Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.

С использованием материалов

Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.

Водостойкость и пористость материалов — Материалы и свойства

Автор Admin На чтение 5 мин. Просмотров 235 Опубликовано 2021-12-10

Содержание

1. Водостойкость
2. Пористость
3. Водопоглощение
4. Водопроницаемость

Водостойкость

Водостойкость – способность материала сохранять прочность при насыщении водой. У одних материалов (например, у цементного бетона) прочность при насыщении водой увеличивается, у других (например, у гипсовых материалов) – резко снижается.

Показателем водостойкости является коэффициент размягчения К_разм, который определяется как отношение предела прочности (при сжатии) материала в насыщенном водой состоянии R_cx к пределу прочности сухого материала R_сж: К_разм = R‘_сж / R_сж

Значения коэффициента размягчения для различных материалов находятся в интервале от 0 (необожженные глиняные материалы) до 1 (стекло, металлы, битум, фарфор). Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Водостойкими, например являются кварцит, гранит, мрамор и др.

Пористость

Пористость П – степень заполнения объема материала порами. Определяется по формуле П = (1 – γ/ρ)· 100 %; где γ – средняя плотность материала, кг/м³; ρ – истинная плотность материала, кг/м³.

Для сыпучих материалов вычисляется межзерновая пористость (пустотность). Она определяется по этой же формуле, только для расчета вместо истинной плотности берут среднюю плотность, или насыпную среднюю плотность.

В объеме материала могут одновременно находиться поры и пустоты. Поры (от греческого порос – выход, отверстие) – это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом или водой, пустоты – более крупные ячейки и полости между кусками рыхло насыпанного материала, заполненные воздухом.

Пористость материала существенно влияет на такие его свойства, как средняя плотность, прочность, водопоглощение, влажность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность и др.

Примерные значения пористости, %, для некоторых строительных материалов приведены ниже:

металлы и стекло    0

кварцит   До 1

мрамор    0,8—3,0

гранит     1—3

бетон      5—10

кирпич    25—35

туф вулканический 20—60

древесина      50—75

Пористость – физическое свойство, используемое при косвенной оценке водо- поглощения горных пород, их долговечности и т. п. Пористость вычисляют по известным значениям средней и истинной плотности.

Водопоглощение

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать в порах воду. Оно, как правило, не характеризует истинную пористость материала, так как часть пор оказывается недоступной для воды, а в заполненных водой порах частично остается воздух. Водопоглощение определяют по массе B_мас или объему В_об в процентах.

Водопоглощение B_мас равно отношению массы воды, поглощенной образцом при насыщении, к массе сухого образца: B_мас = [(m₁ – m) / m] • 100 %, где m – масса сухого образца, кг; m₁ – масса насыщенного водой образца, кг.

Водопоглощение В_об равно отношению массы воды, поглощенной образцом при насыщении, к объему образца: В_об = [(m₁ – m) / V] • 100 %

Для перехода B_мас к В_об пользуются фор мулой В_об = V_мас γ, которая выводится из уравнения В_об / В_мас = (m₁ – m) / V: (m₁ – m) / m = m / V = γ.

Увлажнение и насыщение строительных материалов водой, как правило, отрицательно влияет на их основные свойства – увеличивает среднюю плотность, тепло- и электропроводность, снижает прочность. Водопоглощение зависит от количества и характера пор. Примерные значения водопоглощения, %, для различных материалов приведены ниже:

кварцит     0,17

гранит       0,09—0,65

мрамор     0,05—0,3

керамическая плитка для полов  1—4

бетон        2—3

кирпич      8—20

Водопоглощение – важное физическое свойство камня, которым пользуются при ориентировочной оценке его долговечности. Так, например, если указанный параметр у породы не превышает 0,5 %, ее не испытывают на морозостойкость, полагая, что порода имеет вполне достаточную долговечность (в стандартах на блоки и на камни бортовые). У горных пород, используемых при производстве стеновых материалов, водопоглощение не должно превышать: для вулканических туфов – 50, для других пород—30%.

Определение водопоглощения горной породы производят на пяти образцах – кубиках с размером ребра 40—50 мм или цилиндрах с диаметром и высотой 40—50 мм. Каждый образец очищают щеткой от рыхлых частиц, пыли и высушивают до постоянной массы. После полного остывания образцов на воздухе их взвешивают на настольных или циферблатных весах, укладывают в сосуд с водой комнатной температуры в один ряд (уровень воды в сосуде должен быть на 20—100 мм выше верхней грани образцов) и выдерживают в течение 48 ч. Далее образцы вынимают из сосуда,- вытирают досуха мягкой тканью и поштучно взвешивают. При этом массу воды, вытекшей из пор образца на чашку весов, включают в массу насыщенного водой образца.

Водопоглощение горной породы вычисляют как среднее арифметическое результатов определения водопоглощения пяти образцов. Значения этого показателя для наиболее распространенных видов облицовочного камня СНГ даны в приложении.

Влажность

Влажность – количество содержащейся в материале влаги, отнесенное к массе материала в сухом состоянии. Влажность W вычисляют по формуле W = [(m₁ – m) / m] • 100 % (здесь m – масса сухого образца, кг; m₁
– масса влажного образца, кг).

Влажность учитывают при транспортировке, хранении и приемке материалов по массе. Она влияет на теплопроводность, устойчивость к гниению и некоторые другие свойства материалов.

Водопроницаемость

Водопроницаемость – свойства материала пропускать воду под давлением. Это одна из главных эксплуатационных характеристик кровельных и гидроизоляционных материалов, брезентов, кожи, Величина водопроницаемости определяется количеством воды (мл), которое пропускает материал в единицу времени (ч) через площадь (1 см²) при постоянном давлении.

Обратным свойством – водонепроницаемостью – характеризуются     особо плотные материалы (например, сталь, стекло, битум) и плотные материалы с замкнутыми порами (например, бетон специально подобранного состава).

Свойства строительных материалов, используемых в строительстве, и их важность

🕑 Время чтения: 1 минута

Строительные материалы или строительные материалы являются основным требованием в этот современный век технологий. Существует множество видов строительных материалов, используемых для различных строительных работ.

Состав:

• Свойства строительных материалов
• Физические свойства строительных материалов
  • Объемная плотность строительных материалов
  • Пористость строительных материалов
  • Достойность строительных материалов
  • Плотность строительных материалов
  • Индекс плотности
  • Удельный вес строительных материалов
  • Пожарная стойкость строительных материалов
  • Weathering Resistance
  • . Водопоглощение
  • Водопроницаемость
  • Гигроскопичность
  • Коэффициент размягчения
  • Refractoriness
  • Mechanical Properties of Building Materials
  • Strength of Building Materials
  • Hardness of Building Materials
  • Elasticity of Building Materials
  • Plasticity
  • Brittleness
  • Fatigue
  • Impact Strength
  • Abrasion Resistance
  • Creep
• Химические свойства строительных материалов
  • Химическая стойкость строительных материалов
  • Коррозионная стойкость
• Electrical Properties of Building Materials
• Magnetic Properties of Building Materials
• Thermal Properties of Building Materials
  • Thermal Capacity of Building Materials
  • Thermal Conductivity
  • Thermal Resistivity
  • Specific Heat

Properties of Строительные материалы

Чтобы материал считался строительным, он должен обладать необходимыми техническими свойствами, подходящими для строительных работ. Эти свойства строительных материалов определяют их качество и производительность, а также помогают определить применение этих материалов. Такие свойства строительных материалов классифицируются следующим образом.

• Физические свойства
• Механические свойства
• Химические свойства
• Электрические свойства
• Магнитные свойства
• Термические свойства

Физические свойства строительных материалов

Это свойства, необходимые для оценки качества и состояния материала без какой-либо внешней силы. Физические свойства инженерных материалов следующие.

• Насыпная плотность
• Пористость
• Прочность
• Плотность
• Индекс плотности
• Удельный вес
• Огнестойкость
• Морозостойкость
• Устойчивость к атмосферным воздействиям
• Стойкость к растрескиванию
• Водопоглощение
• Водопроницаемость
• Гигроскопичность
• Коэффициент размягчения
• Огнеупорность

Объемная плотность строительных материалов

Насыпная плотность — это отношение массы к объему материала в его естественном состоянии, включая пустоты и поры. Выражается в кг/м ³ . Объемная плотность влияет на механические свойства материалов, такие как прочность, теплопроводность и т. д. Значения объемной плотности некоторых технических материалов приведены ниже.

Строительный материал	Насыпная плотность (кг/м 3 )
Кирпич	1600 — 1800
Песок	1450 — 1650
Сталь	7850
Тяжелый бетон Легкий бетон	1800 – 2500 500 — 1800
Гранит	2500 – 2700

Пористость строительных материалов

Пористость дает объем материала, занимаемый порами. Это отношение объема пор к объему материала. Пористость влияет на многие свойства, такие как теплопроводность, прочность, объемная плотность, долговечность и т. д.

Прочность строительных материалов

Свойство материала противостоять совместному действию атмосферных и других факторов называется долговечностью материала. Если материал более прочный, он прослужит дольше. Стоимость обслуживания материала зависит от долговечности.

Плотность строительных материалов

Плотность – это отношение массы материала к его объему в однородном состоянии. Практически на все физические свойства материалов влияют значения их плотности. Ниже приведены значения плотности некоторых строительных материалов.

Материал	Плотность (кг/м 3 )
Сталь	7800 – 7900
Кирпич	2500 -2800
Гранит	2600 – 2900

Индекс плотности

Отношение насыпной плотности материала к его плотности называется индексом плотности. Следовательно, он дает объем твердого вещества в материале. В природе полностью плотный материал не существует, поэтому индекс плотности всегда меньше 1 для любого строительного материала.

Удельный вес строительных материалов

Удельный вес – это отношение массы данного вещества к массе воды при 4 ^o С для равных объемов. Удельный вес некоторых материалов указан ниже.

Материал	Удельный вес
Сталь	7,82
Чугун	7,20
Алюминий	2,72

Огнестойкость строительных материалов

Способность противостоять огню без изменения формы и других свойств. Огнестойкость материала проверяется совместным действием воды и огня. Огнеупорные материалы должны обеспечивать большую безопасность в случае пожара.

Морозостойкость

Способность материала сопротивляться замораживанию или оттаиванию называется морозостойкостью. Это зависит от плотности и насыпного веса материала. Более плотные материалы будут иметь большую морозостойкость. Влажные материалы обладают низкой морозостойкостью, при замерзании теряют прочность и становятся хрупкими.

Устойчивость к атмосферным воздействиям

Свойство материала противостоять всем атмосферным воздействиям без потери прочности и формы. Выветривание влияет на долговечность материала. Например, коррозия железа возникает из-за атмосферных воздействий. Для стойкости этому красочному слою обеспечена.

Стойкость к растрескиванию

Способность материала выдерживать определенное количество циклов резких перепадов температуры без разрушения называется сопротивлением выкрашиванию. Это зависит от коэффициента линейного расширения.

Водопоглощение

Способность материала поглощать и удерживать в себе воду называется водопоглощением. Выражается в % от массы сухого материала. Это зависит от размера, формы и количества пор материала.

Водопроницаемость

Способность материала пропускать воду называется водопроницаемостью. Плотные материалы, такие как стеклянные металлы и т. д., называются непроницаемыми материалами, которые не пропускают воду.

Гигроскопичность

Гигроскопичность – это свойство материала поглощать водяной пар из воздуха. Это зависит от относительной влажности, пористости, температуры воздуха и т.д.

Коэффициент размягчения

Коэффициент размягчения материала – это отношение прочности на сжатие насыщенного материала к его прочности на сжатие в сухом состоянии. Это влияет на прочность водопоглощающих материалов, таких как почва.

Огнеупорность

Свойство материала, который не может плавиться или терять форму при длительных высоких температурах (1580 ^o С или выше). Пример: шамотная глина является высокоогнеупорным материалом.

Механические свойства строительных материалов

Механические свойства материалов выясняют путем приложения к ним внешних сил. Это очень важные свойства, которые отвечают за поведение материала в его работе. Механические свойства,

• Прочность
• Твердость
• Эластичность
• Пластичность
• Хрупкость
• Усталость
• Ударная вязкость
• Стойкость к истиранию
• Ползучесть

Прочность строительных материалов

Способность материала сопротивляться разрушению под действием действующих на него нагрузок называется прочностью. Нагрузка может быть сжимающей, растягивающей или изгибающей. Он определяется путем деления предельной нагрузки, воспринимаемой материалом, на площадь его поперечного сечения. Прочность – важное свойство любых строительных материалов. Так, для обеспечения максимального запаса прочности для материалов предусмотрен запас прочности, который выбирают в зависимости от характера работ, качества материала, экономических условий и т.д.

Твердость строительных материалов

Свойство материалов сопротивляться царапанию телом пастуха. Шкала MOHS используется для определения твердости материалов. Твердость наиболее важна для принятия решения об использовании конкретного заполнителя. Это также влияет на работоспособность.

Эластичность строительных материалов

Способность материала восстанавливать свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки известна как эластичность, а материал называется эластичным материалом. Идеально эластичные материалы подчиняются закону Гука, согласно которому напряжение прямо пропорционально деформации. Что дает модуль упругости как отношение единичного напряжения к единичной деформации. Чем выше значение модуля упругости, тем ниже деформации.

Пластичность

Когда к материалу прикладывается нагрузка, если он будет подвергаться остаточной деформации без образования трещин и сохранять эту форму после снятия нагрузки, то говорят, что материал пластичен, а это свойство называется пластичностью. Они обеспечивают устойчивость к изгибам, ударам и т. д. Примеры: сталь, горячий битум и т.д.

Хрупкость

Когда материал подвергается нагрузке, если он внезапно выходит из строя, не вызывая деформации, тогда он называется хрупким материалом, а это свойство называется хрупкостью. Примеры: бетон, чугун и т.д.

Усталость

Если материал подвергается повторяющимся нагрузкам, то разрушение происходит в некоторой точке, которая ниже точки разрушения, вызванной постоянными нагрузками. Такое поведение известно как усталость.

Прочность на удар

Если материал подвергается внезапным нагрузкам и подвергается некоторой деформации, не вызывая разрыва, это называется ударной вязкостью. Обозначает прочность материала.

Стойкость к истиранию

Потеря материала из-за трения частиц во время работы называется истиранием. Устойчивость материала к истиранию делает его прочным и обеспечивает долгий срок службы.

Ползучесть

Деформация ползучести, вызванная постоянными нагрузками в течение длительного времени. Это зависит от времени и происходит очень медленно. В нормальных условиях он практически незначителен. Но в условиях высоких температур ползучесть происходит быстро.

Химические свойства строительных материалов

Свойства материалов против химических воздействий или химических комбинаций называются химическими свойствами. И они

• Химическая стойкость
• Коррозионная стойкость

Химическая стойкость строительных материалов

Способность строительных материалов сопротивляться воздействию химических веществ, таких как кислоты, соли и щелочи, известна как химическая стойкость. Подземные сооружения, морские сооружения и т. д. должны быть построены с высокой химической стойкостью.

Коррозионная стойкость

Образование ржавчины (оксида железа) в металлах, когда они подвергаются воздействию атмосферы, называется коррозией. Поэтому металлы должны быть устойчивы к коррозии. Для повышения коррозионной стойкости следует принять соответствующие меры. В противном случае это повредит всю конструкцию.

Электрические свойства строительных материалов

Свойства материала проводить или сопротивляться электричеству через них являются электрическими свойствами материала. Например, дерево обладает большим электрическим сопротивлением, а нержавеющая сталь является хорошим проводником электричества.

Магнитные свойства строительных материалов

Магнитные свойства материалов, такие как проницаемость, гистерезис и т. д., требуются в случае генераторов и т. д. Железо является магнитным материалом, а алюминий — немагнитным материалом.

Тепловые свойства строительных материалов

• Теплоемкость
• Теплопроводность
• Удельное тепловое сопротивление
• Удельная теплоемкость

Теплоемкость строительных материалов

Теплоемкость — это свойство материала поглощать тепло, и для этого необходимо спроектировать надлежащую вентиляцию. Это влияет на термостойкость стен. Он выражается в J/N ^o C и рассчитывается по приведенной ниже формуле. Теплоемкость, T = [H/(M(T ₂ — Т ₁ ))] Где H = количество теплоты, необходимое для повышения температуры от T ₁ до T ₂ T ₁ = Начальная температура T ₂ = Конечная температура M = масса материала в Н.

Теплопроводность

Количество теплоты, переданное через единицу площади образца с единицей толщины в единицу времени, называется теплопроводностью. Измеряется в кельвинах. Это зависит от структуры материала, пористости, плотности и влажности. Высокопористые материалы, влажные материалы обладают большей теплопроводностью.

Удельное тепловое сопротивление

Это способность сопротивляться теплопроводности. А это обратная величина теплопроводности. Когда он умножается на толщину материала, он дает тепловое сопротивление. Удельное тепловое сопротивление грунта колеблется от 30 до 500 ⁰ Кл-см/Вт.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для нагревания 1 Н материала на 1 ^o °С. Удельная теплоемкость полезна, когда мы используем материал в областях с высокой температурой. Ниже приведены удельные теплоемкости некоторых конструкционных материалов.

Материал	Удельная теплоемкость J/N или C
Сталь	0,046 x 10 3
Дерево	от 0,239 до 0,27 x 10 3
Камень	от 0,075 до 0,09 х 10 3

Подробнее: Типы строительных материалов, используемых в строительстве, и их свойства

Как измерить пористость материалов

16 Фев 2021 | Характеристика | 0 комментариев

Contenido:

На свойства материала может сильно влиять наличие пористости в его внутренней структуре или на поверхности, что в конечном итоге определяет его применение. Один из наиболее показательных примеров можно привести в системах доставки лекарств, где пористость вектора оказывает решающее влияние на его нагрузочную способность, практически полностью определяя его конечное применение. Еще одна область, где пористость играет решающую роль, — это строительство, поскольку пористость материала определяет его стойкость в неблагоприятных условиях. В сегодняшнем блоге мы расскажем вам все секреты пористости и как анализ ит. Не пропусти это!

Что такое пористость материала?

Пористость — объемная доля пор в материале. Эти поры могут располагаться на его поверхности или в его внутренней структуре. Пористость связана как с плотностью материала, так и с характером его соединений и наличием между ними пустот.

Типы пористости

Поры имеют разные свойства. Наиболее важными являются его форма и размер , его местоположение , его связность и его химические свойства , связанные с поверхностью .

• Размер : Основным свойством, определяющим пору, является ее размер , то есть ее пространственное измерение. Поэтому из-за простоты анализа размер пор часто является основным инструментом для характеристики пористого материала. Размер пор оказывает большое влияние на свойства пористого материала и, как следствие, на его конечную применимость. Чем больше размер пор, тем более крупные частицы могут проходить через них, повышая реакционную способность материала. Размер пор материала часто называют его распределение пор , а согласно IUPAC (Международный союз теоретической и прикладной химии) его можно классифицировать следующим образом:

• • • Микропоры: их размер менее 2 нанометров.
    • Мезопоры: они имеют размер пор от 2 до 50 нанометров.
    • Макропоры: они имеют размер более 50 нанометров.

• Расположение : поры можно обнаружить на поверхности материала или в его внутренней структуре. Это свойство тесно связано со свойством связность , так как есть пористые материалы, распределение пор которых изолировано, в то время как есть другие материалы, которые имеют поры, соединенные с образованием более или менее извилистого каркаса. Связность может быть частичной, так как она возникает только между порами внутренней структуры материала, или полной, когда поры внутренней структуры соединяются с порами поверхности.

• Химические свойства : подразумевают реакционную способность, которую материал может проявлять в различных условиях окружающей среды. Если распределение пор взаимосвязано, материал может сильно деградировать в неблагоприятных условиях. Однако, если поры изолированы, материалы могут подвергаться точечной деградации или даже не разрушаться.

Влияние пористости материала

Пористость материала имеет решающее значение при оценке его долговечности и устойчивости к неблагоприятным условиям. Распределение пор и их характеристики определяют проницаемость материала , то есть его способность накапливать флюиды, обусловливая тем самым его физико-химические свойства.

Чтобы понять, как пористость может влиять на материал, мы собираемся изучить два конкретных случая, где мы увидим, что пористость может давать преимущества и недостатки нашему материалу.

• Одним из наиболее типичных случаев, когда пористость способствует положительному фактору применимости материала, является случай систем контролируемого высвобождения лекарств . В этом случае цель разработки систем контролируемого высвобождения лекарственного средства состоит в том, чтобы иметь возможность контролировать высвобождение лекарственного средства с течением времени. Когда вектор доставки является пористым, нагрузочная способность больше, чем у непористого вектора, поскольку пористая внутренняя структура представляет собой доступные отложения для лекарственного средства. Таким образом, в данном случае пористость дает преимущество, заключающееся в увеличении нагрузочной способности вектора, что обеспечивает более продолжительное высвобождение лекарственного средства с течением времени.

• Совершенно противоположный предыдущему случай, когда пористость проявляется как дефект материала, имеет место в случае металлов. Когда металл имеет поры на своей поверхности и находится в коррозионных условиях, может иметь место поверхностная и внутренняя коррозия металла, приводящая к точечной коррозии или выделению ионов из металла. Во многих случаях металлы, подверженные коррозии в рабочих условиях, защищают слоями благородных металлов, которые служат барьером от неблагоприятных условий окружающей среды. Однако было обнаружено много случаев, когда барьер, который обеспечивает благородный металл, неэффективен. Это связано с тем, что пористость этого защитного барьера допускает проникновение коррозионных агентов и их контакт с металлом, который мы хотим защитить, что приводит к его коррозии в виде поверхностных дефектов.

Методы анализа пористости

Как мы видели, параметры, характеризующие пористость материала, связаны с его структурными свойствами. Следовательно, методы анализа, которые позволяют нам оценить пористость материала, — это те, которые позволяют нам изучать его поверхность, распределение слоев в его структуре или проницаемость по отношению к различным элементам. Далее мы увидим наиболее важные методы:

• Методы микроскопии : они предлагают нам информацию о поверхности материалов с высоким разрешением, будучи в состоянии различать детали поверхности порядка нанометров. Наиболее используемые:
  • • SEM и TEM : оба метода позволяют нам наблюдать поверхность образца посредством взаимодействия электронного луча. Кроме того, они позволяют проводить анализ состава поверхностей.
    • FIB-SEM: Этот метод очень полезен, поскольку ионный пучок создает точное отверстие на поверхности образца, что позволяет нам наблюдать распределение слоев внутри него с помощью SEM.
    • Конфокальная микроскопия, профилометр и АСМ: эти методы считаются одними из наиболее полезных для анализа пористости, поскольку они позволяют получить информацию о топографии и шероховатости поверхности, что позволяет получить профили нанометровых участков поверхности материала.

• Методы физической адсорбции газа : В образец вводят газ (обычно азот или двуокись углерода) при постоянной температуре, определяя гравиметрическим или объемным методами изотерму адсорбции, то есть количество газа который был способен адсорбировать материал. Анализируя изотерму адсорбции материала, можно определить его площадь поверхности, объем пор и распределение по размерам. В зависимости от используемого газа можно получить информацию о порах разного размера. При использовании азота можно определить поры от 3,5 до 400 нанометров, а использование углекислого газа дает нам информацию о микропористости.

• Ртутная порометрия: этот метод основан на внедрении ртути в пористую структуру материала посредством приложения изостатического давления. Метод основан на уравнении Уошберна. Это уравнение связывает приложенное давление с диаметром поры, в которую вводится ртуть. Ртутная порометрия дает информацию о порах размером от 900 микрон до 4 нанометров в диаметре.

• Гелиевая пикнометрия . Гелиевая пикнометрия — это метод определения удельного веса или объемной плотности материала путем объемного смещения. В этом методе газообразный гелий расширяется до ячейки известного объема, занятой образцом для анализа внутри этой ячейки, определяя кажущуюся плотность материала. По этой мере мы можем узнать пористость материала.

Параметры анализа пористости

В общем, характеристика пористости обычно происходит в отношении следующих параметров, все они в соответствии с ее структурным характером:

• Статистическое распределение размера пор . Она обычно дается в среднем значении и называется эффективной порой.
• Поверхностная плотность пор , то есть количество пор на единицу площади
• Пористость по объему, , которая относится к доле общего объема материала, занятой порами или пустотами
• Морфология пор поверхности и профиль шероховатости.
• Извилистость , в случае материалов со взаимосвязанными порами, где оцениваются морфологические различия между ними.

Примеры пористых материалов

Далее мы покажем вам некоторые материалы с высокой степенью пористости, для которых обычно измеряется это свойство, что не означает, что можно измерить любой материал, если это свойство необходимо для знать:

• Минералы, горные породы и другие пористые геологические материалы .

  No related posts.